Автомобильные самоорганизующиеся сети ( VANETs ) как и мобильные самоорганизующиеся сети ( MANETs ) возникают путем спонтанного создания беспроводной сети для обмена данными между транспортными средствами ( V2V ). VANET были впервые упомянуты и внедрены в 2001 году. 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 (ITS). Иногда VANET называют интеллектуальными транспортными сетями.

Хотя в начале 2000-х VANET рассматривались как копия MANET, с тех пор они превратились в область самостоятельных исследований. К 2015 году 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

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. 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:

• 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
• Аварийные службы — где VANET-сети используются для сокращения задержек и ускорения аварийно-спасательных операций.
• Дорожные сервисы — 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

Сети VANET в качестве основы могут использовать любую технологию беспроводной связи. Наиболее многообещающие — это технологии коротковолнового радио 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

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

Стандарты

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

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 . В рамках 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 , технологий управления перекрестками, будущих приложений и .

Радиочастоты

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. В Европе V2V определен как стандарт ETSI ITS, 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 ( ). Это вариация сети MANET ( ), с учетом того, что узлом является транспортное средство. В 2001 году, VANET в публикации было отмечено, 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 (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

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.

Исследования

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 , BMW , Daimler , Honda , Audi , Volvo и Car-to-Car communication consortium.

Регулирование

С тех пор Министерство транспорта США (USDOT) работает с целым рядом заинтересованных сторон над . 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. 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. In April 2014 it was reported that U.S. regulators were close to approving V2V standards for the U.S. market. 20 августа 2014 года NHTSA предложила поправку, в которой утверждались преимущества технологии , 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 .

В Евросоюзе директива ITS 2010/40/EU 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. Она определила ключевые подходы к инфраструктуре открытого ключа безопасности (PKI) V2X и защите данных в масштабах ЕС, а также уменьшила полосу в стандарте 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 и сопроводительном пояснительном документе, чтобы сформировать коммуникационную среду из ITS-G5 и сотовой связи, как предусмотрено членами ЕС. 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. Дальнейшие проекты находятся на стадии подготовки.

См. также

Ссылки

Further reading

• Satyajeet, D; Deshmukh, A R; Dorle, S S. (англ.) // International Journal of Computer Applications : journal. — Vol. 134 , no. 12 . — P. 1—8 . — doi : .
• 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 :
• Arkian, HR.; Atani, RE.; Pourkhalili, A.; Kamali, S. (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
• 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
• 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 : .
• 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
• Gozalvez, J.; Sepulcre, M.; Bauza, R. (англ.) // (англ.) ( : magazine. — Vol. 50 , no. 5 . — P. 176—183 . — doi : .

Ссылки