解析車載自組網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用情況

　　4.2.3 CSM CA和RR—AL OHA 的比較

　　對(duì)于常見自組網(wǎng)一般采用兩種類型的MAC協(xié)議：一種是基于CSMMCA的異步競爭式MAC協(xié)議，另一種是基于時(shí)隙的同步預(yù)約式MAC協(xié)議。

　　不過對(duì)于車載自組網(wǎng)的特殊性，預(yù)約式的同步MAC協(xié)議效果可能更好些。表2對(duì)CSMA／CA 和RR—ALOHA 這兩種MAC協(xié)議進(jìn)行了簡單的比較。

　　這兩種MAC協(xié)議各有利弊，通過進(jìn)一步分析，似乎RR—AL OHA更適合于在車載自組網(wǎng)中使用，但是在RR—ALOHA中不能忽視的一點(diǎn)是，節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)不能超過1幀中的時(shí)隙數(shù)。

　　4.2.4 令牌環(huán)

　　除了基于CSMA／CA和時(shí)隙類的MAC協(xié)議外，還有一些其他類型的MAC協(xié)議，如令牌環(huán)。在具備GPS系統(tǒng)的車輛問可以使用基于非競爭性的令牌環(huán)接入方式（如WTRP協(xié)議），以提高信道利用率，避免信道沖突，更能滿足車輛間安全預(yù)警通信的時(shí)延要求。在車載自組網(wǎng)中應(yīng)用令牌環(huán)的主要思想：在廣播信道上通過令牌組成邏輯環(huán)來控制信道的接入，為表述方便，稱本車輛（對(duì)應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)中的本地節(jié)點(diǎn)）為TS（this station）；前一車輛（對(duì)應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)中的上一節(jié)點(diǎn)）為PS（previous station）；后續(xù)車輛（對(duì)應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)中的后續(xù)節(jié)點(diǎn)）稱為NS（next smtion）?？紤]實(shí)際車輛隊(duì)列中，設(shè)車輛A，B，C構(gòu)成隊(duì)列，隊(duì)列內(nèi)采用無線令牌環(huán)協(xié)議，三輛車組成邏輯令牌環(huán)，令牌傳遞順序?yàn)锳—B—C—A。設(shè)某一時(shí)刻B為令牌擁有者，令B為TS，相應(yīng)的A為PS，C為NS。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意如圖6所示，圖中箭頭方向表示令牌傳遞方向，當(dāng)車輛持有令牌后才能開始進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，而那些沒有持有令牌的車輛只能進(jìn)行數(shù)據(jù)的接受。當(dāng)傳送完一定的數(shù)據(jù)后，令牌擁有者把令牌傳遞給后續(xù)車輛，開始下一輛車的數(shù)據(jù)傳送。

　　5 路由協(xié)議

　　由于車載網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞念l繁變化，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度很快，路由技術(shù)成為了車載自組網(wǎng)中的重大挑戰(zhàn)之一。在早期實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中使用的是一些簡單洪泛路由技術(shù)。目前，在車載自組網(wǎng)中使用的路由協(xié)議大致可以分為3 類：

　　① 基于拓?fù)涞穆酚桑═BR，topology—based routing）協(xié)議；

　　②基于位置的路（PBR，position—based routing，）協(xié)議；

　?、刍诘貓D的路（MBR，map—based routing）協(xié)議，如圖7所示。

　　GPSR（greedy perimeter state—less Routing）是比較有名的利用地理位置來優(yōu)化路由協(xié)議，基本思想是：節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前不尋找路由，不保存路由表。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)直接根據(jù)位置信息（包括自己的、鄰節(jié)點(diǎn)的以及目的節(jié)點(diǎn)的位置信息）制定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)決策。數(shù)據(jù)分組中通常攜帶目的節(jié)點(diǎn)的地理位置信息。網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)問通過周期性廣播分組獲得其他節(jié)點(diǎn)的位置信息。源節(jié)點(diǎn)或中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)這些位置信息，將數(shù)據(jù)分組傳送給一個(gè)或多個(gè)相對(duì)自己而言距離目的節(jié)點(diǎn)更近的鄰節(jié)點(diǎn)，如圖8所示。GPSR在高速公路上性能不錯(cuò)，但是在城市環(huán)境中存在著缺陷。

　　空間感知路由協(xié)議SAR（spatialaware routing）是針對(duì)路由空洞障礙的進(jìn)一步改進(jìn)，也可以說是在GPSR路由協(xié)議的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)，基本思想是：建立一個(gè)網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)組成的空問模型圖，模型圖中的點(diǎn)表示車輛網(wǎng)絡(luò)中的一些重要連接點(diǎn)（車輛、路邊設(shè)施等），邊表示連接點(diǎn)之問的連接。圖中的點(diǎn)是根據(jù)GIS中有用信息午提取出來，最后通過編寫一個(gè)地理數(shù)據(jù)文件（geographic data files）語法分析器，從空間模型圖中提取道路的相關(guān)信息。把源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的位置映射到空問模型中，然后利用圖論中的最短路經(jīng)算法來計(jì)算源到目的節(jié)點(diǎn)的路徑。但是空間感知路由協(xié)議SAR存在一個(gè)缺點(diǎn)，空間模型建立是否準(zhǔn)確，決定了路徑上是否有合適的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。

　　通過表3，對(duì)車載自組網(wǎng)中使用的路由技術(shù)進(jìn)行一個(gè)橫向比較：

　　6 結(jié)語

　　隨著人們對(duì)個(gè)人通信要求的提高，人們?cè)絹碓较Ｍ幸环N更安全、高效率的方式移動(dòng)到目的地，車載自組網(wǎng)將會(huì)是未來的重點(diǎn)發(fā)展方向，其中MAC層和路由層的設(shè)計(jì)將是車載自組網(wǎng)所面臨的最重大挑戰(zhàn)，MAC層需要解決的問題有無線信道劃分、分配和能力控制，向網(wǎng)絡(luò)層提供統(tǒng)一的服務(wù)，屏蔽物理層不同的信道控制方式，實(shí)現(xiàn)擁塞控制、優(yōu)先級(jí)排隊(duì)、分組發(fā)送、確認(rèn)、差錯(cuò)控制和流量控制等；路由層的側(cè)重點(diǎn)在于如何建立完全分布式的、適合高速拓?fù)渥兓囕d網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。最終整個(gè)車載自組網(wǎng)的目標(biāo)是制定一個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使不同廠商的車輛之間都能實(shí)現(xiàn)自由通信。