Сети VANET

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Автомобильные самоорганизующиеся сети (VANETs) как и мобильные самоорганизующиеся сети (MANETs) возникают путем спонтанного создания беспроводной сети для обмена данными между транспортными средствами (V2V).[1] VANET были впервые упомянуты и внедрены в 2001 году.[2] Было показано, что в VANET будут использоваться архитектуры связи как машина-машина, так и машина-дорога, обеспечивающие безопасность дорожного движения, навигацию и другие придорожные услуги. VANET являются ключевой частью системы интеллектуальных транспортных систем (ITS). Иногда VANET называют интеллектуальными транспортными сетями.[3]

Хотя в начале 2000-х VANET рассматривались как копия MANET, с тех пор они превратились в область самостоятельных исследований. К 2015 году[4] термин VANET стал в основном синонимом более общего термина — межавтомобильные связи (IVC), хотя основное внимание по-прежнему уделяется аспекту спонтанной сети, но гораздо меньшее — использованию инфраструктуры, например, придорожных блоков (RSU) или сотовых сетей.

Применения[править | править код]

VANET поддерживают широкий спектр приложений — от простой передачи информации соседним узлам, например, сообщений массового оповещения (cooperative awareness messages, CAM) до распространения сообщений с несколькими переходами на огромные расстояния. Большинство особенностей работы, касающихся сетей MANET, также присущи и сетям VANET, но детали отличаются.[5] Вместо того, чтобы двигаться наугад, транспортные средства, как правило, движутся организованно. Взаимодействия с придорожным оборудованием также могут быть охарактеризованы достаточно точно. И, наконец, большинство транспортных средств ограничены в своем перемещении, например, из-за того, что они вынуждены следовать по асфальтированной дороге.

Примеры приложений VANET:[4]

  • Электронные стоп-сигналы, которые позволяют водителю (или автономному легковому или грузовому автомобилю) реагировать на торможение транспортных средств, даже если они скрыты (например, другими транспортными средствами).
  • Автомобильная колонна, которое позволяет транспортным средствам близко (вплоть до нескольких дюймов) следовать за ведущим транспортным средством, беспроводным путем получая информацию об ускорении и рулевом управлении, формируя, таким образом, электронно связанные «дорожные поезда».
  • Информационные системы дорожного движения, которые используют сеть VANET для оповещения о препятствиях, используя спутниковую навигационную систему транспортного средства[6]
  • Аварийные службы[7] — где VANET-сети используются для сокращения задержек и ускорения аварийно-спасательных операций.
  • Дорожные сервисы[8] — предполагается, что будущая дорожная система и сети VANET смогут рекламировать услуги (магазины, заправочные станции, рестораны и т. д.) водителю и даже отправлять уведомления о любых распродажах, происходящих в этот момент.

Технология[править | править код]

Сети VANET в качестве основы могут использовать любую технологию беспроводной связи. Наиболее многообещающие — это технологии коротковолнового радио[4] like WLAN (также стандарт Wi-Fi или ZigBee). Также могут быть использованы технологии сотовой связи или LTE для VANET. Одна из последних технологий для этой беспроводной сети — коммуникации в оптическом диапазоне [VLC].

Симуляции[править | править код]

До внедрения сетей VANET на дорогах, необходимы реалистичные компьютерные симуляции, использующие комбинацию симуляции городского трафика и симуляцию сети. Обычно открытый симулятор, например, SUMO[9] (который обрабатывает дорожный трафик) объединен с симулятором сети наподобие TETCOS NetSim[10] или NS-2 для того, чтобы изучить возможности VANET.

Стандарты[править | править код]

В основном стандарты стека протоколов сети VANET приняты в США, Европе и Японии, благодаря их доминации на рынке автоматизированного производства.[4]

В США, стек протоколов IEEE 1609 WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments) является надстройкой над протоколом IEEE 802.11p WLAN, действующим в семи зонах на частоте 5.9 GHz. Стек протоколов WAVE разработан для обеспечения многоканальных взаимодействий (даже если машины снабжены единственным радио), безопасности и легкости реализации протоколов уровня аппликаций. В рамках IEEE Communications Society существует технический подкомитет по сетям и приложениям для сетей подвижной связи (Vehicular Networks & Telematics Applications, VNTA). Устав этого комитета заключается в активном продвижении технической деятельности в области автомобильных сетей, коммуникаций V2V, V2R и V2I, стандартов, безопасности дорожного движения и транспортных средств с поддержкой связи в реальном времени мониторинг движения, технологий управления перекрестками, будущих приложений телематики и интеллектуальных транспортных систем.

Радиочастоты[править | править код]

В США, системы используют область вблизи частоты 5.9 GHz, принятую конгрессом США, также используются незарегистрированные сети Wi-Fi. Стандарт V2V, более известный как WAVE («Wireless Access for Vehicular Environments»), является надстройкой стандарта более низкого уровня IEEE 802.11p, начиная с 2004.

Решение Европейской комиссии 2008/671/EC определило частоты в диапазоне 5 875-5 905 MHz для приложений ITS.[11] В Европе V2V определен как стандарт ETSI ITS,[12] который также основан на IEEE 802.11p. C-ITS, совместный ITS, также употребляемый термин, очень близкий к ITS-G5 и V2V.

V2V также известен как VANET (vehicular ad hoc network). Это вариация сети MANET (Mobile ad hoc network), с учетом того, что узлом является транспортное средство. В 2001 году, VANET в публикации было отмечено,[13] что самоорганизующиеся сети могут создаваться автомобилями и такого рода сети смогут помочь в устранении слепых зон, избегании аварий и т. д. Инфраструктура также участвует в такого рода сетях, называясь структурой V2X (машина-что-угодно). Годы спустя, в этой области были проведены значительные исследования, в которых VANET применялась в различных областях, от безопасности до навигации.

В 1999 году федеральная коммуникационная комиссия США (FCC) выделила полосу 75 MHz в спектре 5.850-5.925 GHz для ITS.

Спектральный конфликт[править | править код]

По состоянию на 2016 год V2V находится под угрозой со стороны кабельного телевидения и других технологических компаний, которые хотят забрать большую часть радиочастотного спектра, зарезервированного для него в настоящее время, и использовать эти частоты для высокоскоростного доступа в Интернет. Текущая доля V2V в спектре была убрана правительством в 1999 году. Автомобильная промышленность пытается сохранить все, что может, заявив, что ей крайне необходим спектр для V2V. Федеральная комиссия по коммуникациям встала на сторону технологических компаний, в то время как Национальный совет по безопасности дорожного движения поддерживает позиции автомобильной промышленности. Интернет-провайдеры, которым нужен спектр, утверждают, что автомобили с автопилотом сделают ненужным широкое использование V2V. Автоиндустрия заявила, что готова делиться спектром, если сервис V2V не будет замедлен или нарушен; FCC планирует протестировать несколько схем обмена.[14]

Исследования[править | править код]

Исследование сетей VANET началось на заре 2000-х, в университетах и исследовательских лабораториях, эволюционируя из исследовательских работ в беспроводные саморегулирующиеся сети. Многие из них работали над протоколами доступа к среде, маршрутизацией, распространением предупреждающих сообщений и приложениями VANET. V2V в настоящее время активно разрабатывается компанией General Motors, которая продемонстрировала систему в 2006 году на автомобилях Cadillac. Другие автопроизводители, работающие на V2V, это Toyota,[15] BMW, Daimler, Honda, Audi, Volvo и Car-to-Car communication consortium.[16]

Регулирование[править | править код]

С тех пор Министерство транспорта США (USDOT) работает с целым рядом заинтересованных сторон над V2X. В 2012 году тестовый проект был реализован в Анн-Арборе, Мичиган. 2800 транспортных средств, автомобили, мотоциклы, автобусы и грузовые автомобили различных марок, были оборудованы разными производителями.[17] Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) рассматривало развертывание этой модели как доказательство того, что безопасность дорожного движения может быть улучшена и что стандарт технологии WAVE работает. В августе 2014 года NHTSA опубликовало отчет, в котором утверждается, что технология «автомобиль-автомобиль» являлась технически готовой к развертыванию.[18] In April 2014 it was reported that U.S. regulators were close to approving V2V standards for the U.S. market.[19] 20 августа 2014 года NHTSA предложила поправку,[20] в которой утверждались преимущества технологии V2X, при условии оборудования ей достаточного количества машин. Из-за отсутствия немедленной выгоды NHTSA предложила обязательное её введение. 25 июня 2015 года Палата представителей США провела слушание по этому вопросу, на котором опять-таки NHTSA, а также другие заинтересованные стороны привели доводы в пользу V2X.[21]

В Евросоюзе директива ITS 2010/40/EU[22] была принята в 2010. Она нацелена на обеспечение того, чтобы приложения ITS были совместимы и могли работать через национальные границы, также онп определяет приоритетные области для вторичного законодательства, которое охватывает V2X и требует совершенства технологий. В 2014 году заинтересованная сторона Европейской комиссии «Платформа развертывания C-ITS» начала работу над нормативно-правовой базой для V2X в ЕС.[23] Она определила ключевые подходы к инфраструктуре открытого ключа безопасности (PKI) V2X и защите данных в масштабах ЕС, а также уменьшила полосу в стандарте[24] для предотвращения радиопомех между системами дорожной зарядки на базе ITS-G5 V2X и CEN DSRC. Европейская комиссия признала ITS-G5 в качестве начальной коммуникационной технологии в своем плане развертывания сетей 5G[25] и сопроводительном пояснительном документе,[26] чтобы сформировать коммуникационную среду из ITS-G5 и сотовой связи, как предусмотрено членами ЕС.[27] Существуют различные тестовые проекты на уровне ЕС или стран-членов ЕС, такие как SCOOP @ F, Testfeld Telematik, цифровой испытательный стенд Autobahn, коридор Роттердам-Вена ITS, Nordic Way, COMPASS4D или C-ROADS.[28] Дальнейшие проекты находятся на стадии подготовки.

См. также[править | править код]

Ссылки[править | править код]

  1. ↑ Morteza Mohammadi Zanjireh; Hadi Larijani (May 2015). A Survey on Centralised and Distributed Clustering Routing Algorithms for WSNs (PDF). IEEE 81st Vehicular Technology Conference. Glasgow, Scotland. doi:10.1109/VTCSpring.2015.7145650. Архивировано (PDF) 20 августа 2018. Дата обращения: 21 декабря 2018.
  2. ↑ Ad Hoc Mobile Wireless Networks: Protocols and Systems, Prentice Hall, 2001.
  3. ↑ Research Challenges in Intelligent Transportation Networks, IFIP Keynote, 2008. Дата обращения: 21 декабря 2018. Архивировано 19 января 2019 года.
  4. ↑ 1 2 3 4 Sommer, Christoph; Dressler, Falko. Vehicular Networking (неопр.). — Cambridge University Press, 2014. — ISBN 9781107046719.
  5. ↑ A Comparative study of MANET and VANET Environment (неопр.) // Journal of Computing. — 2010. — July (т. 2, № 7). Архивировано 5 марта 2016 года.
  6. ↑ Obstacle Management in VANET using Game Theory and Fuzzy Logic Control (англ.) // International Journal on Communication : journal. — 2013. — June (vol. 4, no. 1). Архивировано 6 марта 2016 года.
  7. ↑ Emergency Services in Future Intelligent Transportation Systems Based on Vehicular Communication Networks - F. Martinez, C. Toh, Juan Carlos, et. al, IEEE Intelligent Transportation Systems, Vol 2 No 2, 2010. Дата обращения: 21 декабря 2018. Архивировано 6 ноября 2018 года.
  8. ↑ Future Application Scenarios for MANET-Based Intelligent Transportation Systems - C. Toh, IEEE Future Generation Communication and Networking, 2007. Дата обращения: 21 декабря 2018. Архивировано 14 февраля 2019 года.
  9. ↑ Downloads - Simulation of Urban Mobility. SUMO (20 августа 2018). Дата обращения: 20 августа 2018. Архивировано из оригинала 20 октября 2018 года.
  10. ↑ Tetcos. NetSim Academic. NetSim-Network Simulator & Emulator. Дата обращения: 20 августа 2018. Архивировано 20 августа 2018 года.
  11. ↑ Commission Decision 2008/671/EC «on the harmonised use of radio spectrum in the 5 875-5 905 MHz frequency band for safety-related applications of Intelligent Transport Systems (ITS)» (http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32008D0671 Архивная копия от 26 июня 2018 на Wayback Machine)
  12. ↑ EN 302 663 Intelligent Transport Systems (ITS); Access layer specification for Intelligent Transport Systems operating in the 5 GHz frequency band (http://www.etsi.org/deliver/etsi_en/302600_302699/302663/01.02.00_20/en_302663v010200a.pdf Архивная копия от 26 февраля 2021 на Wayback Machine)
  13. ↑ Chai K Toh. Ad Hoc Mobile Wireless Networks: Protocols and Systems (англ.). — Pearson Education  (англ.) (рус., 2001. — ISBN 9780132442046. Архивировано 23 апреля 2017 года.
  14. ↑ Cars are ready to talk to one another — unless we use their airwaves for Wi-Fi — Los Angeles Times. Дата обращения: 21 декабря 2018. Архивировано 8 июля 2018 года.
  15. ↑ CORPORATION., TOYOTA MOTOR Toyota to Bring Vehicle-Infrastructure Cooperative Systems to New Models in 2015 | TOYOTA Global Newsroom. newsroom.toyota.co.jp. Дата обращения: 1 июня 2016. Архивировано 21 ноября 2018 года.
  16. ↑ Car 2 Car - Communication Consortium: Technical Approach. www.car-to-car.org. Дата обращения: 1 июня 2016. Архивировано из оригинала 2 сентября 2013 года.
  17. ↑ Safety Pilot Model Deployment Technical Fact Sheet (http://www.safercar.gov/staticfiles/safercar/connected/Technical_Fact_Sheet-Model_Deployment.pdf Архивная копия от 3 мая 2019 на Wayback Machine)
  18. ↑ NHTSA: Vehicle-to-Vehicle Communications: Readiness of V2V Technology for Application (http://www.nhtsa.gov/staticfiles/rulemaking/pdf/V2V/Readiness-of-V2V-Technology-for-Application-812014.pdf Архивная копия от 15 ноября 2018 на Wayback Machine)
  19. ↑ Vehicles May Soon Be Talking to Each Other. VOA. Дата обращения: 1 июня 2016. Архивировано из оригинала 13 мая 2016 года.
  20. ↑ Federal Motor Vehicle Safety Standards: Vehicle-to-Vehicle (V2V) Communications, Docket No. NHTSA-2014-0022 (http://www.nhtsa.gov/staticfiles/rulemaking/pdf/V2V/V2V-ANPRM_081514.pdf Архивная копия от 28 апреля 2017 на Wayback Machine)
  21. ↑ Hearing in the House of Representatives (Protocol) (https://energycommerce.house.gov/hearings-and-votes/hearings/vehicle-vehicle-communications-and-connected-roadways-future Архивная копия от 19 мая 2017 на Wayback Machine)
  22. ↑ [1] Directive 2010/40/EU on the framework for the deployment of Intelligent Transport Systems in the field of road transport and for interfaces with other modes of transport (http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX%3A32010L0040 Архивная копия от 22 декабря 2018 на Wayback Machine)
  23. ↑ [2] C-ITS Deployment Platform — Final Report, January 2016 (http://ec.europa.eu/transport/themes/its/doc/c-its-platform-final-report-january-2016.pdf Архивная копия от 16 апреля 2016 на Wayback Machine)
  24. ↑ [3]Intelligent Transport Systems (ITS); Mitigation techniques to avoid interference between European CEN Dedicated Short Range Communication (CEN DSRC) equipment and Intelligent Transport Systems (ITS) operating in the 5 GHz frequency range (http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102700_102799/102792/01.02.01_60/ts_102792v010201p.pdf Архивная копия от 17 апреля 2018 на Wayback Machine)
  25. ↑ [4] 5G for Europe: An Action Plan — COM (2016) 588, footnote 29 (http://ec.europa.eu/newsroom/dae/document.cfm?doc_id=17131 Архивная копия от 21 декабря 2018 на Wayback Machine)
  26. ↑ 5G Global Developments — SWD (2016) 306, page 9 (http://ec.europa.eu/newsroom/dae/document.cfm?doc_id=17132 Архивная копия от 21 декабря 2018 на Wayback Machine)
  27. ↑ Amsterdam Declaration — Cooperation in the field of connected and automated driving (https://english.eu2016.nl/binaries/eu2016-en/documents/publications/2016/04/14/declaration-of-amsterdam/2016-04-08-declaration-of-amsterdam-final-format-3.pdf Архивная копия от 1 марта 2017 на Wayback Machine)
  28. ↑ For C-ROADS see: 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 Архивная копия от 22 декабря 2018 на Wayback Machine)

Further reading[править | править код]

  • Satyajeet, D; Deshmukh, A R; Dorle, S S. Heterogeneous Approaches for Cluster based Routing Protocol in Vehicular Ad Hoc Network (VANET) (англ.) // International Journal of Computer Applications : journal. — Vol. 134, no. 12. — P. 1—8. — doi:10.5120/ijca2016908080.
  • K. Hammoudi, H. Benhabiles, M. Kasraoui, N. Ajam, F. Dornaika, K. Radhakrishnan, K. Bandi, Q. Cai, S., Liu. "Developing vision-based and cooperative vehicular embedded systems for enhancing road monitoring services. In Elsevier Procedia Computer Science, Volume 52, Issue C, pp. 389—395 doi 10.1016/j.procs.2015.05.003
  • Gandhi J., Jhaveri, R.H. «Energy Efficient Routing Approaches in Ad hoc Networks: A Survey», In: Proceeding of Second International Conference on INformation systems Design and Intelligent Applications (INDIA 2015), Springer (India), 31 (2), pp. 751—760, Jan 2015, India doi:10.1007/978-81-322-2250-7_75
  • Arkian, HR.; Atani, RE.; Pourkhalili, A.; Kamali, S. A stable clustering scheme based on adaptive multiple metric in vehicular ad-hoc networks (англ.) // Journal of Information Science and Engineering : journal. — Vol. 31, no. 2. — P. 361—386.
  • R.Azimi, G. Bhatia, R. Rajkumar, P. Mudalige, «Vehicular Networks for Collision Avoidance at Intersections», Society for Automotive Engineers (SAE) World Congress,April,2011, Detroit, MI, USA. — URL http://users.ece.cmu.edu/~sazimi/SAE2011.pdf
  • Kosch, Timo ; Adler, Christian ; Eichler, Stephan ; Schroth, Christoph ; Strassberger, Markus : The Scalability Problem of Vehicular Ad Hoc Networks and How to Solve it. In: IEEE Wireless Communications Magazine 13 (2006), Nr. 5, S. 6.- URL http://www.alexandria.unisg.ch/Publikationen/30977
  • Schroth, Christoph ; Strassberger, Markus ; Eigner, Robert ; Eichler, Stephan: A Framework for Network Utility Maximization in VANETs. In: Proceedings of the 3rd ACM International Workshop on Vehicular Ad Hoc Networks (VANET) : ACM SIGMOBILE, 2006.- 3rd ACM International Workshop on Vehicular Ad Hoc Networks (VANET).- Los Angeles, USA, p. 2
  • C. Toh — «Future Application Scenarios for MANET-based Intelligent Transportation Systems», Proceedings of IEEE Future Generation Communication and Networking (FGCN) Conference, Vol.2 Pg 414—417, 2007.
  • Rawat, D. B.; Popescu, D. C.; Yan, G.; Olariu, S. Enhancing VANET Performance by Joint Adaptation of Transmission Power and Contention Window Size (англ.) // IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems : journal. — 2011. — Vol. 22, no. 9. — P. 1528—1535. — doi:10.1109/tpds.2011.41.
  • Eichler, Stephan ; Ostermaier, Benedikt ; Schroth, Christoph ; Kosch, Timo: Simulation of Car-to-Car Messaging: Analyzing the Impact on Road Traffic. In: Proceedings of the 13th Annual Meeting of the IEEE International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (MASCOTS) : IEEE Computer Society, 2005.- 13th Annual Meeting of the IEEE International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (MASCOTS).- Atlanta, USA, p. 4.- URL http://www.alexandria.unisg.ch/Publikationen/30961
  • Gozalvez, J.; Sepulcre, M.; Bauza, R. IEEE 802.11p Vehicle to Infrastructure Communications in Urban Environments (англ.) // IEEE Communications Magazine  (англ.) (рус. : magazine. — Vol. 50, no. 5. — P. 176—183. — doi:10.1109/mcom.2012.6194400.

Ссылки[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Сети_VANET&oldid=134903563