Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Автомобильные специальные сети ( VANET ) создаются путем применения принципов мобильных специальных сетей (MANET) - спонтанного создания беспроводной сети мобильных устройств - в области транспортных средств. [1] VANETs были впервые упомянуты и представил [2] в 2001 году под « автомобиль в автомобиль в специальной мобильной связи и сетевых приложений», где сети могут быть сформированы и информация может быть передана среди автомобилей. Было показано, что архитектуры связи между транспортными средствами и транспортными средствами на обочине дороги будут сосуществовать в VANET для обеспечения безопасности дорожного движения , навигации и других придорожных услуг. VANET - это ключевая часть интеллектуальных транспортных систем.(ЕГО) фреймворк. Иногда VANET называют интеллектуальными транспортными сетями. [3] Считается, что они превратились в более широкий « Интернет транспортных средств ». [4], который, как ожидается, в конечном итоге превратится в «Интернет автономных транспортных средств». [5]

Хотя в начале 2000-х годов VANET рассматривались как простое индивидуальное применение принципов MANET, с тех пор они превратились в самостоятельную область исследований. К 2015 году [6] ( p3 ) термин VANET стал в основном синонимом более общего термина межавтомобильная связь ( IVC ), хотя основное внимание по-прежнему уделяется аспекту спонтанного взаимодействия в сети, а тем более использованию инфраструктуры, такой как придорожные блоки. (RSU) или сотовые сети.

Приложения [ править ]

Сети VANET поддерживают широкий спектр приложений - от простого однократного распространения информации, например, совместных информационных сообщений (CAM), до многозвенного распространения сообщений на большие расстояния. Большинство проблем, представляющих интерес для мобильных специальных сетей (MANET), представляют интерес для VANET, но детали различаются. [7] Транспортные средства движутся организованно, а не беспорядочно. 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.

Пример применения VANETs являются: [6] ( р56 )

  • Электронные стоп-сигналы , которые позволяют водителю (или автономному автомобилю или грузовику) реагировать на поломку транспортных средств, даже если они могут быть закрыты (например, другими транспортными средствами).
  • Взвод , который позволяет транспортным средствам близко (до нескольких дюймов) следовать за ведущим транспортным средством, получая по беспроводной сети информацию об ускорении и рулевом управлении, таким образом формируя "автопоезда" с электронной связью.
  • Системы информации о дорожном движении , которые используют связь VANET для предоставления самых свежих отчетов о препятствиях в спутниковую навигационную систему транспортного средства [8]
  • Службы экстренной помощи на автомобильном транспорте [9] - где связь VANET, сети VANET, предупреждения о безопасности дорожного движения и распространение информации о состоянии используются для сокращения задержек и ускорения аварийно-спасательных операций для спасения жизней пострадавших.
  • On-The-Road Services [10] - также предполагается, что будущая транспортная магистраль будет "управляемой информацией" или "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.

Технология [ править ]

VANET могут использовать любую беспроводную сетевую технологию в качестве своей основы. Самыми известными являются технологии радиосвязи малого радиуса действия [6] ( p118 ), такие как WLAN (стандартный Wi-Fi или ZigBee ). Кроме того, для сетей VANET могут использоваться сотовые технологии или LTE . Новейшая технология для этой беспроводной сети - это связь в видимом свете [VLC] (инфракрасная передача и прием).

Моделирование [ править ]

Перед внедрением сетей VANET на дорогах необходимо реалистичное компьютерное моделирование сетей VANET с использованием комбинации моделирования городской мобильности и моделирования сети . Обычно симулятор с открытым исходным кодом, такой как SUMO [11] (который обрабатывает моделирование дорожного движения), сочетается с сетевым симулятором, таким как TETCOS NetSim , [12] или NS-2, для изучения производительности VANET.

Стандарты [ править ]

Основная стандартизация стеков протоколов VANET происходит в США, Европе и Японии, что соответствует их преобладанию в автомобильной промышленности . [6] ( стр. 5 )

В США стек протоколов беспроводного доступа IEEE 1609 WAVE в транспортных средствах основан на WLAN IEEE 802.11p, работающей 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 облегченных протоколов прикладного уровня . В рамках IEEE Communications Society 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, мониторинга движения в реальном времени., технологии управления перекрестками, будущие телематические приложения и услуги на базе ITS .

Радиочастоты [ править ]

В США системы будут использовать область диапазона 5,9 ГГц, выделенную Конгрессом США, нелицензированная частота также используется Wi-Fi . Стандарт V2V в США, широко известный как WAVE («Беспроводной доступ для транспортных средств»), еще в 2004 году основывается на стандарте IEEE 802.11p нижнего уровня .

Решение Европейской комиссии 2008/671 / EC согласовывает использование полосы частот 5875–5905 МГц для приложений ИТС для обеспечения безопасности транспорта. [13] В Европе V2V стандартизирован как ETSI ITS, [14] стандарт, также основанный на IEEE 802.11p . C-ITS, кооперативная ITS, также является термином, используемым в разработке политики ЕС, тесно связанным с ITS-G5 и V2V.

V2V также известен как VANET (специальная автомобильная сеть). Это разновидность MANET ( Mobile ad hoc network ), с упором на то, что теперь узел - это средство передвижения. В 2001 году в публикации [15] было упомянуто, что специальные сети могут быть созданы автомобилями, и такие сети могут помочь преодолеть слепые зоны, избежать аварий и т. Д. Инфраструктура также участвует в таких системах, которые в то время назывались V2X (транспортное средство -ко-все). На протяжении многих лет в этой области проводились значительные исследования и проекты, в которых сети VANET применялись для различных приложений, от безопасности до навигации и правоохранительных органов.

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

Конфликт из-за спектра [ править ]

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. [16]

Исследование [ править ]

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 General Motors , которая продемонстрировала систему в 2006 году на автомобилях Cadillac. Другие автопроизводители, работающие над V2V, включают Toyota , [17] BMW , Daimler , Honda , Audi , Volvo и консорциум связи Car-to-Car. [18]

Регламент [ править ]

С тех пор Министерство транспорта США (USDOT) работает с рядом заинтересованных сторон над V2X . В 2012 году был реализован предварительный проект развертывания в Анн-Арборе , штат Мичиган. В мероприятии приняли участие 2800 автомобилей, включая автомобили, мотоциклы, автобусы и грузовые автомобили разных марок с использованием оборудования разных производителей. [19] Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) расценило 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. [20]В апреле 2014 года сообщалось, что регулирующие органы США были близки к утверждению стандартов V2V для рынка США. [21] 20 августа 2014 года НАБДД опубликовало предварительное уведомление о предлагаемом нормотворчестве (ANPRM) в Федеральном реестре, [22] утверждая, что преимущества безопасности связи V2X могут быть достигнуты только в том случае, если значительная часть автопарка будет 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 (NHTSA) и другие заинтересованные стороны снова выступили с доводами в пользу V2X . [23]

В ЕС в 2010 году была принята Директива ITS 2010/40 / EU [24] . Она направлена ​​на обеспечение интероперабельности приложений ITS и их работы через национальные границы, она определяет приоритетные области для вторичного законодательства, которые охватывают V2X и требуют, чтобы технологии быть зрелым. В 2014 году отраслевой партнер Европейской комиссии «Платформа развертывания C-ITS» начал работу над нормативной базой для V2X в ЕС. [25] В нем определены ключевые подходы к инфраструктуре открытых ключей (PKI) безопасности V2X в масштабах ЕС и защите данных, а также внедрению стандарта смягчения последствий [26]для предотвращения радиопомех между системами дорожных сборов на базе ITS-G5 V2X и CEN DSRC. Европейская комиссия признала ITS-G5 в качестве исходной коммуникационной технологии в своем Плане действий по 5G [27] и сопроводительном пояснительном документе [28], чтобы сформировать коммуникационную среду, состоящую из ITS-G5 и сотовой связи, как это предусмотрено государствами-членами ЕС. [29] 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. [30] Дальнейшие проекты находятся в стадии подготовки.

См. Также [ править ]

  • Подключенный автомобиль
  • Интеллектуальная автомобильная сеть ad hoc
  • Специальная мобильная сеть
  • Сетевой симулятор
  • Транспортное средство ко всему
  • Системы автомобильной связи
  • Специальная беспроводная сеть

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мортеза Мохаммади Занджире; Хади Лариджани (май 2015 г.). Обзор алгоритмов маршрутизации централизованной и распределенной кластеризации для WSN . IEEE 81-я конференция по автомобильным технологиям. Глазго, Шотландия. DOI : 10.1109 / VTCSpring.2015.7145650 .
  2. ^ Тох, Чай К. (2001-12-03). Специальные мобильные беспроводные сети: протоколы и системы, Prentice Hall, 2001 . ISBN 9780132442046.
  3. ^ «Проблемы исследования в интеллектуальных транспортных сетях, основной доклад IFIP, 2008» .
  4. ^ Сакиз, Фатих; Сен, Севиль (июнь 2017 г.). «Обзор атак и механизмов обнаружения на интеллектуальных транспортных системах: VANET и IoV». Ad Hoc сети . 61 : 33–50. DOI : 10.1016 / j.adhoc.2017.03.006 .
  5. ^ Герла, М .; Lee, E .; Pau, G .; Ли, У. (март 2014 г.). «Интернет транспортных средств: от интеллектуальной сети до автономных автомобилей и автомобильных облаков». 2014 IEEE World Forum on Internet of Things (WF-IoT) : 241–246. DOI : 10.1109 / WF-IoT.2014.6803166 .
  6. ^ a b c d Зоммер, Кристоф; Дресслер, Фалько (декабрь 2014 г.). Автомобильные сети . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781107046719.
  7. ^ "Сравнительное исследование среды MANET и VANET" . Журнал вычислительной техники . 2 (7). Июль 2010 . Проверено 28 октября 2013 года .
  8. ^ «Управление препятствиями в VANET с использованием теории игр и управления нечеткой логикой» . Международный журнал ACEEE по вычислениям . 4 (1). Июнь 2013 . Проверено 30 августа 2013 года .
  9. ^ «Экстренные службы в будущих интеллектуальных транспортных системах, основанных на автомобильных коммуникационных сетях - Ф. Мартинес, К. То, Хуан Карлос и др., Интеллектуальные транспортные системы IEEE, Том 2 № 2, 2010». DOI : 10.1109 / MITS.2010.938166 . S2CID 206470694 .  Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  10. ^ «Сценарии будущих приложений для интеллектуальных транспортных систем на основе MANET - К. То, IEEE Future Generation Communication and Networking, 2007». DOI : 10.1109 / FGCN.2007.131 . S2CID 15369285 .  Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. ^ "Загрузки - Моделирование городской мобильности" . СУМО . 2018-08-20 . Проверено 20 августа 2018 .
  12. ^ Tetcos. "NetSim Academic" . Сетевой симулятор и эмулятор NetSim . Проверено 20 августа 2018 .
  13. ^ 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 )
  14. ^ 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 )
  15. ^ Chai K Toh (2001). Специальные мобильные беспроводные сети: протоколы и системы . Pearson Education. ISBN 9780132442046.
  16. ^ [1]
  17. ^ КОРПОРАЦИЯ., ТОЙОТА МОТОР. «В 2015 году Toyota представит новые модели совместных систем транспортного средства и инфраструктуры | Глобальный отдел новостей TOYOTA» . newsroom.toyota.co.jp . Проверено 1 июня 2016 .
  18. ^ «Автомобиль 2 Автомобиль - Коммуникационный консорциум: технический подход» . www.car-to-car.org . Проверено 1 июня 2016 .
  19. ^ Технические данные по развертыванию пилотной модели безопасности ( http://www.safercar.gov/staticfiles/safercar/connected/Technical_Fact_Sheet-Model_Deployment.pdf )
  20. ^ 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 )
  21. ^ «Транспортные средства скоро могут разговаривать друг с другом» . VOA . Проверено 1 июня 2016 .
  22. ^ Федеральные стандарты безопасности транспортных средств: связь между транспортными средствами (V2V), документ № NHTSA – 2014–0022 ( http://www.nhtsa.gov/staticfiles/rulemaking/pdf/V2V/V2V-ANPRM_081514.pdf )
  23. ^ Слушания в Палате представителей (протокол) ( https://energycommerce.house.gov/hearings-and-votes/hearings/vehicle-vehicle-communications-and-connected-roadways-future )
  24. ^ [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 )
  25. ^ [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 )
  26. ^ [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 )
  27. ^ [4] 5G для Европы: план действий - COM (2016) 588, сноска 29 ( http://ec.europa.eu/newsroom/dae/document.cfm?doc_id=17131 )
  28. ^ 5G Global Developments - SWD (2016) 306, стр.9 ( http://ec.europa.eu/newsroom/dae/document.cfm?doc_id=17132 )
  29. ^ 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-декларация-оф-амстердам-окончательный-формат-3.pdf )
  30. ^ Для C-ROADS см .: Connecting Europe Facility - Transport 2015 Call for Proposals - Proposal for the selection of projects, pages 119-127 ( https://ec.europa.eu/inea/sites/inea/files/20160712_cef_tran_brochure_web.pdf )

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Hammoudi, K .; Benhabiles, H .; Kasraoui, M .; Ajam, N .; Дорнайка, 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. DOI : 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. DOI : 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, Дж. Бхатия, Р. Раджкумар, П. Мудалидж, «Автомобильные 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.
  • Rawat, DB; Попеску, округ Колумбия; 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. DOI : 10.1109 / tpds.2011.41 . S2CID  8887104 .
  • Эйхлер, Стефан; Остермайер, Бенедикт; Шрот, Кристоф; Кош, Тимо: Моделирование передачи сообщений между автомобилями: 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. DOI : 10.1109 / mcom.2012.6194400 . S2CID  5913154 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Испытательный стенд UCLA для автомобилей
  • Библиотека NetSim VANET
  • Офис совместной программы по интеллектуальным транспортным системам (ITS JPO) - Министерство транспорта США