研究動機與背景

在科技如此蓬勃發展的世代下，車載網路(Vehicular ad-hoc network, VANET)是近期內許多人討論的議題之一。車載網路是能夠促使智慧交通系 統(Intelligent Transportation Systems, ITS)有更好發展的重要環節之一。不同 領域上對車載網路感興趣的研究方向也都不盡相同。在學術界有電動車充

例如：汽車連結程式(Connect Vehicle program)、整合汽車基礎設施(Vehicle Infrastructure Integration, VII)項目、柏克萊路徑(Berkeley PATH)項目等等[7]。

從上述這些項目可看出其目的是要完善智能交通系統，且在各領域上皆有 不同的研究方向，因此車載網路是具有前瞻性的技術。

車載網路的環境如圖1-1包含有：沿著路邊固定架設的路邊基地台 (Road-side unit, RSU) 設施、裝在車子上通訊的車載設備(On-board unit, OBU)圖中是用v1~v7來表示。在專用短程通訊的無線技術上是能夠支援二 種模式。一種是基礎設施對車(Infrastructure-to-vehicle, I2V)通訊模式，是用 於路邊基地台與車輛之間的通訊；另一種是車對車(Vehicle-to-vehicle, V2V) 通訊模式，是用於車輛與車輛之間的通訊。車載環境下能透過無線通訊，讓

圖1- 1：車載環境示意圖[2]。

車輛與路邊基地台進行通訊，也能夠讓車輛與鄰居車輛進行通訊。

車載網路的應用主要可以分為安全性應用跟服務性應用兩類。安全性 應用主要有緊急訊息和週期性廣播兩類。緊急訊息包含有：電子煞車警告、

發生事故後(post-crash)通知、交通號誌通知等等。週期性廣播內容為現在汽 車的狀態，例如：位置、車速、方向等等。在[8]中提到安全訊息擁有較高 的優先權，是為了確保資料能夠即時傳送和保證通訊的可靠度，所以安全 訊息必須要有較低的延遲。在車載網路下，一般安全訊息是透過競爭視窗 隨機選擇退後時槽，來決定傳送優先順序。由於安全訊息的緊急性，競爭視 窗通常設定會較小，但依然擁有碰撞的可能，無法確保能完整傳送，因此免 競爭的安全訊息也是許多研究的方向。在[8]中也提到服務性應用的目的，

主要是為了提高交通運輸效率以及駕駛舒適度，例如：告知可用的停車場、

地圖、電子收費、媒體下載、網路服務等等，因此服務性應用的優先權較 低， 但是對吞吐量要求較大。

圖1- 2：同步區間示意圖。

車載網路的主要標準之一，稱為汽車環境無線存取(Wireless Access in Vehicular Environments, WAVE)。汽車環境無線存取是用於整體的車載通訊 上，這個標準包含了IEEE 802.11p 和 IEEE 1609 家族[9]。其中 IEEE 802.11p 是根據IEEE802.11a PHY/MAC 所修改，適用於高速移動的車輛；IEEE 1609 家族則是包含了IEEE 1609.1 用於資源管理、IEEE 1609.2 用於安全訊息服 務、IEEE 1609.3 用於網路服務、IEEE 1609.4 用於多通道的協調。在汽車環 境無線存取標準裡定義了七個通道：這七個通道是由一個控制通道(Control Channel, CCH)和六個服務通道(Service Channels, SCHs)所組成。

在IEEE 1609.4 中提到同步區間(Synchronization Interval, SI)的概念。如 圖 1-2 的示意圖在同步區間下可以分為控制通道區間(CCH Interval, CCHI) 以及服務通道區間(SCH Interval, SCHI)。總同步區間長度為 100ms [10]，其 中同步區間可以再將時間對半分為50ms 的控制通道區間，用以傳送車輛安

圖1- 3：5.9GHz 上 WAVE 配置系統圖[15]。

另一 方面為了 有更 多不同 類型的車 載 網路應 用，聯邦 通 訊委員會 (Federal Communications Commission, FCC)也在 5.9GHz (5.850GHz-5.92GHz) 的頻段上分配75MHz 的頻寬給車載系統使用[11]。其中第一個 5MHz 為預 留通道，用來給安全空白邊界使用；上述提到的七個通道，每一個通道各有 10MHz。能夠提供高速資料傳送率約 6Mbps~27Mbps，通訊範圍約 300 公 尺。圖1-3 控制通道使用編號為 CH178 是用來控制與管理其他六個服務通 道。在六個服務通道中 Ch172 用於避免交通事故及緊急應變，當成緊急訊 息傳送通道；CH184 為高功率大範圍通道，適用於較遠的公共安全訊息傳 送；剩餘的通道用於普通服務資料傳送，也可以根據頻寬的應用將用來傳 送普通服務資料的服務通道合併為 20MHz。將它稱為 CH175={CH174, CH176}、CH181={CH180, CH182}，此時 20MHz 通道傳送上的資料優先順 是低於其他通道[11]。

目前在已經有許多和車載網路相關的研究，在我們的研究中主要是去 調整在IEEE 1609.4所提到的同步區間概念。這裡可以把先前車載網路的研 究區分為兩種類型：媒體存取控制(MAC)通訊規約、非媒體存取控制(non-MAC)通訊規約。

非媒體存取控制通訊規約的研究包含[12]與[13]。[12]把廣泛的3GPP 通訊系統和IEEE 802.11p多跳(multihop)建群方式。在這混合架構裡多跳的 建群方式被稱為VMaSC，因此整體架構又可以稱為VMaSC–LTE混合架構。

[16]提出一個免碰撞的媒體存取層控制通訊規約，也是利用分時多工

求與回應依然是運用競爭的方式，接著依據協調封包的結果在對應的服務