趙雪清+周琍

[摘 ?要]車聯(lián)網(wǎng)中，車輛具有高移動性以及動態(tài)的網(wǎng)絡拓撲結構和頻繁的信息交互，為車車、車路建立一個低延遲、質量可靠、抗干擾能力強的無線通信環(huán)境就顯得十分必要。通信技術是車聯(lián)網(wǎng)的關鍵核心技術，決定了車聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)膶崟r性和有效性。本文從分析車聯(lián)網(wǎng)中現(xiàn)有的通信技術出發(fā)，對車聯(lián)網(wǎng)通信技術的發(fā)展進行了展望。

[關鍵詞]車聯(lián)網(wǎng);專用短程通信（DSRC）;LTE-advanced

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0209-01

0 引言

車聯(lián)網(wǎng)作為有一種有巨大發(fā)展的新興網(wǎng)絡，是未來智能交通系統(tǒng)的主要載體。車聯(lián)網(wǎng)可以全程監(jiān)控每輛車和每條道路，進而改善交通效率，提高交通安全，提供更加愉悅的乘車體驗。車聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)需要車輛之間頻繁及時可靠的信息交互，因此選定合適的無線通信技術則顯得極為重要。用于支持車輛網(wǎng)通信的無線通信技術可以涵蓋現(xiàn)有的任何無線通信技術，如2G，3G，衛(wèi)星，紅外，5GHZ微波，移動無線寬帶技術等。

1 車聯(lián)網(wǎng)概述

車聯(lián)網(wǎng)（Vehicle Ad Hoc Networks，VANET）是移動自組織通信網(wǎng)絡的一種特例，是一種自組織、結構開放的車間通信網(wǎng)絡，主要是由車載單元（On-board units，OBUs）和路邊單元（Roadside units，RSUs）組成。VANET運用車載傳感器和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過無線通信技術、信息采集和傳輸技術將車輛工具交通基礎設施、交通管理人員有機結合起來，形成智能化新型移動互聯(lián)網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)移動通信，信息管理，增值服務的綜合應用，提高道路交通效率與駕駛安全性、舒適性，滿足用戶在車載環(huán)境中的服務質量和娛樂需求。

VANET主要的特點是節(jié)點移動具有規(guī)律性，即車輛沿著既有的道路行駛，運動路徑受到道路分布的限制，有明顯的規(guī)律性，可以基于路徑規(guī)劃或地圖等信息進行預測;網(wǎng)絡拓撲受限，車輛移動速度快，VANET的拓撲始終處于頻繁的變化中，網(wǎng)絡的連通性也會不斷發(fā)生變化，網(wǎng)絡連接難以維持;消息傳播具有方向性，受地理位置的限制，VANET的數(shù)據(jù)通信往往與地理位置有關，有一定的方向性。

2 車聯(lián)網(wǎng)的通信技術

車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術主要依賴兩種技術：短距離無線通信和遠距離的移動通信。前者主要是RFID和WIFI等短距離通信技術，專門針對車輛運動特性和時延敏感特性制定，在車輛密度適當?shù)沫h(huán)境下可以提供可靠的安全信息傳輸服務，可以通過無線射頻設備感知識別對象目標，并獲取數(shù)據(jù)。而后者主要是GPRS、3G、LIE、4G等移動通信技術。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、無線通信技術的快速發(fā)展，為車聯(lián)網(wǎng)絡的具體服務應用提供了堅實的網(wǎng)絡支撐。

3.1專用短程通信（DSRC）

專用短程通信（Dedicated short range communications， DSRC）技術是針對于智能交通系統(tǒng)領域（ITS）中，車輛和道路基礎設施間的信息交換而開發(fā)的一種適用于短距離的快速移動的目標識別技術。它可以提供高速的無線通信服務，并且能保持傳輸延時短和系統(tǒng)的可靠性。其在延遲、移動性、通信距離方面有著無可替代的優(yōu)勢，特別適用于車輛安全應用。目前全球范圍內的大多車路協(xié)同項目的研究，均采用DSRC技術建立車輛網(wǎng)絡。

DSRC是基于IEEE制定和完善的WAVE/802.11p協(xié)議族。IEEE 802.11p具有易部署、成本低、技術成熟及ad-hoc模式下支持V2V通信的優(yōu)勢。其定義了汽車與其它實體進行無線通信的物理層與MAC層，在這個標準協(xié)議之上是IEEE 1609，其定義了MAC層一直到應用層的通信協(xié)議棧。DSRC可以在車輛數(shù)量不是很多的情況下，完成交通管理通信服務。然而，該技術在車輛密度比較大的場景中，不能保證安全信息可靠及時的傳輸，有時也會引起廣播風暴、無法保證QoS等問題。此外，由于其有限的覆蓋范圍及缺乏像蜂窩網(wǎng)一樣無處不在的路邊設備，IEEE 802.11p只能提供間歇性和短暫性的V2I鏈接。這便引發(fā)了對LTE-advanced作為車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術的研究。

3.2 LTE-advanced

隨著移動通信應用的不斷發(fā)展，人們對網(wǎng)絡容量、帶寬和速率提出了更高要求，為了滿足不斷增長的需求，3GPP提出并制定LTE-advanced標準。LTE-advanced技術采用了載波聚合、上下行多天線增強、多點協(xié)作傳輸、中繼等關鍵技術，極大優(yōu)化了系統(tǒng)容量，提高網(wǎng)絡峰值速率、頻譜效率和傳輸時延等關鍵性能，同時也提高整個網(wǎng)絡的組網(wǎng)效率。這使得LTE-advanced系統(tǒng)成為未來無線通信發(fā)展的潮流。

LTE-advanced標準的上、下行峰值速率分別可以達到500Mbps和1Gbps，可以支持大量終端同時接入并提供服務，還可以提供高密度、可管理的通信，支持保障。此外，3GPPLTE/LTE-advanced還引入了一些新的技術特性，包括多媒體廣播多播業(yè)務MBMS，機器類通信語言MTC，D2D等，這些都將為實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)通信提供思路和技術手段。MBMS是一個重要特性，是為了實現(xiàn)從數(shù)據(jù)源向特定范圍內多個用戶同時傳送數(shù)據(jù)的一種點到多點的業(yè)務，可以共享網(wǎng)絡資源，提高資源利用率，實現(xiàn)以較少的資源為大量具有相同需求的用戶同時提供業(yè)務;MTC是3GPP中對M2M的別稱，標準規(guī)定了一些適用于車聯(lián)網(wǎng)通信的特性，如小數(shù)據(jù)量傳輸，組優(yōu)化，優(yōu)先警示等。在一些場景中和車聯(lián)網(wǎng)通信具有相似性，如短時間內大量終端同時接入需求，高頻次小數(shù)據(jù)通信等。在更高的數(shù)據(jù)信道帶寬之外，針對車聯(lián)網(wǎng)通信，移動通信網(wǎng)絡的改進目標主要針對大量終端的接入以及時延敏感的小數(shù)據(jù)應用所需要的QoS保證需求。MTC中基于組的通信機制可以有效減小eNodeB接入信道的阻塞，并減小信令開銷。這些特征都為移動通信技術支持車聯(lián)網(wǎng)通信提供了更可靠的保證。Device-to- Device（D2D）是LTE-advanced網(wǎng)絡中的一種端到端通信技術，是通過重用宏蜂窩用戶資源來實現(xiàn)的。D2D技術支持小區(qū)用戶之間直接進行通信，通過重用網(wǎng)絡頻帶資源帶來很多優(yōu)點，可以增加LTE-advanced的頻譜利用效率，有效改善無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題，并且可以降低終端發(fā)射功率，節(jié)能降耗，減小小區(qū)負載并保證QoS提供新的服務。在一些場景中和車聯(lián)網(wǎng)通信具有相似性。因此，LTE-advanced技術的不斷發(fā)展和新特性的不斷引入為移動蜂窩網(wǎng)絡支持車聯(lián)網(wǎng)提供了無限可能。

4 結語

IEEE WAVE/802.11p是目前支持車聯(lián)網(wǎng)通信的主要通信協(xié)議，但在車輛密度較大的場景中，該協(xié)議族不能保證安全信息的及時可靠送達。因此，我們探討了新一代移動通信網(wǎng)絡LTE-advanced系統(tǒng)所具有的一系列關鍵技術和新特性，如MTC，MBMS和D2D和技術，這些新技術擁有支持車聯(lián)網(wǎng)通信的巨大潛力。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，接入網(wǎng)絡的車輛節(jié)點和路邊單元節(jié)點也越來越多，引入的網(wǎng)絡結構多種多樣，將形成不同網(wǎng)絡結構共存的局面，影響車聯(lián)網(wǎng)內各子網(wǎng)絡之間的信息共享和數(shù)據(jù)互聯(lián)，需要車聯(lián)網(wǎng)在不同的應用場景下匹配到相應的通信技術，將LTE-advanced技術與DSRC技術結合可以實現(xiàn)車輛識別，車間通信，車路通信，車輛道路信息的傳輸和共享，搭建車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧Ⅲw化模式，構建一個有效并且智能的交通體系，為用戶提供更好的通信保障。

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