车载物联网技术探讨

车载物联网技术探讨

Vehicular Networks：A Case for the Internet of Things

俞波/YU Bo

须成忠/XU Chengzhong

过敏意/GUO Minyi

(1. 美国韦恩州立大学，密歇根州底特律市，48202；2. 上海交通大学，上海 200030)

(1. Wayne State University, Detroit 48202, USA; 2. Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China)

中图分类号：TN91 文献标志码：A 文章编号：1009-6868 (2011) 01-0000-00

基金项目：美国自然科学基金项目(CCF-0914330、CNS1016969)；中国自然科学基金海外合作项目(61028005)

摘要：

基于车载无线通信技术的新进展，文章讨论了未来车载网络中不同网络协议层面临的挑战；信息传播是车载网络研究中最重要的研究课题之一，文章围绕信息这一中心元素，讨论了宏观和微观信息传播过程中面临的挑战；文章还介绍了美国和欧洲几个典型的车载网络应用案例。

关键词：

物联网；车载网络；信息传播

Abstract:

This paper presents recent advances in wireless communication technologies in vehicular environments. It discusses research challenges in different protocol layers with a focus on information dissemination from an information-centric perspective. Some vehicular network projects that are currently underway around the world are also reviewed.

Key words:

Internet of things; vehicular networks; information dissemination

1 车载物联网概念

车载物联网是一项新兴技术，可以大幅提高未来交通系统的安全和效率，并将车辆连接到计算机网络。车载物联网能够在行驶中的车辆之间建立无线通信，也能够在过路车辆和路边基站之间建立无线通信。利用多跳转发的方式，车载网络能够让两个在信号范围之外的车辆也建立通信连接。车载网络将成为未来智能交通系统的重要组成部分。

当前的智能交通系统严重依赖于预先部署的基础设施。例如，嵌入路面的电磁感应器，部署在主要道路交叉口的交通摄像头，高速公路收费口安装的射频标签(RFID)读取器。通常，一个收集和发布交通信息的典型过程如下：首先，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，流量报告可以通过蜂窝网络传递到用户的手机。这样来传播与位置相关的信息是一个昂贵和低效的方式，因为通常信息源和信息消费者的实际距离只有几百米远。

车载网络的短距离通信能力将会改变这种传统的智能交通系统的通信模式，以更直接的方式帮助信息的产生、传播和消费。

本质上车载物联网是一个巨大的无线传感器网络。每一辆汽车都可以被视为一个超级传感器节点。通常一辆汽车装备有内部和外部温度计、亮度传感器、一个或多个

摄像头、麦克风、超声波雷达，以及许多其他装备。此外，未来的汽车将配备一个车载计算机、GPS定位仪和无线收发装置。这使得汽车之间，以及汽车和路边基站之间能够无线通信。这种前所未有的无线传感器网络扩展了计算机系统对整个世界的感知与控制能力，并且可以让信息在本地产生和共享，不必涉及庞大的基础设施。

未来的汽车和车载网络为人们提供了一系列应用。车载网络的应用可分为4个类别。

(1)安全应用

安全应用包括碰撞预警、电子路牌、红绿灯警告、网上车辆诊断、道路湿滑检测等。通常这类应用利用短距离通信实时性的特点来为司机提供即时警告。

(2)效率应用

效率应用包括城市交通管理、交通拥塞检测、路径规划、公路收费、公共交通管理等。这类应用致力于改善公众和个人的出行效率。

(3)商业应用

商业应用包括基于位置的服务，将带给人们巨大的商机。这些商业应用的种类繁多，如，最近的餐馆、最便宜的加油站、商场促销信息等。这些可能的商业应用将为服务业带来新的竞争手段。

(4)信息娱乐应用

信息娱乐应用包括视频和音乐共享、基于位置的餐厅评论、拼车、社交网络等。实际上，信息娱乐的一些应用，如福特SYNC[1]和起亚UVO，已成为当前汽车市场的一个引人注目的亮点。信息娱乐系统的网络化将是必然趋势。

在车载网络的发展过程中，有4类参与者将起到积极的作用。4类参与者为政府、汽车制造商、本地零售商和消费者。传统智能交通系统由各国政府主导进行投资和实施，其他少数几个地理信息系统(GIS)公司，如谷歌、Garmin、TomTom等公司也参与了交通信息的采集和发布。然而，未来的车载网络将吸引更多的参与者，并使他们从车载网络中获取巨大的商业利润。首先，汽车制造商将很乐于开发装备车载网络的汽车，这将增强汽车的安全性，并提供更丰富的车内娱乐系统，从而进一步提高其汽车的竞争力。汽车电子化是一种必然趋势，安全系统和信息娱乐系统的电子化是进程的两个主要方面。福特SYNC车载信息娱乐系统是一个非常成功的例子。其次，本地零售商及服务商也将非常感兴趣，车载网络将十分方便地传播他们的促销信息以及推广他们的服务。车载网络会带来激烈的商业竞争。最后，毫无疑问，这些增强的安全性、提高的效率、价廉物美的商品、丰富的娱乐应用等将吸引更多的消费者，并使他们成为最终受益人。