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智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System, ITS)是透過一些通信和資 訊等技術,整合人、車和道路的資訊,提供即時的訊息,進而提升運輸時的安全 和效率。而智慧型運輸系統的通訊技術,主要分成:車輛到基礎設施之間 (Ve-hicle-to-Infrastructure , V2I)、車輛到路側單元之間 (Vehicle-to-Roadside Units, V2R)、車輛到車輛之間 (Vehicle-to-Vehicle, V2V)三種型式。V2V 和 V2R 主要是 短距離傳輸,像是用 Wi-Fi 或者 DSRC(Dedicated Short Range Communications) [1][2][3]。而 V2I 主要是長距離傳輸到基礎設施網路,像利用 WiMAX、GSM (Global System for Mobile Communications)或是 3G。為了實現智慧型運輸系統更 多的應用服務的可能,近年來有很多文獻都在研究探討利用這三種通訊技術所建 構成的車載網路(Vehicular Ad-hoc Networks , VANET)。

車載網路是一群具有無線傳輸裝置的車子所形成的高度移動性的隨意網路 (Ad-hoc Networks),它可以跟鄰近的車子、路側單元(Roadside Units)或者無線基 地台作溝通,彼此傳遞、交換訊息。而透過車輛的移動來傳遞訊息可以傳送到其 他網路架構所傳遞不到的地方,並且其成本較低。至於它和移動式無線隨意網路 (Mobile Ad-hoc Networks, MANET)不同的地方在於,車輛擁有高度的移動性,使 得車載網路下的網路拓樸的變化情形很大,很難存在長時間穩定的路徑,故需要 更頻繁的去維持、更新路由表(routing table)或是鄰居表(neighbor table)等資訊。

並且車載網路的節點為車輛,車輛只行走在道路上,故其網路拓樸是隨著道路路

人為的干預,使得資訊的傳遞更立即。 傳輸的位元是變動的(Variable Bit Rate, VBR),造成封包遺失的分佈不均。影像會 在短時間內傳送大量的封包(bursty traffic),大大的增加傳輸頻道競爭(channel contention)的問題,造成封包大量遺失。而影像最重要的特性是它有播放截止時 間(deadline)的限制,此限制大大增加了在車載網路下傳送影像的困難度。傳統傳 遞文字的車載網路,若是沒有其他更好的選擇的車輛來幫忙傳遞封包時,此車輛 可以把封包放入暫存器內,封包隨著車輛一起行進,直到遇到傳遞選擇權比自身 更好的車輛出現時,再把封包傳遞給它(carry and forward)。而因為影像播放截止 時間的限制,使得在制定車載網路下傳遞影像的協定時,必頇不得允許封包的暫 存,因為若是封包在播放截止時間之後才送到,則此封包就沒有用處了,會被丟 棄。

大部分探討影像傳輸方面的研究主要還是應用在隨意網路、移動式隨意網路 [5][6]或是網狀網路(Mesh Network)[7]之下。在車載網路下探討影像傳輸方面的 研究,是在近年來才慢慢開始被人重視。如 V3[8]提出了一個傳遞影像的基礎架

系統時,希望在提供影像服務時,透過多路徑的備份機制,但是卻有較輕微的傳

Figure 1 System architecture

那我們的系統透過路側單元的協助來幫助提供影像的服務,則會衍生出一些 額外的問題,像是路側單元的選取機制和如何從路側單元傳送影像到使用者的協

定等,都是本篇論文研究的議題。在路側單元選取問題方面,如上圖所示,使用 者未來行經的各個路口,會被當作暫時的服務點,即代表若是路側單元可以在一 定延遲時間下傳遞給路口的服務點,即表示此路側單元可以在特定的時間下服務 到使用者。路口服務點可以被多個的路側單元所服務,那如何找出最少數目的路 側單元集合即為我們想要求的解,此路側單元選取問題即可以轉換成覆蓋問題 (Set Covering Problem, SCP),只是路側單元的選取問題會加入一些額外的條件,

例如各個路口的服務需求時間可能是會有衝突的,所以我們必頇對路側單元作排 程規劃,我們的系統為了透過多路徑的封包備份機制來提高封包成功傳遞率,我 們必頇減少傳輸頻道競爭的情形發故我們加入時間上的限制和減少傳輸頻道競 爭的條件到我們演算法的決策裡面,故我們針對路側單元選取問題,提出了一個 演算法來解決這個有附加條件的覆蓋問題。針對從路側單元傳送影像給使用者,

我們提出一個以路口為基礎的路由協定來傳遞影像,使得封包的延遲可以儘量在 一個影像播放截止時間下抵達使用者。

本篇論文接下來的部分包括:第二章會介紹在車載網路下傳送影像的相關研 究;第三章將會提出我們的系統和路側單元選取機制的覆蓋演算法,並且會提出 一個在車載網路下傳遞影像的協定;第四章中,會針對我們系統的路側單元選取 演算法,並根據選取出來的結果去做網路模擬;最後第五章則是對於此篇論文的 結論及未來展望。

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