【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，以及車輛和便攜設(shè)備（V2P: Vehicle To Pedestrian）之間的通信。WAVE ：車上單元（OBU: On Board Unit）之間、OBU 和行人（Pedestrian）之間組成小型的無(wú)線ad hoc 網(wǎng)絡(luò)，完成安全、娛樂(lè)等信息的交互；OBU還可以通過(guò)路邊單元（RSU: Roadside Unit）以有線或者無(wú)線的方式和互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線局域網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)相連接，完成信息的交換。其中，OBU為車輛上安裝的片上單元，RSU 為路邊單元，Pedestrian代表路邊行人身上攜帶的便攜設(shè)備[2]。 車載通信的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) WAVE組成部分WAVE 中的模塊主要包含OBU、RSU、傳感器、以及WAVE 中為了實(shí)現(xiàn)互通性而提供的通信接口?；谇度胧教幚韱卧腛BU， 網(wǎng)絡(luò)中的STA，即通信系統(tǒng)中的移動(dòng)終端，不同OBU 只是通信方式和頻率的差異；RSU 中的AP，主要負(fù)責(zé)車載單元的接入，以及與其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。在沒(méi)有RSU 的情況下，OBU 之間組成移動(dòng)的車載自組織（ad hoc） 網(wǎng)絡(luò)。 所示，RSU 和OBU 利用WAVE 協(xié)議棧通信，從而完成應(yīng)用報(bào)文的交互過(guò)程。相關(guān)的協(xié)議棧及其功能將在下一節(jié)具體描述。 WAVE組成部分 WAVE協(xié)議棧及功能WAVE通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)包含MAC層協(xié)議，PHY層協(xié)議和上層IEEE 1609協(xié)議族。IEEE （體系結(jié)構(gòu)描述）、（資源管理）、（安全服務(wù)）、（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及通信服務(wù)）、（服務(wù)信道管理）等，[5]。WAVE 的協(xié)議架構(gòu)，達(dá)到獲得更高的通信速率和更大的傳輸范圍，以及與現(xiàn)有的Internet 和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)更好地融合的目的。WAVE 標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)一系列的服務(wù)和接口被標(biāo)準(zhǔn)化使得V2V 和V2I 通信變得更加安全可行，也為車載環(huán)境下更廣范的應(yīng)用（包括車輛安全、自動(dòng)計(jì)費(fèi)、增強(qiáng)型導(dǎo)航和交通管理等）提供了基礎(chǔ)。WAVE 協(xié)議棧以經(jīng)典的OSI 七層模型為參考， 所示，管理平面負(fù)責(zé)協(xié)議棧的參數(shù)以及行為控制，數(shù)據(jù)平面負(fù)責(zé)傳輸有效數(shù)據(jù)信息。 WAVE協(xié)議棧 IEEE WAVE物理層采用OFDM調(diào)制方式。MAC層去除了主動(dòng)掃描、關(guān)聯(lián)和認(rèn)證等協(xié)議流程，使得WAVE 應(yīng)用能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)高效完成；同時(shí)引入了多信道協(xié)作機(jī)制，以達(dá)到更高的傳輸速率；從性能上看，IEEE Mbit/s，傳輸范圍達(dá)1km，支持高達(dá)500 km/h的運(yùn)動(dòng)速度，可以對(duì)抗有多條長(zhǎng)時(shí)延的反射徑的環(huán)境，但是WAVE設(shè)備的有效傳輸距離為300m，此時(shí)的傳輸速率為6 Mbit/s。從技術(shù)上來(lái)看，IEEE ，如熱點(diǎn)間切換更先進(jìn)、支持移動(dòng)環(huán)境、增強(qiáng)了安全性、加強(qiáng)身份認(rèn)證等，同時(shí)也為不同廠商產(chǎn)品間的互通性提供了參考標(biāo)準(zhǔn)[6]。 IEEE 1609協(xié)議族 IEEE 1609標(biāo)準(zhǔn)是基于IEEE [7]。其中每個(gè)具體的協(xié)議及功能如下：　 IEEE —“資源管理”，其中規(guī)定了多個(gè)遠(yuǎn)程應(yīng)用和資源管理間的控制互換流程。此模塊位于應(yīng)用層，負(fù)責(zé)信息的交換，定義資源設(shè)備與資源管理設(shè)備之間通信的格式及方法，以便傳送數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)信息。 IEEE —“應(yīng)用和管理信息的安全服務(wù)”，其中包括了WAVE信息安全抵制竊聽(tīng)、電子欺詐和其他襲擊的方法。此模塊定義在WAVE/DSRC系統(tǒng)中的安全信息封包格式及處理方式。也定義WAVE管理與應(yīng)用信息的加密方法，車輛引發(fā)的安全意外處理方法。 IEEE —“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)”，此模塊位于OSI 的網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層，以便提供WAVE/DSRC 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)?？梢蕴峁﹥蓚€(gè)車輛設(shè)備之間的通訊，或者車輛設(shè)備與路旁設(shè)備（Road device）之間的通訊。它控制WAVE的連接設(shè)置和管理。 IEEE —“多渠道運(yùn)行”， 的多渠道運(yùn)行對(duì)單渠道運(yùn)行。協(xié)調(diào)控制頻道（CCH）與服務(wù)頻道（SCH）的多頻道運(yùn)作。它包括優(yōu)先權(quán)（Priority）的使用，頻道的切換的機(jī)制。 IEEE P1609協(xié)議棧參考類型 IEEE 1609系列標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)在車載網(wǎng)絡(luò)中能夠有效使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的存取方式。在IEEE ，也在IEEE 1609系列中提供了有效的快速傳遞信息的通訊協(xié)議。IEEE 1609協(xié)議族依賴于IEEE ，完整地解決了車載終端中關(guān)于互通性的通信接口問(wèn)題，而且為每一層的順利完成分別制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)，為高速（最大27 Mbit/s）短距離（最大1 km）低時(shí)延的車載環(huán)境下的無(wú)線通信定義了架構(gòu)、通信模塊、管理結(jié)構(gòu)、安全機(jī)制和物理接入。 WAVE通信過(guò)程 WAVE把通信設(shè)備分為服務(wù)提供設(shè)備（PD：Provider Device）和用戶設(shè)備（UD：User Device）兩類，WAVE的典型運(yùn)行流程如下:（1） PD啟動(dòng)，開(kāi)始廣播WAVE 服務(wù)信息（WSA: WAVE Service Announcement），開(kāi)啟了一個(gè)WAVE 基本服務(wù)集（WBSS：WAVE Basic Service Set）。WSA 中攜帶了諸如使用信道、提供哪些應(yīng)用程序、各個(gè)應(yīng)用程序的使用參數(shù)等的信息。 中廣播Beacon 信息的過(guò)程。（2）當(dāng)UD進(jìn)入PD提供WBSS的區(qū)域后，收到PD廣播的信息WSA，根據(jù)所存儲(chǔ)的密鑰解密WSA，并分析其中的配置信息，判斷是否和自己的配置信息相匹配，如果匹配，則加入此WBSS中，并根據(jù)WSA中的配置信息配置相關(guān)參數(shù)，如使用頻率和信道等。（3）PD和UD之間建立了一條通信鏈路，此時(shí)，不再有PD和UD之分，PD 和UD 轉(zhuǎn)為對(duì)等服務(wù)（P2P: Peer To Peer模式），它們之間開(kāi)始平等交換數(shù)據(jù)信息，而不再是一個(gè)只能發(fā)信息，另一個(gè)只能收信息的模式。（4）在設(shè)備決定退出此WBSS時(shí)，向協(xié)議棧的管理實(shí)體發(fā)出指令指示退出WBSS；或者，在設(shè)備檢測(cè)到不在此WBSS時(shí)，由底層管理實(shí)體向上層應(yīng)用異步通告。至此服務(wù)提供者和使用者之間的通信宣告結(jié)束。 WAVE的MAC層構(gòu)成 WAVE通信協(xié)議棧 ，IEEE （Physical layer，PHY）標(biāo)準(zhǔn)的制定，它工作在單邏輯信道。而WAVE的信道設(shè)計(jì)和操作都是由IEEE1609標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制。其中，IEEE ，即上層MAC標(biāo)準(zhǔn)的制定，故不需要了解物理層的參數(shù)，就能通過(guò)多信道使上面幾層運(yùn)行。 MAC下層 — 基于IEEE IEEE 。在MAC層, 由于OBU 設(shè)備具有移動(dòng)性特征, IEEE 去掉了Active Scanning、Association、Authentication等需花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間的協(xié)議流程, 并使所有的802. 11p信號(hào)在同一個(gè)信道中進(jìn)行傳輸, 且具有相同的BSS ID, 使得協(xié)議能夠較好滿足移動(dòng)車輛環(huán)境下的通信需求, 并保證WAVE 應(yīng)用在盡可能短的時(shí)間內(nèi)高效完成。a href= title=襄陽(yáng)人家襄陽(yáng)人家/aa href= title=沒(méi)得看沒(méi)得看/aa href= title=春哥網(wǎng)春哥網(wǎng)/aa href= title=貓哇網(wǎng)貓哇網(wǎng)/aWAVE 設(shè)備需要支持多個(gè)信道, IEEE 802. 11p定義了CCH 和SCH, 1609. 4規(guī)定設(shè)備需要支持一個(gè)CCH 和多個(gè)SCH。CCH 用來(lái)傳輸WSM 和廣播WAVE 服務(wù)(WSA) 。 SCH 用于傳輸IP分組。在信道協(xié)調(diào)機(jī)制之中, SCH 和CCH 作為兩個(gè)獨(dú)立MAC 實(shí)體存在于IEEE 之上。 此外，相對(duì)于802. 11a 20MHz信道, 802. 11p 10MH z信道的傳輸速率將分別是1124以及27Mbit/s。改變調(diào)制和編碼率可以獲得不同的傳輸速率。其次，在IEEE ，節(jié)點(diǎn)只需要發(fā)送WAVE Announcement Action幀就建立了一個(gè)WBSS，同時(shí)它成為該WBSS的Provider。其它節(jié)點(diǎn)只需要根據(jù)接收到的WAVE Announcement Action幀進(jìn)行相應(yīng)的配置并切換到指定的信道上便可加入該WBSS，加入WBSS的節(jié)點(diǎn)稱為User。Provider和user之間不需要任何的交互。WBSS一般通過(guò)在CCH間隔發(fā)送WAVE Announcement Action幀（包含了用戶加入該WBSS所需的所有信息）來(lái)進(jìn)行建立，并在下一個(gè)SCH間隔上進(jìn)行通信。當(dāng)WBSS初始化之后，Provider和User節(jié)點(diǎn)除了名字外便不再有任何不同，即使Provider不再是該WBSS的成員時(shí)，本W(wǎng)BSS依然存在。需要注意的是，建立WBSS是在控制信道上，但是真正的數(shù)據(jù)發(fā)送卻不是在控制信道上，而是在WAVE Announcement Action幀指定的服務(wù)信道上，即Provider在控制信道上廣播其將在接下來(lái)的SCH間隔，在指定的服務(wù)信道上建立WBSS[8]。 MAC上層 — 基于IEEE 在IEEE 中主要是規(guī)定了多通道的操作，即如何在WAVE 中處理各個(gè)不同頻道之間的數(shù)據(jù)傳輸操作，并且定義一些關(guān)于MAC 層的功能[9]。 制定出來(lái)的， 主要位于IEEE 的LLC 1P PHY 層之間，主要包含管理層和數(shù)據(jù)鏈路層。在IEEE 規(guī)范中，關(guān)于數(shù)據(jù)層主要分為兩類：同步通道和優(yōu)先權(quán)。首先是同步信道。在IEEE ，分別是傳送控制信道Control Channel（CCH）和業(yè)務(wù)信道Service Channel（SCH）。當(dāng)裝置只有一個(gè)天線時(shí)，用以下方式對(duì)此二個(gè)頻道進(jìn)行存?。阂罁?jù)協(xié)議中的定義，每隔50ms 進(jìn)行一次CCH與SCH 的切換，并且規(guī)定每秒開(kāi)頭都先從CCH interval開(kāi)始。如果是較具優(yōu)先性的重要信息如IEEE 中的WSA 信息，而當(dāng)WAVE 裝置使用某服務(wù)時(shí)就從指定的SCH 進(jìn)行此服務(wù)?？紤]頻道切換時(shí)需要時(shí)間，規(guī)范中在每個(gè)頻道與頻道之間加入Guard Interval 以防止可能的切換誤差。由于必須要在二個(gè)頻道間切換，裝置與裝置間必須做時(shí)間同步才能進(jìn)行溝通。有關(guān)于時(shí)間同步的部分定義于IEEE 的管理層中。其次是優(yōu)先級(jí)。在IEEE 的MAC 中用到兩個(gè)IEEE 1P 的MAC，各別處理CCH 跟SCH的封包。當(dāng)IEEE LLC 要送出封包時(shí)會(huì)先進(jìn)行Channel Routing，此部分會(huì)根據(jù)封包的種類屬于控制類型或是服務(wù)類型，分別放到對(duì)應(yīng)的MAC 中。每個(gè)封包也都有User Priority 的屬性以便于進(jìn)行封包排序，優(yōu)先權(quán)高的會(huì)先進(jìn)行傳送。關(guān)于IEEE 的管理層，主要可分成以下兩個(gè)部分：時(shí)間同步和切換方式。關(guān)于時(shí)間同步，在IEEE 1 規(guī)范中允許裝置可用一個(gè)天線存取兩個(gè)頻道，即天線在一定的時(shí)間間隔中進(jìn)行二個(gè)頻道的切換，因此裝置間必須達(dá)到時(shí)間同步才能進(jìn)行溝通。規(guī)范中主要定義了兩種同步機(jī)制，使用GPS 設(shè)備取得標(biāo)準(zhǔn)UTC 時(shí)間，或是通過(guò)發(fā)送Timing Advertisement 的信息來(lái)進(jìn)行同步。以GPS 設(shè)備進(jìn)行同步相對(duì)后者而言較為簡(jiǎn)單，但需求為須要安裝GPS 設(shè)備才能進(jìn)行同步。第二個(gè)方式是透過(guò)一個(gè)裝置持續(xù)發(fā)送Timing Advertisement 的訊號(hào)來(lái)讓接收者進(jìn)行時(shí)間同步。關(guān)于切換方式，在IEEE 協(xié)議中針對(duì)單一天線的雙頻道切換方式除了50ms/50ms進(jìn)行CCH/SCH切換外，另外還提供兩種靈活的切換方式：Immediate Access 和Extended Access。Immediate Access 表示當(dāng)天線在CCH interval 時(shí)，因?yàn)槭褂谜咝枨螅⒓辞袚Q到指