車載網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用無線接入技術(shù)的通信協(xié)議

國家公路交通安全管理局（NHTSA）分析顯示，通過部署基于無線接入技術(shù)的車載網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用，可以避免80%的碰撞事故?；跓o線接入技術(shù)的汽車網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用，通常通過將每個節(jié)點（汽車或路側(cè)單元）的安全信息傳輸?shù)街車泄?jié)點來實現(xiàn)。傳輸?shù)陌踩畔ㄖ芷谛园踩畔⒑万?qū)動性安全信息兩種。其中，周期性安全信息由節(jié)點按照預(yù)設(shè)的時間間隔發(fā)出，而驅(qū)動性安全信息則在汽車緊急制動或檢測到路面損壞的情況下發(fā)出。這些安全信息在傳輸過程中若出現(xiàn)故障或延遲，則將導(dǎo)致安全應(yīng)用的性能下降。對此，介紹了無線接入技術(shù)常用的通信協(xié)議，并給出了一種性能更可靠的通信協(xié)議，同時通過仿真進(jìn)行了驗證。

無線接入技術(shù)常用的通信協(xié)議包括IEEE 802.11p協(xié)議和移動網(wǎng)絡(luò)（蜂窩網(wǎng)絡(luò)）協(xié)議，最為常用的為IEEE 802.11p協(xié)議。但是，該協(xié)議在相鄰兩個節(jié)點同時向其它節(jié)點傳輸安全信息時，將會在其它節(jié)點處產(chǎn)生沖突，使其它節(jié)點只能接收一個安全信息，屬于一種單通道通信協(xié)議。而移動網(wǎng)絡(luò)（蜂窩網(wǎng)絡(luò)）協(xié)議由于使用的頻段較低、成本較高，因而歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所（ETSI）和美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）均明確表示不會采用該協(xié)議。針對IEEE 802.11p協(xié)議存在的問題，研究給出了一種時分多址（VeMAC）協(xié)議，該協(xié)議為相鄰的節(jié)點分配不同的時間間隙，并允許以分布式的方法進(jìn)行每個節(jié)點的確定，同時采用時分多路訪問（TDMA）技術(shù)來支持兩種安全信息的傳輸。通過利用網(wǎng)絡(luò)模擬器（NS-2）和微觀汽車交通模擬器（VISSIM）對IEEE 802.11p協(xié)議和VeMAC協(xié)議的性能進(jìn)行仿真。仿真選擇了3種不同的行駛場景：滑鐵盧大學(xué)道路行駛、加拿大安大略省401公路部分路段行駛和該路段上緊急停車。仿真將3種場景的錄像輸入到VISSIM中，生成一個汽車跟蹤文件，之后將該文件輸入到NS-2中，記錄兩種協(xié)議下兩種安全信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確率和延遲。仿真結(jié)果顯示：①IEEE 802.11p協(xié)議在3種場景下傳輸周期性安全信息的準(zhǔn)確率分別為84.4%、77.15%和77.03%，傳輸驅(qū)動性安全信息的準(zhǔn)確率分別為78.79%、67.30%和67.47%；②VeMAC協(xié)議在3種場景下傳輸周期性安全信息的準(zhǔn)確率分別為99.79%、99.67%和99.62%，傳輸驅(qū)動性安全信息的準(zhǔn)確率分別為100%、98.92%和98.03%；③VeMAC協(xié)議在3種場景下的延遲大約為50ms，顯著低于安全應(yīng)用要求的100ms，而IEEE 802.11p協(xié)議產(chǎn)生的延遲則高于100ms。

刊名：IEEE Networkse（英）

刊期：2016年第5期

作者：Hassan Aboubakr Omar et al

編譯：陳丁躍