Síť vozidel ad hoc - Vehicular ad hoc network

Automobilové sítě ad hoc (VANETY) jsou vytvořeny použitím principů mobilní sítě ad hoc (MANETs) - spontánní vytvoření bezdrátové sítě mobilních zařízení - do oblasti vozidel.[1] VANETy byly poprvé zmíněny a představeny [2] v roce 2001 pod „auto-auto ad-hoc aplikace pro mobilní komunikaci a vytváření sítí, kde lze vytvářet sítě a přenášet informace mezi automobily. Ukázalo se, že ve VANETech budou společně existovat komunikační architektury vozidlo-vozidlo a silnice-silnice bezpečnost na silnicích, navigace a další silniční služby. VANET jsou klíčovou součástí inteligentní dopravní systémy (ITS) rámec. Někdy se sítě VANET označují jako inteligentní dopravní sítě[3]

Zatímco na počátku dvacátých let byly sítě VANET považovány za pouhou individuální aplikaci principů MANET, od té doby se samy vyvinuly do oblasti výzkumu. Do roku 2015[4](p3) termín VANET se stal většinou synonymem pro obecnější pojem komunikace mezi vozidly (IVC), i když se pozornost stále soustředí na aspekt spontánního vytváření sítí, tím méně na využívání infrastruktury, jako jsou silniční jednotky (RSU) nebo mobilní sítě.

Aplikace

Sítě VANET podporují širokou škálu aplikací - od jednoduchého šíření jednoskokových informací, např. Zpráv o spolupráci (CAM), až po víceskokové šíření zpráv na velké vzdálenosti. mobilní sítě ad hoc (MANETy) jsou předmětem zájmu VANETů, ale podrobnosti se liší.[5] Spíše než náhodný pohyb mají vozidla tendenci se pohybovat organizovaným způsobem. Interakce se silničním vybavením lze rovněž charakterizovat poměrně přesně. A konečně, většina vozidel má omezený rozsah pohybu, například tím, že je nucena sledovat zpevněnou dálnici.

Příklady aplikací VANET jsou:[4](p56)

  • Elektronická brzdová světla, které umožňují řidiči (nebo autonomní auto nebo kamionu) reagovat na rozbití vozidel, i když by mohla být zakryta (např. jinými vozidly).
  • Četa, který umožňuje vozidlům těsně (až na několik palců) sledovat vedoucí vozidlo bezdrátovým příjmem informací o zrychlení a řízení, čímž vytváří elektronicky spojené „silniční vlaky“.
  • Dopravní informace systémy, kteří používají komunikaci VANET k poskytování aktuálních hlášení o překážkách do vozidel satelitní navigační systém[6]
  • Havarijní služby v silniční dopravě[7] - kde se komunikace VANET, sítě VANET a šíření výstražných bezpečnostních a stavových informací o bezpečnosti silničního provozu používají ke snížení zpoždění a zrychlení záchranných operací k záchraně životů zraněných.
  • Silniční služby[8] - předpokládá se také, že budoucí dopravní dálnice bude „řízena informacemi“ nebo „bezdrátově povolena“. Sítě VANET mohou pomoci inzerovat řidiči služby (obchody, čerpací stanice, restaurace atd.) A dokonce odesílat upozornění na jakýkoli prodej, který se v danou chvíli uskuteční.

Technologie

Sítě VANET mohou jako základ použít jakoukoli bezdrátovou síťovou technologii. Nejvýznamnější jsou rádiové technologie krátkého dosahu[4](p118) jako WLAN (buď standardní Wi-Fi nebo ZigBee ). Kromě toho, mobilní technologie nebo LTE lze použít pro VANETy. Nejnovější technologií pro tuto bezdrátovou síť je komunikace ve viditelném světle [VLC] (infračervený přenos a příjem).

Simulace

Před implementací sítí VANET na silnicích, realistické počítačové simulace sítí VANET využívajících kombinaci simulace městské mobility a Síťová simulace jsou nutné. Obvykle se jedná o simulátor open source SUMO[9] (který zpracovává simulaci silničního provozu) je kombinován s podobným síťovým simulátorem TETCOS NetSim[10], nebo NS-2 ke studiu výkonu VANETů.

Standardy

Hlavní standardizace zásobníků protokolu VANET probíhá v USA, v Evropě a v Japonsku, což odpovídá jejich dominanci v automobilový průmysl.[4](p5)

V USA staví protokol IEEE 1609 WAVE Wireless Access in Vehicular Environments na protokol IEEE 802.11p WLAN fungující na sedmi vyhrazených kanálech ve frekvenčním pásmu 5,9 GHz. Zásobník protokolů WAVE je navržen tak, aby poskytoval vícekanálový provoz (i pro vozidla vybavená pouze jedním rádiem), zabezpečení a nízkou hmotnost aplikační vrstva protokoly. V rámci Komunikační společnost IEEE existuje Technická subkomise pro automobilové sítě a telematické aplikace (VNTA). Charta tohoto výboru má aktivně podporovat technické činnosti v oblasti dopravních sítí, komunikací V2V, V2R a V2I, norem, bezpečnosti silničního provozu a vozidel v reálném čase monitorování provozu, technologie řízení křižovatky, budoucnost telematika aplikace a SVÉ -založené služby.

Rádiové frekvence

V USA budou systémy využívat oblast pásma 5,9 GHz vyčleněnou Kongresem Spojených států, což je nelicencovaná frekvence používaná také Wi-Fi. Americký standard V2V, běžně známý jako WAVE („Wireless Access for Vehicular Environments“), staví na nižší úrovni IEEE 802.11p standardem již v roce 2004.

Rozhodnutí Evropské komise 2008/671 / ES harmonizuje využití kmitočtového pásma 5 875–5 905 MHz pro aplikace ITS pro bezpečnost dopravy.[11] V Evropě je V2V standardizován jako ETSI ITS,[12] standard také založený na IEEE 802.11p. C-ITS, kooperativní ITS, je také termín používaný při tvorbě politiky EU, úzce spojený s ITS-G5 a V2V.

V2V je také známý jako VANET (dopravní síť ad hoc ). Jedná se o variantu MANET (Mobilní síť ad hoc ), přičemž důraz je nyní kladen na uzel je vozidlo. V roce 2001 to bylo zmíněno v publikaci[13] že sítě ad hoc mohou být tvořeny auty a tyto sítě mohou pomoci překonat slepá místa, zabránit nehodám atd. Na těchto systémech se rovněž podílí infrastruktura, označovaná jako V2X (vozidlo na všechno). V průběhu let došlo v této oblasti k rozsáhlému výzkumu a projektům, které VANET využívají pro různé aplikace, od bezpečnostní tonavigace a vymáhání práva.

V roce 1999 americká Federální komunikační komise (FCC) přidělila 75 MHz ve spektru 5 850–5 925 GHz pro inteligentní dopravní systémy.

Konflikt přes spektrum

Od roku 2016 je V2V ohrožena kabelovou televizí a dalšími technologickými firmami, které chtějí odebrat velkou část rádiového spektra, které je pro ni aktuálně vyhrazeno, a používat tyto frekvence pro vysokorychlostní internetovou službu. Současný podíl V2V na spektru byla vládou vyčleněna v roce 1999. Automobilový průmysl se snaží zachovat vše, co může říci, že spektrum pro V2V zoufale potřebuje. Federální komunikační komise se postavila na stranu technologických společností a Národní rada pro bezpečnost provozu podporuje pozici automobilového průmyslu. Poskytovatelé internetových služeb, kteří chtějí spektrum, tvrdí, že samojízdné automobily budou V2V ve velké míře zbytečné. Automobilový průmysl uvedl, že je ochoten sdílet spektrum, pokud služba V2V nebude zpomalena nebo narušena; FCC plánuje otestovat několik schémat sdílení.[14]

Výzkum

Výzkum v sítích VANET začal již v roce 2000 na univerzitách a ve výzkumných laboratořích a vyvinul se z výzkumníků pracujících na bezdrátových sítích ad hoc. Mnoho z nich pracovalo na protokolech přístupu k médiím, směrování, šíření varovných zpráv a scénářích aplikací VANET. V2V je v současné době v aktivním vývoji od General Motors, který předvedl systém v roce 2006 s využitím vozidel Cadillac. Mezi další výrobce automobilů pracujících na V2V patří Toyota,[15] BMW, Daimler, Honda, Audi, Volvo a komunikační konsorcium Car-to-Car.[16]

Nařízení

Od té doby Ministerstvo dopravy Spojených států (USDOT) spolupracuje s řadou zúčastněných stran na V2X. V roce 2012 byl v systému implementován projekt před nasazením Ann Arbor, Michigan. Zúčastnilo se 2 800 vozidel pokrývajících automobily, motocykly, autobusy a těžká nákladní vozidla různých značek pomocí zařízení od různých výrobců.[17] Americká národní správa bezpečnosti silničního provozu (NHTSA) viděla toto zavedení modelu jako důkaz, že lze zlepšit bezpečnost silničního provozu a že standardní technologie WAVE je interoperabilní. V srpnu 2014 NHTSA zveřejnila zprávu, v níž tvrdila, že technologie vozidla k vozidlu byla technicky prokázána jako připravená k nasazení.[18] V dubnu 2014 bylo oznámeno, že americké regulační orgány byly blízko schválení standardů V2V pro americký trh.[19] Dne 20. srpna 2014 zveřejnila NHTSA ve federálním rejstříku Advance Notice of Proposed Rulemaking (ANPRM),[20] tvrdí, že bezpečnostní výhody V2X komunikace bylo možné dosáhnout pouze tehdy, pokud byla vybavena významná část vozového parku. Kvůli chybějícímu okamžitému přínosu pro první osvojitele navrhla NHTSA povinné zavedení. Dne 25. června 2015 proběhlo v této věci slyšení Sněmovny reprezentantů USA, kde NHTSA a další zúčastněné strany argumentovaly pro V2X.[21]

V EU směrnice ITS 2010/40 / EU[22] byl přijat v roce 2010. Jeho cílem je zajistit, aby aplikace ITS byly interoperabilní a mohly fungovat přes státní hranice, definuje prioritní oblasti pro sekundární legislativu, která pokrývá V2X a vyžaduje vyspělé technologie. V roce 2014 zahájila zúčastněná strana Evropské komise „C-ITS Deployment Platform“ regulační rámec pro V2X v EU.[23] Identifikovala klíčové přístupy k celoevropské infrastruktuře V2X Public Public Infrastructure (PKI) a ochraně dat, jakož i usnadnění standardu zmírňování[24] zabránit vysokofrekvenčnímu rušení mezi systémy dobíjení silnic ITS-G5 V2X a CEN DSRC. Evropská komise ve svém akčním plánu pro 5G uznala ITS-G5 jako počáteční komunikační technologii[25] a doprovodný vysvětlující dokument,[26] vytvořit komunikační prostředí skládající se z ITS-G5 a mobilní komunikace, jak si to členské státy EU představují.[27] Na úrovni EU nebo na úrovni členských států EU existují různé projekty před nasazením, například SCOOP @ F, Testfeld Telematik, digitální testovací dálnice Autobahn, rotterdamsko-vídeňský koridor ITS, Nordic Way, COMPASS4D nebo C-ROADS.[28] Další projekty se připravují.

Viz také

Reference

  1. ^ Morteza Mohammadi Zanjireh; Hadi Larijani (květen 2015). Průzkum centralizovaných a distribuovaných algoritmů směrování klastrování pro WSN. 81. konference automobilových technologií IEEE. Glasgow, Skotsko. doi:10.1109 / VTC jaro 2015.7145650.
  2. ^ Toh, Chai K. (03.12.2001). Mobilní bezdrátové sítě ad hoc: protokoly a systémy, Prentice Hall, 2001. ISBN  9780132442046.
  3. ^ „Výzkumné výzvy v inteligentních dopravních sítích, IFIP Keynote, 2008“.
  4. ^ A b C d Sommer, Christoph; Dressler, Falko (prosinec 2014). Automobilové sítě. Cambridge University Press. ISBN  9781107046719.
  5. ^ „Srovnávací studie prostředí MANET a VANET“. Journal of Computing. 2 (7). Červenec 2010. Citováno 28. října 2013.
  6. ^ „Správa překážek ve VANETu pomocí teorie her a řízení fuzzy logiky“. ACEEE International Journal on Computing. 4 (1). červen 2013. Citováno 30. srpna 2013.
  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“. doi:10.1109 / MITS.2010.938166. S2CID  206470694. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  8. ^ „Scénáře budoucích aplikací pro inteligentní dopravní systémy založené na MANET - C. Toh, IEEE Future Generation Communication and Networking, 2007“. doi:10.1109 / FGCN.2007.131. S2CID  15369285. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  9. ^ „Stahování - Simulace městské mobility“. SUMO. 2018-08-20. Citováno 2018-08-20.
  10. ^ Tetcos. „NetSim Academic“. NetSim-Network Simulator & Emulator. Citováno 2018-08-20.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
  11. ^ Rozhodnutí Komise 2008/671 / ES „o harmonizovaném využívání rádiového spektra ve frekvenčním pásmu 5 875–5 905 MHz pro aplikace inteligentních dopravních systémů (ITS) související s bezpečností“ (http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32008D0671 )
  12. ^ EN 302 663 Inteligentní dopravní systémy (ITS); Specifikace přístupové vrstvy pro inteligentní dopravní systémy pracující ve frekvenčním pásmu 5 GHz (http://www.etsi.org/deliver/etsi_en/302600_302699/302663/01.02.00_20/en_302663v010200a.pdf )
  13. ^ Chai K Toh (2001). Mobilní bezdrátové sítě ad hoc: protokoly a systémy. Pearson Education. ISBN  9780132442046.
  14. ^ [1]
  15. ^ CORPORATION., MOTOR TOYOTA. „Toyota přinese v roce 2015 kooperativní systémy pro infrastrukturu vozidel do nových modelů | TOYOTA Global Newsroom“. newsroom.toyota.co.jp. Citováno 2016-06-01.
  16. ^ „Car 2 Car - Communication Consortium: Technical Approach“. www.car-to-car.org. Citováno 2016-06-01.
  17. ^ Technický list nasazení modelu Safety Pilot (http://www.safercar.gov/staticfiles/safercar/connected/Technical_Fact_Sheet-Model_Deployment.pdf )
  18. ^ NHTSA: Komunikace mezi vozidly: Připravenost technologie V2V pro použití (http://www.nhtsa.gov/staticfiles/rulemaking/pdf/V2V/Readiness-of-V2V-Technology-for-Application-812014.pdf )
  19. ^ „Vozidla si mohou brzy povídat“. VOA. Citováno 2016-06-01.
  20. ^ Federální bezpečnostní normy pro motorová vozidla: Komunikace mezi vozidly (V2V), číslo doku NHTSA – 2014–0022 (http://www.nhtsa.gov/staticfiles/rulemaking/pdf/V2V/V2V-ANPRM_081514.pdf )
  21. ^ Slyšení ve Sněmovně reprezentantů (protokol) (https://energycommerce.house.gov/hearings-and-votes/hearings/vehicle-vehicle- communications-and-connected-roadways-future )
  22. ^ [1] Směrnice 2010/40 / EU o rámci pro zavádění inteligentních dopravních systémů v oblasti silniční dopravy a pro rozhraní s jinými druhy dopravy (http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX%3A32010L0040 )
  23. ^ [2] C-ITS Deployment Platform - závěrečná zpráva, leden 2016 (http://ec.europa.eu/transport/themes/its/doc/c-its-platform-final-report-january-2016.pdf )
  24. ^ [3] Inteligentní dopravní systémy (ITS); Techniky zmírňování, které zabrání rušení mezi evropským zařízením CEN vyhrazeným pro komunikaci na krátkou vzdálenost (CEN DSRC) a inteligentními dopravními systémy (ITS) pracujícími ve frekvenčním rozsahu 5 GHz (http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102700_102799/102792/01.02.01_60/ts_102792v010201p.pdf )
  25. ^ [4] 5G pro Evropu: Akční plán - COM (2016) 588, poznámka pod čarou 29 (http://ec.europa.eu/newsroom/dae/document.cfm?doc_id=17131 )
  26. ^ Globální vývoj 5G - SWD (2016) 306, strana 9 (http://ec.europa.eu/newsroom/dae/document.cfm?doc_id=17132 )
  27. ^ Amsterdamské prohlášení - Spolupráce v oblasti propojeného a automatizovaného řízení (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 )
  28. ^ C-ROADS viz: Nástroj pro propojení Evropy - Výzva k podávání návrhů na přepravu 2015 - Návrh na výběr projektů, strany 119–127 (https://ec.europa.eu/inea/sites/inea/files/20160712_cef_tran_brochure_web.pdf )

Další čtení

externí odkazy