车联网网络架构与媒质接入机制研究

《车联网网络架构与媒质接入机制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、车联网旨在实现一体化智能交通体系和无处不在的网络，其关键技术在于全网数据共享和车辆宽带接入。现有车辆网络架构因其不同设计目标而缺少统一的协议栈和数据接口，难以有效进行全网数据共享或协同通信；其多信道机制缺少灵活性，整体网络性能受网络节点密度影响较大。文章提出面向安全应用的车联网无线网络架构及其协同通信协议栈，并对车联网自适应多信道媒质接入协议进行研究。    车联网以车辆为基本信息单元，通过传感器技术、信息采集技术、接入技术、传输技术、组网技术，将行人、车辆、路边设施等道路实体与交通管理网络、移动网络与后备网络连接；服务于车辆安全、交通控制、信息服务、用户网络接入等应用；旨在建立改善交通状

2、况、提高出行效率、拓展信息交互形式的智能综合网络体系。    车联网具有广泛性、移动性和智能性3个特点。广泛性指车联网所的对象是广义概念，包括车辆、飞机、船舶、铁路等交通工具以及为车辆提供服务的路边单元、车载传感器、数据服务器等相关设施。对于不同通信设备与入网方式，车联网都提供相应的接口。移动性是由车辆不断运动、车辆间高动态的拓扑结构所决定的，保证车辆高速运动场景下实时安全信息传输，并在此基础上支持非安全应用的数据服务(如提供路况信息、基于位置信息的地图下载服务等)，是现有车辆自组织网信道协调机制，如车辆通信环境下的无线接入(WAVE)媒体访问控制(MAC)、车辆网格网络(VMESH)[1

3、]、基于TDMA的多信道MAC协议(TMMAC)等无法完全适用的。智能性指车联网通过各种方式获取车辆和路况信息，主动对潜在交通隐患做出反应，是交通一体化、协同化、智能化体现。    车联网采用多信道MAC机制可以获得优于单信道的网络吞吐量和时延特性，实现安全消息和非安全消息非冲突传输。多信道MAC在保证安全应用服务质量(QoS)基础上，尽可能多地为车辆提供宽带接入服务，使得车联网数据共享、主动安全、交通管理、信息服务等成为可能。    现有车辆自组网因其本身网络架构约束，存在全网数据采集缺乏、信息共享不充分和数据交互实时性不足等影响车辆安全的问题[2]。中国车联网的研究集中于车辆网络协议的

4、理论和传感器硬件开发，对于车联网整体性网络框架和协议栈研究较少。就无线通信技术而言，为保证车辆安全消息的准确传输，已有多信道MAC协议缺乏灵活的信道协调机制和有效的分配策略，不能完全适用于复杂的车辆通信环境，或者以牺牲非安全业务的带宽来保证安全消息的传输。为此，本文设计车联网整体框架和相应通信协议栈，解决车路一体化控制和全网数据共享，在此基础上研究多信道自适应MAC机制，在保证安全消息准确传输的前提下，提高非安全业务的服务质量，构成一种高效的、面向交通安全应用的车联网网络体系。    1车联网网络架构和通信协议栈    典型的车联网框架如图1所示。车联网为车辆提供无处不在的网络接入、实时安

5、全消息、多媒体业务、辅助控制等。随传感器网络加入，传感器、路边设施和车辆3个独立要素构成了车联网架构：传感器(埋地线圈、交叉路口视频检测系统、车载传感器等)实现车辆周边信息以及路况信息采集；路边设施(WiMAX基站、3G基站Wi-Fi接入点、卫星等)发布路况信息，为车辆提供接入服务。这种网络架构要求一种专有的协同通信架构和协议栈，可将不同底层数据整合，并对应用层隐藏不同接入方式间差别，实现信息交互。  YibinCityCitytracktrafficplanningisYibincityregionalrangewithintracktrafficsystemofonceintegrat

6、ion,andcitytracktrafficalsoisYibinCityCityintegratedtracktrafficsystemintheofpart,foraccurategraspcitytracktrafficresearchofobject    1.1车联网协同通信架构的设计    车联网协同架构如图2所示。图2包括6个模块：车联网管理模块、车联网安全模块、车联网基站、车联网传输协议、车辆接入模块和车联网上层应用。YibinCityCitytracktrafficplanningisYibincityregionalrangewithintracktrafficsys

7、temofonceintegration,andcitytracktrafficalsoisYibinCityCityintegratedtracktrafficsystemintheofpart,foraccurategraspcitytracktrafficresearchofobject    (1)车联网管理模块    作为车联网的控制中心，分别管理和维护入网车辆信息、路况信息；实现车辆在异构网络中垂直切换和跨层