劉 鋼 郭 晗

(1:吉林建筑工程學院計算機科學與工程學院，長春 130118;2:長春工業(yè)大學基礎科學學院，長春 130000)

構建本文所提出的智能交通模型想法來源于實際生活中的交通擁堵問題．眾所周知，目前我國多數大中型城市的交通擁堵問題都很嚴重，若能夠合理的分配道路資源、動態(tài)獲得擁堵路段和準擁堵路段的交通信息，并能夠從Ad Hoc網當中獲得交通信息的車輛提前感知到交通擁堵會出現在哪條街道上，輔助司機做出正確判斷，從而避開車流擁堵的路段，從根本上做到緩解整個交通擁堵的目的．將Ad Hoc網絡應用于智能交通(ITS)模型的建立當中，利用Ad Hoc網絡所具備的特點諸如網絡的獨立性、動態(tài)變化的網絡拓撲結構、有限的無線通信帶寬、有限的主機能源、分布式特性、生存周期短等特點，建立一種靈活的、具備智能交互能力的交通模型，從而有助于有效解決當今中國大中型城市的交通擁堵，以及停車困難問題．在實現環(huán)節(jié)，慮Ad Hoc網同移動網絡相結合或者與GPS系統(tǒng)相結合，使相關信息能夠及時的被駕駛員所獲得．根據本文的設想，最終能夠建立一個Ad Hoc網為基礎的智能交通模型，使進入到該網絡的所有汽車可以實時的獲得道路車流量信息，讓駕駛員根據這些信息做出合理的、正確的駕駛路線選擇．同時，進入網絡的停車場也會實時的將停車位信息上傳至網絡，讓駕駛員可以選擇最近、最合理的停車地點．

1 智能交通介紹

智能交通是基于現代化電子信息技術面向交通運輸的服務系統(tǒng)．其突出特點是通過信息化技術建立起一種大范疇、大規(guī)模、全方位發(fā)揮作用的實時、準確、高效的運輸綜合管理系統(tǒng)，解決日趨惡化的道路交通擁擠、交通事故和環(huán)境污染問題［1］．當今世界各國的大城市無不存在著交通擁擠問題．美國從1976－1997年，年車輛公里數以77%的速度上升，但同期道路建設里程的增長數卻僅為2%，在城市交通中的高峰時期，54%的車處于擁擠狀態(tài)．由于交通擁擠，人們每天消耗在上下班的時間比平時平均多了1．5 h．同時導致商業(yè)車輛在交通運輸中延誤，增加了運輸成本．然而有限的土地和經濟制約等，使道路建設不可能達到相對滿意的里程數，所以就需要在不擴張路網規(guī)模的前提下，提高交通路網的通行能力．這就需要綜合運用現代信息與通訊技術等手段來提高交通運輸的效率．中國智能交通的發(fā)展歷史、現狀及趨勢中國的智能交通研究開始于20世紀70年代末，首先是在北京、上海和廣州等大城市交通信號控制的研究與開發(fā)．80年代后期，我國開始了ITS基礎性的研究和開發(fā)工作，包括優(yōu)化道路交通管理、交通信號采集、駕駛員考試系統(tǒng)、車輛動態(tài)識別等;90年代開始建設交通控制中心或交通指揮中心，并開展了駕駛員信號系統(tǒng)、城市交通管理的誘導技術等方面研究．近年來，我國的ITS研究、開發(fā)及應用都取得了顯著成果，例如，上海城市交通各部門在應用ITS高科技技術方面取得了很大的成績;各部門根據自身的特點，研究開發(fā)了許多科技成果用于交通領域中，如道路交通流量的實時自動采集技術、交通管理的SCATS系統(tǒng);高速公路聯網收費系統(tǒng)，以及公共交通的智能管理系統(tǒng)等，都為交通規(guī)劃在ITS技術方面的全面應用奠定了基礎［2］．

2 Ad Hoc網絡的應用

Ad hoc網絡的前身是分組無線網(Packet Radio Network)．早在1972年，美國DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)就啟動了分組無線網(PRNET，Packet Radio Network)項目，研究在戰(zhàn)場環(huán)境下利用分組無線網進行數據通信．成立于1991年5月的IEEE 802．11標準委員會，采用了“Ad hoc網絡”一詞來描述這種特殊的自組織對等式多跳移動通信網絡，Ad hoc網絡就此誕生．IETF(Internet Engineering Task Force)也將Ad hoc網絡稱為MANET(移動Ad hoc網絡)［3］．

2．1 Ad Hoc應用場合

(1)軍事應用．軍事應用是Ad hoc網絡技術的主要應用領域．因其特有的無需架設網絡設施、可快速展開、抗毀性強等特點，它是數字人戰(zhàn)場通信的首選技術;

(2)緊急和臨時場合．在發(fā)生了地震、水災、強熱帶風暴或遭受其他災難打擊后，固定的通信網絡設施可能被全部摧毀或無法正常工作，對于搶險救災來說，這時就需要Ad hoc網絡這種不依賴任何固定網絡設施又能快速布設的自組織網絡技術;

(3)與移動通信系統(tǒng)的結合．Ad hoc網絡還可以與蜂窩移動通信系統(tǒng)相結合，利用移動臺的多跳轉發(fā)能力擴大蜂窩移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍、均衡相鄰小區(qū)的業(yè)務、提高小區(qū)邊緣的數據速率等;

(4)個人通信．個人局域網(PAN，Personal Area Network)是Ad hoc網絡技術的另一應用領域．不僅可用于實現PDA、手機、手提電腦等個人電子通信設備之間的通信，還可用于個人局域網之間的多跳通信;

(5)傳感器網絡．傳感器網絡是Ad hoc網絡技術另一大應用領域，使用Ad hoc網絡實現多跳通信是很實用的解決方法．分散在各處的傳感器組成Ad hoc網絡，可實現傳感器之間和與控制中心之間的通信［4］．

2．2 Ad Hoc網絡的特征與研究熱點

由于移動Ad Hoc網絡是一種移動、多跳、自律式系統(tǒng)，因此其具有以下主要特征:

(1)動態(tài)拓撲．即網絡中的節(jié)點可以任意移動，因此，網絡的拓撲結構也可能會變化;

(2)鏈路帶寬受限、容量時變．由于拓撲動態(tài)變化，導致每個節(jié)點轉發(fā)的非自身作為目的地的業(yè)務量隨時間而變化，因此與有線網絡不同，它的鏈路容量表現出時變特征;

(3)動力受限．由于網絡節(jié)點的移動特征，其中大多數節(jié)點以電池作為動力，因而，在進行系統(tǒng)設計時節(jié)能就成為一個非常重要的指標;

(4)物理上安全有限．移動網絡比固定網絡(有線和無線)更易受到安全威脅．需要克服無線鏈路的安全弱點及移動拓撲所帶來的新的安全隱患［5］．

90年代以來，移動Ad Hoc網絡的研究在世界范圍內方興未艾，已從無線通信領域中的一個小分支逐漸擴大到相對較獨立的領域．Ad Hoc網絡成果主要在以下幾個方面:①提出新的路由協(xié)議;②提出基于Ad Hoc網絡的媒體接入控制(MAC)協(xié)議．Ad Hoc網絡與蜂窩網的互連互通;③基于Ad Hoc網絡的多播/組播協(xié)議、TCP協(xié)議、地址分配、功率(節(jié)能)控制、安全性問題、分布式算漢、QoS等方面有一些研究成果;④在實驗和的構建上，最近比較值得注意的是，一些學者正在用藍牙節(jié)點組建Ad Hoc網絡．

3 基于Ad Hoc智能交通模型的建立

結合以上所述，將Ad Hoc網絡應用于智能交通(ITS)模型的建立當中，利用Ad Hoc網絡所具備的特點諸如網絡的獨立性、動態(tài)變化的網絡拓撲結構、有限的無線通信帶寬、有限的主機能源、分布式特性、生存周期短等特點，建立一種靈活的、具備智能交互能力的交通模型，從而有助于有效解決當今中國大中型城市的交通擁堵以及停車困難問題．在實現環(huán)節(jié)考慮Ad Hoc網同移動網絡相結合或者與GPS系統(tǒng)相結合，使得相關信息能夠及時的被駕駛員所獲得．本文所討論的Ad Hoc網可以依靠道路上的路燈進行搭建．目前的現實情況是城市道路的路燈覆蓋面積幾乎可以達到100%，所以，搭建Ad Hoc網的硬件基礎不存在難題．在適當的距離內，安置Ad Hoc網絡的硬件設備，既可以實現網絡對城市道路的全面覆蓋，使司機在城市的任何地方，尤其是在臨近容易出現交通擁堵的地方可隨時獲得道路相關信息，并做出合理選擇．由Ad Hoc網絡產生的信號可發(fā)送至GPS網絡或者移動蜂窩網絡，由于目前對于GPS或者移動網絡的使用非常廣泛，人們至少會使用二者中的一種，甚至會同時使用．所以，使用上述兩種網絡中任何一種的駕駛員，能夠非常方便接收來自Ad Hoc網絡的信號，這也可以認為是本模型的一種硬件基礎．本文所設想的整個智能交通模型片段如圖1所示，整個模型就是有這樣的模型片段組合到一起構成的．此外，模型中加入了計算機軟件技術輔助的功能，即在硬件構成上增加一個信息控制中心，該中心會實時接收來自Ad Hoc網絡的道路信息，并對這些信息進行加工和處理，將合理的道路選擇方案反饋給Ad Hoc網絡，有該網絡的各終端節(jié)點間選擇性的獲取這些信息，汽車駕駛員可通過獲得這些信息來進行合理的行車路線選擇，避開擁堵路段．若信息控制中心檢測到的是某處停車場的停車位信息，網絡中斷也可以接收到關于停車的信息，駕駛員可就近進行停車．相信在現實中，這樣的交通模型一旦建立，必將給行駛在道路上的駕駛員們帶來很大的方便．

圖1 基于Ad Hoc網絡的智能交通模型片段

4 結語

由于將Ad Hoc網絡結合GPS系統(tǒng)和移動通信系統(tǒng)應用于智能交通模型的建立上，在國內外尚屬全新思路，且不存在太多的技術瓶頸，所以項目可達到的最終效果比較樂觀．本模型未來相關的研究主要集中在如何合理的制定Ad Hoc網絡的網絡協(xié)議的制定和安全機制的確立，對于Ad Hoc網絡的應用將會越來越廣泛．如果該模型能夠真正應用于社會生活中，相信會發(fā)揮很大的作用．

［1］ 郭軍杰，閆茂德．面向高速公路網知識管理的SUMO擴展本體［J］．計算機工程與應用，2010，46(35):14－17．

［2］ 王 煜，陳學廣，洪 流，龔靜雯．基于SUMO的交通網格決策本體層次模型設計［J］．計算機應用究，2009，26(4):120－123．

［3］ 陽王東，吳宏斌．在城市交通信息集成中基于本體的語義融合模型［J］．交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2010，10(2):23－25．

［4］ 趙志峰．基于雙信道的Ad hoc網絡信道接入協(xié)議研究［D］．南京:解放軍理工大學，2002．

［5］ 夏磊．移動Ad Hoc網絡路由協(xié)議的研究［J］．計算機與網絡，2008(3):65－68．