車聯(lián)網(wǎng)的尋址技術(shù)及應(yīng)用的研究

張硯雪

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)，是一種近年來提出的新興科技，它越來越被世界各國所關(guān)注，其應(yīng)用技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。由于當(dāng)前交通系統(tǒng)將況越來越復(fù)雜，基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膫鹘y(tǒng)交通管理已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)代交通的快速發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種在智能交通的重要應(yīng)用也越來越得到了社會的重視。該文通過介紹車聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)架，討論網(wǎng)絡(luò)中尋址技術(shù)及車聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用。并探討基于競爭機(jī)制的CBF-TREBOL路由協(xié)議協(xié)議對比TREBOL協(xié)議的優(yōu)勢。

關(guān)鍵字：車聯(lián)網(wǎng) IPV6 路由協(xié)議

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0012-02

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信的界限也在不斷擴(kuò)張，1999年提出了物聯(lián)網(wǎng)概念，其主要核心是每一個物件都可以尋址，每個物件都可以控制，每一個物件都可以通信。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域的一種具體體現(xiàn)，同時也是一個物聯(lián)網(wǎng)大有可為的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。它的技術(shù)組成一般包括車輛之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路、車輛與路邊通信結(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路、路邊結(jié)點(diǎn)之間的相互網(wǎng)絡(luò)鏈路、以及上述通信節(jié)點(diǎn)的集合等等網(wǎng)絡(luò)要素。

1 車聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)和研究內(nèi)容

1.1 車聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

隨著國內(nèi)車輛和各地公路的智能化的發(fā)展，更多的車輛和公路邊的基礎(chǔ)設(shè)施都開始安裝各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備。車聯(lián)網(wǎng)是自組織網(wǎng)絡(luò)的一個新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，已逐漸成為無線網(wǎng)絡(luò)以及智能交通領(lǐng)域熱門的研究課題。車聯(lián)網(wǎng)是一種特殊的自組織移動網(wǎng)絡(luò)，除了具備普通物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)與問題，也有著自己的特點(diǎn)和問題：

（1）高動態(tài)特性：車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)以車輛為主，車輛位置變化較快，導(dǎo)致拓?fù)渥兓l繁、鏈路存活的周期更短。

（2）網(wǎng)絡(luò)管理：由于網(wǎng)絡(luò)管理面較廣，需要適當(dāng)?shù)穆酚伤惴▉斫鉀Q節(jié)點(diǎn)定位和地址自動分配等問題。

（3）噪聲：車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的車輛之間的通信受到的干擾因素很多，其中包括天氣狀況、馬路邊各種構(gòu)造的建筑物、道路情況、車輛移動速度等。

（4）不可靠的網(wǎng)絡(luò)鏈路和間歇的網(wǎng)絡(luò)連接： 由于車輛高速運(yùn)動原因，AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的鏈路連接也是動態(tài)多變的。

1.2 研究內(nèi)容

該論文研究主要內(nèi)容分以下三部分：

（1）介紹車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本架構(gòu)原理，對其基于移動互聯(lián)的工作流程、動態(tài)車輛尋址定位等技術(shù)進(jìn)行了分析，分析討論該論文的關(guān)健技術(shù)。

（2）探討車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的結(jié)點(diǎn)問題，提出了基于車載終端識別和地圖匹配的簡單交通狀態(tài)判別算法。

（3）討論車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)是一種全新的概念，目前還在繼續(xù)研究還探討 ，其具有廣闊的應(yīng)用前景和商業(yè)價值，會為社會的進(jìn)步做出很大貢獻(xiàn)。

2 車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)健技術(shù)

2.1 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的尋址

IP協(xié)議是當(dāng)今因特網(wǎng)的核心協(xié)議，隨著Internet技術(shù)的飛速發(fā)展，IPv4技術(shù)已日漸成熟，然而IPv4協(xié)議技術(shù)也在隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣化而面臨著許多難以解決的問題：IPv4地址空間即將耗盡、移動性差和配置復(fù)雜等特性。IPv6技術(shù)的提出能很好的解決上述問題。移動IPv6技術(shù)隨著IPv6技術(shù)的不斷研究而得到快速發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)已成為未來互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向之一。

由于車聯(lián)網(wǎng)是高速動態(tài)的移動網(wǎng)絡(luò)，在研究的過程中必然要用到移動IP協(xié)議技術(shù)。移動IP是一種網(wǎng)絡(luò)層的移動解決方案，具有可擴(kuò)展性、可靠性和安全性并能使節(jié)點(diǎn)在切換鏈路時仍能保持正在進(jìn)行中的通信。移動IP提供了一種路由機(jī)制，使移動節(jié)點(diǎn)可以一個永久的IP地址連接到任何變化的鏈路上。

2.2 車聯(lián)網(wǎng)中存在的結(jié)點(diǎn)

首先給大家介紹一種系統(tǒng)—網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)（CPS），其在國際上是一種利用計(jì)算技術(shù)監(jiān)測和控制物理設(shè)備行為的深入嵌入式系統(tǒng)。CPS目前是當(dāng)今國內(nèi)外研究的一種熱點(diǎn)技術(shù)，涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、和單片機(jī)等等各種學(xué)科，CPS結(jié)點(diǎn)就是物聯(lián)網(wǎng)中必要的一部分 。根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體使用環(huán)境和服務(wù)的需求，需要在車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中主要通信設(shè)備主要選取有源CPS結(jié)點(diǎn)， 固定通信設(shè)施當(dāng)中的主要設(shè)備采用互聯(lián)網(wǎng)CPS結(jié)點(diǎn)。其中由于有源CPS結(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、存儲能力和聯(lián)網(wǎng)能力等方面均優(yōu)于無源CPS結(jié)點(diǎn)。另外，有源CPS結(jié)點(diǎn)能夠更好的支持快速移動性，具備主動感知等各種性能。互聯(lián)網(wǎng)CPS結(jié)點(diǎn)除了具備有源CPS結(jié)點(diǎn)的基本性能外，還有網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)管理接入等功能，安全性比較高，穩(wěn)定性強(qiáng)于有源CPS結(jié)點(diǎn)，所以在車聯(lián)網(wǎng)中一般作為固定基礎(chǔ)設(shè)施，例如電子警察、路燈等。

2.3 車聯(lián)網(wǎng)下的交通判別算法

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所采集到的大量網(wǎng)絡(luò)中的車輛定位數(shù)據(jù)，通過車輛終端識別技術(shù)可以對采集到的車輛各種信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計(jì)，并記錄大量車輛的平均速度和速度峰值。通過地圖匹配算法，對道路路網(wǎng)下的各個路段的交通情況分別進(jìn)行判斷和監(jiān)控。其中地圖匹配技術(shù)與車載終端識別分別保證了數(shù)據(jù)來源的針對性和正確性，是大規(guī)模路網(wǎng)交通狀態(tài)判別實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。路網(wǎng)中不同區(qū)域所在路段存在的差異決定要使用不同的判別方法對整個路網(wǎng)的交通狀態(tài)進(jìn)行判別。因此為了得出路網(wǎng)中的車輛速度峰值、車輛平均速度以及路口排隊(duì)數(shù)量與當(dāng)前交通狀態(tài)中存在的離散型關(guān)系，利用應(yīng)用最廣泛的解決離散型性問題的分類預(yù)測方法——決策樹學(xué)習(xí)ID3算法，對整個路網(wǎng)的交通狀態(tài)進(jìn)行判別。

ID3算法是一種貪心算法，用來構(gòu)造決策樹。主要解決的問題是為樹的每個結(jié)點(diǎn)選取要測試的實(shí)例屬性，D3算法起源于概念學(xué)習(xí)系統(tǒng)（CLS），以信息熵的下降速度為選取測試屬性的標(biāo)準(zhǔn)，即在每個節(jié)點(diǎn)選取還尚未被用來劃分的具有最高信息增益的屬性作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，然后繼續(xù)這個過程，直到生成的決策樹能完美分類訓(xùn)練樣例。

3 車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

在國際上，日本的VICS和美國的IVHS等系統(tǒng)通過道路和車輛之間建立有效的網(wǎng)絡(luò)通信，基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了車聯(lián)網(wǎng)。而RFID和Wi-Fi等無線技術(shù)近年來也在交通運(yùn)輸領(lǐng)域智能化管理中越來越得到了廣泛應(yīng)用。在未來的車聯(lián)網(wǎng)時代，無線通信技術(shù)和傳感技術(shù)是是實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，并且之間會是一種互補(bǔ)的關(guān)系，比如當(dāng)車輛處在轉(zhuǎn)角等傳感器不能識別的盲區(qū)時，無線通信技術(shù)就會發(fā)揮作用；而當(dāng)無線通信的信號丟失時，傳感器又派上了用場。作為眾多無線應(yīng)用的典型代表，車聯(lián)網(wǎng)時代的到來必將推動更多無線技術(shù)的應(yīng)用和普及，也會再一次看到了移動寬帶需求的迅猛增長。

4 結(jié)語

該文淺要探討了車聯(lián)網(wǎng)的概念、車聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的關(guān)鍵技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)能夠提供的各項(xiàng)服務(wù)等內(nèi)容，以期能夠?yàn)閷碥嚶?lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步深入研究提供一些思路。與此同時也應(yīng)該意識到，車聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)學(xué)科眾多，車聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用還任重道遠(yuǎn)，需要相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者們開展更深的研究工作，為車聯(lián)網(wǎng)的美好將來付出更多的努力。

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