无线通信网络及其应用

无线通信网络及其应用

丁玉龙,陈定娥,支朋飞

（陕西烽火电子股份有限公司  陕西宝鸡 721006）

摘要：随着近代我国工业经济实力的明显增强和工业科技水平的显着提高，交通运输业发展迅速，汽车运输业越来越深刻地影响着人们的实际日常生活服务。车辆数量的突然快速增长也引发了一系列社会问题。基于此，无线通信系统网络应运而生。本文对车辆无线网络通信技术及其应用前景进行了进一步的研究和分析。

关键词：无线通信网络，应用。

简介：智能交通系统长期以来一直被认为是解决现代交通各类重大问题的最有效、最实用的方法之一。当前，我国复杂的交通环境问题和技术现状意味着智能交通系统的发展也有着更加迫切的发展空间。显然，无线通信网络是构成智能交通系统核心的最基本的信息网络承载系统平台。可自动实时监测和采集道路交通信息，及时自动提示和播报车辆安全信号和位置信息。

1、无线通信网络系统的关键通信技术

1.1  物理层技术

无线传输信道与传统通信系统方式相比,具有传输信号快的重要特点。众所周知当车辆在城市、住宅区等密集人口的地区内行驶时,多径衰落问题才是真正影响车载通信网络质量的最基本影响因素；然而在城镇郊区、高速公路等地区行驶汽车时,高速运动而引起的信道时变是不可忽视的限制因素。对于仅在物理层内使用了OFDM无线通信系统,OFDM无线对信道频率偏移响应的足够高的灵敏度。

1.2  媒体接入层技术

MAC层的一个关键的技术主要是管理MAC的资源。车辆无线系统网络中的无线MAC层网络具有不同于车辆传统通信网络模式的一些特点，传统的网络信道质量通常受到实际道路环境要求和车辆交通条件差异的影响,网络结构拓扑经常受到真实道路情况和高速车辆实际移动的速度大小的影响,链路不够稳定,然而无线MAC层支持车辆之间的实时高速车辆移动,并以此确保网络通信数据的实时性和高度可靠性；采用分布式传输网络可确保用户能公平且高效便捷地通信。

1.3  路由层技术

在车辆间通信的网络结构中,路由技术重点是设法找到一个从源通信节点(发送端车辆)到最终目标节点(接收端车辆)之间比较合适的传输路径,以有效确保网络通信连接的可靠性。由于网络设计中数据包的有效带宽范围是预先确定过的,传输途中的数据包数量增加过多则将必然导致链路冲突率急剧增加,并进而大大地提高数据包丢失率。基于保留算法,首先需要设置等待发送时间,然后再根据等待发送时可重复的数据数来确定发送数据包时间的优先级，发送的重复的数据包越多,保留的时间节点中的比例将越大。等待时间过后,选择保留比例中最低的时间节点作为下一跳。该方法也可以帮助有效的减少链路冗余并进一步提供了传输的效率。

1.4安全技术

车辆网络协议允许网络节点（车辆或路边基础设施）通过一个或多个跃点相互通信。节点可以分别充当终端节点和路由器。车载无线网络系统是一把“双刃剑”：一方面确实可以随时为汽车驾驶员提供大量丰富有效的通讯工具；另一方面，它可能很容易被黑客技术和其他恶意网络攻击技术。因此，车载通信网络系统的整体安全性不容忽视，否则，使用这些通信网络系统将直接导致网络犯罪，甚至整个车载通信网络系统的整体部署将毫无意义。

2、车辆网络安全的潜在漏洞

2.1  干扰

干扰可能直接地产生的一些干扰信号,导致无法立即在其信号接收频率范围内重新建立通信。由于其网络的覆盖地域范围一般(如高速公路附近)也是可以确定范围的,干扰机往往能够使用此所定义出的地域范围内进行干扰。

2.2  假冒

车辆网络的一个主要技术漏洞特征之一即是要求系统准确并及时地接收应用程序数据。攻击者发送出了一条虚假的警告消息,导致大部分车辆网络迅速崩溃“感染”。许多车辆如果收到类似此类错误的消息,驾驶员也可能会因此做出一系列影响整个车辆使用安全状况的故障响应,大大的降低车辆网络信息安全性的总体可靠性。

2.3  篡改

任何一个中继通信节点都将有可能破坏其与所有其他的中继网络节点之间正常的通信，换句话说,任何一个需要的或者价值高的信息、可靠的信息或安全有效的信息都可能被同时和被人篡改。事实上,篡改他人的消息也将远比伪造他人的消息将变得更容易,影响的范围可能更大。

3、应用前景

3.1车载娱乐和导航

传统的道路交通信息监测和采集方式，通常是通过部署的监测分析设备从道路控制中心系统发布结果，具有很大的管理局限性。在基于VANET的车辆网络结构设计中，车辆之间可以建立通信，并结合实时电子地图数据的综合应用，可以随时获取大量道路交通信息。实时性能和数据准确性大大提高。驾驶员还可以更准确地掌握主干道方向的道路交通流量，从而及时选择车辆密度波动较小的道路上的最佳行驶路线，避免进一步增加主干道的道路负荷和压力。

3.2  车辆警告

特殊危险车辆事故预警主要是指远程监控车辆内驾驶员动态，主动防止车辆疲劳和持续驾驶，防止其他显着影响车辆安全和标准驾驶性能的异常行为。正面碰撞预警系统已经广泛建模、开发和测试，夜视摄像头和自动倒车辅助预警等系统

设备已在大量车辆上安装。未来几年，安全预警功能和车道偏离预警系统将得到进一步应用。

3.3  车辆辅助驾驶

驾驶辅助系统还可以与附近车辆驾驶员的身体状态检测和驾驶员位置信息进行交互，同时可以帮助机动车驾驶员安全通过这些指定区域，及时可靠避免此类紧急情况。如果车辆的驾驶员系统没有正确响应车辆碰撞警告系统发出的危险警告，驾驶员控制辅助系统中的车辆碰撞警告系统也可以停止车辆系统的自动转向、制动、油门或方向盘操纵，以尽快将其性能恢复到最安全的状态。

3.4  车辆行驶自动化监控系统

车辆上的所有辅助设备和各种智能电表都可以是纯自动化的，也可以调用与一些相关部门自动协作的辅助设施。在满足某些方面的安全驾驶条件的情况下，可以应用实现车辆的自动驾驶辅助功能。此时，车载系统之间的密切技术合作，也是最大限度地提高网络通信的安全性和效率的关键。总之，未来的汽车智能驾驶系统将应用于许多复杂的情况，通过各种协作，系统的整体性能可以得到显着提升。

3.5智能交通

车辆通信网络技术不仅可以有效地为司机提供安全、舒适、便捷、顺畅的驾驶环境，还可以实现城市车辆指挥调度系统和区域内的实时交通分流，从而大大减轻了整体的交通负担。中心城市道路交通的严重拥堵压力将大大减小，甚至可以畅通运行。此外，车辆通信网络还可以灵活应用于公共交通的其他领域。在紧急避险情况下，可以通过广播的方式，将与车辆相关的安全预警提醒信息通过通信传输网络传送出去，以通知事故现场附近道路上的相关车辆随时采取紧急避险措施。如果与汽车的智能互联驾驶控制系统相结合，可以避免车辆连续多次碰撞，尽可能减少安全损失。

4、结论

总之，人们对车辆通信网络技术的正确认识才刚刚开始。通信网络项目在道路交通安全关键技术、网络环境安全防护和新型网络车辆应用技术的开发、研究均在积极地开展，并且在应用市场价值方面将具有非常大的潜力。车辆通信网络技术研究的成功开展，也将进一步帮助我国有效快速改善当前繁忙的道路交通状况，提供安全、舒适、便捷的行车服务环境，也将助力中国经济发展服务业。

参考文献

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