車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探討

　　由于兩車(chē)相遇時(shí)有效通信時(shí)間短暫，有效的信道資源管理是一個(gè)是十分重要的問(wèn)題。Chang等人提出了一種從路邊基站到過(guò)往車(chē)輛的下行調(diào)度算法。Zhang等人提出了另一種同時(shí)考慮上行和下行請(qǐng)求的調(diào)度算法。Yu等人研究了在路邊基站負(fù)載接近超負(fù)荷的情況下的請(qǐng)求許可控制問(wèn)題。這些研究從不同的資源分配角度提高了路邊基站的訪問(wèn)效率。

　　通常，微觀信息傳播的主要挑戰(zhàn)在于如何把下層條件(車(chē)輛移動(dòng)性、無(wú)線信道、相對(duì)位置)和上層應(yīng)用的需求聯(lián)系在一起。從上層的角度來(lái)看，容遲網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以容忍一定的信息延遲和誤差。從底層的角度來(lái)看，移動(dòng)性、信道和車(chē)輛位置卻可能在很短的時(shí)間內(nèi)大幅變化?，F(xiàn)有的工作研究了不同的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議下的單跳問(wèn)題，然而，仍然缺少一個(gè)上層和下層之間的有效聯(lián)系。這種聯(lián)系可以使人們能夠利用底層的苛刻條件，而不是受其限制。

　　當(dāng)人們?cè)O(shè)計(jì)微觀信息傳播協(xié)議時(shí)，可以重點(diǎn)關(guān)注3個(gè)方面的問(wèn)題：

　　(1)應(yīng)用需求　容遲網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不一定需要一個(gè)可靠的鏈接，但是他們卻需要根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾詠?lái)安排數(shù)據(jù)的優(yōu)先性。人們還希望能夠設(shè)定一個(gè)在傳播的過(guò)程中允許的信息丟失程度閾值。

　　(2)資源管理　主要問(wèn)題包括如何調(diào)度低層資源(例如傳輸信道、傳輸速率等)，如何調(diào)度上層任務(wù)，如何分配資源以確保公平等。

　　(3)協(xié)作　人們可以利用多任務(wù)調(diào)度、轉(zhuǎn)發(fā)、中繼、多方網(wǎng)絡(luò)編碼等不同的技術(shù)來(lái)幫助在信號(hào)范圍內(nèi)各車(chē)輛的互相協(xié)作，提高整體性能。

　　5 車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例

　　FleetNet是一個(gè)由歐洲多個(gè)汽車(chē)公司、電子公司和大學(xué)的合作項(xiàng)目，合作者包括NEC公司、DaimlerChrysler公司、Siemens公司和Mannheim大學(xué)。該項(xiàng)目利用無(wú)線多跳自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線車(chē)載通信，能夠有效提高司機(jī)和乘客的安全性和舒適性。FleetNet的設(shè)計(jì)目標(biāo)包括實(shí)現(xiàn)近距離多跳信息傳播以及為司機(jī)和乘客提供位置相關(guān)的信息服務(wù)。在該項(xiàng)目中，位置信息起著重要的作用，一方面它本身是FleetNet一些應(yīng)用的基本需求，另一方面它也能使得通信協(xié)議更有效地運(yùn)作。NEC歐洲實(shí)驗(yàn)室和Mannheim大學(xué)為車(chē)載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了基于位置的路由和轉(zhuǎn)發(fā)算法，然后基于該算法實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于位置的車(chē)-車(chē)通信路由器。研究人員建立了一個(gè)由6輛車(chē)組成的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，其中每輛車(chē)裝備了一個(gè)GPS接收器、一個(gè)802.11無(wú)線網(wǎng)卡，以及一個(gè)車(chē)-車(chē)通信路由器。另外，每輛車(chē)還裝備了一個(gè)GPRS接口，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)中的每輛車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　CarTalk是一個(gè)歐洲的司機(jī)輔助系統(tǒng)研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目利用車(chē)-車(chē)通信技術(shù)為移動(dòng)中的車(chē)輛建立一個(gè)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)，來(lái)幫助增強(qiáng)道路系統(tǒng)的安全性。例如，當(dāng)一個(gè)車(chē)輛剎車(chē)的時(shí)候或者檢測(cè)到危險(xiǎn)的道路狀況的時(shí)候，它會(huì)給后方車(chē)輛發(fā)送一個(gè)警告消息。即使在前方有其他車(chē)輛遮擋的情況下，后方車(chē)輛也能夠盡早得到警告。這個(gè)系統(tǒng)同時(shí)也能夠幫助車(chē)輛更安全地駛?cè)敫咚俟泛婉傠x高速公路。

　　California Path是加州大學(xué)伯克利分校的一個(gè)關(guān)于智能交通系統(tǒng)的綜合性研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目始建于1986年，主要由伯克利分校的交通研究學(xué)院負(fù)責(zé)管理，同時(shí)也和加州交通部有密切合作。California Path致力于運(yùn)用前沿技術(shù)解決和優(yōu)化加州道路系統(tǒng)存在的問(wèn)題，其主要關(guān)注于3個(gè)方面的研究：

　　(1)交通系統(tǒng)運(yùn)籌學(xué)研究　其研究方向包括車(chē)流管理、旅行者信息管理、監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理算法、數(shù)據(jù)融合和分析等。

　　(2)交通安全研究　研究?jī)?nèi)容包括十字路口協(xié)同安全系統(tǒng)研究、司機(jī)行為建模、工人與行人相關(guān)的安全研究等。

　　(3)新概念應(yīng)用研究　該研究致力于發(fā)現(xiàn)、驗(yàn)證在公共交通系統(tǒng)中的新概念和方法，幫助減少交通系統(tǒng)的阻塞，提高公共交通的出行效率。

　　MIT CarTel是麻省理工學(xué)院的一個(gè)分布式移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。CarTel的應(yīng)用能夠收集、處理、傳遞、分析和可視化來(lái)自手機(jī)或者車(chē)輛的傳感器數(shù)據(jù)。在該項(xiàng)目中，一個(gè)小型嵌入式計(jì)算機(jī)能讀取一系列不同的傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給一個(gè)Internet服務(wù)器。服務(wù)器進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后提供給最終用戶多種不同的服務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)的框架包括進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集的硬件和軟件、在車(chē)輛之間數(shù)據(jù)傳遞的網(wǎng)絡(luò)、能夠容忍網(wǎng)絡(luò)連接中斷的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)系統(tǒng)、為基于位置的服務(wù)設(shè)計(jì)的隱私協(xié)議、車(chē)流預(yù)測(cè)模型系統(tǒng)以及道路表面狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　美國(guó)政府與工業(yè)界也積極參加到車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)中。車(chē)輛基礎(chǔ)設(shè)施集成計(jì)劃(Vehicle Infrastructure Integration)致力于利用無(wú)線通信技術(shù)使行駛中的車(chē)輛更緊密地與周?chē)沫h(huán)境相聯(lián)系，從而提高交通系統(tǒng)的安全性。該計(jì)劃的主要參與者包括美國(guó)交通部、加州交通部以及戴姆勒、福特、通用等汽車(chē)公司。該計(jì)劃的參與者在加州101公路和密歇根Novi市部署了數(shù)十個(gè)路邊基站，用于測(cè)試汽車(chē)與路邊基站的通信能力。在通用公司展示的車(chē)載安全系統(tǒng)中，車(chē)輛通過(guò)DSRC無(wú)線技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控周?chē)?chē)輛的位置、速度與方向，一旦發(fā)生緊急情況，車(chē)輛通過(guò)聲、光信號(hào)警告司機(jī)。最近，由美國(guó)交通部主導(dǎo)的IntelliDrive項(xiàng)目致力于在個(gè)人移動(dòng)設(shè)備(如手機(jī)和PDA)、車(chē)輛以及路邊基站之間建立安全、靈活的無(wú)線通信，使道路交通系統(tǒng)更安全、更智能和更環(huán)保。美國(guó)交通部目標(biāo)在2013年前對(duì)現(xiàn)有的無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，以幫助落實(shí)未來(lái)交通系統(tǒng)的決策與實(shí)施。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男屡d領(lǐng)域。它能夠使人們的日常生活更緊密地與計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，增強(qiáng)交通安全，提高城市交通效率，以及提供各種與位置相關(guān)的信息服務(wù)。近些年，車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界以及政府部門(mén)的高度重視，相關(guān)的工業(yè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已提上制訂日程。然而，針對(duì)不同的應(yīng)用和不同的環(huán)境，仍然有很多尚未妥善解決的問(wèn)題。人們相信，在車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，會(huì)看到更多更深入的研究，同時(shí)車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將能夠很快走出實(shí)驗(yàn)室，投入實(shí)際應(yīng)用。