当前课程知识点：计算机网络技术 > 第七章 物联网技术研究与应用 > 7.5 车联网VANET的协议标准 > 7.5 VANET的协议标准
从网络通信角度来看
车联网是以行进中的汽车网络设备
路旁无线通信固定设施为节点
构成的无线自组网
在车联网研究中必须解决车-车
车-路旁设施
车-路旁设施-智能交通系统(ITS)之间的通信问题
还包括车与行人
车与云端
以及车与家
之间的互联互通
因此
结合车辆行驶过程中要解决的特定问题
以及无线自组网络研究的共性技术问题
目前
车联网的研究工作主
要集中在以下几个方面
包括高速节点的自组网传输控制协议
低延迟动态多跳路由协议
高效的广播数据传输研究
数据流存储转发协议研究
基于资源竞争的流量公平性控制
和车载网信息安全研究
车联网通信协议
1999年10月
美国联邦通信委员会在5.9GHz频段
为V2V V2I之间的专用短距离通信
DSRC(Dedicated Short-Range Communication)
划分了一个专用频道
DSRC专用频道带宽为5.850-5.925GHz
带宽为75MHz
5.9GHz的DSRC专用频道
电磁波传播受气候影响较小
传播距离为最大为1000m
传输速率较高
DSRC针对车联网不同的应用
将该频道划分为8个信道
其中控制信道1个
服务信道6个
预留信道1个
与车辆运行安全相关的数据
通过控制信道发送
非安全应用的数据
通过服务信道发送
DSRC 最初为提高驾驶安全性而设计
用于保证驾驶安全信息的快速交换
以避免驾车过程中
可能出现的事故
但是
DSRC 标准受限于数据传输速率低
不支持车与车之间通信
路边基础设施
覆盖范围窄 难以与 Internet 融合 等特点
不能满足 ITS 长远发展的需要
只能实现有限的 ITS 应用
从本世纪初 开始
DSRC 的标准化工作
转入 IEEE802.11p 和 IEEE1609 工作组进行
进入了 WAVE 阶段
WAVE(Wireless Access in the Vehicular Environment)
就是车辆环境中
无线接入
通信标准
协议栈体系结构如图所示
WAVE 专注于满足 车辆通信的需求
提供短距离的安全应用服务
免费的道路收费服务
以及其它类似的服务
虽然目前基于移动通信技术的 ITS 应用
比较普遍
但是对比 GSM/3G/LTE 等移动通信技术
WAVE 有着自身的优点
例如更容易部署
成本更低
其协议栈的制定
充分考虑了 ITS 和车联网网络的特点等
WAVE协议
主要由IEEE802.11p
和IEEE1609标准两部分组成
IEEE 802.11p标准
WAVE的物理层
和介质访问控制子层使用IEEE802.11p标准
涵盖了车载网的无线资源管理
安全机制 网络服务 多频道切换等内容
使用5.9GHz频段
调制方式采用OFDM技术
数据传输率为6-27Mbps
为低速运动
（0~60 km/h）中的汽车
提供 9/12/18/24/27 Mbit/s 的传输速率
为高速运动
（60~120 km/h）中的汽车
提供 3/4.5/6/9/12 Mbit/s 的传输速率
IEEE 1609标准
IEEE1609系列标准是V2V
与V2I行车环境中的汽车安全性
自动收费 增强导航
交通管理的无线通信协议
WAVE协议体系
在网络层和传输层
在安全应用中
IEEE1609.3网络服务标准中定义了
车载环境无线接入短消息WSM(WAVE Short Message)
和车载环境无线接入短消息协议 WSMP
用以支持安全应用中
网络层和传输层功能的实现
目前
安全应用的应用层协议正在研究
与制定过程中
很多属于专用协议
未来还需要进行标准化的工作
美国机动车工程师学会SAE(Society of Automotive Engineers)
WAVE技术委员会
正在制定J2735消息集字典的标准
数据结构
消息类型与消息格式
车辆自动驾驶
由于车联网充分利用
物联网中传感器 RFID
环境感知 定位技术
无线自组网与智能控制技术
将车辆 驾驶员与行人融为一体
旨在建设一个
“泛在 可信 可视 可控”的
交通体系与平台
推动智能交通
向更深层次的研究与应用方向发展
因此世界各国高度重视
车联网研究工作
其中美国
欧洲
日本和中国都制订了
发展规划与研究计划
2012年4月
Google宣布了自动驾驶汽车已经开了20万公里
其车顶上的激光雷达
能够对半径60米的周围环境进行扫描
并将结果以3D地图的方式呈现出来
传给车载计算机做初步的判断
前置摄像头用于识别交通信号灯
前方车辆 自行车或行人
辨别移动的物体
左后轮传感器是汽车的位置传感器
通过测定汽车的横向移动
来帮助计算机给汽车定位
确定它在马路上的正确位置
汽车上分别安装了4个无线测距传感器
前方3个
后方1个
无线测距传感器与前置光学摄像头协同工作
用于测量汽车与前 后 左 右物体之间的距离
主控计算机安装在后备箱
它综合各种测距信息
完成汽车的行驶路线
方式的判断和操作命令的执行
目前开展得如火如荼的V2V技术
在未来最理想的状态
是由此衍生出V2X的应用
这个X是everything 即一切
这意味着
未来汽车可以通过一套网络及系统的搭建
与交通设施 办公场所
家等一切进行互联
比如2018年底
奥迪在美国率先推出了
车辆与交通灯的“对话”
在仪表盘中显示交通灯的等待时间
而在未来
这种V2X的设想将使用户在驾车上班或回家路上
就可以通过车辆对办公室
或家里的一些设施进行提前控制
从最开始的提升交通安全与效率
这种V2X的发展趋势将会改变人们的生活方式
不过
目前这一切还只是看上去很美
因为还有许多问题需要解决
比如
汽车厂商之间的标准平台搭建是一个问题
而从V2V延伸到V2X
城市基础设施的完善又是另外一个问题
另外
从技术和应用的角度
车联网还面临以下挑战
包括无线信道质量
与通信可靠性的矛盾
在线集中管理与分布式控制的矛盾
高移动性与可靠性 扩展性的矛盾
公共服务与安全隐私的矛盾
标准化与灵活性的矛盾
大家可以结合自身的知识 经验
和对问题的理解去分析这些问题
-1.1 计算机网络的发展历程
--计算机的发展
-1.2 从计算机网络到互联网
-1.3 从互联网到移动互联网
-1.4 从移动互联网到物联网
-1.5-1.7 深入认识计算机网络结构、网络安全、互联网的成功经验
--1.5-1.7 深入认识计算机网络结构、网络安全、互联网的成功经验
-第一章 作业
-2.1 传输网的基本概念
-2.2 广域网技术研究与发展
-2.3 城域网技术研究与发展
-2.4 局域网技术研究与发展
-2.5 个人区域网研究与发展
-2.6 个人区域网研究与发展
-2.7-2.8 3G/4G与M2M工作模式、传输网两个融合的发展趋势
--2.7-2.8 3G/4G与M2M工作模式、传输网两个融合的发展趋势
-第二章 作业
-3.1 网络层与IP协议的演变与发展
-3.2 IPv4与IPv6协议
-3.3 路由技术的研究与发展
-3.4 QoSR与RSVP、DiffServ与MPLS
-3.5 IPv4向IPv6过渡
-3.6 路由器技术的研究与发展
-3.7 下一代互联网体系结构的研究
-第三章 作业
-4.1 网络环境中分布式进程通信
-4.2 传输层的基本功能
-4.3 传输控制协议
-4.4 用户数据报协议
-4.5 实时传输协议RTP/RTCP
-4.6. 容迟网技术的研究
-第四章 作业
-5.1 Internet应用发展与应用层协议分类
-5.2 P2P网络的主要类型
-5.3 基于P2P的网络应用
-6.1 移动互联网的概念
--第6章-移动互联网与移动IP - 6.1-6.2-PPT
-6.2 移动IP
-6.3 移动IPv4的基本工作原理
--第6章-移动互联网与移动IP - 6.3-6.4-PPT
-6.4 移动IPv6协议
-第五-六章 作业
-7.1 网联网的概念
-7.2 物联网的体系结构
-7.3 物联网的ONS 服务
-7.4 车联网VANET的基本概念
-7.5 车联网VANET的协议标准
-第七章 作业
