VANET

VANET:Vehicular Ad-hoc NETwork車輛自組織網路

目前,VANET已經引起世界各國研究機構和科研人員的密切關注.2003年，美國的聯邦通信委員會專門為車輛間通信劃分了一個專用頻段.2004年~2006年,MobiCom專門召開了3次專題研討會討論VANET.2005年，歐洲成立了車輛間通信聯盟(Car2Car communication consortium).日本也通過了兩個車輛間通信標準。具體的研究項目有歐洲多國合作開展的Fleenet項目、德國的“Network on Wheels”、日本JSK領導的“Association of Electronic Technology for Automobile Traffic and Driving”,“Group Cooperative Driving”、美國的VII、美國馬里蘭州立大學的TrafficView項目、法國多個研究機構合作開展的CIVIC等.

目前的研究成果表明,VANET具有其他移動自組織網路所不具備的特性和傳輸問題。首先,VANET是移動自組織網路在道路上的應用，它具有移動自組織網路的各種特點，比如自治性和無固定結構、多跳路由、網路拓撲的動態變化、網路容量有限、良好的可擴展性等。但特殊的應用環境，如狹窄的道路、高密度節點分佈、節點高速移動等，直接影響VANET網路的信息傳輸能力，使得丟包增加、延遲增大。實驗表明，在VANET中使用傳統的傳輸層協議(如TCP,UDP)和路由協議(如AODV,DSR,OLSR等),數據包的成功傳輸率不會超過50%,延遲大且延遲抖動劇烈.

近年來，各國學者對移動自組織網的各種傳輸問題進行了廣泛研究，通過分析移動自組織網路傳輸控制協議設計的要點和思路，可以發現一些具有實用價值的思想和方案對VANET傳輸控制協議設計極具借鑒意義。雖然這些研究廣泛而深入，但目前缺乏對VANET這一特殊移動自組織網專門的研究。由於VANET特殊的網路環境、特殊的運動規律及特殊的應用背景，它的信息傳輸方法將有別於當前大多數的研究成果.VANET傳輸控制協議設計更具有挑戰性和獨創性。在VANET中，地理信息、通道質量、路徑狀態等都可以通過一定的方法和途徑獲得，它們對設計高效、可靠的傳輸控制協議具有重大意義；但同時，通信通道狹隘、節點高速移動、節點密度過高等特有的不利因素又給VANET傳輸控制協議設計帶來了巨大的困難和挑戰.VANET傳輸控制協議設計需要全面考慮各種影響因素，並充分利用有利條件，克服不利因素.

因此具有許多不同於普通MANET的難點：

(1)無線通道質量不穩定，並且受到多種因素影響，其中包括路邊建築、道路情況、車輛類型和車輛相對速度等。

(2)網路拓撲結構變化快，鏈路壽命短。

(3)網路容量有限。車載自組織網路中節點分佈受到道路的限制，呈現“管狀”形態，根據隨機平面的網路容量計算方法可以推算出，其網路容量比一般無線移動網路更加有限。在長度為L的道路上，最多可以同時傳輸(2L/(2+△r))個數據包，r是1跳的平均距離。

(4)網路負荷會隨著車流密度的變化而產生很大變化，因此要求節點必須能夠適應這種變化。

(5)因為車載自組織網路(VANET)直接關係到行車安全，而且車載設備的運行環境較為惡劣，因此對這些設備的可靠性和安全性都有著更為嚴酷的等級要求。

然而，VANET的網路節點都是車輛和路邊裝置，這也使它擁有了一些其它MANET所不具備的優勢:

(l)車輛節點可以得到充足的能源支持，車輛的承載空間也可以確保其無線通信設備的良好性能，同時還具有強大的計算能力和存儲能力，同樣，路邊設施也具有充足的能源供應、良好的無線通信能力和計算存儲能力。

(2)隨著GPS(Global Positioning System,GPS)和GIS(Geographic Information System,GIS)的普及，車載自組織網路(VANET)中的節點可以有比較豐富的外部輔助信息，不僅可以獲得自身的位置信息，還可以得到所在區域的地理信息，比如路口分佈、道路方向等。

(3)車載自組織網路(VANET)的節點運動相對其它移動自組織網路更有規律。車輛同向行駛時，網路拓撲相對比較穩定；車輛反向行駛時，網路拓撲變化快、鏈路壽命短。結合節點的行駛方向、車速和道路信息可以預測鏈路狀態。

車載自組織網路(VANET)的應用可以分為兩大類：一類主要解決行車安全，稱之為安全應用；另一類主要提供增值業務，如滿足乘客在車環境中的娛樂等功能，稱之為用戶應用。

安全應用能夠顯著地降低交通事故的數量"研究表明，如果司機在碰撞發生前的0.5秒被予以示警，就可以避免60%的交通事故。安全應用主要在以下三類場景中發揮作用：

（1）事故現場預警：汽車在公路上高速行駛時，司機只有很短的時間對前方車輛的動作做出反應，如果前方發生了交通事故，正在朝事故發生點行駛的車輛常常在司機開始剎車或者完全停下之前就已經撞上了，而安全應用能夠用於提醒司機某條道路的前方發生了交通事故，從而避免連續相撞的發生，同時，安全應用也能夠用於及時提醒司機們與旁邊的車輛距離過近，從而避免事故的發生。

（2）交叉路口：在路口附近駕駛或者穿過十字路口是司機所面臨的最複雜的挑戰之一，因為這時會有很多車輛交叉行駛，使得車輛間發生碰撞的概率大大增加。根據美國交通部門的調查,2003年在十字路口發生的車輛相撞事件數量占所有登記的車輛相撞事件的45%,占所有交通事故的21%。如果有安全應用能夠在撞擊發生之前提醒司機及時採取措施預防相撞，那麼事故的發生將會大大減少。

（3）擁擠的道路：安全應用還能夠用於幫助司機選擇到達目的地的最佳行車路線，這樣就有助於降低道路的擁堵，保持交通的順暢，從而提高道路的容量，避免交通堵塞，同時，司機在通暢的道路上能夠不那麼容易煩躁，並且更傾向於遵守交通規則，這對減少交通事故的發生也有直接影響。

用戶應用可以在旅程中給乘客提供廣告、娛樂等信息。基木的幾種用戶應用有:

（1）Intemet連接：對Intemet的持續訪問日益成為大多數人的需求，再加上許多用戶應用本身就要求對Intemet的連接，因此，向車輛使用者以及其他的VANET網路應用程序提供Internet連接服務是必要的，這也意味著通常的Internet業務能夠在車輛中被無縫地實現(如連續下載大文件),而不需要重建。

（2）點對點(Peer to Peer，P2P)應用：在VANET中,P2P應用也是打發無聊時間的一個有趣的方法，車裡的乘客們(非司機)能夠分享音樂、電影等，並且能夠彼此聊天、玩遊戲，在長途旅行時，他們還能夠從專門的伺服器中上傳或者下載音樂和電影。

（3）商業廣告發布：一些商業機構可以通過VANET向附近的車輛發布商業廣告，例如產品或服務的內容、價格、營業時間和位置等，這些商業機構可能包括餐廳、酒店、加油站、旅遊景點等，乘客可以根據自己的需要對這些廣告進行人工或自動地篩選，例如當車上油箱的油位較低時，車輛就會自動將己收到的附近加油站的廣告顯示給車主，這些廣告在為乘客提供便利的同時，也有利於提高廣告的效率，這是因為這些廣告的接收者都是位二於附近並且有需要的人，例如超市和連鎖店可以通過該系統向客戶提供訂單，幫助客戶快速找到停車場等服務，相對於電視、電台和Intenet的廣告，這種商業廣告的發布更有針對性。