第ｌｌ期常促宇等：车载自组网的现状与发展?１１７?
跳、自组织、无中心的概念。因此可以把车载白组网（ＶＡＮＥＴ，ｖｅｈｉｃｌｅａｄｈｏｃｎｅｔｗｏｒｋｓ）定义１４１为一种快速移动户外通信网络（ｆａｓｔｍｏｖｉｎｇｏｕｔｄｏｏｒｃｏｍｍｕ—ｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ），也有人把车载白组网称为自组织交通信息系统（ｓ０ＴＩＳ，ｓｅｌｆ＿ｏｒｇａｌｌｉｚｉｎｇｔｒａｍｃｉｎｆｏｒ－ｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）。车载自组网的基本思想是在一定通信范围内的车辆可以相互交换各自的车速、位置等信息和车载传感器感知的数据，并自动的连接建立起一个移动的网络。节点的单跳通信范围只有几百米到一千米，每一个节点（车辆）不仅是一个收发器，同时还是一个路由器，因此采用多跳的方式把数据转发给更远的车辆。
２．１网络结构
整个车载自组网分为两部分：车与车（ｖ２Ｖ，ｖｅｈｉｃｌｅｔｏｖｈｉｃｌｅ）和车与设施（Ｖ２Ｉ，ｖｅｈｉｃｌｅｔｏｉｎｆｒａｓｔｍｃｔｕｒｅ）。图１显示了车载白组网在真实环境中应用的一个模型示意筘Ｊ。
图１车载自组网结构不慈
可以看到，卫星通信系统分别为车载自组网提供全球定位服务（ＧＰＳ，ｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）和数字多媒体服务（ＤＭＢ，ｄｉｇｉｔａｌｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｂｍａｄ．ｃａｓｔｉｎｇ）。车与车通信使车辆之间能够通过多跳的方式进行自动互联，这好比车与车之间能够像人一样互相交谈，起到提高车辆运行的安全和疏导交通流量等作用。车载自组网除了可以单独组网实现局部的通信外，还可以通过路灯、加油站等作为接入点的网关（ｇａｔｅｗａｙ），连接到其他的固定或移动通信网络上，提供更为丰富的娱乐、车内办公等服务。在．本文中，针对车载自组网的特点和技术难点，主要讨论车与车之间通信的自组网方式。
２．２主要特点
车载自组网是极其特殊的移动自组织网络，它同样存在一般无线自组网所固有的问题，如隐藏点问题、暴露点问题、信道捕获问题等ｆ６’刀，不过也带有自身独特的特性。车载白组网的主要特点包括：
①由于节点高速移动性（速度大致在５～４２ＩＩｌ／ｓ之间），导致网络拓扑结构变化快，路径寿命短，例如平均速度为１００１（Ｉｌ油的道路上，如果节点的覆盖半径为２５０ｍ，则链路存在１５ｓ的概率仅为５７％【８Ｊ。
②无线信道质量不稳定，受多种因素影响，其中包括路边建筑、道路情况、车辆类型和车辆相对速度等。
③节点通过发动机可以提供源源不断的电力支持，车辆的承载空问也可以确保天线的尺寸和其他额外的通信设备，同时还具有强大的计算能力和存储能力等。
④节点移动具有一定的规律性，只能沿着车道单／双向移动，具有一维性。
⑤道路的静态形状使得车辆移动是受限制的，车辆轨道一般可预测一Ｊ。
⑥ＧＰｓ能够为节点提供精确定位和精准时钟信息，利于获取自身位置信息和进行时钟同步。
⑦ＧＰＳ和电子地图相结合，利用路径规划功能，将使车载白组网路由策略的实现变得更为简单。
２．３应用举例
车载自组网在交通运输中出现，将会扩展司机的视野与车载部件的功能，从而提高道路交通的安全与高效。典型的应用【ｌＵ＇１１Ｊ包括：
①行驶安全预警。利用车辆间相互交换状态信息，通过车载自组网提前通告给司机，建议司机根据情况作出及时、适当的驾驶行为，这便有效的提升了司机的注意力，提高驾驶的安全性。
②协助驾驶。帮助驾驶员快速、安全的通过“盲区”，例如在高速路出／入口或交通十字路口处的车辆协调通行。
③分布式交通信息发布。改变传统的基于中心式网络结构的交通信息发布形式，车辆从车载自组网中获取实时交通信息，提高路况信息的实时性，例如，综合出与自身相关的车流量状况，更新电子地图以便更高效地决定路径规划。
④基于通信的纵向车辆控制。通过车载自组网，车辆能根据尾随车辆和更多前边视线范围外的车辆相互协同行驶，这样能够自动形成一个更为和谐的车辆行驶队列，避免更多的交通事故。
第１１期常促宇等：车载自组网的现状与发展?１２３?
．于地理位置的路由协议，不需要全局的网络拓扑结构信息，仅仅需要知道１＿ｈｏｐ范围节点和目的节点的地理位置信息，同时还必须有关于目标节点地理位置注册与查询的相关服务。目前在车载自组网中采用的路由策略有：地理源路由协议ＧＳＲ，限制洪泛区域的Ｇｅｏｃａｓｔ，贪婪转发与周边转发相结合的ＧＰＳＲ，以及对ＧＰＳＲ改进的空间感知路由协议ＳＡＲ等。这些路由协议都能在某一种道路环境中获得不错的效果。
文献［５１］提出的ＧＳＲ（ｇｅｏｇｒａｐｌｌｉｃｓｏｕｒｃｅｍｕｔ—ｉｎｇ，地理源路由协议）应用于城市场景。基本思想是：通过位置服务获取目的节点的位置信息之后，需要额外利用电子地图的信息计算从本节点到目的节点的最佳路由，路由计算的算法选择Ｄｉ｛ｋｓｔｒａ最短路径算法。信息在节点间的传递仍使用贪婪转发。为了增大路由策略的灵活性，中间节点在数据包到达后可以利用Ｄｉ｛ｋｓｔｍ最短路径算法重新计算最佳路由，以获得性能的提高。节点传输范围是５００ｍ以上。优点是与传统的自组网路由协议ＤＳＲ和ＡＯＤＶ相比，具有较好的包传送率、低带宽利用率等，缺点是没有考虑在两个连续的交叉点之间是否有足够的车辆来保持连通性。
文献［５４，５５］提出的Ｇｅｏｃａｓｔ协议是应用于移动自组网中的一种特殊组播协议，基本思想是：将数据传送到某个特定地理区域内的节点集，在该区域内的所有节点通过洪泛的方式获得信息。Ｇｅｏｃａｓｔ的重点在于定义受限洪泛区（ｆｏ刑ａｒｄｉｎｇｚｏｎｅ），限制洪泛开销。其中的代表算法有ＬＢＭ算法、Ｖ０ｒｏｎｏｉ．Ｄｉａｇｒ锄ｓ算法、ＧｅｏＧⅪＤ算法以及０ＦＧＰ算法等。这些算法虽然数据传输率高，但洪泛会导致广播风暴，引起严重的冗余、争用和冲突等问题。新的方法通过建立路由将数据传送到ＧＥＯＣＡＳＴ区，以达到提高传输率，降低传输开销的目的，主要算法有ＧｅｏＴｏＲＡ算法、Ｍｅｓｈ算法和ＧＡＭＥＲ算法等。Ｇｅｏｃａｓｔ路由协议采用在目的地区域存储和重发信息的策略，在节点稀疏并且涉及到多跳方式的大型网络环境中，仍然可以获得比较高的数据包转发率和较低的信息开销。
文献［５２］提出的（ｍＳＲ（ｇｒｅｅｄｙｐｅｒｉｍｅｔｅｒｓｔａｔｅ－ｌｅｓｓＲｏｕｔｉｎｇ）是比较有名的利用地理位置来优化路’由协议，基本思想是：节点在发送数据前不寻找路由，不保存路由表。移动节点直接根据位置信息（包括自己的、邻节点的以及目的节点的位置信息）制定数据转发决策。数据分组中通常携带目的节点的地理位置信息。网络中相邻节点间通过周期性广播分组获得其他节点的位置信息。源节点或中间节点根据这些位置信息，将数据分组传送给一个或多个相对自己而言距离目的节点更近的邻节点，如图８所示。ＧＰＳＲ在高速公路上性能不错，但是在城市环境中存在着缺陷。
图８贪婪转发示意图
文献［５６】提出的空间感知路由协议ＳＡＲ（ｓｐａ缸ａｌａＷａｒｅｒｏｕｔｉＩｌｇ）是针对路由空洞障碍的进一步改进，也可以说是在ＧＰＳＲ路由协议的基础上的进一步改进，基本思想是：建立一个网路节点组成的空间模型图，模型图中的点表示车辆网络中的一些重要连接点（车辆、路边设施等），边表示连接点之间的连接。图中的点是根据ＧＩＳ中有用信息午提取出来，最后通过编写一个地理数据文件（ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｄａｔａｆｉｌｅｓ）语法分析器，从空间模型图中提取道路的相关信息。把源节点和目的节点的位置映射到空间模型中，然后利用图论中的最短路经算法来计算源到目的节点的路径。但是空问感知路由协议ｓＡＲ存在一个缺点，空间模型建立是否准确，决定了路径上是否有合适的转发节点。因此文献［５７】提出了恢复策略的解决办法。
通过表３，对车载自组网中使用的路由技术进行一个横向比较：
表３
路由协议比较
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作者简介：
常促宇（１９７４一），男，湖南长沙人，
北京清华大学博士生，主要研究方向为车
载自组网。
向勇（１９６７．），男，重庆人，清华大
学副教授，主要研究方向为计算机网络、
操作系统和计算机支持的协同工作。
史美林（１９３８．），男，浙江余姚人，
清华大学教授、博士生导师、德国洪堡
（ＡｌｅｘａｎｄｅｒｖｏｎＨｕｒｎｂｏｌｄｔＳｔｉｆｈＪｎｇ）研究基
金学者，主要研究方向为计算机网络与协
同工作。