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        淺析車(chē)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
        關(guān)鍵詞:車(chē)聯(lián)網(wǎng)

        鄭繼亭 王振宇

        摘要:車(chē)聯(lián)網(wǎng)是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分,本文首先對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了介紹,然后從時(shí)長(zhǎng)約束、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性、系統(tǒng)波動(dòng)性和系統(tǒng)應(yīng)用性五個(gè)方面,對(duì)現(xiàn)有研究面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析。

        關(guān)鍵詞:車(chē)聯(lián)網(wǎng);車(chē)載自組網(wǎng);車(chē)輛移動(dòng)性

        中圖分類(lèi)號(hào):U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2019)05-0231-01

        車(chē)聯(lián)網(wǎng)[1](Internet of Vehicle)技術(shù)的快速發(fā)展使其為用戶(hù)提供的服務(wù)和應(yīng)用日趨豐富,用戶(hù)不僅能夠獲取安全輔助應(yīng)用,避免發(fā)生事故,還能在駕駛過(guò)程中接入互聯(lián)網(wǎng),提升駕駛體驗(yàn)??紤]到車(chē)聯(lián)網(wǎng)中通信實(shí)體的特殊性,本文對(duì)現(xiàn)有的車(chē)聯(lián)網(wǎng)研究過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析。

        1 車(chē)聯(lián)網(wǎng)概述

        作為一種特殊的移動(dòng)自組網(wǎng)[2](Mobile Ad hoc NETwork,簡(jiǎn)稱(chēng)MANET),車(chē)載自組網(wǎng)主要關(guān)注車(chē)輛和車(chē)輛間、車(chē)輛和路側(cè)設(shè)備(Road-Side Unit,簡(jiǎn)稱(chēng)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(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),要求車(chē)輛配備車(chē)載單元(On-Board Unit,簡(jiǎn)稱(chēng)OBU),OBU同RSU間的通信則主要借助專(zhuān)用短程通信技術(shù)[3](Dedicated Short Range Communication,簡(jiǎn)稱(chēng)DSRC)完成。

        車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中不僅存在車(chē)輛與車(chē)輛間的數(shù)據(jù)交換,還存在車(chē)輛同路側(cè)設(shè)備的通信連接,車(chē)載單元不僅幫助車(chē)輛建立通信連接,還對(duì)車(chē)輛的行駛參數(shù)進(jìn)行采集和上傳,這一數(shù)據(jù)可以幫助車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛信息的采集,并完成系統(tǒng)對(duì)交通狀態(tài)的管控。同時(shí),路側(cè)設(shè)備不僅具備為車(chē)輛節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的功能,同時(shí),還可對(duì)其覆蓋范圍內(nèi)的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)發(fā)布系統(tǒng)的管控消息,幫助車(chē)輛及時(shí)獲取有效的交通輔助信息。

        2 車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)挑戰(zhàn)分析

        車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用在帶來(lái)諸多安全、娛樂(lè)方面的便利的同時(shí),在研究領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域仍面臨諸多挑戰(zhàn)。其中,影響較大的幾個(gè)方面分別是:時(shí)長(zhǎng)約束、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性、系統(tǒng)波動(dòng)性和系統(tǒng)應(yīng)用性。

        2.1 時(shí)長(zhǎng)約束

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

        2.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

        車(chē)輛保有量的逐年上升為車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)了更多的通信實(shí)體,系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模勢(shì)必會(huì)在未來(lái)得到進(jìn)一步的擴(kuò)大。然而,在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和部署時(shí),過(guò)大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模對(duì)系統(tǒng)的管理調(diào)度提出了更高的要求。從整體來(lái)看,構(gòu)建一個(gè)通用的管理系統(tǒng)仍面臨諸多問(wèn)題:首先,不同地域的交通參與者對(duì)信息安全或隱私的要求不同,因此,很難針對(duì)多種要求制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則;其次,難以在較大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模中為不同等級(jí)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(jī)制同樣還未制定。

        2.3 車(chē)輛移動(dòng)性

        車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的高移動(dòng)性不僅是使車(chē)聯(lián)網(wǎng)獨(dú)立于移動(dòng)自組網(wǎng)的原因,亦是進(jìn)行車(chē)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究時(shí)需要面臨的挑戰(zhàn)。由于部分移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的通信可能只進(jìn)行一次,且通信時(shí)長(zhǎng)往往只能持續(xù)幾秒,授信確認(rèn)無(wú)法進(jìn)行,因此,傳統(tǒng)的握手認(rèn)證機(jī)制無(wú)法適用于這一場(chǎng)景。與此同時(shí),由于車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中往往存在較為多樣的通信網(wǎng)絡(luò),隨著車(chē)輛的持續(xù)移動(dòng),車(chē)輛需要在不同通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行切換,因此,需要針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換機(jī)制進(jìn)行研究,通過(guò)為車(chē)輛選取合適的接入點(diǎn)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠傳輸。另外,這一特性對(duì)安全機(jī)制也提出了更高的要求。

        2.4 系統(tǒng)波動(dòng)性

        波動(dòng)性用于描述車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中全體節(jié)點(diǎn)間的通信時(shí)長(zhǎng)參數(shù)。由于系統(tǒng)中車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)軌跡不定、移動(dòng)速度不同,兩個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)間有可能只進(jìn)行一次通信連接,也有可能存在持續(xù)一定時(shí)間的多跳連接,因此,系統(tǒng)波動(dòng)性較大??紤]到系統(tǒng)中上下文信息存續(xù)時(shí)間極短,這一特性直接導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法保證所有的用戶(hù)設(shè)備通過(guò)密碼建立同安全的通信連接。

        2.5 系統(tǒng)應(yīng)用性

        從車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的可推廣性角度,在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行部署前,需要解決的是如何為用戶(hù)提供合適的服務(wù),使其同意使用這一技術(shù)手段。這要求系統(tǒng)的應(yīng)用不僅要具有較高的實(shí)用性,還要具有相比其他技術(shù)手段明顯的優(yōu)勢(shì)。在系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)用性方面,主要功能應(yīng)包括:系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩?hù)提供前方路段的實(shí)時(shí)交通狀態(tài),以幫助用戶(hù)避免擁堵路段;同時(shí),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(hù)的行車(chē)安全;考慮到交叉路口處復(fù)雜的交通狀態(tài),系統(tǒng)應(yīng)能在車(chē)輛駛過(guò)路口時(shí)提供有效的行車(chē)建議,或根據(jù)實(shí)時(shí)的車(chē)流狀態(tài)為用戶(hù)提前制定合理的行車(chē)路線(xiàn),幫助其順利到達(dá)目標(biāo)位置。此外,系統(tǒng)對(duì)娛樂(lè)應(yīng)用的支持也是吸引用戶(hù)的有效手段,該應(yīng)用要求系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩?hù)提供持續(xù)穩(wěn)定的通信連接。

        3 結(jié)語(yǔ)

        車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為未來(lái)交通管理提供了很好的解決思路,特別是安全輔助應(yīng)用的研究,能夠通過(guò)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行預(yù)警有效的降低道路的事故發(fā)生率??紤]到車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中通信實(shí)體的特殊性,本文分別從時(shí)長(zhǎng)約束、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性、系統(tǒng)波動(dòng)性和系統(tǒng)應(yīng)用性五個(gè)角度,闡述了現(xiàn)有的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究中面臨的挑戰(zhàn),為未來(lái)進(jìn)行車(chē)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)行了前期鋪墊。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 胡錦超,趙祥模,王潤(rùn)民,等.車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下IEEE 802.11p移動(dòng)性支持仿真研究[J].計(jì)算機(jī)工程,2017,43(05):23-27+34.

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

        [3] 陳濤,方威,安林芳.基于DSRC的車(chē)輛防追尾預(yù)警算法[J].汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào),2017,8(02):164-169.

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