车载物联网技术探讨(3)

信息传播可以建立在基础设施之上，也可以不依赖基础设施。Jedrzej等(10)提出建立于蜂窝网络基础设施上的P2P叠加网络。车辆通过蜂窝网络的基础设施建立到互联网的可靠链接，然后这些车辆之间可以以P2P叠加网络的方式来实现非安全应用的信息共享、发现和交换。然而，由于基础设施提供的服务通常是付费订阅的方式，这实际上限制了消费者的数量。与基于基础设施的网络服务相比，相对廉价的自组织网络方案显得更有吸引力。另一方面，大多数的非安全应用没有严格的实时性要求，因而，当前的一项研究热点是以容迟的方式来实现车载自组织网络的信息传播。研究者提出了一些通用的容迟网络路由协议，如流行性路由(12)。还有一些前摄的办法，如文献[13]、文献(14)利用预知的地理位置、连接模式和可能的运动方向来帮助信息传播。一些现有的容迟网络(DTN)路由协议假定一个预定义源和目的地。如Small和Hass的研究(11)建立了监控野生鲸鱼的DTN网络。他们在鲸鱼的背上安装一个传感器节点，鲸鱼的运动信息就以容迟的方式一跳一跳地传递到接收站。

数据缓存和数据融合也是车载自组织网络中热门的研究方向。Zhao等人(15)使用了定期广播和缓冲的方法从数据中心分发信息到车载自组织网络。根本上来说，它是一个从数据中心到车辆的单向信息传播。Lochert等人(21)提出了一个层次性的数据融合方案。该方案定义了一组地标来帮助计算旅行时间。他们还提出了一个路边基站的部署算法来优化信息融合。

在车载自组织网络中，信息的传播、缓存和融合都有过相应的研究。然而，在车载自组织网络中，大多数类型的信息中并不包括任何目标车辆的先验知识，因而容迟的数据传播、数据查询、数据缓存以及数据融合密切地联系在了一起。任何车辆可能会产生并发出一个查询，且希望其临近车辆能尽快响应。

传统的包路由已不能适应以信息为中心的应用，人们需要建立一个全新信息路由模式。首先，需要定义信息路由的目的地。对大多数人而言，传播的目的地是一个虚拟的概念。它受时间、空间和车辆的限制。换句话说，目的地包括的是所有满足当时时空条件的车辆。有两个基本的信息传播模式：拉(Pull)模式和推(Push)模式。拉是指一辆车定期广播它感兴趣的查询，并从邻居车辆中获取数据。推模式是指车辆有目的地把信息推入周边的车辆，使得对此信息感兴趣的用户可以更方便地得到这些信息。在车载网络技术市场化的初级阶段，只有较少比例的车辆具备车载通信能力，通信仅限于一跳，因此推模式更为重要。当制订推模式的策略时，人们必须考虑到数据缓存和融合的潜在影响。人们可以利用启发式的周边信息(如行驶方向、速度、经常光顾的地方等)或社交网络信息来预测和控制传播。

4.2微观信息传播

微观信息传播指涉及一跳或者几跳的局部信息传递。在车载网络技术市场化的初级阶段，车辆很少有机会遇到其他车辆或路边基站。所以，提高两车相遇时信息传播的效率十分重要。

最近的一些研究关注于车载环境中的单跳通信性能。Bychkovsky等人[3]研究了在公共Wi-Fi无线网络中提高单跳通信的数据吞吐量的技术。他们进行了一系列的实地测试来调查在MAC握手、获取IP地址、建立IP路由等时候可能的性能损失。Hadaller等人[4]进行了以802.11协议为基础的单跳通信的实验，并提供了详细的实验分析。通过实验，他们发现了一些现有无线访问机制在数据吞吐量方面低效的根本原因。以上这些工作从底层协议(物理层、MAC地址、路由)的角度来分析和改进链路吞吐量。

微观信息传播也涉及局部多跳通信。一般来说，本地多跳通信的主要任务是协调本地车辆并帮助信息沿预定方向传播。VADD（9）是一种利用车流模式和道路拓扑来找到传递数据包的最优道路的转发协议。MDDV（8）利用车辆的流动性来帮助信息传播。MDDV使周边的车辆协作转发数据包，以此来提高数据包转发的可靠性。Zhao等人（18）研究了如何以路边基站作为中继的方式来提高吞吐量。

由于两车相遇时有效通信时间短暂，有效的信道资源管理是一个是十分重要的问题。Chang等人（19）提出了一种从路边基站到过往车辆的下行调度算法。Zhang等人（20）提出了另一种同时考虑上行和下行请求的调度算法。Yu等人（17)研究了在路边基站负载接近超负荷的情况下的请求许可控制问题。这些研究从不同的资源分配角度提高了路边基站的访问效率。

通常，微观信息传播的主要挑战在于如何把下层条件(车辆移动性、无线信道、相对位置)和上层应用的需求联系在一起。从上层的角度来看，容迟网络的应用可以容忍一定的信息延迟和误差。从底层的角度来看，移动性、信道和车辆位置却可能在很短的时间内大幅变化。现有的工作研究了不同的网络通信协议下的单跳问题，然而，仍然缺少一个上层和下层之间的有效联系。这种联系可以使人们能够利用底层的苛刻条件，而不是受其限制。

当人们设计微观信息传播协议时，可以重点关注3个方面的问题：

(1)应用需求：容迟网络的应用不一定需要一个可靠的链接，但是他们却需要根据数据传输的重要性来安排数据的优先性。人们还希望能够设定一个在传播的过程中允许的信息丢失程度阈值。

(2)资源管理：主要问题包括如何调度低层资源(例如传输信道、传输速率等)，如何调度上层任务，如何分配资源以确保公平等。

(3)协作：人们可以利用多任务调度、转发、中继、多方网络编码等不同的技术来帮助在信号范围内各车辆的互相协作，提高整体性能。

5车载物联网应用案例

FleetNet（22）是一个由欧洲多个汽车公司、电子公司和大学的合作项目，合作者包括NEC公司、DaimlerChrysler公司、Siemens公司和Mannheim大学。该项目利用无线多跳自组织网络技术实现无线车载通信，能够有效提高司机和乘客的安全性和舒适性。FleetNet的设计目标包括实现近距离多跳信息传播以及为司机和乘客提供位置相关的信息服务。在该项目中，位置信息起着重要的作用，一方面它本身是FleetNet一些应用的基本需求，另一方面它也能使得通信协议更有效地运作。NEC欧洲实验室和Mannheim大学为车载网络设计了基于位置的路由和转发算法，然后基于该算法实现了一个基于位置的车-车通信路由器。研究人员建立了一个由6辆车组成的实验网络，其中每辆车装备了一个GPS接收器、一个802.11无线网卡，以及一个车-车通信路由器。另外，每辆车还装备了一个GPRS接口，这样可以实现对自组织网络中的每辆车进行实时监控。

CarTalk(23）是一个欧洲的司机辅助系统研究项目。该项目利用车-车通信技术为移动中的车辆建立一个移动自组织网络，来帮助增强道路系统的安全性。例如，当一个车辆刹车的时候或者检测到危险的道路状况的时候，它会给后方车辆发送一个警告消息。即使在前方有其他车辆遮挡的情况下，后方车辆也能够尽早得到警告。这个系统同时也能够帮助车辆更安全地驶入高速公路和驶离高速公路。(责任编辑：admin)