車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探討

　　分布式數(shù)據(jù)管理是另一個(gè)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。它包括數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)刪除、緩存管理等一系列問(wèn)題。傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)管理假定在地理上分散的多臺(tái)服務(wù)器連接在同一網(wǎng)絡(luò)，這在車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)中不再成立。從本質(zhì)上講，人們可以把車(chē)載網(wǎng)絡(luò)看作一個(gè)巨大的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其中每個(gè)車(chē)輛維護(hù)一個(gè)本地的數(shù)據(jù)庫(kù)。車(chē)和車(chē)間不定期交換數(shù)據(jù)，從而逐步更新全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。從全局的角度來(lái)說(shuō)，不一致性不可避免。為此，一個(gè)研究問(wèn)題是如何以最小的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)維護(hù)一個(gè)相對(duì)一致的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　4 車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)中的信息傳播

　　本文認(rèn)為車(chē)載網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)以信息為中心的分布式系統(tǒng)，信息在網(wǎng)絡(luò)的不同位置生成、收集和發(fā)布。人們可以把信息傳播分為兩個(gè)不同的層次：宏觀信息傳播和微觀信息傳播。以信息為中心來(lái)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)需求十分重要。表1列出了宏觀和微觀層次上主要的研究課題和及其代表性的工作。

　　4.1 宏觀信息傳播

　　宏觀信息傳播指在一個(gè)特定的地理區(qū)域里將信息傳遞給一個(gè)或一組節(jié)點(diǎn)。信息傳播的目的地是網(wǎng)絡(luò)中的特定的單個(gè)節(jié)點(diǎn)或者一組指定的節(jié)點(diǎn)組，甚至可能是一組未知節(jié)點(diǎn)。宏觀信息傳播的目的是減少信息傳遞延時(shí)，減少傳遞開(kāi)銷(xiāo)(包括存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)和通信開(kāi)銷(xiāo))，并提高未來(lái)查詢(xún)的成功率(如果接收節(jié)點(diǎn)是事先未知的)。宏觀信息傳播的研究課題通常包括信息路由、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)融合等。

　　信息傳播可以建立在基礎(chǔ)設(shè)施之上，也可以不依賴(lài)基礎(chǔ)設(shè)施。Jedrzej等提出建立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的P2P疊加網(wǎng)絡(luò)。車(chē)輛通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施建立到互聯(lián)網(wǎng)的可靠鏈接，然后這些車(chē)輛之間可以以P2P疊加網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)非安全應(yīng)用的信息共享、發(fā)現(xiàn)和交換。然而，由于基礎(chǔ)設(shè)施提供的服務(wù)通常是付費(fèi)訂閱的方式，這實(shí)際上限制了消費(fèi)者的數(shù)量。與基于基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相比，相對(duì)廉價(jià)的自組織網(wǎng)絡(luò)方案顯得更有吸引力。另一方面，大多數(shù)的非安全應(yīng)用沒(méi)有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性要求，因而，當(dāng)前的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)是以容遲的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)的信息傳播。研究者提出了一些通用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，如流行性路由。還有一些前攝的辦法，如利用預(yù)知的地理位置、連接模式和可能的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)幫助信息傳播。一些現(xiàn)有的容遲網(wǎng)絡(luò)(DTN)路由協(xié)議假定一個(gè)預(yù)定義源和目的地。如Small和Hass的研究建立了監(jiān)控野生鯨魚(yú)的DTN網(wǎng)絡(luò)。他們?cè)邛L魚(yú)的背上安裝一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，鯨魚(yú)的運(yùn)動(dòng)信息就以容遲的方式一跳一跳地傳遞到接收站。

　　數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)融合也是車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)中熱門(mén)的研究方向。Zhao等人使用了定期廣播和緩沖的方法從數(shù)據(jù)中心分發(fā)信息到車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)。根本上來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)從數(shù)據(jù)中心到車(chē)輛的單向信息傳播。Lochert等人提出了一個(gè)層次性的數(shù)據(jù)融合方案。該方案定義了一組地標(biāo)來(lái)幫助計(jì)算旅行時(shí)間。他們還提出了一個(gè)路邊基站的部署算法來(lái)優(yōu)化信息融合。

　　在車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)中，信息的傳播、緩存和融合都有過(guò)相應(yīng)的研究。然而，在車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)類(lèi)型的信息中并不包括任何目標(biāo)車(chē)輛的先驗(yàn)知識(shí)，因而容遲的數(shù)據(jù)傳播、數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)緩存以及數(shù)據(jù)融合密切地聯(lián)系在了一起。任何車(chē)輛可能會(huì)產(chǎn)生并發(fā)出一個(gè)查詢(xún)，且希望其臨近車(chē)輛能盡快響應(yīng)。

　　傳統(tǒng)的包路由已不能適應(yīng)以信息為中心的應(yīng)用，人們需要建立一個(gè)全新信息路由模式。首先，需要定義信息路由的目的地。對(duì)大多數(shù)人而言，傳播的目的地是一個(gè)虛擬的概念。它受時(shí)間、空間和車(chē)輛的限制。換句話(huà)說(shuō)，目的地包括的是所有滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)時(shí)空條件的車(chē)輛。有兩個(gè)基本的信息傳播模式：拉(Pull)模式和推(Push)模式。拉是指一輛車(chē)定期廣播它感興趣的查詢(xún)，并從鄰居車(chē)輛中獲取數(shù)據(jù)。推模式是指車(chē)輛有目的地把信息推入周邊的車(chē)輛，使得對(duì)此信息感興趣的用戶(hù)可以更方便地得到這些信息。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)市場(chǎng)化的初級(jí)階段，只有較少比例的車(chē)輛具備車(chē)載通信能力，通信僅限于一跳，因此推模式更為重要。當(dāng)制訂推模式的策略時(shí)，人們必須考慮到數(shù)據(jù)緩存和融合的潛在影響。人們可以利用啟發(fā)式的周邊信息(如行駛方向、速度、經(jīng)常光顧的地方等)或社交網(wǎng)絡(luò)信息來(lái)預(yù)測(cè)和控制傳播。

　　4.2 微觀信息傳播

　　微觀信息傳播指涉及一跳或者幾跳的局部信息傳遞。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)市場(chǎng)化的初級(jí)階段，車(chē)輛很少有機(jī)會(huì)遇到其他車(chē)輛或路邊基站。所以，提高兩車(chē)相遇時(shí)信息傳播的效率十分重要。

　　最近的一些研究關(guān)注于車(chē)載環(huán)境中的單跳通信性能。Bychkovsky等人研究了在公共Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中提高單跳通信的數(shù)據(jù)吞吐量的技術(shù)。他們進(jìn)行了一系列的實(shí)地測(cè)試來(lái)調(diào)查在MAC握手、獲取IP地址、建立IP路由等時(shí)候可能的性能損失。Hadaller等人進(jìn)行了以802.11協(xié)議為基礎(chǔ)的單跳通信的實(shí)驗(yàn)，并提供了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)了一些現(xiàn)有無(wú)線訪問(wèn)機(jī)制在數(shù)據(jù)吞吐量方面低效的根本原因。以上這些工作從底層協(xié)議(物理層、MAC地址、路由)的角度來(lái)分析和改進(jìn)鏈路吞吐量。

　　微觀信息傳播也涉及局部多跳通信。一般來(lái)說(shuō)，本地多跳通信的主要任務(wù)是協(xié)調(diào)本地車(chē)輛并幫助信息沿預(yù)定方向傳播。VADD是一種利用車(chē)流模式和道路拓?fù)鋪?lái)找到傳遞數(shù)據(jù)包的最優(yōu)道路的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。MDDV利用車(chē)輛的流動(dòng)性來(lái)幫助信息傳播。MDDV使周邊的車(chē)輛協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，以此來(lái)提高數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的可靠性。Zhao等人研究了如何以路邊基站作為中繼的方式來(lái)提高吞吐量。