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1、 DedicatedShortRangeCommunication DSRC 專用短距離通訊 指導老師 童曉儒教授報告人 張益瑞 2020 6 7 1 Outline IntroductionWAVE1609 3WAVE1609 4各國發展現況 2020 6 7 2 Introduction DSRC泛指所有短距離的無線通訊技術 包含不同的技術和不同的規格 而用於交通上的5 9GHzDSRC在MAC與PHY的底層為IEEE802 11p 802 11p是IEEE在2003年以802 11a為基礎所制定 又稱為WAVE WirelessAccessintheVehicularEnvironmen
2、t 將會被用在DSRC系統中 優點為 可用於高速移動 美國運輸部以該標準建置基礎建設 2020 6 7 3 Introduction ITS概觀 DSRC的重點在於紅色區塊 2020 6 7 4 Introduction 內通訊 Bluetooth BT Ultra wideband UWB 外通訊 2G 2 5G 3G 3 5G cellularsystems GPS WiMAX 通訊 Microwave Infrared DedicatedShortRangeCommunications DSRC Wi Fi 間通訊 Microwave Infrared DSRC 2020 6 7 5 I
3、ntroduction 2020 6 7 6 Introduction 通訊與 間通訊其實是同一技術的 種 同應用模式 通訊距 大約介於 百公尺至一公 左右的範圍 再依據 同的實體介質可細分為 微波 microwave 紅外線 infrared 無線電 radiofrequency e g DSRC 主要差 在於介質穿透能 及資 傳輸速 高低 而相對移動速 對於通訊效能的影響也會因介質而 2020 6 7 7 Introduction 通訊 V2R OBU to RSU RSU to OBU 應用模式下至少有一方是維持 動的 如自動電子收費 自動取得前方交通 況 停 場資訊 定點影音資訊上傳及
4、下載等 在 間通訊 V2V OBU to OBU 應用模式時就是屬於多動點之間的雙向傳輸 主要被應用於 輛安全防撞訊息的交換 其安全與即時性的需求均高 2020 6 7 8 DSRC系統於 及 間通訊之典型應用實 2020 6 7 9 圖片 源 日本總務 電信總局全球資訊網 各式無線通訊接取技術綜合評估分析 車內 2020 6 7 10 各式無線通訊接取技術綜合評估分析 車外 2020 6 7 11 各式無線通訊接取技術綜合評估分析 車路 2020 6 7 12 各式無線通訊接取技術綜合評估分析 車間 2020 6 7 13 DSRC WAVE的標準架構 2020 6 7 14 DSRC WA
5、VE頻譜分佈圖 2020 6 7 15 IEEE1609 Sponsor TheIntelligentTransportationSystems ITS CommitteeoftheIEEEVehicularTechnologySociety VTS DOTITSProgramDepartmentofTransportation DOT MajorObjectiveonITSIntelligentInfrastructure IFIntelligentVehicles IV 2020 6 7 16 17 IEEE1609 WAVENetwork VtoV VtoR OnboardUnit OB
6、U RoadsideUnit RSU IEEE1609 Source 2020 6 7 18 WME UDP TCP WSMP LLC WAVEMAC WAVEPhysical Managementplane Dataplane WAVEProtocolStackModel IPv6 1609 3 MLME PLME Multi channeloperation 1609 4 1609 3 802 11p 802 2 Application 1609 1 ApplicationPresentationSession Network DataLink Physical Transport OSI
7、ReferenceModel 802 11 SecurityServices 1609 2 2020 6 7 19 IEEE1609 1 IEEE1609 1 resourcemanagerIEEE1609 1為WAVE的資源管理 這個標準制定一個用於DSRC應用與WAVE環境中的無線存取方式 允許遠端應用程式與車上裝置 OBU 或路邊裝置 RSU 之間的通訊 WAVE的資源管理扮演一個應用層的角色 其通訊的目的是引導資訊交換 2020 6 7 20 IEEE1609 2 IEEE1609 2 securemessageformatstoprocesssecuremessagesoftheDS
8、RC WAVE主要目的在發展與定義安全訊息格式 處理DSRC與WAVE系統內部中的安全訊息它同時也討論 WAVE管理訊息與應用程式訊息的加密方法車輛引起的安全訊息例外處理支援核心安全功能的必要管理功能 2020 6 7 21 IEEE1609 3 IEEE1609 3 networkservices提供WAVE網路服務給WAVE裝置與系統 它定義操作在網路層與傳輸層的WAVE網路服務 粗略的重新展現OSI網路模型的第三 四層 IEEE1609 3的網路服務提供兩大類的傳輸服務 IPv6傳輸服務 WAVEshortmessage WSM 短訊服務 2020 6 7 22 IEEE1069 3Pr
9、otocolStackModel 2020 6 7 non IPbased 23 WAVEnetworkservices 1 3 IEEE1609 3的制定目的在於提供WAVE系統的定址及路由的服務 IEEE1609 3規範了在5 9GHz的DSRC WAVE模式下 無線連接車用裝置和車用裝置與固定的路邊裝置的網路層及傳輸層的服務及操作 2020 6 7 24 WAVEnetworkservices 2 3 定義WAVE的網路服務 我們可以從資料面及管理面來討論 DataPlane 資料面 定義使用現有的UDP TCP選用 IPv6與邏輯鏈結控制 車用無線存取環境的短訊息WAVEShortMe
10、ssage WSM 與其通訊協定Protocol WSMP 2020 6 7 25 WAVEnetworkservices 3 3 ManagementPlane 管理面 應用程式的登錄 管理車用無線存取環境基礎服務 WAVEbasicserviceset WBSS 頻道使用狀態監控 IPv6的配置 接收頻道能量監控 2020 6 7 26 Communicationprotocols 1 2 ChanneltypesCCH singlecontrolchannel 保留給short high priorityapplication及systemcontrolmessage使用 SCH mul
11、tipleservicechannel 支援一般目的的應用資料傳輸 2020 6 7 27 Communicationprotocols 2 2 WAVEShortMessageProtocol WSMP 被設計來提升在WAVE的傳輸效率 車用無線存取環境短訊息可以使用任意頻道傳送 CCHorSCH 它允許應用程式直接控制實體層PHY例如 頻道號碼 傳輸功率 能量 等利用在傳遞訊息 IPv6僅能使用在SCH多重服務頻道 它允許存取一般的應用程式與網路 2020 6 7 28 WAVEServiceInformationElement WSIE ReferencebyIEEE1609 3 202
12、0 6 7 29 IEEE1609 4 DiscusstheWAVEmulti channeloperations提供頻帶的協調及MAC子層的管理功能 協調控制頻道 ControlChannel CCH 與服務頻道的操作 ServiceChannels SCH 控制頻道用來廣播 高優先權的利用與訊號使用訊息 系統用 服務頻道則用來提供線上的傳輸服務 2020 6 7 30 ReferenceModel WME UDP TCP WSMP LLC WAVEMACwithchannelcoordination WAVEPhysical Managementplane Dataplane IPv6 M
13、LME PLME Application FocusofenhancementsSpecifiedbythisstandard 2020 6 7 31 GeneralDescription WAVEdevices OBUorRSU provideanarchitecturethatsupportsasingleCCHandmultipleSCHs CCH用來傳輸WSM及發佈WAVE服務 SCHs用來讓應用程式的互動或傳輸訊息用 2020 6 7 32 ProvideFunctions ChannelroutingRoutingforWSMPdataRoutingforIPdatagramUse
14、rpriority UP Channelcoordination 2020 6 7 33 RoutingforWSMPdata 1 2 WSMPheadercontainsthechannel powerlevel anddatarate 2020 6 7 34 RoutingforWSMPdata 2 2 RoutingScriptScenario首先WSMPdata從LLC層被傳送到MAC層 接下來MAC會路由該封包到適當的buffer也就是在WSMPheader中所指的channelnumber 如果WSMPheader中所指的channelnumber是無效的 則該封包會被摒棄 而所謂
15、無效的channelnumber是指它並非對應到CCHnumber或目前的SCHnumber 2020 6 7 35 RoutingforIPpacket 1 2 首先 在IP封包被傳送之前 必須先向MLME做一個註冊的動作 註冊的內容包括要告知 SCHnumber powerlevel datarate及可接受的powerlevel及datarate 另外 在任何一個時間點 只有一個註冊動作會被核准 接下來 IP封包從LLC層被傳送到MAC層 MAC層會轉送該封包到符合目前SCH的緩衝區中 2020 6 7 36 RoutingforIPdiagrams 2 2 Datashallbedis
16、carded 一是該封包在傳輸之前並沒做任何註冊的動作一是該傳輸的WAVE裝置並非是一個WBSS WAVEbasicserviceset 的成員 2020 6 7 37 Userpriority 1 2 IEEE1609使用IEEE802 11e的增強分散頻道存取 EnhancedDistributedChannelAccessmechanism EDCA 的機制 來用於競爭媒體的存取 媒體存取控制根據存取分類索引與使用者優先權的配對決定將資料置於何佇列 EDCA相關的參數如下 Arbitrationinter framespace AIFS Contentionwindow CW Transmitopportunity TXOP limit 2020 6 7 38 Userpriority 2 2 圖中展示了在一個Channel的情況下 資料封包於 MAC層 競爭的概念圖 LLC PHY MAC ACI 0 ACI 1 ACI 2 TransmitQueues AIFS ACI CW ACI TXOP ACI InternalContention MediumContention S
