基于“端—管—云”體系的車載自組織網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

趙軍輝 ，陳燕 ，黃德昌 ，黃大成

（1.華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院，江西 南昌310033；2.北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院，北京100044；3.深圳市方格爾科技有限公司，廣東 深圳518057）

專題：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用

基于“端—管—云”體系的車載自組織網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

趙軍輝1，2，陳燕2，黃德昌1，黃大成3

（1.華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院，江西 南昌310033；2.北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院，北京100044；3.深圳市方格爾科技有限公司，廣東 深圳518057）

隨著道路擁堵等交通問題的日益嚴(yán)峻，智能交通系統(tǒng)成為解決當(dāng)前交通問題的有效途徑。車載自組織網(wǎng)絡(luò)及車輛作為智能交通的重要組成部分也成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。首先介紹了車聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)外的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，然后分別從端系統(tǒng)、管系統(tǒng)、云系統(tǒng)3個方面對車聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了分析研究，著重介紹了管系統(tǒng)中的V2V（vehicle to vehicle）和V2R（vehicle to roadside）兩種通信技術(shù)。此外，對于面向車聯(lián)網(wǎng)的交通云和大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行了概括介紹。最后，探討了車載自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景和未來發(fā)展趨勢。

車載自組織網(wǎng)絡(luò)；通信技術(shù)；“端—管—云”體系

1 引言

近幾年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)等信息領(lǐng)域的新一輪變革，車聯(lián)網(wǎng)成為物聯(lián)網(wǎng)與智能化汽車領(lǐng)域交集的新興產(chǎn)物［1］。車輛保有量的快速增長雖然給人們生活帶來了極大便利，但同時也帶來了交通阻塞與交通安全等問題，智能交通作為解決交通問題的重要手段，已成為各個國家和地區(qū)的重要研究內(nèi)容，作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)是最容易形成系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、最具備產(chǎn)業(yè)潛力的應(yīng)用之一［2-4］。

車聯(lián)網(wǎng)是指應(yīng)用傳感技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、交通云技術(shù)等，有機(jī)地將人、車以及交通道路管理體系融合起來，形成一種實(shí)時、智能、安全、高效的綜合交通管理系統(tǒng)，是一種特殊的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)［5］。Ad Hoc（自組織）網(wǎng)絡(luò)是一種無網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，是移動通信與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物。隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)也發(fā)展迅速。自組織網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施和路由器，節(jié)點(diǎn)都是移動的，可以通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式與通信范圍以外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信［6］。車聯(lián)網(wǎng)是自組織網(wǎng)絡(luò)在智能交通領(lǐng)域的一種特殊應(yīng)用，又被稱為VANET（vehicular Ad Hoc network，車載自組織網(wǎng)絡(luò)），車載自組織網(wǎng)絡(luò)主要用來表示以車輛間通信為場景的自組織網(wǎng)絡(luò)，能夠依靠 DSRC（dedicated short range communication，專用短程通信）技術(shù)等通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛與車輛之間、車輛與路邊節(jié)點(diǎn)之間、車輛與行人之間的通信。車聯(lián)網(wǎng)結(jié)合了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無線通信技術(shù)，衛(wèi)星通信可以為VANET提供全球定位服務(wù)和數(shù)字多媒體服務(wù)［7］。車輛上的電子設(shè)備可以通過無線技術(shù)收集車輛、道路、環(huán)境信息，在信息網(wǎng)絡(luò)平臺上對所有車輛的屬性信息和動態(tài)、靜態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，并根據(jù)不同的功能需求對所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管，同時為所有車輛提供綜合服務(wù)［1］。圖1為車聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

早在1989年，為改善美國公路交通擁堵問題，美國就提出 IVHS（intelligent vehicle highway system，智能化汽車高速公路系統(tǒng)）項(xiàng)目，到1997年此項(xiàng)目改名為ITS（intelligent transportation system，智 能 化 交 通 系 統(tǒng) ）［8］。2003年，美國交通部發(fā)布VII車路協(xié)同系統(tǒng)項(xiàng)目，并開始探索新興的無線及計算機(jī)技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。2008年美國啟動SafeTrip-21項(xiàng)目，旨在通過目前的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)更安全、快捷、高效的出行。2011年，美國交通部將IntelliDrive項(xiàng)目改名為CVR（connected vehicle research，智能互聯(lián)汽車研究），2015年美國公布“智能交通戰(zhàn)略研究計劃（2015-2019）”，美國交通部主導(dǎo)的 CVR項(xiàng)目將主要精力放在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的本地化推進(jìn)及大規(guī)模 商 用 化 上［9］。

圖1 車聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意

歐盟從1986年起實(shí)施PROMETHEUS（programme for European traffic with highest efficiency and unprecedented safety，歐洲高效安全交通）項(xiàng)目，該項(xiàng)目對于車輛及道路的信息技術(shù)和移動通信技術(shù)的研究與發(fā)展有極大的推進(jìn)作用；2000年9月，歐盟發(fā)布KAREN （key stone architecture required for European network，歐洲運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)）項(xiàng)目，針對道路交通系統(tǒng)構(gòu)成ITS體系框架；2014年，歐盟標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)根據(jù)歐委會要求完成車輛信息互聯(lián)基本標(biāo)準(zhǔn)的制訂；目前歐洲各國正進(jìn)行Telemetric的全面應(yīng)用開 發(fā) 工 作［10］。

日本于20世紀(jì)90年代開始ITS計劃，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，日本成為全球車聯(lián)網(wǎng)最發(fā)達(dá)的國家之一。于1996年提供信息服務(wù)的 VICS（vehicle information and communication system，道路交通信息通信系統(tǒng)）能夠?qū)⒌缆窊頂D、交通限制等道路交通信息即時地發(fā)送給車載導(dǎo)航終端。2013年底，裝有 VICS 的車輛已超過 3 000 萬輛［11］。

我國自20世紀(jì)90年代后期開始學(xué)習(xí)和研究車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，起步較晚。隨著交通問題的日益嚴(yán)峻，中國加快了對車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究步伐，2002年9月國家啟動對智能交通發(fā)展戰(zhàn)略的研究，并計劃2020年實(shí)現(xiàn)人、車、路之間穩(wěn)定、和諧的智能型整體，全面建成通暢、便捷、安全、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的智能型綜合交通體系［12］?！笆濉逼陂g，智能交通的研究仍是我國交通科技領(lǐng)域重點(diǎn)支持和發(fā)展的戰(zhàn)略方向，綜合交通智能化協(xié)同與服務(wù)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)安全運(yùn)行智能化保障、合作式智能交通和自動駕駛、智能交通的特殊要求推動信息技術(shù)發(fā)展、智能交通系統(tǒng)技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)化體系的完善、智能交通產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的跨界融合將成為智能交通的重點(diǎn)［13］。

2010年，通用汽車公司舉行了“直達(dá)2030”可持續(xù)交通系列論壇的第二場論壇“車聯(lián)網(wǎng)——網(wǎng)聯(lián)城市智能交通”。通過車輛收集、處理和共享大量行車信息，實(shí)現(xiàn)車車、車人、車路網(wǎng)絡(luò)的互相連結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)更環(huán)保、更安全、更智能的駕駛。2016年的上海世界移動大會在新國際博覽中心舉行，寶馬公司推出了mobility mirror這一概念產(chǎn)品，其通過開放式移動云連接個人數(shù)據(jù)、智能設(shè)備和數(shù)字服務(wù)，駕駛者可通過連接開放式移動云獲得交通信息、天氣狀況等各種行車信息。另外寶馬的車型已經(jīng)采用了部分自動駕駛的某些重要功能，例如碰撞預(yù)警系統(tǒng)、車道偏離警示系統(tǒng)、主動巡航系統(tǒng)等［14］。

綜上所述，VANET的研究在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，而我國對于VANET的研究還處于探索階段，適合我國國情、解決我國交通問題的完整VANET體系架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)還沒有形成。早在2007年，華為提出“端—管—云”戰(zhàn)略，這正是VANET的核心技術(shù)架構(gòu)［15］。本文將以此架構(gòu)為中心對車聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵通信技術(shù)進(jìn)行概述。

3 車載自組織網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)

從網(wǎng)絡(luò)上看，可以認(rèn)為VANET系統(tǒng)是一個“端—管—云”三層體系，包括端系統(tǒng)、管系統(tǒng)、云系統(tǒng)3個部分。

3.1 第一層端系統(tǒng)

端系統(tǒng)是汽車的智能傳感器，主要通過信息采集設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備等采集和獲取車輛的行車信息，感知車輛的行車狀態(tài)和行車環(huán)境。車聯(lián)網(wǎng)中的智能終端系統(tǒng)是能夠進(jìn)行車內(nèi)通信、車間通信、車網(wǎng)通信的泛在通信終 端［16］。

車載網(wǎng)智能終端系統(tǒng)包括硬件組成和軟件部分。硬件組成有語音模塊接口電路、GPS定位模塊接口電路、液晶屏模塊接口電路等，參考文獻(xiàn)［17］指出語音識別系統(tǒng)的目的是提供通信鏈接，便于設(shè)備和人之間的溝通以及可能性應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，首先概述了語音識別在交通環(huán)境的功能性和可用性。語音識別主要應(yīng)用于4個方面：不用手也可以使用移動終端設(shè)備；利用聲音進(jìn)行導(dǎo)航；車載應(yīng)用切換；語音控制車輛系統(tǒng)。其次分析了在交通環(huán)境中使用智能終端的語音識別系統(tǒng)的可能性。參考文獻(xiàn)［18］中設(shè)計了一種基于ARM和Linux的嵌入式車載GPS系統(tǒng)，為改善GPS定位的盲區(qū)和精度問題，采用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行GPS信號的采集，并使用了DR（dead-reckoning，航位推算）算法，改善了GPS在盲區(qū)采集信號不足的缺點(diǎn)?，F(xiàn)場測試表明，該嵌入式的車載GPS智能終端系統(tǒng)能夠提高車輛定位精度，獲取較精確的車輛行駛信息。嵌入式的車載終端軟件、遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件與服務(wù)器端的軟件是構(gòu)成系統(tǒng)軟件的三大主要組成部分。嵌入式車載終端將硬件設(shè)備采集到的行車信息上傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后由服務(wù)器進(jìn) 行 相 關(guān) 指 令 操 作［19］。

3.2 第二層管系統(tǒng)

管系統(tǒng)解決V2X（vehicle to X）通信的實(shí)現(xiàn)問題，能夠保證VANET與多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信［16］。車載自組織網(wǎng)絡(luò)中的通信方式主要分為兩類：V2V（vehicletovehicle，車對車）通信和V2R（vehicle to roadside，車對路側(cè)單元）通信。

（1）V2V 通信

V2V通信，即車車通信，通過V2V通信，車輛之間可以進(jìn)行車輛位置、車輛速度、車輛方向與行車路線等的信息交換，通過V2V技術(shù)，駕駛員可以根據(jù)周圍路況、盲區(qū)車輛等信息有效避免汽車碰撞事故的發(fā)生。

使用V2V通信的交通安全應(yīng)用必須能夠進(jìn)行可靠的實(shí)時通信，為滿足V2V通信應(yīng)用的最低接入時限，能夠及時可預(yù)測地進(jìn)行信道接入是一個車間通信的重要問題。由于傳統(tǒng) IEEE 802.11中的 CSMA（carrier sense multiple access，載波監(jiān)聽多址接入）技術(shù)的不可預(yù)測性，CSMA不適合實(shí)時車車通信的數(shù)據(jù)傳輸，參考文獻(xiàn)［20］設(shè)計了一種STDMA（self-organizing time division multiple access，自組織時分多址接入）算法機(jī)制用于實(shí)時車車通信，仿真結(jié)果證明STDMA算法在數(shù)據(jù)分組丟失率以及傳輸時延等方面的性能要優(yōu)于CSMA算法。

車載自組織網(wǎng)絡(luò)中，車輛行駛速度較高、位置多變，行車過程中會遇到建筑物等的阻擋造成通信障礙。由于車輛的高速移動特性、行車環(huán)境的動態(tài)性以及車輛和路側(cè)單元的通信天線相對較低等特性，造成車輛的信息傳輸以及信道建模面臨較大挑戰(zhàn)。參考文獻(xiàn)［21］對現(xiàn)有的多種行車環(huán)境下的 V2V、V2I（vehicle to infrastructure，車對基礎(chǔ)設(shè)施）傳播信道的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合分析，不同通信方式下時延傳播和多普勒頻移等信道特性對系統(tǒng)設(shè)計的影響也不同。參考文獻(xiàn)［22］為評估協(xié)議和應(yīng)用針對模型的可用性對相關(guān)車輛傳播和信道模型進(jìn)行了分類?？捎眯缘脑u價指標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜度、可擴(kuò)展性以及地理數(shù)據(jù)的輸入要求等。研究者指出，LOS（line of sight，視距）條件是影響 V2V傳播信道的一個關(guān)鍵因素，并對通過5G系統(tǒng)與V2X通信的結(jié)合使用進(jìn)行信道建模的可能性進(jìn)行了討論。并且，隨著5G移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，5G移動通信將會融合多業(yè)務(wù)多技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效、安全的信息傳輸和處理，促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)的研究走向成熟［23］。

V2V通信技術(shù)存在傳輸距離短、信息處理時延等問題，為解決這些問題，參考文獻(xiàn)［24］運(yùn)用數(shù)學(xué)建模思想與車載自組織網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)合，將車車通信、車路通信、車人通信以及控制主干網(wǎng)絡(luò)有效互聯(lián)，提出一種綜合V2X技術(shù)，路段附近的行人以及路側(cè)交通單元都可以將交通狀況以及車輛運(yùn)行狀態(tài)信息等發(fā)送給駕駛員，從而有效避免擁堵、提高行車安全。

（2）V2R 通信

V2R通信，即車路通信，通過V2R通信，車輛可以獲取實(shí)時道路安全信息［25］。車與路側(cè)單元通信的特點(diǎn)主要有3個：路側(cè)單元只在其覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行廣播；車輛和路側(cè)單元可通過一跳進(jìn)行連接通信；路側(cè)單元能快速、準(zhǔn)確地探測交通狀況并對交通信息進(jìn)行處理，發(fā)送給車輛。但是車輛的高速移動特性，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠嘧?，車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施的連接不能持久，所以路側(cè)單元的部署與接入、選擇與切換以及路側(cè)單元的內(nèi)容分發(fā)問題是V2R通信需要研究的關(guān)鍵問題。參考文獻(xiàn)［26］對V2R通信中存在的問題與研究成果進(jìn)行了闡述，還將博弈論方法運(yùn)用于V2R通信問題的解決中，能有效改善通信質(zhì)量，提高車路通信的效率和協(xié)作能力。

V2R通信中為提高車路通信的連通性主要有3種方法：提高基站的發(fā)射功率或無線覆蓋范圍；建設(shè)更多的基站；允許用多次轉(zhuǎn)發(fā)的通信方式。設(shè)定最大跳數(shù)為K跳。第1種和第2種方法消耗能量高、成本大，一般選擇第3種多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式。參考文獻(xiàn)［27］提出一種基于基礎(chǔ)設(shè)施的多跳中繼模型，在圓（unitdisk）模型和對數(shù)正態(tài)陰影衰落（log-normal shadow communication）模型中分別就上行鏈路和下行鏈路的連通概率與基站密度、車輛密度、車輛無線通信范圍和最大跳數(shù)的關(guān)系進(jìn)行分析。

基于基礎(chǔ)設(shè)施的多跳上行鏈路的連接概率計算式是：

基于基礎(chǔ)設(shè)施的多跳下行鏈路的連接概率計算式是：

其中，K是鏈路連接的跳數(shù)，L是基站之間的距離，單位為m，ρ是車輛密度，即單位距離的車輛數(shù)量。是指基站是車輛的k跳鄰居節(jié)點(diǎn)的概率，是指車輛是基站的k跳鄰居節(jié)點(diǎn)的概率，計算式分別為：

Γ是指一個積分區(qū)域。根據(jù)式（1），可以得到圓模型下車輛上行連接概率和基站間距以及跳數(shù)之間的關(guān)系，如圖2所示，當(dāng)基站間距由1 000 m變化到6 000 m時，不同的跳數(shù)下上行連接概率不同，跳數(shù)越多，相同基站距離下連接概率越大。圖3為不同基站間距和跳數(shù)下的下行鏈路連接概率，車輛密度為0.035輛車／m，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，即使基站密度降低，跳數(shù)增加也可以使連通概率越高，可以看出，通過多跳通信的方式可以大大提高車路通信的連通概率。

［28］考慮了 Rayleigh（瑞利）、Rician（萊斯）以及Weibull（韋布爾）分布這3種不同信道衰落環(huán)境下的車輛連接概率，考慮到車輛之間通信距離的不同，信道衰減模型也不同：當(dāng)發(fā)送車輛與接收車輛間距小于5 m時，衰落服從萊斯分布；距離更大時衰落服從瑞利分布；當(dāng)發(fā)送車輛與接收車輛距離超過70 m時，使用韋布爾分布來描述衰落更加準(zhǔn)確。

圖2 不同基站間距和跳數(shù)下的上行鏈路連接概率

圖3 不同基站間距和跳數(shù)下的下行鏈路連接概率

車載自組織網(wǎng)絡(luò)中V2V和V2R通信模式的現(xiàn)有通信技術(shù)比較分別見表 1 和表 2［29-31］。

3.3 第三層云系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)

表1 V2V通信模式的現(xiàn)有通信技術(shù)比較

表2 V2R通信模式的現(xiàn)有通信技術(shù)比較

車聯(lián)網(wǎng)是一個云架構(gòu)的車輛運(yùn)行信息平臺，車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)可以與汽車制造商、IT和通信行業(yè)、車載終端企業(yè)和電信運(yùn)營商、移動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)等結(jié)合起來，未來車聯(lián)網(wǎng)將發(fā)展成為一個跨行業(yè)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)和市場，云平臺則是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)核心［16］。參考文獻(xiàn)［32］提出“智能交通云”的概念，將云計算服務(wù)商提供的服務(wù)應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)子系統(tǒng)的計算設(shè)備層，利用云計算來服務(wù)于智能交通系統(tǒng)中心提供的各種應(yīng)用，為提高交通安全，更好地向駕駛者提供交通服務(wù)。參考文獻(xiàn)［33］提出一種新的基于車聯(lián)網(wǎng)的云計算模型：VANET-cloud。通過在車輛上裝載計算機(jī)設(shè)備，將傳統(tǒng)的基于服務(wù)器和工作站的云基礎(chǔ)設(shè)施拓展到車輛上，因此駕駛者不僅可以通過固定節(jié)點(diǎn)獲取計算資源，也可以通過車輛這種移動節(jié)點(diǎn)來獲取信息。VANET-cloud分為永久云和臨時云，永久云模型由傳統(tǒng)云基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成，臨時云模型由車載計算機(jī)以及移動設(shè)備組成。該模型能滿足車輛駕駛者在行車過程中的數(shù)據(jù)計算需求。

大數(shù)據(jù)與云計算密不可分，大數(shù)據(jù)是指海量數(shù)據(jù)集，它開啟了數(shù)據(jù)開發(fā)與利用的新時代［34］。如何快速地調(diào)度和利用車輛智能傳感器收集到的汽車信息、車主訴求、行車環(huán)境等數(shù)據(jù)是一個重要的問題，所以車聯(lián)網(wǎng)還需要非常高效的大數(shù)據(jù)處理能力。大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)時性、分布性、高效性以及預(yù)測性的特點(diǎn)，使得大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠提高交通運(yùn)行效率、提高交通安全水平，利用大數(shù)據(jù)的快速信息處理能力能夠?qū)煌▌討B(tài)實(shí)時監(jiān)測，有效減輕城市交通擁堵、降低汽車排放，這對環(huán)境監(jiān)測方面也有重要的促進(jìn)作用［35］。參考文獻(xiàn)［36］在交通數(shù)據(jù)量大且異構(gòu)源多，實(shí)時性要求強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理速度快的特點(diǎn)和交通應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了4層結(jié)構(gòu)的交通大數(shù)據(jù)處理體系框架，4層結(jié)構(gòu)分別為：數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)處理層、知識層以及應(yīng)用層，并分別從這4個方面論述該系統(tǒng)架構(gòu)的主要研究內(nèi)容和研究理論基礎(chǔ)，為大數(shù)據(jù)異構(gòu)信息融合技術(shù)的研究以及智慧交通構(gòu)建智慧城市的研究提供了理論研究基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

車聯(lián)網(wǎng)作為智慧城市建設(shè)的重要組成部分，已經(jīng)引起政府、企業(yè)以及各研究機(jī)構(gòu)的重視。利用車車互聯(lián)、車路連接、人車通信的方式實(shí)現(xiàn)更加智能、更加安全的駕駛，從而構(gòu)建互通互聯(lián)的智能交通系統(tǒng)是車聯(lián)網(wǎng)的最終目的。目前車聯(lián)網(wǎng)中的通信技術(shù)廣泛應(yīng)用在電子道路收費(fèi)、交通疏導(dǎo)、駕駛輔助等方面，利用先進(jìn)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，還能實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的車輛定位，這對于交通應(yīng)急救援、建立高效準(zhǔn)確的智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著5G等通信技術(shù)的發(fā)展，如何利用無線通信技術(shù)處理車聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳环€(wěn)定帶來的傳輸質(zhì)量差等問題是值得繼續(xù)研究和探討的重要課題。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉小洋，伍民友.車聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)在城市交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用［J］.計算機(jī)應(yīng)用，2012，32（4）：900-904.LIU X Y，WU M Y.Vehicular CPS：an application of IoT in vehicular networks ［J］.Journal of Computer Applications，2012，32（4）：900-904.

［2］丁強(qiáng)，方友祥.從智能交通系統(tǒng)到車聯(lián)網(wǎng) ［J］.中國新通信，2013，15（18）：54-56.DING Q，F(xiàn)ANG Y X.From the intelligent transportation system to the internet of vehicle ［J］.China New Telecommunications，2013，15（18）：54-56.

［3］ 程剛，郭達(dá).車聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展研究 ［J］.移動通信，2011，35（17）：23-26.CHEN G，GUO D.Present situation and the development research of IOV［J］.Mobile Communications，2011，35（17）：23-26.

［4］王建強(qiáng)，李世威，曾俊偉.車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式探析［J］.計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011，21（12）：235-238.WANG J Q，LI S W，ZENG J W.Analysis of development model of internet of vehicles ［J］.Computer Technology and Development，2011，21（12）：235-238.

［5］ 楊淼，潘冀.車聯(lián)網(wǎng)無線傳輸技術(shù)研究［J］.中國無線電，2015（8）：33-36.YANG M，PAN J.Study of wireless transmission technology in the internet of vehicle［J］.China Radio，2015（8）：33-36.

［6］朱金華，于寧寧.無線自組織網(wǎng)絡(luò)AODV路由協(xié)議研究［J］.微計算機(jī)信息，2007（18）：122-124.ZHU J H，YU N N.Research of routing protocol of AODV in Ad Hoc network ［J］.Microcomputer Information，2007 （18）：122-124.

［7］ 中國車聯(lián)網(wǎng)車載自組織網(wǎng)絡(luò)［EB／OL］. （2011-11-09）［2016-08-01］.http：／／www.56products.com／News／2011-11-9／060EIHBJ0GCB4BI 5812.html.Vehicular Ad Hoc networks of China ［EB／OL］. （2011-11-09）［2016-08-01］.http：／／www.56products.com／News／2011-11-9／060EIHBJ 0GCB4BI5812.html.

［8］HARTENSTEIN H，LABERTEAUX K P.VANET 車載網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用 ［M］.孫利民，何云華，周新運(yùn)，等譯.北京：清華大學(xué)出版社，2013.HARTENSTEIN H，LABERTEAUX K P.VANET vehicular applications and inter-networking technologies ［M］.Translated by SUN L M，HE Y H，ZHOU X Y，et al.Beijing：Tsinghua University Press，2013.

［9］封崇德.美國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展與思考［J］.西南公路，2003（2）：69-73.FENG C D.ThedevelopmentandthinkingofAmerican intelligent transportation system ［J］.South West Road，2003（2）：69-73.

［10］歐盟智能交通發(fā)展歷程與基本概況 ［EB／OL］. （2015-06-04）.［2016-08-01］.http：／／www.tranbbs.com／news／Worldnews／news_164599.shtml.Intelligent transportation development and the basic situation in the European Union［EB／OL］. （2015-06-04）. ［2016-08-01］.http：／／www.tranbbs.com／news／Worldnews／news_164599.shtml.

［11］國外車聯(lián)網(wǎng)市場觀察美日歐三分天下［EB／OL］.（2015-01-12）.［2016-08-01］.http：／／www.afzhan.com／news／detail／35073.html.Observation of oversea stelematics one-third of the world，the United States，Europe，Japan［EB／OL］.（2015-01-12）［2016-08-01］.http：／／www.afzhan.com／news／detail／35073.html.

［12］王笑京，沈鴻飛，汪林.中國智能交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究［J］.交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2006，6（4）：9-12.WANG X J，SHEN H F，WANG L.The study on China’s ITS development strategy ［J］.Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology，2006，6（4）：9-12.

［13］展望 “十三五”我國智能交通呈現(xiàn)六大發(fā)展趨勢［EB／OL］.（2015-11-27）［2016-08-01］.http：／／www.ck365.cn／news／8／39818.html.For the “Thirteenth Five-Year Plan”six development trends of intelligenttransportation in China ［EB／OL］. （2015-11-27）［2016-08-01］.http：／／www.ck365.cn／news／8／39818.html.

［14］康思遠(yuǎn)談?chuàng)肀к嚶?lián)網(wǎng)：別低估變革的速度［EB／OL］.（2016-07-06）［2016-08-01］.http：／／www.iovweek.com／guonei／1819.html.Kang Siyuan talk about embracing IOV：don’t underestimate the pace of change［EB／OL］. （2016-07-06）［2016-08-01］.http：／／www.iovweek.com／guonei／1819.html.

［15］牛海姣.華為“三步走”［J］.國企，2015（1）：80-85.NIU H J.Huawei three steps ［J］.CHINA SOE Magazine，2015（1）：80-85.

［16］車聯(lián)網(wǎng) ［EB／OL］. （2014-11-05）［2016-08-01］.http：／／www.ccgp.gov.cn／wiki／mcjs／201411／t20141105_4702043.htm.Internet of vehicle ［EB／OL］. （2014-11-05）［2016-08-01］.http：／／www.ccgp.gov.cn／wiki／mcjs／201411／t20141105_4702043.htm.

［17］HUSNJAK S，PERAKOVIC D，JOVOVIC I.Possibilities of using speech recognition systems of smart terminal devices in traffic environment［J］.Procedia Engineering，2014（69）：778-787.

［18］高衛(wèi)燕.基于ARM／Linux的公交車載 GPS定位終端系統(tǒng)設(shè)計［D］.重慶：重慶大學(xué)，2012.GAO W Y.System design of buson-board GPS positioning terminal based on ARM／Linux ［D］.Chongqing：Chongqing University，2012.

［19］殷建紅.面向車聯(lián)網(wǎng)的車載智能終端及其實(shí)現(xiàn)探究［J］.無線互聯(lián)科技，2013（8）：31-34.YIN J H.Study of vehicular intelligent terminal and explored for IOV［J］.Wireless Technology，2013（8）：31-34.

［20］KHAIRNARV D， KOTECHA K. Performance of vehicle-to-vehicle communication using IEEE 802.11 pin vehicular Ad-Hoc network environment ［J］.International Journal of Network Securityamp;Applications，2013，5（2）：143-170.

［21］MECKLENBRAUKERC F，MOLISCHA F，KAREDAL J，et al.Vehicularchannelcharacterization and itsimplicationsfor wireless system design and performance ［J］.Proceedings of the IEEE，2011，99（7）：1189-1212.

［22］VIRIYASITAVAT W，BOBAN M，TSAIH M，et al.Vehicular communications：survey and challenges of channel and propagation models ［J］.IEEE Vehicular Technology Magazine，2015，10（2）：55-66.

［23］倪善金，趙軍輝.5G無線通信網(wǎng)絡(luò)物理層關(guān)鍵技術(shù)［J］.電信科學(xué)，2015，31（12）：40-45.NI S J，ZHAO J H.Key technologies in physical layer of 5G wireless communications network［J］.Telecommunications Science，2015，31（12）：40-45.

［24］徐子健，于美.V2V技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用與改進(jìn)［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2016，35（13）：55-66.XU Z J，YU M.Applicationand improvementofV2V technology inintelligenttransportsystem ［J］.Technological Development of Enterprise，2016，35（13）：55-66.

［25］薛廣濤，李明祿.車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用 ［J］.中國計算機(jī)學(xué)會通訊，2015，11（9）.XUE G T，LI M L.Key technology and its application of IoV［J］.Communications of the CCF，2015，11（9）.

［26］吳迪.車聯(lián)網(wǎng)V2R技術(shù)的研究進(jìn)展 ［J］.中國計算機(jī)學(xué)會通訊，2015，11（9）.WU D.The research progress of V2R technology for IOV ［J］.Communications of the CCF，2015，11（9）.

［27］ZHANG W，CHEN Y，YANG Y，et al.Multi-hop connectivity probability in infrastructure- based vehicular networks ［J］.IEEE Journal on Selected Areas in Communications，2012，30（4）：740-747.［28］BABU A V，AJEER V K M.Analytical model for connectivity of vehicularadhocnetworksinthe presence of channel randomness［J］.International Journal of Communication Systems，2013，26 （7）：927-946.

［29］DAR K， BAKHOUYA M， GABER J， etal.Wireless communication technologies for ITS applications ［Topics in Automotive Networking［J］.IEEE Communications Magazine，2010，48（5）：156-162.

［30］KHAIRNAR M V D，PRADHAND S N.V2V communication survey wireless technology ［J］.International Journal of Computer Technologyamp;Applications，2014，3（1）：370-373.

［31］張瑞鋒.車載自組網(wǎng)通信技術(shù)研究綜述 ［J］.汽車工程學(xué)報，2014，4（2）：79-85.ZHANG R F.Overview on vehicular ad hoc networks［J］.Chinese Journal of Automotive Engineering，2014，4（2）：79-85.

［32］錢哨，張?jiān)迄i，黃少波.智能交通云：基于云計算的智能交通系統(tǒng)［J］.計算機(jī)與代化，2010（11）：168-171.QIAN S，ZHANG Y P，HUANG S B.Intelligent transport cloud：ITS based on cloud computing ［J］.Computer and Modernication，2010（11）：168-171.

［33］BITAM S，MELLOUK A，ZEADALLY S.VANET-cloud：a generic cloud computing model for vehicular Ad Hoc networks［J］.IEEE Wireless Communications，2015，22（1）：96-102.

［34］ZIKOPOULOS P，EATON C.Understanding big data：analytics for enterprise class hadoop and streaming data ［M］.New York：McGraw-Hill Osborne Media，2011.

［35］岳建明，袁倫渠.智能交通發(fā)展中的大數(shù)據(jù)分析 ［J］.生產(chǎn)力研究，2013（6）：137-138.YUE J M，YUAN L Q.Analysis of big data in the development of intelligent transportation ［J］.Productivity Research，2013 （6）：137-138.

［36］張紅，王曉明，曹潔，等.基于大數(shù)據(jù)的智能交通體系架構(gòu)［J］.蘭州理工大學(xué)學(xué)報，2015，41（2）：112-115.ZHANG H，WANG X M，CAO J，et al.Architecture of intelligent traffic systems based on big data ［J］.Journal of Lanzhou University of Technology，2015，41（2）：112-115.

Key technology of VANET in terminal-management-cloud model

ZHAO Junhui1，2，CHEN Yan2，HUANG Dechang1，HUANG Dacheng3
1.School of Information Engineering，East China Jiaotong University，Nanchang 310033，China 2.School of Electronic and Information Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China 3.Fangle Technology Company，Shenzhen 518057，China

With the increasing of traffic problems，such as traffic congestion，intelligent transportation system （ITS）becomes an effective way to solve the increasing transportation issues of the current traffic.Vehicular Ad Hoc networks （VANET）and vehicles as important parts of ITS have become focus of current research.Firstly，the development history and current situation of VANET both at home and abroad were introduced，and then VANET from the terminal system，management system，cloud system were analyzed respectively.Then，the V2V and V2R communication technologies of terminal system were introduced emphatically.In addition，VANET oriented traffic cloud and big data technology were outlined.Finally，application scenarios and the future development of communication technologies in VANET were discussed.

vehicular Ad Hoc network，communication technology，terminal-management-cloud model

s： The National Natural Science Foundation of China （No.61471031），Science and Technology Project of Jiangxi Provincial Transport Bureau （No.2016D0037）

TN929.5

A

10.11959／j.issn.1000-0801.2016225

2016-07-10；

2016-08-15

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.61471031）；江西省交通廳科研基金資助項(xiàng)目（No.2016D0037）

趙軍輝（1973-），男，博士，華東交通大學(xué)、北京交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檐嚶?lián)網(wǎng)中的無線通信技術(shù)、無線和移動通信（MIMO、OFDM、CDMA、合作通信、中繼和認(rèn)知無線電）、射頻識別（定位技術(shù)、防碰撞技術(shù)和安全協(xié)議）和應(yīng)用開發(fā)（停車場管理系統(tǒng)、嵌入式車載防盜系統(tǒng)和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)開發(fā)）等。

陳燕（1993-），女，北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院碩士生，主要研究方向?yàn)檐嚶?lián)網(wǎng)中的無線通信。

黃德昌（1983-），男，華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院中級實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向?yàn)榫幋a技術(shù)、通信系統(tǒng)。

黃大成（1971-），男，深圳市方格爾科技有限公司副總經(jīng)理，長期從事無線通信設(shè)備的研發(fā)和管理工作，目前主要從事停車場管理系統(tǒng)及智能交通系統(tǒng)的開發(fā)工作。