VANET

解释

VANET:Vehicular Ad-hoc NETwork车辆自组织网络

VANET概述

目前,VANET已经引起世界各国研究机构和科研人员的密切关注.2003年，美国的联邦通信委员会专门为车辆间通信划分了一个专用频段.2004年~2006年,MobiCom专门召开了3次专题研讨会讨论VANET.2005年，欧洲成立了车辆间通信联盟(Car2Car communication consortium).日本也通过了两个车辆间通信标准。具体的研究项目有欧洲多国合作开展的Fleenet项目、德国的“Network on Wheels”、日本JSK领导的“Association of Electronic Technology for Automobile Traffic and Driving”,“Group Cooperative Driving”、美国的VII、美国马里兰州立大学的TrafficView项目、法国多个研究机构合作开展的CIVIC等.

目前的研究成果表明,VANET具有其他移动自组织网络所不具备的特性和传输问题。首先,VANET是移动自组织网络在道路上的应用，它具有移动自组织网络的各种特点，比如自治性和无固定结构、多跳路由、网络拓扑的动态变化、网络容量有限、良好的可扩展性等。但特殊的应用环境，如狭窄的道路、高密度节点分布、节点高速移动等，直接影响VANET网络的信息传输能力，使得丢包增加、延迟增大。实验表明，在VANET中使用传统的传输层协议(如TCP,UDP)和路由协议(如AODV,DSR,OLSR等),数据包的成功传输率不会超过50%,延迟大且延迟抖动剧烈.

近年来，各国学者对移动自组织网的各种传输问题进行了广泛研究，通过分析移动自组织网络传输控制协议设计的要点和思路，可以发现一些具有实用价值的思想和方案对VANET传输控制协议设计极具借鉴意义。虽然这些研究广泛而深入，但目前缺乏对VANET这一特殊移动自组织网专门的研究。由于VANET特殊的网络环境、特殊的运动规律及特殊的应用背景，它的信息传输方法将有别于当前大多数的研究成果.VANET传输控制协议设计更具有挑战性和独创性。在VANET中，地理信息、信道质量、路径状态等都可以通过一定的方法和途径获得，它们对设计高效、可靠的传输控制协议具有重大意义；但同时，通信信道狭隘、节点高速移动、节点密度过高等特有的不利因素又给VANET传输控制协议设计带来了巨大的困难和挑战.VANET传输控制协议设计需要全面考虑各种影响因素，并充分利用有利条件，克服不利因素.

主要特点

因此具有许多不同于普通MANET的难点：

(1)无线信道质量不稳定，并且受到多种因素影响，其中包括路边建筑、道路情况、车辆类型和车辆相对速度等。

(2)网络拓扑结构变化快，链路寿命短。

(3)网络容量有限。车载自组织网络中节点分布受到道路的限制，呈现“管状”形态，根据随机平面的网络容量计算方法可以推算出，其网络容量比一般无线移动网络更加有限。在长度为L的道路上，最多可以同时传输(2L/(2+△r))个数据包，r是1跳的平均距离。

(4)网络负荷会随着车流密度的变化而产生很大变化，因此要求节点必须能够适应这种变化。

(5)因为车载自组织网络(VANET)直接关系到行车安全，而且车载设备的运行环境较为恶劣，因此对这些设备的可靠性和安全性都有着更为严酷的等级要求。

然而，VANET的网络节点都是车辆和路边装置，这也使它拥有了一些其它MANET所不具备的优势:

(l)车辆节点可以得到充足的能源支持，车辆的承载空间也可以确保其无线通信设备的良好性能，同时还具有强大的计算能力和存储能力，同样，路边设施也具有充足的能源供应、良好的无线通信能力和计算存储能力。

(2)随着GPS(Global Positioning System,GPS)和GIS(Geographic Information System,GIS)的普及，车载自组织网络(VANET)中的节点可以有比较丰富的外部辅助信息，不仅可以获得自身的位置信息，还可以得到所在区域的地理信息，比如路口分布、道路方向等。

(3)车载自组织网络(VANET)的节点运动相对其它移动自组织网络更有规律。车辆同向行驶时，网络拓扑相对比较稳定；车辆反向行驶时，网络拓扑变化快、链路寿命短。结合节点的行驶方向、车速和道路信息可以预测链路状态。

应用领域

车载自组织网络(VANET)的应用可以分为两大类：一类主要解决行车安全，称之为安全应用；另一类主要提供增值业务，如满足乘客在车环境中的娱乐等功能，称之为用户应用。

安全应用

安全应用能够显著地降低交通事故的数量"研究表明，如果司机在碰撞发生前的0.5秒被予以示警，就可以避免60%的交通事故。安全应用主要在以下三类场景中发挥作用：

（1）事故现场预警：汽车在公路上高速行驶时，司机只有很短的时间对前方车辆的动作做出反应，如果前方发生了交通事故，正在朝事故发生点行驶的车辆常常在司机开始刹车或者完全停下之前就已经撞上了，而安全应用能够用于提醒司机某条道路的前方发生了交通事故，从而避免连续相撞的发生，同时，安全应用也能够用于及时提醒司机们与旁边的车辆距离过近，从而避免事故的发生。

（2）交叉路口：在路口附近驾驶或者穿过十字路口是司机所面临的最复杂的挑战之一，因为这时会有很多车辆交叉行驶，使得车辆间发生碰撞的概率大大增加。根据美国交通部门的调查,2003年在十字路口发生的车辆相撞事件数量占所有登记的车辆相撞事件的45%,占所有交通事故的21%。如果有安全应用能够在撞击发生之前提醒司机及时采取措施预防相撞，那么事故的发生将会大大减少。

（3）拥挤的道路：安全应用还能够用于帮助司机选择到达目的地的最佳行车路线，这样就有助于降低道路的拥堵，保持交通的顺畅，从而提高道路的容量，避免交通堵塞，同时，司机在通畅的道路上能够不那么容易烦躁，并且更倾向于遵守交通规则，这对减少交通事故的发生也有直接影响。

用户应用

用户应用可以在旅程中给乘客提供广告、娱乐等信息。基木的几种用户应用有:

（1）Intemet连接：对Intemet的持续访问日益成为大多数人的需求，再加上许多用户应用本身就要求对Intemet的连接，因此，向车辆使用者以及其他的VANET网络应用程序提供Internet连接服务是必要的，这也意味着通常的Internet业务能够在车辆中被无缝地实现(如连续下载大文件),而不需要重建。

（2）点对点(Peer to Peer，P2P)应用：在VANET中,P2P应用也是打发无聊时间的一个有趣的方法，车里的乘客们(非司机)能够分享音乐、电影等，并且能够彼此聊天、玩游戏，在长途旅行时，他们还能够从专门的服务器中上传或者下载音乐和电影。

（3）商业广告发布：一些商业机构可以通过VANET向附近的车辆发布商业广告，例如产品或服务的内容、价格、营业时间和位置等，这些商业机构可能包括餐厅、酒店、加油站、旅游景点等，乘客可以根据自己的需要对这些广告进行人工或自动地筛选，例如当车上油箱的油位较低时，车辆就会自动将己收到的附近加油站的广告显示给车主，这些广告在为乘客提供便利的同时，也有利于提高广告的效率，这是因为这些广告的接收者都是位二于附近并且有需要的人，例如超市和连锁店可以通过该系统向客户提供订单，帮助客户快速找到停车场等服务，相对于电视、电台和Intenet的广告，这种商业广告的发布更有针对性。