车载物联网技术探讨(2)

3车载物联网面临的挑战

车载网络所独有的特性给人们提来了前所未有的挑战，然而，与此同时，这些特性也使人们能够从与以往不同的角度去思考和解决问题。

车载网络分3层：链路层、网络层和应用层。各网络协议层面临不同的挑战。

3.1链路层面临的挑战

在链路层，面临的主要挑战是如何使链路层协议适应独特的车辆运行环境，使链路层获得最佳性能。链路层协议包括3个主要设计目标：响应能力、可靠性和可扩展性。首先，链路层协议需要能够对信道条件和车辆的移动性快速响应，同时协议的可靠性和可扩展性对与安全相关的应用也起着重要的作用。一些传统的链路层协议的设计方法，如无线接入点(AP)握手、媒体访问控制(MAC)层超时管理、地址解析协议(ARP)超时等，在高速移动的车载环境中已显示出低下的性能。这些传统的设计方法通常会导致增加的启动延时、未充分利用的带宽，以及带宽的不公平分配。

实际上，可扩展性和可靠性在一定程度上互相影响，互相作用。可靠广播技术也是重要的研究问题之一。目前的可靠广播技术一般包括重复广播、合作式传递、发射功率自适应等。可靠性和可扩展性仍然值得进一步深入研究，特别是针对车辆安全系统的应用，因为最终用户对车辆安全系统要求很高。

3.2网络层面临的挑战

在网络层，面临的主要挑战是建立一个新的路由模式，以促进车载网络的信息传播。在过去10年中，无线自组织网络方面得到广泛研究。特别是，研究人员为车载网络提出了许多具有环境自适应能力的路由协议，如MDDV[8]和VADD[9]。这些协议利用车辆的移动性，通过GPS定位技术、数字地图技术，在车载网络环境中提高数据包的转发性能。从本质上讲，这些协议都是针对以数据包为基本单位而设计。数据包在从源到目的地的整个转发过程中都保持不变。然而，这种基于分组转发的模式已不能适应以信息为中心的应用需求。首先，对于某些应用转发路由没有明确的数据源和目的地。信息由某些节点共同产生，然后传递给另一些节点。其次，信息在传递的过程中会被修改。如在交通阻塞的检测中，每部车都能产生交通拥塞报告，而这个报告可以和其他临近的车辆产生的报告相融合。所有向拥塞地点行驶的车辆是这些报告的接收者。在这类应用中，人们事先并不知道什么时间、什么地点、哪些车辆会产生报告，人们也不知道谁会成为接收者。有一些基于分组转发的路由协议，例如多播技术和基于位置的广播技术，能够部分解决这类应用的需求。然而，从本质上讲，人们需要一个新的路由模式，能够为以信息为中心的数据传输提供支持，这个模式将能够有助于信息的产生，融合，传播和删除。

3.3应用层面临的挑战

在应用层，人们所面临的主要挑战是如何效地表示、发现、存储和更新整个网络的信息。

命名和寻址是车载网络的核心问题。如何有效地将真实世界的信息建立索引，以方便信息存储和传播，是一个有待研究的问题。本文认为寻址将采用混合型、多层次的方案，真实世界的环境信息将起重要作用。命名和寻址政策对系统中的其他协议，如路由和信息发现有重大影响。由于车辆的高移动性，另一个挑战是如何动态地将车辆的标签(ID)映射到基于位置的地址，如在基于位置的广播中，人们需要知道在某一区域内的所有车辆列表。这个问题对于整个混合网络体系都有非常重要的影响。本文认为可以在车辆以及路边基站上实现类似地址解析协议/反向地址解析协议(ARP/RARP)来帮助解决这个问题。

分布式数据管理是另一个车载网络中具有挑战性的问题。它包括数据复制、数据删除、缓存管理等一系列问题。传统的分布式数据管理假定在地理上分散的多台服务器连接在同一网络，这在车载自组织网络中不再成立。从本质上讲，人们可以把车载网络看作一个巨大的分布式数据库系统，其中每个车辆维护一个本地的数据库。车和车间不定期交换数据，从而逐步更新全局数据库系统。从全局的角度来说，不一致性不可避免。为此，一个研究问题是如何以最小的开销来维护一个相对一致的分布式数据库。

4车载物联网中的信息传播

本文认为车载网络是一个以信息为中心的分布式系统，信息在网络的不同位置生成、收集和发布。人们可以把信息传播分为两个不同的层次：宏观信息传播和微观信息传播。以信息为中心来发现系统需求十分重要。表1列出了宏观和微观层次上主要的研究课题和及其代表性的工作。

4.1宏观信息传播

宏观信息传播指在一个特定的地理区域里将信息传递给一个或一组节点。信息传播的目的地是网络中的特定的单个节点或者一组指定的节点组，甚至可能是一组未知节点。宏观信息传播的目的是减少信息传递延时，减少传递开销(包括存储开销和通信开销)，并提高未来查询的成功率(如果接收节点是事先未知的)。宏观信息传播的研究课题通常包括信息路由、数据缓存、数据融合等。(责任编辑：admin)