基于802.11p/1609的车联网技术的研究分析

王羚伊

沈阳工学院



基于802.11p/1609的车联网技术的研究分析

王羚伊

沈阳工学院

随着汽车数量的不断增加和物联网技术的快速发展，车联网技术逐渐受到大众的关注。本文对车联网技术中的网络结构与协议栈进行了研究分析，并将车联网与传统网络进行了简要对比。

1　车联网技术的研究背景

我国正处于汽车消费的快速增长期，截至2016年3月底，全国机动车保有量达2.83亿辆，其中汽车1.79亿辆；机动车驾驶人达3.35亿人，其中汽车驾驶人2.89亿人。随着汽车数量的增长，交通事故与拥堵问题日益严重。

随着物联网技术的发展，物与物、物与人之间的通信网络不断完善，智能交通系统已经成为交通运输领域的一个前沿课题。智能交通能够提高交通基础设施和运输装备的利用效率，改善行车安全，减少事故的发生。智能交通系统包括交通信号的自适应控制、拥堵预警、事故预警、车辆安全服务、收费功能等应用，这就需要一种稳定高效的无线网络作为基础。

2　车联网技术的研究分析

V2X技术作为智能交通方案，是汽车物联网技术的一部分，V2X车联网技术针对车间快速移动的特性，采用专为车间通信定义的802.11p协议作为通信基础，采用1609系列标准作为网络服务基础形成车间自组网络。它使每辆车变成一个控制中心，实现车与车、车与基础设施、车与行人的通信。本文针对V2X车联网技术的网络结构与协议栈进行了研究分析。

2.1车载网络协议栈结构

现有的车载网络大多是依据IEEE 802.11p和1609系列标准实现的。802.11p和1609系列标准从整体上定义了车载网络的系统架构，定义了网络的物理层、数据链路层、网络层与传输层的协议与服务，指明了车载网络中使用的数据类型与传输方式。

根据协议栈结构图，车载网络主要由以下部分构成：

（1） 网络的物理层和靠近物理层的部分MAC层由802.11p标准定义，802.11p标准以802.11无线局域网标准为基础，针对车载电子通信的应用需求做出了补充扩展。

（2） 1609.4标准在802.11p标准的基础上，对MAC层功能进行了拓展，提供了增强性功能，对多信道协调功能进行了详细的定义。

（3） 传输层和网络层的协议与服务，由1609.3标准定义，它明确了车载网络所提供的网络服务，确定网络上层所使用的通信协议为TCP/IP协议和WSMP短消息协议。

图2.1　协议栈整体结构

2.2IEEE 802.11p标准的研究分析

IEEE 802.11标准，是为无线局域网制定的标准，规定了局域网中用户与终端节点的无线接入和数据存取。802.11p是对802.11标准的扩充延伸，主要用在车用电子的无线通讯上，来符合智能交通系统的相关应用。

2.3IEEE 1609系列标准的研究分析

IEEE 1609系列标准提供了一个在车载网络环境下能够有效使用无线网络的存取方式，描述了WAVE/DSRC体系结构及多信道WAVE/DSRC设备在移动车载环境下通信所需的必要服务。

1609.3标准定义了网络服务，包括数据层和管理层。数据层包括LLC层，IPv6及其上层协议，WSMP短消息协议三部分，负责传输高层信息。管理层包括服务请求和信道接入分配，管理数据传输等配置管理部分。1609.3提供了WSMP和IPv6两种数据层协议栈，其中WSMP协议是特有的、专门为WAVE环境而设计的。1609.3另外定义了用于控制管理的WSA。

1609.4标准主要定义了多信道操作。它提供了一种有效机制来控制上层数据的多信道传输，规定了通信协议栈媒体接入控制接口，负责WAVE系统中各个信道的切换操作，并定义了一些MAC层的功能，为1609.3的各个模块提供技术支撑。

从上述分析可以看出，V2X车联网技术的网络协议栈结构与传统的网络结构类似，但是汽车结点具有高速移动性，对于消息的实时性、高效性有更高要求，因此在数据通信时，需要专门的通信协议进行更高效的数据传输。