第十四章物联网95.pptVIP

VSN实质是传感器网络在车辆领域的应用。主要通过将具有无线通信能力的传感器节点安装在移动车辆上，自组织形成了车载传感通信网。主要由车载单元(OBU)、路侧单元(RSU)构成。 两种通信模式： 车间通信Vehicle-to-Vehicle（V2V） 车辆与路边单元通信 Vehicle-to-Roadside(V2R) VSN(Vehicular Sensor Networks)概述 * 车辆的高速移动性，使得网络拓扑动态变化，链路频繁断开，持续时间极短。 城市环境条件下，高层建筑物等多种信号障碍物对无线信道的干扰。 当车流密度增大时，相邻车道间使用相邻无线信道的干扰。 资源共享与下载应用中，存在的个人隐私问题。 协作式车辆安全通信应用中，隐藏的安全威胁。 …… 综上上述，这些网络特点都对VSN的路由和无线接入研究提出了严峻的挑战，是目前研究的热点和关键点。 VSN研究的主要问题和挑战 * 现可采用的车间无线通信技术阵营有： DSRC技术、FM、蜂窝网络、WiMax技术和Wi-Fi技术。 DSRC (Dedicated Short Range Communication)专用短距离通信，是国际上专门开发适用于车载通信的技术， 能为车车之间、路车之间以及智能交通系统提供高速的无线通信服务；能提供高速的数据传输，并保证通信链路的低延时和低干扰，保证系统的可靠性。 DSRC有政府分配的专用频段(如美国联邦通信委员会5.850～5.925 GHz),其频率资源共有75 MHz，划分成7个信道。中间的信道用于控制信道，发送广播消息或者控制信令；第一个信道分别用于碰撞避免、车间通信等；最后一个信道用于长距离、大功率的通信；剩下的4个信道都是服务信道，如图所示。 DSRC技术 * DSRC的核心是WAVE（Wireless Access in Vehicular Environment）协议栈，主要包括IEEE 802.11p标准和IEEE 1609.x标准家族。如图所示。 车载通信环境的无线接入标准 * DSRC技术应用于车车通信的环境，其优势可以从和其他无线通信技术的比较中得出，如表1所示。 由表1可以看出，DSRC在性能上优于Wi-Fi、蜂窝网络等无线通信技术，跟WiMax技术相比，在性能上不相上下，但是在实现的复杂度和成本上，DSRC远远比WiMax具有优势。 DSRC技术 * DSRC技术 * 车载通信DSRC的应用有以下3方面： 公共安全。包括前方障碍物检测和避让、碰撞警告、转弯速度控制、减少交通事故、减少地面交通网络的压力、减少拥塞。图1是异常车辆自动通知和警告周围驾驶员异常情况或者潜在危险，实现主动避让。 　　 智能交通管理。包括高速公路上的车队管理、紧急车辆管理、安全超车等。在地面交通上，如果有紧急车辆，应通过紧急车辆管理，给紧急车辆开辟绿色通道。图2是高速公路上的车队管理。 电子收费系统和智能停车场收费系统以及娱乐下载等。 DSRC技术 * 工业无线传感网概述 * 工业无线传感网概述 工业无线技术可以极大降低成本。据美国市场研究机构Freedonia集团统计，工业传感网络的布线成本是传感器本身成本的10倍。传统工业有线网络布线的成本是30～100美元／米，在一些恶劣环境下，可达到2000美元／米。使用无线网络可最高降低90%的布线成本。 工业无线技术可以极大降低能耗。美国能源部“未来工业计划”指出：基于无线技术的工业系统是实现到2020年美国工业整体能耗降低5％目标的主要手段，代表着工业自动化系统技术的发展方向。美国总统科技顾问委员会在“面向21世纪的联邦能源研究与发展规划”中指出：工业无线技术将使工业生产效率提高10％，排放和污染降低25％，是以节能降耗为目标的未来工业主要支撑技术之一。 无线网络应用于工业领域的挑战 高可靠性：大部分的工业闭环控制要求数据传输可靠率超过99.9%。但工业环境射频通信条件恶劣，信号的反射、散射、高频噪声等都会干扰。 严格实时性：对于工业闭环控制应用，数据传输延迟应低于1.5倍的传感器数据采样时间，常见值是100ms。 低能耗：对于无法采用外接电源的节点，从运行和维护成本方面考虑，节点的电池寿命应达到3至5年。 安全性：网络安全和数据安全漏洞将给工业控制造成巨大的损失。无线通信由于信道的开放特征更容易受到攻击。 兼容性：为了保护用户的原有投资，基于工业无线技术的新型测控系统要具有与工厂原有的有线控制系统互连和互操作的能力。 主要设备制造商和标准组织都开始积极推进相关研究，希望尽早进入和主导这一高技术含量、高附加值、市场份额巨大的领域。 ABB、艾默生和西门子主导的WirelessHART，于2008年9月19日正式获得国际电工标准委员会投票