引言

交通事故因其極強的“殺傷力”被稱為世界“頭號殺手”。作為智能交通系統重要基礎之一的車輛網絡概念就是在這種需求背景下提出的。車載自組網是專門為車輛問通信而設計的自組織網絡，它創造性地將自組網技術應用于車輛間通信，使司機能夠在超視距的范圍內獲得其他車輛的狀況信息（如車速、方向、位置、剎車板壓力等）和實時路況信息。車載自組網的設計目標是建立一個車輛間通信的平臺，不僅提高交通效率，還為司機的通行帶來可靠安全和多重便利，使旅行者更加舒適。在2003年I1ru—T的汽車通信標準化會議上，各國專家提出的車用自組織網絡（VANET，vehicle ad-hocnetworks）技術有望在2010年將交通事故帶來的損失降低50％。

2 車載自組網簡介

自組網是一種無線分布式結構，強調的是多跳、自組織、無中心的概念。因此可以把車載自組網（VANET，vehicle ad hoc networks）定義為一種快速移動戶外通信網絡（fast moving outdoor commu—nication network），也有人把車載自組網稱為自組織交通信息系統（SOTIS，self-organizing traffic informationsystem）。車載自組網的基本思想是在一定通信范圍內的車輛可以相互交換各自的車速、位置等信息和車載傳感器感知的數據，并自動的連接建立起一個移動的網絡。節點的單跳通信范圍只有幾百米到一千米，每一個節點（車輛）不僅是一個收發器，同時還是一個路由器，因此采用多跳的方式把數據轉發給更遠的車輛。

2.1 網絡結構

整個車載自組網分為兩部分：車與車（V2V，vehicle to vhicle）和車與設施（V2I，vehicle toinfrastructure）。圖1顯示了車載自組網在真實環境中應用的一個模型示意：

可以看到，衛星通信系統分別為車載自組網提供全球定位服務（GPS，global positioning system）和數字多媒體服務（DMB，digital multimedia broad—casting）。車與車通信使車輛之間能夠通過多跳的方式進行自動互聯，這好比車與車之間能夠像人一樣互相交談，起到提高車輛運行的安全和疏導交通流量等作用。車載自組網除了可以單獨組網實現局部的通信外，還可以通過路燈、加油站等作為接入點的網關（gateway），連接到其他的固定或移動通信網絡上，提供更為豐富的娛樂、車內辦公等服務。在本文中，針對車載自組網的特點和技術難點，主要討論車與車之間通信的自組網方式。

2.2 主要特點

車載自組網是極其特殊的移動自組織網絡，它同樣存在一般無線自組網所固有的問題，如隱藏點問題、暴露點問題、信道捕獲問題等，不過也帶有自身獨特的特性。車載自組網的主要特點包括：

① 由于節點高速移動性（速度大致在5-42m／s之間），導致網絡拓撲結構變化快，路徑壽命短，例如平均速度為lOOkm／h的道路上，如果節點的覆蓋半徑為250m，則鏈路存在15s的概率僅為57％。

② 無線信道質量不穩定，受多種因素影響，其中包括路邊建筑、道路情況、車輛類型和車輛相對速度等。

③ 節點通過發動機可以提供源源不斷的電力支持，車輛的承載空間也可以確保天線的尺寸和其他額外的通信設備，同時還具有強大的計算能力和存儲能力等。

④ 節點移動具有一定的規律性，只能沿著車道單／雙向移動，具有一維性。

⑤ 道路的靜態形狀使得車輛移動是受限制的，車輛軌道一般可預測。

⑥ GPS能夠為節點提供精確定位和精準時鐘信息，利于獲取自身位置信息和進行時鐘同步。

⑦ GPS和電子地圖相結合，利用路徑規劃功能，將使車載自組網路由策略的實現變得更為簡單。

2.3 應用舉例

車載自組網在交通運輸中出現，將會擴展司機的視野與車載部件的功能，從而提高道路交通的安全與高效。典型的應用包括：

① 行駛安全預警。利用車輛間相互交換狀態信息，通過車載自組網提前通告給司機，建議司機根據情況作出及時、適當的駕駛行為，這便有效的提升了司機的注意力，提高駕駛的安全性。

② 協助駕駛。幫助駕駛員快速、安全的通過“盲區”，例如在高速路出／入口或交通十字路口處的車輛協調通行。

③ 分布式交通信息發布。改變傳統的基于中心式網絡結構的交通信息發布形式，車輛從車載自組網中獲取實時交通信息，提高路況信息的實時性，例如，綜合出與自身相關的車流量狀況，更新電子地圖以便更高效地決定路徑規劃。

④ 基于通信的縱向車輛控制。通過車載自組網，車輛能根據尾隨車輛和更多前邊視線范圍外的車輛相互協同行駛，這樣能夠自動形成一個更為和諧的車輛行駛隊列，避免更多的交通事故。

3物理層參數　　由于車載自組網獨特的性質，決定了其對物理層的要求比較苛刻：要求在高速移動的環境下具有較強的頑健I生，減少因高速移動引起的信號突變所帶來的影響，尤其是在高速下產生的多普勒效應等的影響；支持高速率傳輸，提供多跳連接（甚至是在節點密度比較小的情況下），保證足夠的信息交互；而且對于安全報警信息延遲要非常小，支持突發性數據流，保證其實時性；與MAC層協議接口相匹配；另外，需要工作在無需授權的頻段內，以保證其應用普及。

目前國外所應用的車載自組網系統所采用的物理層技術主要是基于802.1l（Wi—Fi）標準和UTRA—TDD（TD—CDMA）技術，例如CarTalk與FleetNet項目都采用了UTRA—TDD技術，C2C聯盟則主張使用改進后的802.1lb技術。通過表1，可以對802.1lb和UTRA—TDD在物理層中所采用的一些不同參數進行簡單比較。