車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探討

　　分布式數據管理是另一個(gè)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )中具有挑戰性的問(wèn)題。它包括數據復制、數據刪除、緩存管理等一系列問(wèn)題。傳統的分布式數據管理假定在地理上分散的多臺服務(wù)器連接在同一網(wǎng)絡(luò )，這在車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )中不再成立。從本質(zhì)上講，人們可以把車(chē)載網(wǎng)絡(luò )看作一個(gè)巨大的分布式數據庫系統，其中每個(gè)車(chē)輛維護一個(gè)本地的數據庫。車(chē)和車(chē)間不定期交換數據，從而逐步更新全局數據庫系統。從全局的角度來(lái)說(shuō)，不一致性不可避免。為此，一個(gè)研究問(wèn)題是如何以最小的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)維護一個(gè)相對一致的分布式數據庫。

　　4 車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)中的信息傳播

　　本文認為車(chē)載網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)以信息為中心的分布式系統，信息在網(wǎng)絡(luò )的不同位置生成、收集和發(fā)布。人們可以把信息傳播分為兩個(gè)不同的層次：宏觀(guān)信息傳播和微觀(guān)信息傳播。以信息為中心來(lái)發(fā)現系統需求十分重要。表1列出了宏觀(guān)和微觀(guān)層次上主要的研究課題和及其代表性的工作。

　　4.1 宏觀(guān)信息傳播

　　宏觀(guān)信息傳播指在一個(gè)特定的地理區域里將信息傳遞給一個(gè)或一組節點(diǎn)。信息傳播的目的地是網(wǎng)絡(luò )中的特定的單個(gè)節點(diǎn)或者一組指定的節點(diǎn)組，甚至可能是一組未知節點(diǎn)。宏觀(guān)信息傳播的目的是減少信息傳遞延時(shí)，減少傳遞開(kāi)銷(xiāo)(包括存儲開(kāi)銷(xiāo)和通信開(kāi)銷(xiāo))，并提高未來(lái)查詢(xún)的成功率(如果接收節點(diǎn)是事先未知的)。宏觀(guān)信息傳播的研究課題通常包括信息路由、數據緩存、數據融合等。

　　信息傳播可以建立在基礎設施之上，也可以不依賴(lài)基礎設施。Jedrzej等提出建立于蜂窩網(wǎng)絡(luò )基礎設施上的P2P疊加網(wǎng)絡(luò )。車(chē)輛通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò )的基礎設施建立到互聯(lián)網(wǎng)的可靠鏈接，然后這些車(chē)輛之間可以以P2P疊加網(wǎng)絡(luò )的方式來(lái)實(shí)現非安全應用的信息共享、發(fā)現和交換。然而，由于基礎設施提供的服務(wù)通常是付費訂閱的方式，這實(shí)際上限制了消費者的數量。與基于基礎設施的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)相比，相對廉價(jià)的自組織網(wǎng)絡(luò )方案顯得更有吸引力。另一方面，大多數的非安全應用沒(méi)有嚴格的實(shí)時(shí)性要求，因而，當前的一項研究熱點(diǎn)是以容遲的方式來(lái)實(shí)現車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )的信息傳播。研究者提出了一些通用的容遲網(wǎng)絡(luò )路由協(xié)議，如流行性路由。還有一些前攝的辦法，如利用預知的地理位置、連接模式和可能的運動(dòng)方向來(lái)幫助信息傳播。一些現有的容遲網(wǎng)絡(luò )(DTN)路由協(xié)議假定一個(gè)預定義源和目的地。如Small和Hass的研究建立了監控野生鯨魚(yú)的DTN網(wǎng)絡(luò )。他們在鯨魚(yú)的背上安裝一個(gè)傳感器節點(diǎn)，鯨魚(yú)的運動(dòng)信息就以容遲的方式一跳一跳地傳遞到接收站。

　　數據緩存和數據融合也是車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )中熱門(mén)的研究方向。Zhao等人使用了定期廣播和緩沖的方法從數據中心分發(fā)信息到車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )。根本上來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)從數據中心到車(chē)輛的單向信息傳播。Lochert等人提出了一個(gè)層次性的數據融合方案。該方案定義了一組地標來(lái)幫助計算旅行時(shí)間。他們還提出了一個(gè)路邊基站的部署算法來(lái)優(yōu)化信息融合。

　　在車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )中，信息的傳播、緩存和融合都有過(guò)相應的研究。然而，在車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )中，大多數類(lèi)型的信息中并不包括任何目標車(chē)輛的先驗知識，因而容遲的數據傳播、數據查詢(xún)、數據緩存以及數據融合密切地聯(lián)系在了一起。任何車(chē)輛可能會(huì )產(chǎn)生并發(fā)出一個(gè)查詢(xún)，且希望其臨近車(chē)輛能盡快響應。

　　傳統的包路由已不能適應以信息為中心的應用，人們需要建立一個(gè)全新信息路由模式。首先，需要定義信息路由的目的地。對大多數人而言，傳播的目的地是一個(gè)虛擬的概念。它受時(shí)間、空間和車(chē)輛的限制。換句話(huà)說(shuō)，目的地包括的是所有滿(mǎn)足當時(shí)時(shí)空條件的車(chē)輛。有兩個(gè)基本的信息傳播模式：拉(Pull)模式和推(Push)模式。拉是指一輛車(chē)定期廣播它感興趣的查詢(xún)，并從鄰居車(chē)輛中獲取數據。推模式是指車(chē)輛有目的地把信息推入周邊的車(chē)輛，使得對此信息感興趣的用戶(hù)可以更方便地得到這些信息。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)市場(chǎng)化的初級階段，只有較少比例的車(chē)輛具備車(chē)載通信能力，通信僅限于一跳，因此推模式更為重要。當制訂推模式的策略時(shí)，人們必須考慮到數據緩存和融合的潛在影響。人們可以利用啟發(fā)式的周邊信息(如行駛方向、速度、經(jīng)常光顧的地方等)或社交網(wǎng)絡(luò )信息來(lái)預測和控制傳播。

　　4.2 微觀(guān)信息傳播

　　微觀(guān)信息傳播指涉及一跳或者幾跳的局部信息傳遞。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)市場(chǎng)化的初級階段，車(chē)輛很少有機會(huì )遇到其他車(chē)輛或路邊基站。所以，提高兩車(chē)相遇時(shí)信息傳播的效率十分重要。

　　最近的一些研究關(guān)注于車(chē)載環(huán)境中的單跳通信性能。Bychkovsky等人研究了在公共Wi-Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中提高單跳通信的數據吞吐量的技術(shù)。他們進(jìn)行了一系列的實(shí)地測試來(lái)調查在MAC握手、獲取IP地址、建立IP路由等時(shí)候可能的性能損失。Hadaller等人進(jìn)行了以802.11協(xié)議為基礎的單跳通信的實(shí)驗，并提供了詳細的實(shí)驗分析。通過(guò)實(shí)驗，他們發(fā)現了一些現有無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)機制在數據吞吐量方面低效的根本原因。以上這些工作從底層協(xié)議(物理層、MAC地址、路由)的角度來(lái)分析和改進(jìn)鏈路吞吐量。

　　微觀(guān)信息傳播也涉及局部多跳通信。一般來(lái)說(shuō)，本地多跳通信的主要任務(wù)是協(xié)調本地車(chē)輛并幫助信息沿預定方向傳播。VADD是一種利用車(chē)流模式和道路拓撲來(lái)找到傳遞數據包的最優(yōu)道路的轉發(fā)協(xié)議。MDDV利用車(chē)輛的流動(dòng)性來(lái)幫助信息傳播。MDDV使周邊的車(chē)輛協(xié)作轉發(fā)數據包，以此來(lái)提高數據包轉發(fā)的可靠性。Zhao等人研究了如何以路邊基站作為中繼的方式來(lái)提高吞吐量。