Автомобильная сеть ad hoc - Vehicular ad hoc network

Автомобильные сети ad hoc (ВАНЕЦ) создаются путем применения принципов мобильные специальные сети (MANET) - спонтанное создание беспроводной сети мобильных устройств - в область транспортных средств.[1] Первые упоминания и внедрение VANET [2] в 2001 году под "от машины к машине специальные приложения для мобильной связи и сетей », в которых можно формировать сети и передавать информацию между автомобилями. Было показано, что архитектуры связи между транспортными средствами и транспортными средствами будут сосуществовать в сетях VANET для обеспечения безопасность дорожного движения, навигация и другие придорожные услуги. VANET - это ключевая часть интеллектуальные транспортные системы (ЕГО) фреймворк. Иногда VANET называют интеллектуальными транспортными сетями.[3]

Хотя в начале 2000-х годов VANET рассматривались как простое применение принципов MANET один-к-одному, с тех пор они превратились в самостоятельную область исследований. К 2015 г.[4](p3) термин VANET стал в основном синонимом более общего термина межавтомобильная связь (IVC), хотя основное внимание по-прежнему уделяется аспекту спонтанного сетевого взаимодействия, а тем более использованию инфраструктуры, такой как придорожные блоки (RSU) или сотовые сети.

Приложения

Сети VANET поддерживают широкий спектр приложений - от простого однократного распространения информации, например, совместных информационных сообщений (CAM), до многоузлового распространения сообщений на большие расстояния. мобильные специальные сети (MANET) представляют интерес для VANET, но детали отличаются.[5] Транспортные средства движутся не наугад, а организованно. Точно так же можно довольно точно охарактеризовать взаимодействие с придорожным оборудованием. И, наконец, диапазон движения большинства транспортных средств ограничен, например, из-за того, что они вынуждены двигаться по асфальтированной дороге.

Примеры приложений VANET:[4](стр. 56)

  • Электронные стоп-сигналы, что позволяет водителю (или автономный автомобиль или грузовик), чтобы реагировать на поломку транспортных средств, даже если они могут быть закрыты (например, другими транспортными средствами).
  • Взвод, который позволяет транспортным средствам близко (на несколько дюймов) следовать за ведущим транспортным средством, получая по беспроводной сети информацию об ускорении и рулевом управлении, таким образом формируя "автопоезда" с электронной связью.
  • Информация о дорожном движении системы, которые используют связь VANET, чтобы предоставлять самые свежие отчеты о препятствиях в система спутниковой навигации[6]
  • Экстренные службы автомобильного транспорта[7] - где связь VANET, сети VANET, предупреждения о безопасности дорожного движения и распространение информации о состоянии используются для сокращения задержек и ускорения аварийно-спасательных операций с целью спасения жизней пострадавших.
  • Дорожные услуги[8] - также предполагается, что будущая транспортная магистраль будет «управляемой информацией» или «с беспроводной связью». VANET может помочь водителю рекламировать услуги (магазины, заправочные станции, рестораны и т. Д.) И даже отправлять уведомления о любых распродажах, происходящих в данный момент.

Технологии

VANET могут использовать в качестве основы любую технологию беспроводной сети. Наиболее известными являются радиотехнологии ближнего действия.[4](p118) подобно WLAN (либо стандартные Вай фай или же ZigBee ). Кроме того, сотовые технологии или LTE может использоваться для VANET. Новейшая технология для этой беспроводной сети связь в видимом свете [VLC] (Инфракрасная передача и прием).

Симуляции

До внедрения VANET на дорогах реалистично компьютерное моделирование VANET, используя комбинацию моделирования городской мобильности и Сетевое моделирование необходимы. Обычно симулятор с открытым исходным кодом, например СУМО[9] (который обрабатывает моделирование дорожного движения) сочетается с симулятором сети, например TETCOS NetSim[10], или NS-2 для изучения производительности VANET.

Стандарты

Основная стандартизация стеков протоколов VANET происходит в США, Европе и Японии, что соответствует их доминирующему положению в мире. автоматизированная индустрия.[4](p5)

В США стек протоколов беспроводного доступа IEEE 1609 WAVE в автомобильной среде основан на IEEE 802.11p WLAN, работающая на семи зарезервированных каналах в полосе частот 5,9 ГГц. Стек протоколов WAVE разработан для обеспечения многоканальной работы (даже для автомобилей, оборудованных только одним радиомодулем), безопасности и легкости прикладной уровень протоколы. Общество связи IEEE существует Технический подкомитет по автомобильным сетям и телематическим приложениям (VNTA). Устав этого комитета заключается в активном продвижении технической деятельности в области автомобильных сетей, коммуникаций V2V, V2R и V2I, стандартов, безопасности дорог и транспортных средств с использованием коммуникаций в реальном времени. мониторинг трафика, технологии управления перекрестками, будущее телематика приложения и ЭТО -основанные услуги.

Радиочастоты

В США системы будут использовать область диапазона 5,9 ГГц, выделенную Конгрессом США, нелицензированная частота также используется Вай фай. Стандарт США V2V, широко известный как WAVE («Беспроводной доступ для транспортных средств»), основан на нижнем уровне IEEE 802.11p стандарт, еще в 2004 году.

Решение Европейской комиссии 2008/671 / EC согласовывает использование полосы частот 5875–5905 МГц для приложений ITS для обеспечения безопасности транспорта.[11] В Европе V2V стандартизирован как ETSI ITS,[12] стандарт также основан на IEEE 802.11p. C-ITS, совместная ITS, также является термином, используемым при разработке политики ЕС, тесно связанным с ITS-G5 и V2V.

V2V также известен как VANET (автомобильная сеть ad hoc ). Это вариация MANET (Мобильная специальная сеть ), с упором на то, что теперь узел - это транспортное средство. В 2001 году это было упомянуто в публикации[13] что специальные сети могут быть сформированы автомобилями, и такие сети могут помочь преодолеть слепые зоны, избежать аварий и т. д. Инфраструктура также участвует в таких системах, которые в таком случае называются V2X (автомобиль для всего). На протяжении многих лет в этой области проводились значительные исследования и проекты, в которых сети VANET применялись в самых разных областях, от безопасности до навигации и правоохранительных органов.

В 1999 г. Федеральная комиссия связи США (FCC) выделила 75 МГц в диапазоне 5,850–5,925 ГГц для интеллектуальных транспортных систем.

Конфликт из-за спектра

По состоянию на 2016 год V2V находится под угрозой со стороны кабельного телевидения и других технологических компаний, которые хотят отобрать большую часть радиочастотного спектра, зарезервированного для него в настоящее время, и использовать эти частоты для высокоскоростных интернет-услуг. Текущая доля спектра V2V была выделена правительством в 1999 году. Автомобильная промышленность пытается сохранить все, что может, говоря, что ей отчаянно нужен спектр для V2V. Федеральная комиссия по связи встала на сторону технологических компаний, а Национальный совет по безопасности дорожного движения поддержал позицию автомобильной промышленности. Интернет-провайдеры, которым нужен спектр, утверждают, что беспилотные автомобили сделают ненужным широкое использование V2V. Автомобильная промышленность заявила, что готова разделить спектр, если обслуживание V2V не будет замедлено или прервано; FCC планирует протестировать несколько схем совместного использования.[14]

Исследование

Исследования в области VANET начались еще в 2000 году в университетах и ​​исследовательских лабораториях, они были разработаны исследователями, работающими над специальными беспроводными сетями. Многие работали над протоколами доступа к среде передачи, маршрутизацией, распространением предупреждающих сообщений и сценариями приложений VANET. V2V в настоящее время находится в активной разработке Дженерал Моторс, который продемонстрировал систему в 2006 году на автомобилях Cadillac. Другие автопроизводители, работающие над V2V, включают: Toyota,[15] BMW, Daimler, Honda, Audi, Вольво и консорциум связи Car-to-Car.[16]

Регулирование

С тех пор Министерство транспорта США (USDOT) работает с рядом заинтересованных сторон над V2X. В 2012 г. был реализован предварительный проект в г. Анн-Арбор, Мичиган. В мероприятии приняли участие 2800 автомобилей, включая автомобили, мотоциклы, автобусы и грузовые автомобили различных марок с использованием оборудования различных производителей.[17] Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) рассматривало развертывание этой модели как доказательство того, что безопасность дорожного движения может быть улучшена и что стандартная технология WAVE совместима. В августе 2014 года НАБДД опубликовало отчет, в котором утверждалось, что технология «автомобиль-автомобиль» технически доказана как готовая к развертыванию.[18] В апреле 2014 года сообщалось, что регулирующие органы США близки к утверждению стандартов V2V для рынка США.[19] 20 августа 2014 года НАБДД опубликовало предварительное уведомление о предлагаемом нормотворчестве (ANPRM) в Федеральном реестре,[20] утверждая, что преимущества безопасности V2X Связь могла быть достигнута только в том случае, если значительная часть автопарка была оборудована. Из-за отсутствия немедленной выгоды для первых пользователей НАБДД предложило обязательное введение. 25 июня 2015 года Палата представителей США провела слушание по этому вопросу, на котором Национальное управление безопасности дорожного движения США и другие заинтересованные стороны вновь заявили, что V2X.[21]

В ЕС Директива ITS 2010/40 / EU[22] был принят в 2010 году. Он направлен на обеспечение интероперабельности приложений ITS и их возможности работать за пределами национальных границ, он определяет приоритетные области для вторичного законодательства, которые охватывают V2X и требуют, чтобы технологии были зрелыми. В 2014 году отраслевой партнер Европейской комиссии «Платформа развертывания C-ITS» начал работу над нормативной базой для V2X в ЕС.[23] В нем определены ключевые подходы к инфраструктуре открытых ключей (PKI) безопасности V2X в масштабах ЕС и защите данных, а также внедрению стандарта смягчения последствий.[24] для предотвращения радиопомех между системами дорожной оплаты V2X на основе ITS-G5 и CEN DSRC. Европейская комиссия признала ITS-G5 в качестве начальной коммуникационной технологии в своем Плане действий по 5G.[25] и сопроводительный пояснительный документ,[26] сформировать коммуникационную среду, состоящую из ITS-G5 и сотовой связи, как это предусмотрено государствами-членами ЕС.[27] На уровне ЕС или государства-члена ЕС существуют различные проекты предварительного развертывания, такие как SCOOP @ F, Testfeld Telematik, цифровой испытательный стенд Autobahn, коридор Роттердам-Вена ITS, Nordic Way, COMPASS4D или C-ROADS.[28] Дальнейшие проекты находятся в стадии подготовки.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Мортеза Мохаммади Занджире; Хади Лариджани (май 2015 г.). Обзор алгоритмов маршрутизации с централизованной и распределенной кластеризацией для WSN. IEEE 81-я конференция по автомобильным технологиям. Глазго, Шотландия. Дои:10.1109 / VTCSpring.2015.7145650.
  2. ^ Тох, Чай К. (2001-12-03). Специальные мобильные беспроводные сети: протоколы и системы, Prentice Hall, 2001 г.. ISBN  9780132442046.
  3. ^ «Проблемы исследования интеллектуальных транспортных сетей, основной доклад IFIP, 2008 г.».
  4. ^ а б c d Соммер, Кристоф; Дресслер, Фалько (декабрь 2014 г.). Автомобильная сеть. Издательство Кембриджского университета. ISBN  9781107046719.
  5. ^ «Сравнительное исследование среды MANET и VANET». Журнал вычислительной техники. 2 (7). Июль 2010 г.. Получено 28 октября 2013.
  6. ^ «Управление препятствиями в VANET с использованием теории игр и управления нечеткой логикой». Международный журнал ACEEE по вычислениям. 4 (1). июнь 2013. Получено 30 августа 2013.
  7. ^ «Аварийные службы в будущих интеллектуальных транспортных системах на основе автомобильных коммуникационных сетей - Ф. Мартинес, К. Тох, Хуан Карлос и др., Интеллектуальные транспортные системы IEEE, Том 2 № 2, 2010». Дои:10.1109 / MITS.2010.938166. S2CID  206470694. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  8. ^ «Сценарии будущих приложений для интеллектуальных транспортных систем на основе MANET - К. То, IEEE Future Generation Communication and Networking, 2007». Дои:10.1109 / FGCN.2007.131. S2CID  15369285. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  9. ^ «Загрузки - моделирование городской мобильности». СУМО. 2018-08-20. Получено 2018-08-20.
  10. ^ Tetcos. "NetSim Academic". Сетевой симулятор и эмулятор NetSim. Получено 2018-08-20.CS1 maint: ref = harv (связь)
  11. ^ Решение Комиссии 2008/671 / EC «О согласованном использовании радиочастотного спектра в полосе частот 5875–5905 МГц для связанных с безопасностью приложений интеллектуальных транспортных систем (ИТС)» (http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32008D0671 )
  12. ^ EN 302 663 Интеллектуальные транспортные системы (ИТС); Спецификация уровня доступа для интеллектуальных транспортных систем, работающих в полосе частот 5 ГГц (http://www.etsi.org/deliver/etsi_en/302600_302699/302663/01.02.00_20/en_302663v010200a.pdf )
  13. ^ Чай К. То (2001). Специальные мобильные беспроводные сети: протоколы и системы. Pearson Education. ISBN  9780132442046.
  14. ^ [1]
  15. ^ КОРПОРАЦИЯ., ТОЙОТА МОТОР. «В 2015 году Toyota представит новые модели совместных систем транспортного средства и инфраструктуры | Глобальный отдел новостей TOYOTA». newsroom.toyota.co.jp. Получено 2016-06-01.
  16. ^ «Автомобиль 2 Автомобиль - Коммуникационный консорциум: технический подход». www.car-to-car.org. Получено 2016-06-01.
  17. ^ Технические данные по развертыванию пилотной модели безопасности (http://www.safercar.gov/staticfiles/safercar/connected/Technical_Fact_Sheet-Model_Deployment.pdf )
  18. ^ NHTSA: Связь между транспортными средствами: готовность технологии V2V к применению (http://www.nhtsa.gov/staticfiles/rulemaking/pdf/V2V/Readiness-of-V2V-Technology-for-Application-812014.pdf )
  19. ^ «Скоро автомобили могут разговаривать друг с другом». VOA. Получено 2016-06-01.
  20. ^ Федеральные стандарты безопасности автотранспортных средств: связь между транспортными средствами (V2V), документ № NHTSA – 2014–0022 (http://www.nhtsa.gov/staticfiles/rulemaking/pdf/V2V/V2V-ANPRM_081514.pdf )
  21. ^ Слушания в Палате представителей (протокол) (https://energycommerce.house.gov/hearings-and-votes/hearings/vehicle-vehicle-communications-and-connected-roadways-future )
  22. ^ [1] Директива 2010/40 / EU о структуре для развертывания интеллектуальных транспортных систем в области автомобильного транспорта и для взаимодействия с другими видами транспорта (http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX%3A32010L0040 )
  23. ^ [2] Платформа развертывания C-ITS - Заключительный отчет, январь 2016 г. (http://ec.europa.eu/transport/themes/its/doc/c-its-platform-final-report-january-2016.pdf )
  24. ^ [3] Интеллектуальные транспортные системы (ИТС); Методы смягчения последствий, позволяющие избежать помех между оборудованием выделенной связи ближнего действия Европейского CEN (CEN DSRC) и интеллектуальными транспортными системами (ITS), работающими в диапазоне частот 5 ГГц (http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102700_102799/102792/01.02.01_60/ts_102792v010201p.pdf )
  25. ^ [4] 5G для Европы: план действий - COM (2016) 588, сноска 29 (http://ec.europa.eu/newsroom/dae/document.cfm?doc_id=17131 )
  26. ^ 5G Global Developments - SWD (2016) 306, стр. 9 (http://ec.europa.eu/newsroom/dae/document.cfm?doc_id=17132 )
  27. ^ Амстердамская декларация - Сотрудничество в области подключенного и автоматизированного вождения (https://english.eu2016.nl/binaries/eu2016-en/documents/publications/2016/04/14/declaration-of-amsterdam/2016-04-08-declaration-of-amsterdam-final-format-3. pdf )
  28. ^ Для C-ROADS см .: Объект Connecting Europe - Конкурс заявок Transport 2015 - Предложение по отбору проектов, страницы 119-127 (https://ec.europa.eu/inea/sites/inea/files/20160712_cef_tran_brochure_web.pdf )

дальнейшее чтение

  • Hammoudi, K .; Benhabiles, H .; Kasraoui, M .; Ajam, N .; Дорнаика, Ф .; Радхакришнан, К .; Банди, К .; Cai, Q .; Лю С. (2015). «Разработка основанных на наблюдении и совместных автомобильных встроенных систем для улучшения услуг по мониторингу дорог». Процедуры информатики. 52: 389–395. Дои:10.1016 / j.procs.2015.05.003.
  • Ганди, Жениш; Джавери, Рутвидж (2015). «Подходы к энергоэффективной маршрутизации в специальных сетях: обзор». Дизайн информационных систем и интеллектуальные приложения. Достижения в интеллектуальных системах и вычислениях. 339. С. 751–760. Дои:10.1007/978-81-322-2250-7_75. ISBN  978-81-322-2249-1.
  • Аркиан, HR .; Атани, RE .; Пурхалили, А .; Камали, С. «Стабильная схема кластеризации, основанная на адаптивной множественной метрике в автомобильных одноранговых сетях» (PDF). Журнал информатики и инженерии. 31 (2): 361–386.
  • Р. Азими, Г. Бхатия, Р. Раджкумар, П. Мудалидж, «Транспортные сети для предотвращения столкновений на перекрестках», Всемирный конгресс Общества автомобильных инженеров (SAE), апрель 2011 г., Детройт, Мичиган, США. - URL http://users.ece.cmu.edu/~sazimi/SAE2011.pdf
  • Кош, Тимо; Адлер, Кристиан; Эйхлер, Стефан; Шрот, Кристоф; Страсбергер, Маркус: Проблема масштабируемости автомобильных сетей Ad Hoc и способы ее решения. В: IEEE Wireless Communications Magazine 13 (2006), Nr. 5, S. 6. - URL http://www.alexandria.unisg.ch/Publikationen/30977
  • Шрот, Кристоф; Штрасбергер, Маркус; Эйгнер, Роберт; Эйхлер, Стефан: Платформа для максимизации сетевых услуг в VANET. В: Материалы 3-го Международного семинара ACM по автомобильным специальным сетям (VANET): ACM SIGMOBILE, 2006. - 3-й Международный семинар ACM по автомобильным специальным сетям (VANET) .- Лос-Анджелес, США, с. 2
  • К. То - «Сценарии будущих приложений для интеллектуальных транспортных систем на основе MANET», Труды конференции IEEE Future Generation Communication and Networking (FGCN), том 2, стр. 414-417, 2007 г.
  • Rawat, D. B .; Попеску, Д. С .; Ян, Г .; Олариу, С. (2011). «Повышение производительности VANET за счет совместной адаптации мощности передачи и размера окна конкуренции». Транзакции IEEE в параллельных и распределенных системах. 22 (9): 1528–1535. Дои:10.1109 / tpds.2011.41. S2CID  8887104.
  • Эйхлер, Стефан; Остермайер, Бенедикт; Шрот, Кристоф; Кош, Тимо: Моделирование передачи сообщений от автомобиля к автомобилю: анализ воздействия на дорожное движение. В: Материалы 13-го ежегодного собрания Международного симпозиума IEEE по моделированию, анализу и моделированию компьютерных и телекоммуникационных систем (MASCOTS): IEEE Computer Society, 2005.- 13-е ежегодное собрание Международного симпозиума IEEE по моделированию, анализу и Моделирование компьютерных и телекоммуникационных систем (MASCOTS) .- Атланта, США, с. 4.- URL http://www.alexandria.unisg.ch/Publikationen/30961
  • Gozalvez, J .; Sepulcre, M .; Бауза, Р. (2012). «Транспортное средство IEEE 802.11p для связи с инфраструктурой в городской среде». Журнал IEEE Communications. 50 (5): 176–183. Дои:10.1109 / mcom.2012.6194400. S2CID  5913154.

внешняя ссылка