黃淑梅

（江西方興科技股份有限公司,江西 南昌 330000）

0 引言

在現代化高速公路管理模式中，信息技術應用具有多項優(yōu)勢，可提升整體管理效率，其中AD Hoc網絡技術具有良好的應用效果，將其與車輛管理系統(tǒng)進行融合，是高速公路車輛管理模式發(fā)展的一次重要技術革新。

1 AD Hoc網絡概論

AD Hoc網絡是一種全新的、自我組織的無線網絡結構，該網絡系統(tǒng)基于無硬件設備和系統(tǒng)設施，無須固定連接端點就可以充分利用設備，只要有具有無線信息通信功能的系統(tǒng)節(jié)點就可以自動構成網絡平臺。

由于AD Hoc網絡自身由多個無線通信節(jié)點共同構成，在無線傳輸范圍內的節(jié)點需利用系統(tǒng)實現信息通信，而超出標準范圍內的節(jié)點則要利用其他節(jié)點實現通信功能。從該系統(tǒng)的核心內容來看，每一個節(jié)點不僅是主機設備，同樣是路由器設備，因此AD Hoc網絡自身具有網絡組建成本低、構建靈活等優(yōu)勢和特點[1]。

當前對AD Hoc網絡平臺的研究，主要集中在各種路由器之間的信息計算方式，比如：MAC層協(xié)議、質量服務以及電話聯(lián)通等問題，但是該技術的實際應用相對較少。

2 AD Hoc網絡結構

在高速公路車輛管理系統(tǒng)中，AD Hoc網絡內部結構節(jié)點能自行組建網絡結構，因此車輛監(jiān)控的信息和數據能夠在自我網絡組建過程中完成日常管理，比如：車輛移動信息、位置信息以及語音信息等。

目前，AD Hoc網絡構建主要包含兩種結構模式，第一種為平面結構，該結構可保證各個節(jié)點具有相同地位；第二種為分層結構，比如：移動節(jié)點位置、固定位置監(jiān)控等。由于移動節(jié)點、固定位置節(jié)點在運轉過程中，由路由車載臺組成，所以利用AD Hoc網絡對高速公路車輛進行日常管理時，信息監(jiān)控中心與車載定位系統(tǒng)應用功能基本相同[2]。

3 AD Hoc網絡特點

3.1 地域約束

在AD Hoc網絡結構中，節(jié)點移動具有隨機性，將其應用在高速公路車輛管理系統(tǒng)中，車輛節(jié)點的運動模式會受到自然環(huán)境、地域等因素的約束和限制。道路結構由傳統(tǒng)靜態(tài)轉化為車輛沿著車道做雙向移動。所以在地域約束方面，AD Hoc網絡具備一維性。

3.2 網絡結構變化較快

高速公路上的車輛移動速度相對較快，車輛管理導致無線信息覆蓋面積和范圍不斷縮小，汽車節(jié)點的高度動態(tài)化導致汽車AD Hoc網絡拓撲結構快速變化，所以給網絡平臺上的路由器管理帶來極大的不便與困難。車輛在高速公路上高度的移動特點還會造成網絡內部結構變化復雜，管路路徑使用壽命縮短。

3.3 引進GPS定位系統(tǒng)

從AD Hoc網絡的實質來看，AD Hoc網絡不是封閉的網絡結構，該系統(tǒng)充分結合GPS定位系統(tǒng)等外部連接網絡平臺，獲得豐富且多變的外部信息和數據。由于GPS定位系統(tǒng)自身具有車輛管理特點與優(yōu)勢，能夠確保定位系統(tǒng)自身的地理位置、道路情況以及路口位置等，為高速公路車輛管理提供了清晰且詳細的信息根據[3]。車載終端設備是GPS車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)的前端設備，安裝在被監(jiān)控的車輛上。車載終端還可以隱秘地安裝在各種車輛內，同時與車輛本身的油路、電路、門磁及車上的防盜器相連，可對車輛進行全方位的掌控。

3.4 無線信道質量不穩(wěn)定

在高速公路車輛日常管理工作中，受到路面建筑、道路結構以及車輛運行模式等多種條件與因素影響，節(jié)點無線信息傳輸范圍存在嚴重的約束和限制。車輛在位置移動線路上的節(jié)點無法直接完成信息通信和傳輸。AD Hoc網絡在高速公路車輛管理中的應用效果不夠理想。

4 AD Hoc網絡路由設定

4.1 網絡路由特點

針對AD Hoc網絡以及高速公路車輛管理的基礎需求，網絡路由器在協(xié)議設定方面上具有優(yōu)勢。

4.1.1 按照需求運轉

在AD Hoc網絡平臺運行過程中，動態(tài)拓撲設定、能量管理以及帶寬利用具有重要作用。為了提升寬帶使用率，減少車輛管理過程中的能量消耗，應利用AD Hoc網絡的基礎功能，確保車輛在運動時合理制定運動路由協(xié)議。

4.1.2 低開銷

低開銷是指由通過網絡平臺合理消耗基礎帶寬和能量的路由設備控制信息和數據，從根本上提升帶寬使用效率，減少能量的基礎消耗[4]。

4.1.3 性能高

在高速公路車輛管理系統(tǒng)中，車輛應用性能對AD Hoc網絡來說十分重要，保障車輛在日常管理所產生的數據和信息在實際傳輸過程中的基礎效率、延遲以及吞吐量等基礎指標。

4.2 協(xié)議選擇

AD Hoc網絡在協(xié)議設定環(huán)節(jié)上，為了合理控制經濟成本，相繼產生一種全新的路由協(xié)議，通過GPS系統(tǒng)所提供的地理位置、運動速度以及車輛運動時間等信息減少自然環(huán)境導致路由經濟成本提升等問題。在AD Hoc網絡內部結構中，LAR的基礎協(xié)議設定理念主要體現在路由器傳輸請求方面，而不是整個網絡內部結構，在LAR系統(tǒng)中定義兩個管理區(qū)域，如車輛管理期望區(qū)域、數據傳輸請求區(qū)域。期望區(qū)域以車輛管理節(jié)點的最近時間內所了解的節(jié)點位置作為中心，以車輛運行軌道為半徑的圓形管理區(qū)域，LAR協(xié)議的設定，以不同節(jié)點可能所在的位置作為基礎條件進行參數預計；請求區(qū)域主要指的是以節(jié)點作為標準位置，以及期望區(qū)域的最小方形管理區(qū)域，在該區(qū)域內的節(jié)點才能接受傳輸路由信息請求，而在區(qū)域以外的節(jié)點則會遺失請求包。

在源節(jié)點上想要建立目的地，首先需計算出高速公路車輛管理的請求區(qū)域，并且選擇節(jié)點發(fā)出路由信息傳輸請求，期望區(qū)域數據為R，結合節(jié)點參數詳細計算出請求區(qū)域，并且以方形對角點作為基礎坐標，確保該區(qū)域的四個定點坐標包含在路由請求包中。在某節(jié)點接收理由請求包時，如果該參數在方形區(qū)域內，則將請求傳輸至節(jié)點內，否則需丟棄請求包。當節(jié)點收到路由信息傳輸請求之后，系統(tǒng)則會立刻回應包含車輛運動位置、運動時間等信息的應答包。

4.3 協(xié)議優(yōu)化

4.3.1 LAR優(yōu)化

對于高速公路車輛管理來說，AD Hoc網絡結構中LAR現有的問題和不足主要體現在無法發(fā)現所有可能達到節(jié)點的運動路徑。由于LAR協(xié)議想要實現結構優(yōu)化，需提升請求區(qū)域尋找到路由的最大可能性，然而這種管理模式同樣會增加路由控制困難性與經濟支出水平，所以技術人員對高速公路車輛管理現狀提出一系列LAR優(yōu)化策略，通過對高速公路車輛管理中間節(jié)點數據計算，實現最大限度提升路由發(fā)現概率[5]。

首先，為了保證LAR正常運行，應選擇不同請求區(qū)域管理類型。其次，為了使用和調整請求區(qū)域，并且結合區(qū)域中間結構可能比節(jié)點更新的位置信息和數據，增加節(jié)點產生基礎概率。最后，在本地搜索過程中，如果某個節(jié)點檢測線路失敗，則無法向源頭發(fā)送路由錯誤信息，管理部門應自行根據路由信息傳輸至節(jié)點。

4.3.2 路由位置優(yōu)化

以上文件協(xié)議主要基于節(jié)點已經獲得的位置進行結構假設，開展全面討論，從而針對網絡初始化位置，以及信息服務等方面進行全面且細致的描述，提出一系列優(yōu)化措施。

第一，基礎位置路由雖然可以提供一種信息數據包處理方式，但仍然依靠其他路由協(xié)議完成，所以技術人員首先應基于位置路由參數的計算方式，決定是否直接轉發(fā)路由請求包。根據現階段AD Hoc網絡管理現狀進行綜合分析，DSR和AODV成為兩種比較優(yōu)質的文件協(xié)議，所以在AD Hoc網絡平臺上所使用的DSR協(xié)議，能夠保證車輛具體位置信息隨著路由使用，將數據和信息傳輸至中央監(jiān)控中心，防止數據在傳輸過程中遺失。

除此之外，每個路由設備所產生的數據包節(jié)點將自身的信息增加至路由請求信息中，所以通過路由發(fā)現并且獲得多個移動節(jié)點的位置信息，能減少路由請求次數和頻率，降低系統(tǒng)基礎經濟開銷。

第二，由于監(jiān)控中心的位置相對比較固定，能夠通過預先系統(tǒng)對車輛行駛情況設定信息，或者通過信息廣播等技術模式告知每一個監(jiān)測節(jié)點，解決車輛行駛節(jié)點上可能發(fā)現的問題和不足。而在系統(tǒng)實際運轉過程中，高速公路節(jié)點通過路由發(fā)現車輛管理過程中其他檢測位置節(jié)點的具體信息和參數，利用位置協(xié)議文件與其他節(jié)點信息流通。

5 AD Hoc網絡應用策略

AD Hoc網絡在運行期間，系統(tǒng)主要指的是一種沒有線性基礎設施的移動網絡平臺，網絡平臺上節(jié)點均由移動主機構成。AD Hoc網絡在建設最初環(huán)節(jié)主要應用在軍事管理領域，該技術起源于戰(zhàn)爭環(huán)境分組無線網絡數據和信息通信項目，該網絡平臺通過不斷探索和研究，適應網絡以及全新移動信息管理系統(tǒng)等項目的研究。

在無線信息通信以及終端設備不斷進步和發(fā)展的背景下，AD Hoc網絡在民用環(huán)境下同樣得到全面進步和發(fā)展，比如：在沒有基礎設施的地區(qū)開展車輛管理時，利用AD Hoc網絡實現平臺搭建。

在AD Hoc網絡結構中，不同移動主機之間在信息覆蓋標準范圍內時，可以直接進行信息通信，然而用主機設備自身所具有的信息通信覆蓋面積相對有限，兩個距離較短的設備進行信息通信時，利用檢測線路之間的移動主機才能實現車輛日常管理。在AD Hoc網絡管理環(huán)節(jié)，主機同樣是路由器設備，承擔著車輛信息管理與轉發(fā)等功能，在網絡結構中，每個主機設備的信息通信范圍都十分有限，路由設備由多跳構成，車輛管理所產生的數據和信息需利用多個主機設備的轉發(fā)才能實現信息管理的最終目的。

5.1 安全應用

由于高速公路在建設和后續(xù)應用環(huán)節(jié)上普遍具有高速性以及封閉性等特點，為此確保車輛行駛安全性十分重要，應積極引進AD Hoc網絡解決安全性問題。我國社會發(fā)展過程中，交通擁堵問題十分嚴峻，采用新型交通車輛管理系統(tǒng)，或能解決該問題?；贏D Hoc網絡道路交通安全監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路車輛管理過程中應用具有廣泛覆蓋面積、較強抗毀能力、建設周期相對較短、成本較低，同時在實際應用中呈現出靈活高效的特點，更加符合高速公路車輛管理需求。高速公路經常出現突發(fā)事件，引發(fā)一系列安全問題，因此對車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)具有較高的實時性、精準性要求?；贏D Hoc網絡道路安全監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵特點就是節(jié)點移動快，部分區(qū)域節(jié)點密集，應用自動分組組播路由協(xié)議具備洪泛方式的優(yōu)勢，能夠在高速公路出現突發(fā)事件時傳遞數據，具有較快的數據傳送速度，有助于高速公路車輛管理水平的提升。

5.2 事故預警

車輛在高速公路中行駛時，速度普遍偏快，如果產生故障問題，提供給駕駛者的判斷時長極短，同時若道路基礎路況較差，駕駛者的預警時間則更短。為了解決該問題，提升駕駛安全性，駕駛者可以使用AD Hoc網絡平臺，及時獲取必要的道路預警和交通信息，確保駕駛者可以保留足夠的時間應對道路問題，防止產生二次安全事故，造成更大的人員傷亡和經濟損失。

5.3 路口管理

高速公路路口作為車流較多、事故多發(fā)的路段之一，必須做好管理工作。AD Hoc網絡在路口管理方面可以利用系統(tǒng)提前預警等基礎功能充分了解車輛運轉的不同情況，讓司機及時提高行車警惕性，一旦產生安全事故則應使用必要的應對措施。

5.4 道路管理

高速公路在基礎建設環(huán)節(jié)上，雖然能夠做到暢通無阻，確保司機較快到達目的地，但是高速公路同樣會產生擁堵問題。AD Hoc網絡可以為車輛管理系統(tǒng)提供必要的信息和車輛運行數據，讓司機充分了解到道路運輸情況，以此作為基礎條件了解道路路況。

5.5 交通信息查詢

高速公路車輛行駛過程中，由于道路交通情況的基礎要求比其他路面更高，所以利用AD Hoc網絡讓司機全面了解多條高速公路的基礎路面情況、車輛密度以及結構擁堵等信息和數據，司機能根據自身駕駛需求選擇適合自己的路線、長度以及駕駛時間，縮短駕駛成本。

5.6 信息服務應用

現階段，人們對于車輛的基礎需求已經不再局限于安全性方面，在其他環(huán)節(jié)同樣提出了全新的技術需求，比如高速公路費用繳納、辦公以及娛樂等。車載AD Hoc網絡已涵蓋這些功能。

6 結束語

由此可見，隨著人們行車安全意識的提高，AD Hoc網絡通過車輛之間信息的即時溝通與交流，大大提高了車輛在高速公路行車的安全性，隨著車載AD Hoc網絡的不斷完善和與時俱進，它將帶給人們更多方便。