解析車載自組網(wǎng)的發(fā)展與應用情況

　　4.2.3 CSM CA和RR—AL OHA 的比較

　　對于常見自組網(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，另一種是基于時隙的同步預約式MAC協(xié)議。

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

　　這兩種MAC協(xié)議各有利弊，通過進一步分析，似乎RR—AL OHA更適合于在車載自組網(wǎng)中使用，但是在RR—ALOHA中不能忽視的一點是，節(jié)點通信范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點數(shù)不能超過1幀中的時隙數(shù)。

　　4.2.4 令牌環(huán)

　　除了基于CSMA／CA和時隙類的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警通信的時延要求。在車載自組網(wǎng)中應用令牌環(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（對應通信網(wǎng)絡中的本地節(jié)點）為TS（this station）；前一車輛（對應通信網(wǎng)絡中的上一節(jié)點）為PS（previous station）；后續(xù)車輛（對應通信網(wǎng)絡中的后續(xù)節(jié)點）稱為NS（next smtion）。考慮實際車輛隊列中，設車輛A，B，C構成隊列，隊列內(nèi)采用無線令牌環(huán)協(xié)議，三輛車組成邏輯令牌環(huán)，令牌傳遞順序為A—B—C—A。設某一時刻B為令牌擁有者，令B為TS，相應的A為PS，C為NS。網(wǎng)絡結構示意如圖6所示，圖中箭頭方向表示令牌傳遞方向，當車輛持有令牌后才能開始進行數(shù)據(jù)的發(fā)送，而那些沒有持有令牌的車輛只能進行數(shù)據(jù)的接受。當傳送完一定的數(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)絡拓撲的頻繁變化，節(jié)點移動速度很快，路由技術成為了車載自組網(wǎng)中的重大挑戰(zhàn)之一。在早期實驗平臺中使用的是一些簡單洪泛路由技術。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 基于拓撲的路由（TBR，topology—based routing）協(xié)議；

　?、诨谖恢玫穆罚≒BR，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)點在發(fā)送數(shù)據(jù)前不尋找路由，不保存路由表。移動節(jié)點直接根據(jù)位置信息（包括自己的、鄰節(jié)點的以及目的節(jié)點的位置信息）制定數(shù)據(jù)轉發(fā)決策。數(shù)據(jù)分組中通常攜帶目的節(jié)點的地理位置信息。網(wǎng)絡中相鄰節(jié)點問通過周期性廣播分組獲得其他節(jié)點的位置信息。源節(jié)點或中間節(jié)點根據(jù)這些位置信息，將數(shù)據(jù)分組傳送給一個或多個相對自己而言距離目的節(jié)點更近的鄰節(jié)點，如圖8所示。GPSR在高速公路上性能不錯，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）是針對路由空洞障礙的進一步改進，也可以說是在GPSR路由協(xié)議的基礎上的進一步改進，基本思想是：建立一個網(wǎng)路節(jié)點組成的空問模型圖，模型圖中的點表示車輛網(wǎng)絡中的一些重要連接點（車輛、路邊設施等），邊表示連接點之問的連接。圖中的點是根據(jù)GIS中有用信息午提取出來，最后通過編寫一個地理數(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信息。把源節(jié)點和目的節(jié)點的位置映射到空問模型中，然后利用圖論中的最短路經(jīng)算法來計算源到目的節(jié)點的路徑。但是空間感知路由協(xié)議SAR存在一個缺點，空間模型建立是否準確，決定了路徑上是否有合適的轉發(fā)節(jié)點。

　　通過表3，對車載自組網(wǎng)中使用的路由技術進行一個橫向比較：

　　6 結語

　　隨著人們對個人通信要求的提高，人們越來越希望有一種更安全、高效率的方式移動到目的地，車載自組網(wǎng)將會是未來的重點發(fā)展方向，其中MAC層和路由層的設計將是車載自組網(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)絡層提供統(tǒng)一的服務，屏蔽物理層不同的信道控制方式，實現(xiàn)擁塞控制、優(yōu)先級排隊、分組發(fā)送、確認、差錯控制和流量控制等；路由層的側重點在于如何建立完全分布式的、適合高速拓撲變化車載網(wǎng)絡的路由協(xié)議。最終整個車載自組網(wǎng)的目標是制定一個通信標準協(xié)議，使不同廠商的車輛之間都能實現(xiàn)自由通信。