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1、车载自组织网络(VANET) 研究概述刘大勇 报告提纲研究方案 4研究背景 1研究现状2研究内容3参考文献51.研究背景-个人研究基础n 论文题目：农田异构无线传感器网络数据收集方法研究 n WSN结构 uWSN是一种典型的无线自组织网络系统，包括传感器节点、汇 聚节点（Sink）、因特网和用户控制端。 n WSN数据传输过程 u从传感器节点采集数据开始，然后将数据以一跳或多跳的方式 将发送到Sink，最后再由Sink通过Internet或卫星传送到控制端 的全过程。 n WSN数据收集关键技术u信道模型-节点间通讯距离u节点部署-节点数量及位置u路由协议-通信路径选择u移动Sink数据收集-
2、Sink可移动 WSN结构图 1.研究背景-个人研究基础n 农田环境下WSN应用需求u 环境渐变适应环境动态变化的传播信道建模需求u 监测面积大节点数量多、大规模部署需求u 监测周期长节能路由协议设计、太阳能电池供电，异构部署需求u 农业机械作业节点地下部署、移动Sink数据收集需求u 野外环境复杂多变部署节点连通性、路由稳定等服务质量需求n 研究角度-系统研究u 渐变环境信道建模u 异构节点部署u 异构WSN路由算法u 有效的移动Sink数据收集异构WSN结构图 农田监测采集1.研究背景-研究VANET依据n 智能交通系统(ITS) u将通信、电子、计算机、控制等各种信息技术应用于交通运输行
3、业， 形成的信息化、智能化、社会化的新型运输系统。 u对交通信息的实时采集、传输和处理，借助各种科技手段和设备，协 调处理各种交通情况，建立实时、准确、高效的综合运输管理体系， 从而充分利用交通设施，提高交通效率和安全，实现智能化的交通运 输服务管理。 n 车载网络(Vehicle Networking) u车载网络是早期的汽车内部传感器、控制和执行器之间的通讯用点对 点的连线方式连成复杂的网状结构。 -强调电子、控制技术 随着电控系统的日益复杂，以及对汽车内部控制功能电控单元相互之间通 信能力要求的日益增长采用点对点的链接会使得车内线束增多，这样在考 虑内部通讯的可靠性安全性以及重量方面都给
4、汽车设计和制造带来了很大 的困扰。因此为了减少车内连线实现数据的共享和快速交换，同时提高可 靠性等方面在快速发展的计算机网络上，实现CAN、LAN、LIN、MOST等基 础构造的汽车电子网络系统，即车载网络。（摘自互动百科）1.研究背景n高德地图是怎么知道道路拥挤情况的？1.研究背景n 实时收集所有浮动车（开高德导航、大客车、大货车等需要实时发送GPS 信息的车）的GPS实时数据，结合历史同时段大数据进行分析，有一套算 法能计算出当前路段的平均车速，通过车速区间划分是拥堵还是畅通。 u同路段开导航的分析实时速度 判断拥堵 u根据以往数据 某时间段 XX路必拥堵 u和交管局合作 获得以外数据分析
5、 或者实时数据 n 数据来源 u所有装高德的车子的大数据分析 u公交大客车载gps数据 u出租车车载gps数据 u大货gps数据等 n 优点：现有车辆通信网络主要是GPRS网络和CDMA网络，车辆向控制中心报 告自己的车辆信息，实施、应用方便。 n 局限：车辆使用GPS网络通信只能是车辆与此网络通信，而车辆和车辆之 间并不能通信，这就降低了各车辆之间的信息交流，减低了信息的实时性 的传输。1.研究背景-研究VANET依据n 车载自组织网络(Vehicle Ad hoc Networks，VANET) u利用无线网络技术，通过车辆与车辆(V2V)和道路设施(V2I)之间实现 自组无线多跳通信的开
6、放移动自组织网络。其车载网络出现的目标是 为了在道路建立一个自组织、方便、费用低廉、结构开放的车辆通信 网络，以实现交通预警、车辆的自动化驾驶、提升驾驶舒服度和道路 交通信息查询等应用。 n 无线车载网络 u为车辆提供多种安全应用(如事故预警、交通管理)和非安全应用(如路 况指示、因特网接入及车辆间多媒体数据传输)。1.研究背景-研究VANET依据n 主动道路交通安全应用 u为司机提供信息和帮助，避免各类碰撞。预测碰撞的路边 单元与车辆间共享信息，可提供车辆位置、交叉位置、速 度和距离导航等信息。 u车辆与路边单元的信息交换可提示湿滑地段或沆洼地带等 危险区域。 n 交通效率和管理应用 u改善
7、流量、交通协调和交通援助，提供最新位置如地图、 相关空间或时间信息。 u速度管理帮助驾车人管理车速，顺利驾车，避免不必要停 车，常见如监控速度限制通知和绿灯最优速度咨询等。 u导航合作通过车辆间合作和车辆与路边单元协作，提供导 航以提高交通效率，常见如交通信息和建议行程、合作自 适应巡航控制。 1.研究背景-研究意义n 奔驰汽车公司通过大量的实验数据分析指出，在交通事故中 ，如果驾驶员能在事故发生前提前两秒的时间采取制止危险 的措施，这样交通事故大都不会发生。 n 公路中的突发事故是造成道路拥堵和引发二次事故的重要原 因，这主要是由于现有的事故消息发布方式。(电子情报板以 及调频广播)具有较大
8、的延迟，事故消息传输速度慢，无法实 现事故后方车辆的快速疏散。因此，建立一种高效的事故信 息发布机制，显得尤为重要。 报告提纲研究方案 4研究背景 1研究现状2研究内容3参考文献52.研究现状n车载自组网的现状与发展 ，2007年11月，通 信学报，常促宇，向勇，史美林 （清华大学 计算机系） u在2003 年 ITU-T 的汽车通信标准化会议上,各国 专家提出的车用自组织网络(VANET，vehicle ad- hoc networks)技术有望在2010年将交通事故带来 的损失降低50%。 ？美国的智能交通系统架构和标准 IntelliDrive系统架构 2010年，美国交通部下设部门研究
9、与特殊项目管理局（Research and Innovative Technology Administration，简称RITA）发布了一项“ 智能交通战略研究计划（2010-2014）”，对美国车联网技术的发展目 标、实现途径以及智能交通系统建设等问题进行了详细规划部署。车载环境无线接入(WAVE)协议栈 车载环境无线接入(WAVE) n IEEE 802.11p：使IEEE 802.11在车辆环境中工作。定义物理 层管理实体(PLME)和MAC层管理实体(MLME)。 n IEEE 802.2：规定逻辑链路控制层(LLC)。 n IEEE 1609.4：提供IEEE 802.11p的多信
10、道操作。 n IEEE 1609.3：提供WAVE网络层要求的路由和寻址服务。WAVE 短报文协议为交通安全和效率应用提供路由和组寻址，用于 控制和服务信道。支持广播通信类型。 n IEEE 1609.2：规定WAVE安全信息格式和处理。 n IEEE 1609.1：描述应用允许携带有限计算资源的OBE上和OBE 外复杂处理进程交互。日本的智能交通系统架构和标准 针对车载网络，FCC为车辆间、车辆与路边单元间规定了专用短距离通信 (Dedicated Short Range Communications，DSRC)。使用5.9GHz的75MHz 频段，传输距离一般为几十到几百米，传输速率为25
11、0/500kbps，可满足主 要的车载应用。 欧洲的智能交通系统架构和标准 欧洲ITS系统架构 2.研究现状n基于HLA的VANET仿真平台构建与性能分析 n作者姓名：袁嘉璐 硕士 导师姓名：王化深 n学科专业：智能交通工程n 本文依照国家“863计划”重点项目 智能车路协同关键技术廊坊试验 场地的规格搭建了相应的仿真场景。 然后，论文针对目前VANET网络存在 的高时延和高丢包率问题在不同的仿真 条件下进行了大量的仿真工作， 发现车辆之间路由频繁中断是造成的VANET网络 延迟偏高的重要原因，得 出在此种情况下基于地理位置的路由协议在VANET网络 中的表现优于基于 拓扑的路由协议。 最后，
12、论文采用了增加路侧设备(RSU，Road Side Unit)的VANET通信质量改善方案，对不同RSU密度、RSU分布规律下的 VANET网络性能进行了大量的仿真及分析工作，结果表明当RSU密度增加到 一个阈值，即可以确保车辆节点之间可以建立完全由RSU节点组成的路由 的情况下，VANET网络才有着最低的端到端时延与最高的分组送达率，而 在此阈值的基础上提高RSU密度将无法起到提升网络性能的作用。2.研究现状n 基于VANET的高速公路事故消息快速广播机制 u马佳荣等(长安大学信息工程学院，西安710064) 2015年11 月 n VANET中安全信息的快速可靠广播路由算法 u罗 涛 等(
13、北京邮电大学网络体系构建与融合北京市重点实 验）计算机学报 2105年3月 n 基于分布式社区学习的VANET数据转发机制 u边贵云，田 锐，黄志清(北京工业大学北京市物联网软件与 系统工程技术研究中心)计算机工程 2016年3月报告提纲研究方案 4研究背景 1研究现状2研究内容3参考文献53.研究内容n 无线车载网络的系统功能要求 u无线通信能力：单跳通信范围、无线信道、可用带宽和比特率、信道 鲁棒性、无线信号传播遇阻补偿如使用路边单元等。 u网络通信能力：传播模式如单播、广播、组播、地理广播(面向特定区 域)，数据汇集，拥塞控制，信息优先权，信道管理方式和连接实现， IPv6或IPv4寻址
14、支持，互联网接入点变化的相关移动管理。 u汽车绝对定位能力：全球导航定位如GPS，组合导航如GPS与本地GIS系 统结合。 u其它车辆能力：传感器和雷达接口，车辆导航功能。 u车辆通信安全能力：隐私和匿名，完整性和保密性，抵抗外部攻击， 接收数据真实性，数据和系统完整性。 n 无线车载网络的系统性能要求 u系统性能要求：最大延迟时间、错码率、更新和重发信息频率、车辆 定位精度、无线电覆盖、无覆盖盲区、签署和验证信息和证书。 u标准化和认证要求：系统和ITS站点标准化，产品和服务一致性、系统 互操作性测试，系统风险管理。3.研究内容n 无线车载网络的技术挑战-通信方面 u路由转发。路由是选择到达
15、目标的最优路径，而转发是在 路由被选定后如何将包从某个节点传输到另一个节点。 u时延限制。数据包通常有时间和位置意义。在车速、不可 靠连接和快速拓扑变化等约束下提供良好的时延性能。 u数据包优先级和拥塞控制。交通安全和效率信息数据更重 要，应更快转发。大部分研究关注如何为紧急包提供最高 优先。紧急包出现时，大量广播可导致信道利用率降低。 u寻址与地理寻址。地址被纳入到车辆物理位置或地理区域 ，移动性使追踪管理地理地址极具挑战性。 u传输层和网络层间可靠性和跨层。无线网络路由可能中断 。本身不可靠的网络上提供尽量可靠的传输服务至关重要 。设计跨层协议，对车载网络支持实时和多媒体应用非常 有益。3
16、.研究内容-VANET路由协议n 单播路由转发地理协议 u大部分算法源自贪心周边无状态路由(GPSR)。转发决策主 要依据邻居位置信息，适合高移动VANET。 u车辆只维护本地信息，方案可扩展到有较多车辆网络中。 假定车辆配备GPS或其它定位服务，不用承担任何开销就可 确定自身位置。 u相邻节点通过交换周期性信标，可发现所有邻居和位置。 然后，所有转发决策遵循贪心方法，即地理上更接近目标 的邻居被选为下一转发节点。因为车辆无网络拓扑全局知 识，转发决策常为局部最优而非全局最优。可能出现车辆 找不到下个转发节点(无路和断路)。对策建议使用周边转 发算法或右手准则，但不适合道路网络，尤其有多个路口 和路径的城市环境。 u已有一些地理路由协议通过引入新的路径恢复机制解决该 问题，如GSR、GPCR和GPSRJ+等协议。3.研究内容-VANET路由协议n 单播路由转发基于链路稳定性协议 u基于拓扑的路由协议(如被动和主动路由)在MANET中非常流行， VANET主要问题是路径恢复和维持中的过高开销，源于高移动性。 u协议主要布署于高速
