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        淺析車聯(lián)網(wǎng)研究中的技術(shù)挑戰(zhàn)

        2019-08-26 01:35:26鄭繼亭王振宇
        數(shù)字技術(shù)與應用 2019年5期
        關(guān)鍵詞:車聯(lián)網(wǎng)

        鄭繼亭 王振宇

        摘要:車聯(lián)網(wǎng)是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分,本文首先對車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)進行了介紹,然后從時長約束、網(wǎng)絡規(guī)模、節(jié)點移動性、系統(tǒng)波動性和系統(tǒng)應用性五個方面,對現(xiàn)有研究面臨的挑戰(zhàn)進行了分析。

        關(guān)鍵詞:車聯(lián)網(wǎng);車載自組網(wǎng);車輛移動性

        中圖分類號:U495 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2019)05-0231-01

        車聯(lián)網(wǎng)[1](Internet of Vehicle)技術(shù)的快速發(fā)展使其為用戶提供的服務和應用日趨豐富,用戶不僅能夠獲取安全輔助應用,避免發(fā)生事故,還能在駕駛過程中接入互聯(lián)網(wǎng),提升駕駛體驗??紤]到車聯(lián)網(wǎng)中通信實體的特殊性,本文對現(xiàn)有的車聯(lián)網(wǎng)研究過程中面臨的挑戰(zhàn)進行了分析。

        1 車聯(lián)網(wǎng)概述

        作為一種特殊的移動自組網(wǎng)[2](Mobile Ad hoc NETwork,簡稱MANET),車載自組網(wǎng)主要關(guān)注車輛和車輛間、車輛和路側(cè)設備(Road-Side Unit,簡稱RSU)間的自組織通信,借助交通參與者的信息共享,完成提高交通效率,避免事故發(fā)生的目標。為了實現(xiàn)這一目標,要求車輛配備車載單元(On-Board Unit,簡稱OBU),OBU同RSU間的通信則主要借助專用短程通信技術(shù)[3](Dedicated Short Range Communication,簡稱DSRC)完成。

        車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中不僅存在車輛與車輛間的數(shù)據(jù)交換,還存在車輛同路側(cè)設備的通信連接,車載單元不僅幫助車輛建立通信連接,還對車輛的行駛參數(shù)進行采集和上傳,這一數(shù)據(jù)可以幫助車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)對車輛信息的采集,并完成系統(tǒng)對交通狀態(tài)的管控。同時,路側(cè)設備不僅具備為車輛節(jié)點提供網(wǎng)絡接入點的功能,同時,還可對其覆蓋范圍內(nèi)的車輛節(jié)點發(fā)布系統(tǒng)的管控消息,幫助車輛及時獲取有效的交通輔助信息。

        2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)挑戰(zhàn)分析

        車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用在帶來諸多安全、娛樂方面的便利的同時,在研究領域和工業(yè)領域仍面臨諸多挑戰(zhàn)。其中,影響較大的幾個方面分別是:時長約束、網(wǎng)絡規(guī)模、節(jié)點移動性、系統(tǒng)波動性和系統(tǒng)應用性。

        2.1 時長約束

        時長約束要求車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中通信實體的數(shù)據(jù)傳輸時長需要限制在固定的窗口期內(nèi),特別是針對與安全相關(guān)的應用,有必要執(zhí)行嚴格的時長約束以保證數(shù)據(jù)的有效性。在安全應用中,為了避免車輛節(jié)點發(fā)生碰撞、追尾等安全事故,數(shù)據(jù)交換的時長約束不僅要求數(shù)據(jù)能夠及時、有效的傳輸至目標車輛節(jié)點,還需要保證目標車輛中的駕駛?cè)藛T接收到預警信息后具有足夠的反應時間調(diào)整駕駛操作,因此,時長約束是研究車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸時不可或缺的一項內(nèi)容。此外,從安全角度出發(fā),數(shù)據(jù)傳輸需要對數(shù)據(jù)進行授信并進行授信確認,考慮到這一操作直接增加傳輸時長,因此,有必要對消息傳輸?shù)臅r長約束和數(shù)據(jù)的安全需求進行平衡。

        2.2 網(wǎng)絡規(guī)模

        車輛保有量的逐年上升為車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)帶來了更多的通信實體,系統(tǒng)的網(wǎng)絡規(guī)模勢必會在未來得到進一步的擴大。然而,在對系統(tǒng)進行實現(xiàn)和部署時,過大的網(wǎng)絡規(guī)模對系統(tǒng)的管理調(diào)度提出了更高的要求。從整體來看,構(gòu)建一個通用的管理系統(tǒng)仍面臨諸多問題:首先,不同地域的交通參與者對信息安全或隱私的要求不同,因此,很難針對多種要求制定統(tǒng)一的標準和規(guī)則;其次,難以在較大的網(wǎng)絡規(guī)模中為不同等級的交通參與者分配合適的授信權(quán)限;此外,為交通參與者分配公鑰和密鑰的合理機制同樣還未制定。

        2.3 車輛移動性

        車輛節(jié)點的高移動性不僅是使車聯(lián)網(wǎng)獨立于移動自組網(wǎng)的原因,亦是進行車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究時需要面臨的挑戰(zhàn)。由于部分移動節(jié)點間的通信可能只進行一次,且通信時長往往只能持續(xù)幾秒,授信確認無法進行,因此,傳統(tǒng)的握手認證機制無法適用于這一場景。與此同時,由于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中往往存在較為多樣的通信網(wǎng)絡,隨著車輛的持續(xù)移動,車輛需要在不同通信網(wǎng)絡中進行切換,因此,需要針對異構(gòu)網(wǎng)絡切換機制進行研究,通過為車輛選取合適的接入點保證數(shù)據(jù)的準確、可靠傳輸。另外,這一特性對安全機制也提出了更高的要求。

        2.4 系統(tǒng)波動性

        波動性用于描述車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中全體節(jié)點間的通信時長參數(shù)。由于系統(tǒng)中車輛節(jié)點的移動軌跡不定、移動速度不同,兩個車輛節(jié)點間有可能只進行一次通信連接,也有可能存在持續(xù)一定時間的多跳連接,因此,系統(tǒng)波動性較大??紤]到系統(tǒng)中上下文信息存續(xù)時間極短,這一特性直接導致系統(tǒng)無法保證所有的用戶設備通過密碼建立同安全的通信連接。

        2.5 系統(tǒng)應用性

        從車聯(lián)網(wǎng)應用的可推廣性角度,在對系統(tǒng)進行部署前,需要解決的是如何為用戶提供合適的服務,使其同意使用這一技術(shù)手段。這要求系統(tǒng)的應用不僅要具有較高的實用性,還要具有相比其他技術(shù)手段明顯的優(yōu)勢。在系統(tǒng)應用的實用性方面,主要功能應包括:系統(tǒng)能夠為用戶提供前方路段的實時交通狀態(tài),以幫助用戶避免擁堵路段;同時,系統(tǒng)的使用能夠極大的降低道路中的事故發(fā)生率,保證用戶的行車安全;考慮到交叉路口處復雜的交通狀態(tài),系統(tǒng)應能在車輛駛過路口時提供有效的行車建議,或根據(jù)實時的車流狀態(tài)為用戶提前制定合理的行車路線,幫助其順利到達目標位置。此外,系統(tǒng)對娛樂應用的支持也是吸引用戶的有效手段,該應用要求系統(tǒng)能夠為用戶提供持續(xù)穩(wěn)定的通信連接。

        3 結(jié)語

        車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為未來交通管理提供了很好的解決思路,特別是安全輔助應用的研究,能夠通過對車輛進行預警有效的降低道路的事故發(fā)生率??紤]到車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中通信實體的特殊性,本文分別從時長約束、網(wǎng)絡規(guī)模、節(jié)點移動性、系統(tǒng)波動性和系統(tǒng)應用性五個角度,闡述了現(xiàn)有的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究中面臨的挑戰(zhàn),為未來進行車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究進行了前期鋪墊。

        參考文獻

        [1] 胡錦超,趙祥模,王潤民,等.車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下IEEE 802.11p移動性支持仿真研究[J].計算機工程,2017,43(05):23-27+34.

        [2] 丁光帥,李強,陳琳,等.基于MANET的多媒體業(yè)務尋址方法研究綜述[J].電子設計工程,2018,26(22):151-155.

        [3] 陳濤,方威,安林芳.基于DSRC的車輛防追尾預警算法[J].汽車安全與節(jié)能學報,2017,8(02):164-169.

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