车载网络的特点

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车载网络的特点范文第1篇

关键词：计算机网络；移动服务量；车载网络；资源调度算法；二分图

中图分类号：TP311 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.012

0 引言

车载网络（Vehicular Ad Hoc Networks，VANETs）是支撑智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）的关键技术，由具有无线通信能力的车辆节点或路边基础设施（Roadside Infrastructure Unit，RIU）构成。与传统移动自组织网络不同，车载网络管理的是公路上高速移动的机动车辆，网络拓扑随车辆移动动态变化，基于车载网络的交通应用对通信实时性要求较高。资源调度是提高车载网络数据吞吐量、降低数据传输时延的重要技术手段，是车载网络的重点研究内容。

为改进传统智能交通系统低效的通信模式，车载网络以更直接、高效的方式收集、传播和分发信息。资源调度是提高车载网络数据传输能力的重要技术手段，车载网络资源调度的主要挑战在于如何有效利用车载网络物理层条件（车辆移动性、车辆无线信道、车辆相对位置）满足应用层的需求。

Liu等人研究了如何利用RIU作为协作中继帮助车载网络车辆传输数据。Wu等人提出了一种从路边基站到行驶车辆的下行调度算法，对车载网络下行信道资源进行有效管理。Zhang等人提出了同时考虑上行和下行请求的调度算法。2013年Li针对WiMAX网络和WAVE网络中资源调度方式不同，提出一种基于反馈的两级资源调度机制。H.Ilhan等人提出了一种基于放大转发的自组织Ad Hoc网络的车载网络架构。M.Seyfi等人提出了一种两跳车载网络的中继选择策略。M.F.Feteiha等人提出了一种基于多天线放大中继的车载网络资源调度策略。Zheng等人基于图论提出了一种车辆与基础设施之间的链路V2I（Vehicle-to-Infrastructure）和车辆与车辆之间的链路V2V（Vehicle-to-Vehicle）并存的车载网络资源调度方法。文献[18]基于多选择的联合链路调度与资源优化方法。文献[19]基于LTE-Advanced架构提出了中继车载网络的一种传输方法。

这些研究从车载网络信道资源分配管理角度提高了路边基站的访问效率。不足之处在于，现有车载网络资源调度方法大多都基于车辆的瞬时状态，没有考虑车辆的移动性，难以准确刻画车载网络链路传输能力并充分发挥车载网络移动下的系统性能。

1 异构车载网络

如图1所示，一个典型的异构车载网络结构包含公路上高速行驶的车辆节点和RIU，所有的车辆都可通过V2I/V2V两种链路与RIU通信，进而接入Internet。同时，车辆与车辆之间通过V2V链路互相通信，共享路面信息。本文研究的异构车载网络由V2I（采用LTE-Advanced协议）和V2V（采用Dedicated Short RangeCommunication，DSRC协议）两部分链路组成；采用的调度算法是通过调度管理车载网络传输链路资源（V2I与V2V），帮助车载网络范围内各车辆互相协作，从而提高车载网络整体数据传输性能。

针对车载网络中网络节点是高速移动的机动车辆，本文提出了一种基于移动服务量的异构车载网络资源调度算法（Moble Services Resource Scheduling algorithm，MSRS）。MSRS算法中，由基站对两种网络资源进行统一调度。与现有算法（Achievable Rate-based Resource Scheduling algorithm，ARRS）使用车辆瞬时可达速率调度不同，MSRS算法首先依据车辆的运行轨迹计算调度周期内V2I和V2V链路移动服务量；根据V2I移动服务量分配车辆使用直接与基站通信还是通过协作转发车辆与基站通信；若车辆为协作通信方式，基站利用图论中的二分图最大权重匹配算法为车辆分配协作转发车辆，车辆作为二分图顶点、V2I和V2V链路为二分图边、V2I和V2V移动服务量为边的权重。MSRS算法为异构车载网络数据传输提供最大总吞吐量传输方案。仿真实验表明，与现有基于瞬时速率的资源调度算法相比，在不同车辆数量、车速、基站覆盖范围条件下MSRS算法都可以提供更高的数据吞吐量，与穷举资源调度算法相比，MSRS算法复杂度更低。

2 车载网络链路误差分析

车载网络中由于车辆快速移动，从而导致网络拓扑快速变化，节点间的通信链路质量变化也很快。采用基于瞬时可达速率的车载网络资源调度算法，为了适应网络的这种快变特点，必须缩短调度周期，不断计算并更新调度结果。这会带来调度计算和网络信令的开销大幅增长，降低车载网络有效传输能力。

如图2所示场景，V1远离RIU行驶，V2、V3与V1相对行驶靠近RIU。在图2（a）时刻车载网络进行资源调度，此时若采用传统的瞬时可达速率作为优化目标效用函数，由于V1此时离RIU近、信道条件好，则V3的最大可达速率策略为选择V1作为协作节点协助V3与RIU通信。图2（b）所示为调度周期结束时车辆的所在位置。比较图2（a）与（b）可以看出，由于V3与V1相对行驶且V1逐渐远离RIU，V3通过V1协助与RIU的可达速率不断减少，调度周期内V3获得的通信速率大大少于预期。可见，图2（a）调度获得的最优调度方案在实际运行时并不是最优方案，调度方案预期性能与实际效果有较大误差。

造成这种误差的原因是资源调度方案只考虑车载网络的瞬时静态可达速率状态，并以此为依据进行资源调度。而车载网络是不断运动变化的网络，节点相互位置动态变化，以静态方案规划动态变化的网络必然造成误差，难以达到最优配置网络资源的目的。为减少误差，现有资源调度方案大多通过增加调度频率、减少调度周期的方法减少网络在调度周期运行期间与方案规划时状态的差异。这种方法增加了通信开销，减少了算法有效持续时间，越来越不适应车辆密度越来越大、车速越来越快的现代交通网络。

因此，本文提出基于移动服务量的车载网络资源调度算法，通过计算调度周期内车辆能获得的移动服务量代替调度时的瞬时可达速率进行车载网络资源调度。该算法能反映调度周期内车辆位置变化带来的车辆可达速率改变，从而更精确的描述车载网络状态变化，减少车载网络资源调度算法在实际应用中出现的误差。

3 移动服务量

为设计更精确的资源调度方案，采用移动服务量代替瞬时可达速率，计算车辆在一个调度周期可以获得的移动服务量，从而更精确的描述车载网络链路状态，为更精确的资源调度方案设计打下基础。定义第k个调度周期可以获得的移动服务量为：

图7仿真车辆数目对MSRS算法的影响。20、40、60、80、100、120、140、160、180、200辆车辆随机分布在道路上，车辆最大时速35m/s，RIU覆盖半径500m，每种车辆数目进行200次实验取均值。从图7可以看出，十字路口场景下，无论车辆数目如何变化，MSRS算法相比ARRS算法所获得的资源分配方案更优，能使车载网络达到更大的数据吞吐量。

图8仿真车速对车载网络资源调度算法的影响。100辆车随机分布在道路上，RIU覆盖半径500m，车辆最大时速为22-52m/s，每种车速进行200次实验取均值。图8可以看出，十字路口场景下，无论最大车速如何变化，MSRS算法相比ARRS算法得出的资源分配方案更优，能使车载网络达到更大的数据吞吐量。随着最大车速增加，MSRS算法相对ARRS算法的总吞吐量也呈现不断增长趋势；在最大车速大于40米/秒后，MSRS算法相对ARRS算法的性能优势更明显，说明随着车速增加，车辆在一个调度周期移动的距离增大，ARRS算法描述车辆链路性能的误差也越大，因此MSRS算法相对ARRS算法的性能优势更加明显，MSRS算法更适合高速移动车载网络。

图9仿真RIU覆盖范围对车载网络资源调度算法的影响。100辆车辆随机分布在道路上，车辆最大时速为35m/s，RIU覆盖半径500-1500m，为每种覆盖半径进行200次实验取均值。

图9表明，随着RIU覆盖范围的不断增加，MSRS算法和ARRS算法的总吞吐量都在不断下降。这是因为RIU发送功率不变，当RIU覆盖范围增加时场景面积相应变大，车辆间、车辆与RIU间距离也相应增加，因此路径损耗变大、接收功率降低、吞吐量随之下降。但无论RIU覆盖范围如何变化，MSRS算法都优于ARRS算法，MSRS算法使车载网络达到更高的数据吞吐量。

车载网络的特点范文第2篇

【关键词】异构网络 上下文感知 垂直切换

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.12.012 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）12-0055-04

引用格式：郭稳涛. 基于异构网络上下文感知垂直切换判决策略的研究[J]. 移动通信， 2016，40（12）： 55-58.

1 引言

随着汽车的普及，城市道路越来越拥堵。将车辆与道路信息进行联网形成车联网，能有效减少城市拥堵，无线通信技术的发展使得这一设想变为现实。然而车载移动终端处于运动状态，不可能长期处于一个独立的网络，因此车联网的发展趋势一定是多种网络并存的异构网络。为了保证车载移动终端在异构网络环境下服务的连续性，要求移动终端进行网络接入切换时必须做到无缝切换，所以在研究垂直切换技术时，解决问题的关键是切换时的时延，可选择一种合适的上下文感知垂直切换判决策略应用到切换当中，能够有效提高垂直切换的性能。

2 基于SCTP协议的垂直切换技术

2.1 SCTP协议

SCTP（Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议）是一种点对点、面向传输层的协议，它能够使两个端点之间的数据传送更加稳定、有序。SCTP在一定程度上是TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）的改进，它保留了TCP较为完善的拥塞控制，同时对TCP的不足之处进行了改进，如改单地址连接为多宿主（Multi-homing）连接等。

SCTP通信前必须建立通信关联，关联指的是两个端点之间的通信关系，任何时候两个端点之间只有一个关联，SCTP用传输地址唯一识别。但是SCTP的多宿主性允许每个端点有多个IP地址，通过IP关联，一个关联有多个实现路径。

SCTP关联示意图如图1所示：

2.2 mSCTP协议

SCTP协议与DAR扩展一起被称为mSCTP（移动SCTP），为了满足SCTP协议移动性的要求，IETF（The Internet Engineering Task Force，国际互联网工程任务组）专家对协议进行了动态地址扩展重置，使得SCTP协议满足点对点的移动性。

在mSCTP协议中，一个点可以同时绑定多个IP，能对IP地址进行动态删减或增加，当IP地址发生改变时，动态地告知关联的连接点。关联路径可以通过主路径和备选路径实现，通信一旦建立，只有一条路径即主路径，其余的路径则都是备选路径。主路径的IP为mSCTP协议通信服务，当这个主IP发生故障时，备选IP地址中信号最好的可作为此时的主IP继续完成数据传送。

从上述过程来看，在传输层垂直切换过程中，信号的强弱仍然是传统的判决策略选择依据。但是在异构网络环境下，来自不同的网络在物理层采用的技术不一样，导致信号的强弱也不一样，以信号的强弱作为垂直切换的依据显然不能满足异构网络的需求，基于上下文感知的垂直切换判决策略能够解决此类问题。

3 上下文感知切换判决策略

3.1 上下文感知的判决策略

上下文感知是无线网络通信的核心技术之一，控制系统能够根据上下文的环境变化随时调整自身行为，解放人对控制系统的管理，上下文感知是智能控制的有效实施途径。

在车联网环境下，车载移动终端、用户的需求喜好和不同网络的背景信息都是需要综合考虑的，基于上下文感知的判决策略能够有效解决上述问题。它包含自适应管理和上下文背景资料库两个主要部分。自适应管理负责垂直切换的判决，以上下文背景的变化为依据自适应调整切换执行过程；来自不同网络、不同层级的上下文背景信息则由上下文背景资料库负责收集和管理，同时上下文背景资料库对信息进行评估。在此基础上，终端位置的变化、网络QoS（Quality of Service，服务质量）都是评估对象，通过评估来判决切换的时间和切换的目标网络。

基于上下文感知的判决策略流程图如图2所示：

首先收集信息，包括车载终端信息、用户喜好信息和网络信息等，这些信息都是判决的依据；然后利用AHP（Analytic Hierarchy Process，层次分析法）和SAW（Simple Additive Weight，简单加权法）对收集的信息进行分析，在上下文背景信息库中进行查询，如果有相同的案例则直接进入切换过程，如果没有则采用层次分析法对当前的网络权值进行计算，针对用户的喜好信息，利用简单加权法分析后选择最适宜的网络进行切入；最后对通信连接进行垂直切换判决，同时对连接信息表进行维护，控制网络信息和移动节点。

基于上下文感知的执行流程图如图3所示：

3.2 层次分析法规范网络参数权值

层次分析法（AHP）是20世纪70年代由美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂提出，它的特点是把复杂问题的关联因素进行层次划分，一般形成措施层、准则层和目标层等层次，然后对每个层次中的要素进行两两比较，形成重要性的定量描述，最后通过数学方法计算每层的重要性权值，把各层的结果求和得到总排序。本设计采用层次分析法（AHP）对网络进行判决，选择网络信号强度、网络延时和网络带宽3种关键因素参数作为分析依据，具体如下：

（1）建立层次结构模型。根据网络属性特点，将系统分为目标层、指标层和方案层。其中，把可选网络的权重作为目标层；指标层则包括网络信号强度、网络延时和网络带宽三个内容；把UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）、WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网络）作为方案层。

（2）构造判断矩阵。把指标层网络信号强度、网络延时和网络带宽三个网络参数分别定义为a1、a2、a3，用1至9及其倒数标度的方法构造判断矩阵，其中网络参数变量的取值不同反映了车载移动终端对各要素重要性的认识。

（3）计算权值向量做出一致性判断。根据之前构造的矩阵计算其权值向量，判断矩阵的完全一致性，如果计算出矩阵不具有完全一致性，则需要重新构造矩阵，直至达到完全一致性，此时计算出来的权值向量就是相应的网络权重。

（4）得出不同网络的最终权值。各个可选网络的权值都可以通过矩阵计算的方法得到，然而不同网络的收费标准不一样，服务质量也不尽相同，这些原因都造成了用户对网络的选择有一定的主观性，所以层次分析法计算出来的权值也不能作为最终的切换依据，必须把用户的喜好等因素考虑进来，利用简单加权法对信息进行综合分析，最终得到每个不同网络的权值，然后再选择最优网络进行切入。

3.3 策略实现过程

本方案设计选择的异构网络环境为WLAN和UMTS两种无线网络重叠区域，当车载移动终端从WLAN网络区域驶入UMTS网络区域时，收集满足切换条件的各种信息，如网络信息、用户喜好等，采用层次分析法和简单加权法进行分析判决，看所处网络是否满足切换条件，一旦满足切换条件，则车载移动终端自动切换到最优目标网络。基于上下文感知的垂直切换过程具体如下：

（1）关联通信

车载移动终端作为移动节点，在WLAN网络中访问到接入点信号后分配IP地址，在WLAN网络中与通信对端建立SCTP关联，SCTP进行初始化，把分配的IP地址设置成主IP地址并进行通信。

（2）判决切换

车载移动终端在通信的过程中同时收集一些相关信息，然后在上下文信息库中查找，通过扫描看库中是否存在相同的判决和切换案例。如果发现有相同的案例，那么车载移动终端直接按照相同的切换过程进行切换；如果库中没有找到相同的案例，那么就要通过层次分析法和简单加权法进行分析、计算，最终得到综合权值，车载移动终端再根据权值结果在网络中选择最优的网络进行切入。切入后，再从最新的网络重新获得IP，通知SCTP协议栈，与现有的SCTP进行关联绑定，实现通信。

（3）新增IP关联

当车载移动终端从WLAN进入UMTS后，重新获得IP地址，把新的IP地址加入到自己的IP地址列表的同时，将参数的地址配置变化信息向通信对端发送，同时把新的地址信息进行关联，通信对端接收后向移动终端发送确认信息进行确认。

（4）重新关联通信

当车载移动终端继续向UMTS网络覆盖的区域移动时，由于先前的WLAN网络不能再用，需要把IP地址进行变更，从UMTS网络重新获得新的IP，将这个IP作为主IP进行通信关联，IP的更换过程通过移动终端与通信对端的应答实现，当新的IP关联形成之后，车载移动终端就能够在新的UMTS网络环境中进行新的通信。

（5）删除旧的IP

随着车载移动终端的继续移动，UMTS网络信号可能越来越弱甚至不能再用时，移动终端必须在IP地址列表中把在UMTS网络获得的IP地址进行删除，这一过程可以通过与通信对端的应答得以实现。当移动终端成功地从WLAN网络中接收到第一个数据包时，切换过程完成。当车载移动终端继续前进，进入到新的无线网络覆盖区域时，重复执行上述相同的切换过程。

4 结束语

本文通过对目前mSCTP协议进行修改，引入上下文感知的垂直切换技术，对车载移动终端、用户的喜好、通信网络等因素综合考虑，采取层次分析法和简单加权法优化判决策略，将垂直切换中的目标发现、判决决策和切换执行三个关键过程有效融合，对垂直切换的时延和吞吐量等问题进行了有效地改善，提高了异构网络中的垂直切换性能。

参考文献：

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车载网络的特点范文第3篇

1．1组网建设目标针对应急通信领域的应用特点，短波电台网应满足多点交互通信功能，对上可以及时汇报灾情以及日常运营情况，对下及时指挥下级单位，平级单位可以联合作业。最终形成一套完整的通信指挥网络，满足处置突发事件时可以上传下达，平时可以进行相关情况通报。下面以省级应急通信为例，介绍省级应急通信领域的网络构成。

1．2网络拓扑结构所谓网络拓扑设计是指依据所给定的信息流特性———通信业务量和终端节点的位置，确定中间节点的位置和网络节点之间连接的方式。最佳的网络拓扑设计是网络经济性的可靠保证，同时网络拓扑设计也将影响到网络的可靠性、链路的容量及分配、流量控制及网络延时等主要指标。针对应急通信领域垂直管理的工作特点，适合采用树形网络拓扑结构。在这种拓扑结构中，每个结点与其子结点有连接，并根据实际需要确定是否与同级其他子结点进行有限连接，在指挥调度过程中，通常每个机构听命于一个上级部门，涉及到同级子节点联合行动时，一般都由共同的上级单位负责协调，所以同级子节点直接通信的情况并不是很多，但是为了提高整个通信网络的抗毁能力，可以考虑将几个重点子节点进行同级有限连接。树形结构是天然的分级结构，与其他拓扑网络相比通信线路总长度短，成本较低，节点扩充灵活，寻径方便，便于管理。省级应急通信领域短波通信网由省级应急通信部门、市级应急通信部门和县级应急通信部门3层网络构成。整个短波通信网能够实现对全省地域的全部覆盖，必要时还能够与其他职能部门，以及周边省份的救援单位跨区联络，实现应急救援指挥无线通信逐级或越级的实时指挥调度。县区台、市台和省台之间在结构层次上形成短波树形拓扑结构通信网络。根据业务处理的需要，在同层次上还可组成网形拓扑结构，这样每个结构节点之间有多条路径可供选择，具有较高的可靠性，其网络拓扑结构示意图如图1所示。

2设备选型情况分析

针对短波通信系统网络的层次构成，在设备选型上，从实际需要出发，以设备功能先进性、稳定性为重，同时权衡设备的性价比，在满足系统功能需求的基础上，达到系统功能先进，运行稳定、易于操作、升级维护方便、兼容性好，性价比高。

2．1电台种类选型短波电台按用途和使用条件，分为固定式、车载式和便携式电台。固定式电台主要用于战略通信，通常组成发信集和收信集，其功率为数百瓦至数千瓦，甚至到数十千瓦，一般使用性能较好的大型天线;车载式电台用于组成指挥所通信枢纽或作移动通信使用，其功率为数十瓦至数千瓦，一般使用鞭形天线和双极天线;便携式电台主要用于保障战术分队的通信联络，具有体积小和重量轻等特点，一般采用鞭形天线，利用地波进行近距离通信，功率通常为数瓦至数十瓦。针对应急通信领域不同级别的特点和功能，建议采用如下方式配备短波电台设备:省级应急通信部门建议由125W或者400W固定基地站台、125W动中通车载台以及背负电台组成;在市级应急通信部门配备125W固定基地站台和背负台，实现全市范围的远距离报、话通信能力;在县应急通信部门配备背负台，能够实现对全县的覆盖，必要时可以装到通信车或者指挥车上进行通信。

2．2天线种类选型固定台建议采用全向三线基地宽带天线，可实现1500～2000km半径内的语音、报文传输，对全省的地级市和县实现无缝隙覆盖。全向三线基地宽带天线采用宽带匹配网络和加载技术，天线具有工作频带宽、电压驻波比小、辐射效率高、免天调等技术特点。全向三线基地宽带天线采用三线偶极结构，具有性能稳定、抗风能力强、不易损坏等特点。全向三线基地宽带天线根据不同的应用场景可以采用平拉方式架设或者倒V方式架设，平拉方式架设适用于固定台的远距离通信，倒V方式架设适用于固定台的中、近距离全向通信。固定台除了全向三线基地宽带天线外，也可使用高增益，低仰角对数周期天线(LP)，但天线价格昂贵。通信距离较长，在实践中100W短波自适应电台配这种天线，可基本实现北京至昆明，乌鲁木齐甚至拉萨全天候通信。如果通信质量要求不是太高，也可使用价格相对便宜的天线如八木天线，长线天线，但长线天线需用天调。距离在600km以内时采用水平双极天线可取得较好效果，但水平双极天线占地较大，中心站电台较多不适合布天线阵。车载式和背负式短波电台根据电台的不同功能配备不同的电台天线，通常配置为车载鞭天线和便携天线杆等。

2．3其他考虑因素车载式和背负式短波电台建议选用具有双天线插口、能够实现一机多用(可用于基地、车载、背负等多种方式)的数字化背负电台，便于系统改造升级和节约以后的建设经费。在日常情况下配备双极或三线天线作为基地电台使用，与上级单位保持畅通;在紧急情况下可去掉基地天线接头，移至应急车或者通信车上配合车载天线作为车载电台赶赴现场并在行进中与上级单位保持畅通;当车载鞭状天线处于短波近距离通信盲区无法与指挥中心通信时，可利用电台的双天线插口临时架设简易固定天线实现无盲区通信;当道路中断，车辆无法继续前进，取下车载电台转作背负电台徒步到达救灾现场，即可在徒步行进中与上级单位保持畅通，也可在到达现场后临时架设简易天线作为现场通信中心(作为现场指挥部的现场通信保障手段)与上级单位保持畅通，将前端实时情况传回指挥中心，指挥中心给予相应的指挥调度，最大限度地保证人民生命财产安全。

3多网系融合设备的配备

为了解决短波通信网与其他通信的融合问题，同时提高整个短波通信网络的可靠性，必要时可以配备多网系融合设备，通过该设备可以将短波无线通信和有线通信、卫星通信及超短波通信等通信手段进行融合，通过其他制式的承载网络，实现对短波系统的延伸和扩展，从而可以大幅度提高通信效率。多网系融合系统通信示意图如图2所示。图2多网系融合系统通信示意图

4网络遥控设备的配备

图3远端架设电台示意图由于短波电台发射时有较强的辐射，严重时会对周围的人员和设备形成伤害，为了避免该情况的发生，必要时可配备网络遥控设备，如图3所示。通过该设备可以实现将短波电台及天线架设在远离指挥中心的地方，网络遥控转换设备与短波电台相连，同时通过通信传输光缆将控制信号和音频信号传输到指挥中心，操作人员可以在指挥中心对短波电台进行遥控操作，从而可以增加人员的安全性。

5短波通信网人员配备

针对目前应急通信部门工作人员的现状，需要配备短波通信网系统日常维护和操作人员，短波通信由于需要较高的操作和维护经验，只有专门从事该领域的工程师，才能够对系统较了解，鉴于这种情况，需要对整个通信网进行定期的维护和定期演习，使得操作人员对系统更加熟悉，经过长期的经验积累，才能够掌握短波通信领域的相关知识。

6结束语

车载网络的特点范文第4篇

关键词：物联网；M2M技术；发展现状；应用实践

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）08-0269-02

近年来，物联网受到社会各界的广泛关注，在世界经济发展的作用也日益凸显，发展物联网技术对促进社会经济进步具有一定现实意义。而M2M系统作为物联网的基础技术之一，对物联网不断完善能促进人类实现生活智能化目的。

1物联网的特征及M2M与物联网的特征

物联网的主要特征在三个层面得以体现：一是全面感知层面，主要是指将物体信息进行合理采集，如医院在对心脏病人进行远程监控的过程中，需要通过传感器、RFID、电子标签等技术来获取病人的各项生命指数信息，从而及时发现问题并予以解决；二是网络层面，在完成物体信息的采集后，应将信息安可靠的传递到目的地，这就需要各种网络、移动网络及IP网等对进行技术支持；三是应用层面，即对通信物体进行智能控制。在此过程中，需要对大量数据及信息予以分析处理，并从中提取可以满足各种新业务的有效信息。而M2M作为物联网的核心技术，就其功能与潜在用途而言，引起了整个物联网的产生，并成为目前物联网的主要发展形势。

2 M2M技术概况

1）M2M功能构架

M2M系统作为物联网的核心系统，主要体现三方面的相互通信，即人与人之间（McmtoMan）、机器之间和人与机器之间（MantoMachine，MachinetoMan）的通信，M2M系统还可将这些不同类型的通信技术进行有机结合。其中最能体现物联网特点的是机器之间的通信，而机器之间的通信更多的是IT机器设备通过无线移动通信进行与各种IT系统的通信。

M2M系统的结构框架图如图1所示。

如M2M系统结构框架图所示，M2M平台是将终端平台与无线设备、家庭智能化设备及其他M2M应用设备相连接，并使所有设备都具备网络通信能力，真正实现物联网通信体系在各行业的广泛应用。

2）M2M通信特点

M2M通信主要是以Internet作为核心网络，将不同形式的IP通过网络连接的方式实现IP终端互联的网络结构，是目前物联网中最具高效性的组合网络方式。M2M系统依据功能域的不同被划分为设备域、应用域和网络域，由于M2M系统具有如此明确的功能域区分，其通信特点主要展现在几种域之间的临界范围。具体而言，M2M系统通过各种智能终端将不同域的数据进行交互转换、资源共享、应用优化等，完成大数据与移动化的有效结合，从而充分发挥M2M系统的核心功能。

3M2M的发展现状

M2M是物联网目前最常见的应用形式，随着全球物联网的不断发展，M2M系统在国外已被广泛应用在各个领域。由于M2M的移动通信网络能有效实现远程的无线接人，且终端通信系统无需人工进行布线，同时还能为通信网络提供移动性的支持，这不仅能更好的节约成本资源，还能满足不同环境的通信需求。因此，M2M技术得到了与移动通信企业的广泛重视。但在我国，虽然M2M技术应用的起步较早，但仍处于发展阶段。在这种情况下，我国各行业积极参与到对M2M系统的技术研究中，目的是要不断开发M2M技术的应用市场，以促进物联网在我国的快速发展。

4M2M通信网络的优化

物联网的设备的布置方式大多为先放置部署后进行网络连接，但在物联网的相关节点缺乏人员管理，这就导致物联网设备难以实现远程签约信息和业务信息配置，且物联网设备会轻易被攻击者接触到，这些情况对物联网的安全在一定程度上产生了威胁，使物联网存在不稳定性。尤其在M2M设备使用移动网络时，会出现相关的覆盖问题，如处于劣势位置的移动网络超过位置较好的覆盖程度，或在较差的覆盖点，静止的M2M设备可能停止发送数据。因此，M2M通信必须进行相关优化。其优化方向可以分为五个类别：一是降低相关网络运营商的成本；二是为相关运营商提供M2M独有的增值服务；三是为与M2M运营程序相关的初始网络系统予以技术支持；四是降低M2M的高负荷，确保网络的连续性；五是在众多M2M设备连接个过程中提供明显的标识符与地址。

5M2M在物联网中的应用实践

M2M在现代社会的不同领域具有不同的应用价值，主要表现在智能抄表、智能交通、安防监控、车载及自动售贩机等方面。

1）智能抄表：M2M技术在智能抄表方面的应用是指电力局利用相关运营商提供的无线网络，在完成对居民小区的电表数据采集工作后，将这些电表数据通过无线网络传输到电力局的配电数据中心。此系统模式将电力局的配电中心与居民小区的电表数据采集点予以有效组合，实现二者之间的在线连接，不仅减轻电力局的实际工作量，也为居民提供了更加方便的现代化服务。

2）智能交通：M2M系统通过对GPS卫星定位系统、无线网络和车载终端等进行连接，通过视频或图形设备获取车辆相关的位置信息或速度信息，人们可以通过移动设备了解车辆实时状态，制定出行计划，同时对于运行车辆而言，也能获取准确路况信息，提前做好路线规划用。

3）安防监控：M2M系统在安防监控中的应用主要体现在信息采集和处理上。通常情况下，在图片或视频采集终端完成信息采集工作后，相关网络系统将信息传送至用户终端，这样用户就将以浏览网页的方式对信息进行远程关注。安防O控系统不仅能满足人们日常生活需求，也能为公安机关打击犯罪行为提供有力证据，保障社会秩序的安定和谐。

4）车载

车载系统是由移动车载终端、无线网络、管理系统、GPS卫星定位系统及用户终端等共同组成。车载GPS导航终端可以通过GPS模块对相应导航信息予以接收，同时还能对地图进行实时更新。而车载重点系统则课运用车辆信息采集设备对车辆基本信息进行采集并将信息传送至管理系统。这种无线模块的应用，可以实现车辆防盗系统与用户终端之间的信息连接。

5）自动售贩机

随着自动售贩机在机场、游乐场及地铁等公共场所的广泛应用，实现了货物的自动售出，极大程度上方便了消费者的日常生活需要。同时还能完成收集数据、发送货物、监控售货终端等一系列管理工作。

车载网络的特点范文第5篇

关键词：Ad hoc网络发展方向；传感器网络；车载网络；偏远山区

中图分类号：TP393.01文献标识码：A文章编号：16727800（2011）012010802

作者简介：柯叶青（1989-），女，湖北黄梅人，中国科学院软件研究所硕士研究生，研究方向为计算机软件与理论。

0引言

随着Ad hoc网络技术的不断成熟，它不依赖于预设的通信设施，自组织、无中心、动态拓扑、通过中间节点多跳转发等优点受到人们广泛的关注。预计，它必定会在各个领域具有非常广阔的应用前景。

1与传感器网络融合

无线传感器网络是Ad hoc网络一种典型的应用，近年来，受到了世界各国的高度关注，逐步成为了21世纪的信息产业支柱之一。无线传感器网络是由一组传感器节点，通过Ad hoc方式构成的具有感知、采集、处理网络覆盖地区的对象信息，并将其发送给观察者的网络。它的特有优点是，每个节点可以充当路由器，甚至在移动中也可以自行组网，具有较高的灵活性。同时，它不需要固定的基础设施。这与传统的传感器网络相比，具有耗资小，安装方便，更新费用低等优势，具有很好的应用前景。

1.1Ad hoc网络在智能建筑上的应用

1.1.1智能建筑的安防

安全性是现代智能建筑首先要考虑的问题。所谓现代智能建筑的安全性，不仅要确保建筑的外在环境的正常，更要注重防止室内信息的泄露和盗取。而Ad hoc无线传感器网络正好可以满足现代智能建筑的这一安防要求。特别是在一些易于发生火灾的安防重点地段，放置一些传感器节点，监控这些位置的温度。当温度过高时，将及时发送一个报警信号给易移动的接收发送器（sink node，可以是用户的移动手机，建筑管理者的监控终端等等），从而避免火灾的发生。而且，这种监控绝不仅仅适应于现代智能建筑对温度控制上的要求，还可对室内有害气体的浓度，室内的湿度，特殊地方的水位等信息定期采集，当超过警戒值时，及时发送报警信息给sink节点，再由该节点控制室内其他一些节点，从而迅速采取排气通风等应急措施，以达到确保室内环境安全的目的。

除此之外，利用Ad hoc无线传感器网络，还可以在一些门窗等特殊的地方，放置一些能够感知红外线的传感器节点。当有人擅自闯入时，能够及时将信息传送给易移动的接收发送器。这些传感器节点不需固定的基础设施，而且能够在移动的过程中正常通信，使其具有易于安装和日后易于更新的优点。同时它能随着sink节点的移动，自主组网，通过自身节点的路由功能，将信息及时的发送给sink节点。

1.1.2智能建筑的节能

Ad hoc无线传感器网络对于现代智能建筑的节能也能发挥巨大作用。在现代智能建筑系统中，空调系统，照明系统等的能耗，占有较大的比重。这就要求我们合理利用Ad hoc无线传感器网络，提高其能源利用效率，节省人力、时间、费用、能量，以及设备系统在建筑物的使用效率。在空调系统的设计上，可以采用放置一些温度，湿度等传感器节点，从而对室内的环境进行监控。当室内温度等条件达到指定的范围值时，空调自动进行关闭。此外，在室内的一些地方放置感知红外线的传感器节点，当室内没有人的时候，能自动的关闭空调，减少不必要的能耗。在照明系统的设计上，可以对室内的照明度进行测量，并且根据上下班等不同时段对照明度的不同要求，，自动打开或关闭一些照明设施，以达到节能的目的。

1.2Ad hoc网络在环境监测中的应用

我们都知道，在灾后救援的工作中，原有的通信设施已遭到严重甚至完全的破坏。在这种特殊情况下，为了方便救援人员及时了解情况、准确掌握必要的信息，Ad hoc无线传感器网络就能发挥其独特的作用。在没有Ad hoc无线传感器网络的运用以前，救援人员由于不了解状况，贸然进入灾区，从而产生很多危险的甚至是致命的情况。这时，如采用向灾区抛洒传感器节点的方法，就能及时采集到灾区的各类信息，从而对求援工作带来极大的方便，使求援人员的安全有了更好的保障。同时，由于ad hoc网络具有组网快的特点，节点将收集到信息非常及时的发送给sink node，为救援争取了宝贵的时间。更重要的是，救援中心得到数据，综合判断得出最佳的救援方案实施救援。

此救灾外，ad hoc网络在环境监测中的应用也十分广泛。特别是一些较为特殊的野外考察，以及空间探索、灾害预测等科学研究，ad hoc网络的应用前景十分广阔。在这些特殊活动中，由于人员不方便到达现场，无线传感器网络就是最佳的选择。另外，在物流运输方面，货物可能因为一些特殊的原因丢失或是被损坏，给商家造成巨大的损失。如果将无线传感器网络应用在这个领域，对每件货品安装一个传感器，监控他们的状态，货物的位置就能非常准确地被侦知，从而有效地避免商家的损失。总而言之，ad hoc无线传感器网络在环境的监测应用的潜力是非常巨大的，它还可以运用于工业生产，食品加工，以及对病人的病情进行监测等等众多领域。

2Ad hoc网络在车载网络领域的应用

车载网络领域是ad hoc网络的另一个重要发展方向。随着交通业的飞速发展，道路上的车辆数量激增，交通安全形势日趋严峻。为了改善这一状况，实现智能交通，车载网络应运而生。由ad hoc网络组建的车载网络，是一种自组织的，结构开放的车辆间通信的网络，也是一种较为特殊的ad hoc网络，可以适用于动态变化的网络拓扑结构，实现车与车之间的通信以及车与路边的一些基础设施的通信。

当前，国内的车载网络才处于刚刚起步的阶段，传统的智能交通系统严重依赖于预先部署的基础设施。例如，在收集和车的流量信息时，先通过路面传感器对车流的速度、密度进行检测，然后上传到城市交通中心。经过数据处理之后，将得到的流量报告通过蜂窝网络传递到用户的手机。然而，这种传播方式，由于经过多个传节点，造成的重复传播和时间浪费，显然是一种昂贵和低效的方式。实际上，在通常情况下，信息源和信息消费者的实际距离只有几百米甚至几米远，没有必要让信息跋山涉水来回传播。如果我们采用ad hoc式车载网络，就能实现一次性、短距离的通信，这显然是更高效、代价更小的通信方式。由此可见，ad hoc式车载网络的发展前景是非常好的。

具体说来，ad hoc式车载网络的应用主要是分为3大类：一是提高交通系统的安全性；二是提供辅助驾驶的功能，使驾驶更加轻松、便捷；三是改善车内环境，满足用户的娱乐需求。

2.1安全应用

我国每年交通事故死亡人数大约有10万人，占各类死亡人数的70%多。利用车载网络提高交通系统的安全性，可以有效控制交通事故的发生。相邻的车辆在行驶中，互相通信，定期的获得对方的速度、距离、加速度等信息，异常的情况下采取相应的措施。比如，如果发现距离小于一定的界限值，发生交通事故的可能性就比较大。此时，采取减速或是制动等措施，就能有效避免事故的发生。另外，对于前面已发生交通事故的车辆，以及拥塞路段，或前方路段的障碍物，或危险路段等重要信息，都可以由已知的车辆向未知的车辆进行传播，然后通过节点的逐一转发通知整个网络的第一辆车。当然，针对一些酒后驾车的情况，可以在车中装上酒精浓度感应器。如果超标，车辆就不能行驶。

2.2辅助系统

驾驶的舒适度的不断提高，是每个驾驶员的向往，也是第一个汽车生产厂家追求的目标。当驾驶员在遇到红灯时，车辆收到相关信息，会自动停车。当下雨时，车辆也能感知到，自动开启雨刷。车辆到了十字路口，能告知驾驶员每条路的相应信息。还可以提供一些附近的酒店，超市等信息，方便驾驶员查找。等等这些服务都能使驾驶员驾驶得更加便捷，舒适。

2.3娱乐应用

还可以将车辆与Internet连接，为车内除驾驶员外的其他用户提供娱乐服务。比如，网上看电影、听歌、游戏等等。车与车之间还可互相通信，进行视屏聊天、游戏，从而打发无聊时间，消除长途旅行的劳累。

3偏远山区

在一些偏远的山区，由于没有固定的通信基础设施，人们很难与外界进行通信。而Ad hoc网络特有的无需架设网络设施，可快速展开，抗摧毁性强的特点，正好可以在这些地区组网。在这些地区，它有这样的一些应用前景：

（1）野外考察。一些偏远地区往往拥有丰富的地貌，著名的河流，特殊的高原湖泊和一些深峡谷等等地理资源。这使得在这些地方考察的需求量非常大。在进行考察时，很难有预设的通信设施支持。Ad hoc网络独立的自组织能力便是这些地方的最佳选择。考察人员可以用自己随身携带的设备，进行必须的组网通信。

（2）生态保护。偏远山区的生态环境往往非常好，我们可以用前面提到的Ad hoc网络的一大应用领域――传感器网络对它的生态环境进行检测，把采集到的数据传输到研究中心，供专家们分析研究，制定保护措施。

4结束语

Ad hoc网络不依赖于任何固定的通信基础设施，将终端和通信基础设施合而为一，就可以自动组网，这一点是传统无线网络所不可比的。以上的几个发展方向，只是本文举其要者，但笔者深信，随着Ad hoc网络相关技术的日趋成熟，这种网络必将具有非常广阔的应用前景。参考文献：

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[3]李立宏，向继东.传感器网络于自组织网络应用潜力分析[J].中兴通讯技术,2005(8).