車載自組網的現狀與發(fā)展

　　由上表可以看出802.1lb的性能要差很多，但是由于802.1lb無線模塊目前應用普及、價格便宜、實現簡單，而且工作在2.4GHz的免費頻段等特點，廣泛被科研實驗所采用：而UTRA—TDD技術實現復雜，造價較高，還有一些非技術因素阻礙其應用。

　　所以說這2種技術各有長短。此外，目前在我國最為普及的GSM 移動通信技術，其穩(wěn)定的性能被大家所接受， 而支持自組織方式的GSM 網絡（A—GSM[301）是受Lucent技術公司資助，對下一代GSM蜂窩網中繼能力進行研究的課題：該課題研究人員試圖在盡可能減少對現有GSM 系統(tǒng)改動的基礎上，使移動臺具有中繼功能，由此來增強GSM網絡的覆蓋能力。由此可見GSM 技術應用在自組網中是可行的，其性能也完全符合車載自組網的要求，所以車載自組網物理層也可以嘗試采用GSM技術。

　　無論802.1 lb、UTRA—TDD還是GSM 技術都是一種中心式結構的網絡，將其應用于分布式網絡在很多方面需要進行改進。首先，空中接口需要適應高速動態(tài)變化的網絡拓撲；將中心控制的無線媒介訪問機制修改成分布式的媒介訪問機制；修改由基站控制的無線資源管理機制為節(jié)點自行管理協同合作的機制；面對更為惡劣的多徑效應、能量控制算法和時隙同步等問題。以時隙同步為例，它既不像在UTRA—TDD、GSM 終端設備接入基站時由基站負責進行同步，也不像在802.1lb中AP定期地發(fā)送信標（beacon）幀保持相同物理網中的工作站同步。在車載自組網中時隙同步問可以通過引入GPS進行粗略同步，再加上一些特定機制進行精確同步，比如在幀中設計特定的同步時隙。無論是理論分析還是在實際的高速公路或城市道路中進行的仿真測試，都能得出一個結論：

　　UTRA-TDD比IEEE 802.1lb具有更大的優(yōu)勢。

　　對于物理層除了技術因素外，還有一些非技術因素阻礙其選取，比如說占用的頻段。在國外，2003年，美國的聯邦通信委員會專門為車輛間通信劃分了一個75MHz（5.85—5.925GHz）的免費頻帶帶寬用于專用短距離通信（DSRC，dedicated short rangcommunication），而歐洲的郵政電信組織（CEPT）也已經為UTRA.TDD技術提供了免除執(zhí)照發(fā)放的2010到2020MHz頻段，日本的DEM02000項目采用的專用短程通信技術（DSRC）也有專門的免費頻段?？梢姡谲囕d自組網技術發(fā)展比較好的國家都有一個免費頻段供其使用，因此，在我國劃分一個供車載自組網使用的免費頻段勢在必行，以利于其更好的在國內推廣。

　　綜合以上物理層的特性，對于車載自組網物理層的選擇標準初步總結如下：

　?、龠m合節(jié)點高速移動，初步設計移動速度上限為150km／h；

　?、谕ㄓ嵕嚯x在lkm左右；

　?、蹘捲?Mbit／s左右；

　?、軐崟r性強，支持同步，傳輸延時足夠?。?P>　?、蓊l率最好是免費頻段（可以考慮2.4GHz的ISM免費頻段）。

　　4 MAC層協議

　　MAC協議是報文在信道上發(fā)送和接收的直接控制者，它的優(yōu)劣直接影響到極為有限的無線資源的使用效率，對車載自組網的性能起著決定性的作用。MAC層除了需要解決隱藏終端，暴露終端和資源分配的公平性等普遍問題外，車載自組網特定的應用環(huán)境和業(yè)務需求是其要面臨的特殊問題：如車載終端移動速度快，網絡的拓撲結構高度動態(tài)變化，需要支持突發(fā)的優(yōu)先級高，實時性強的交通安全類業(yè)務應用，許多實時業(yè)務需要以廣播形式發(fā)送等。因此，基于自組網的車載通信系統(tǒng)MAC協議需要具備以下特征：

　?、僦С周囕v高速移動性；

　?、诒ＷC通信的實時性和可靠性；

　?、劬哂休^好的可擴展性；

　?、芫哂休^高的帶寬利用率；

　?、莶捎萌植际阶越M網方式；

　?、逓槊總€用戶提供公平的通信機會；

　　⑦提供高效、及時的廣播機制。

4.1 幀結構

　　由于目前所應用的車載自組網物理層一般是基于802.11標準和UTRA.TDD技術的，因此建立在物理層之上的MAC層的幀結構一般也是有兩類的。

　　由于需要將中心式結構的UTRA.TDD應用到分布式系統(tǒng)中，所以要在很多方面做出調整和改進。首先對MAC層的幀結構進行重新設計，每一幀的時長為10ms，每一幀由15個時隙構成，每4幀又構成一個超級幀，如圖2所示。

　　為了避免在隨機信道接入機制下的保留請求沖突，一種電路交換廣播連接（CSBC，circuit.switched broADCast channe1）被引入，它主要用來作為信令目的。如果在幀中沒有足夠的容量來支撐數據的發(fā)送，節(jié)點就可以利用CSBC來發(fā)送額外容量保留請求，如圖3所示。