第一章、 緒論
本章節主要說明車載網路(Vehicular Ad Hoc Network, VANET)的研究背景，針 對快速行駛下使用無線行動網路所面臨的問題提出研究動機與目的，最後為本論文 的架構。
1.1 研究背景
因應車用行動通訊網路的發展，由行動隨意網路(Mobile Ad Hoc Network, MANET)所延伸出的車載網路 VANET 具下列特質：
(1) 由於車輛快速行駛進而導致網路拓樸經常性且快速的改變。
(2) 其網路拓樸與車輛的行進路線將受某些實體因素所限制，例如，道路方向、
速度管制、交通規則、交通號誌等。
(3) 無需擔憂能源耗損方面的問題，因為車輛可自行產生電力或儲存足夠的電力 供通訊設備使用。
(4) 車輛可裝載某些特定裝置，例如，全球定位系統(Global Positioning System, GPS)，可藉此取得車輛相關資訊(如地理資訊、速度、移動方向等)。
VANET 以電子電機工程學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)中的 IEEE 802.11 通訊協定為基礎，並延伸出 IEEE 802.11p(Wireless Access in the Vehicular Environment, WAVE)，採用 5.9 GHz 頻段， 該標準目前尚在制定
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中，draft 為 11.0 版本[1]。其中實體層(Physical Layer, PHY)採用 IEEE 802.11a 之 規格，而相關應用如：資源管理、安全機制控管、頻道切換、電子收費等，於 IEEE Std 1609 系列標準中各司其職[2][3][4][5]。
通訊模式主要以車輛間相互傳遞訊息之車間通訊(Vehicle-to-Vehicle, V2V)及車 輛與路邊基礎設施通訊的車路通訊(Vehicle-to-Infrastructure, V2I)兩種。V2V 模式以 車輛中所裝載的車載單元(Onboard Unit, OBU)進行直接或多跳(multi-hop)傳輸，而 V2I 則透過建置於道路邊之路側設備(Roadside Unit, RSU)存取網際網路，如，base station 或 access point (AP)。在 VANET 中車輛移動下如何有效的行動管理將是首 要解決的，[7] 中提到可藉由拓樸管理、位置管理、換手管理等以達理想的行動管理 成效。如何提供有效的行動管理，可朝下列幾個方向進行著手[13]：
(1)無縫式移動：無論車輛的位置或所使用的網路技術皆能提供移動中的車輛擁 有可存取且連續不中斷的連線。
(2)快速且垂直換手：在智慧型傳輸系統(Intelligent Transportation Systems, ITS) 中許多應用服務注重網路延遲時間，如，交通意外、安全方面等較急緊且即時性較 高的服務，因此快速的換手是必要的。
(3)IPv6 定址：在 VANET 環境中為了達到全球節點可達(Global reachability of all Internet nodes)需要大量的固定位址(IP)。因此，可藉由 IPv6 提供車輛持有固定
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可用 IP，此外 IPv6 亦能支援安全與 QoS (Quality of Service)方面的服務，因此在 VANET 中加入 IPv6 是較佳的。
(4)支援 Multi-hop 通訊：在 VANET 中可藉由 Multi-hop 模式延伸移動車輛的傳 輸範圍，使其能更有效的傳輸並抵達傳送目的地，因此，若能提供較佳的路由或廣 播以增進 Multi-hop 傳輸模式便能使移動管理更有效率。
(5)擴充性(Scalability)與效率：在 VENET 中移動節點數量龐大且切換網路極為 頻繁，因此移動管理必需是更具擴充性且有效率的支援不同類型的流量。
為了達到上述目標，許多相關議題持續廣受探討與研究，若 VANET 環境的行 動管理若能符合上述要素，使駕駛可不受限制，隨時隨地且有效率的存取網路服務，
並帶給 VANET 使用者更完善與方便的網路環境，使 ITS 於 VANET 中發揮最佳效益。
其中 IEEE 802.11p 的 draft 中只對 VANET 的需求提出符合各種應用之架構，
當車輛快速的於道路中移動時會造成車輛與 RSU 間產生頻繁的切換動作，對此部分 IEEE 802.11p 的 draft 中尚未明確定義相關換手程序，因此本論文將針對 VANET 中 換手問題進行改善。
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1.2 研究動機與目的
在快速行進且不斷變更網路拓樸的 VANET 中維持穩定的通訊，並且當網路間 進行切換時若能有效的執行換手程序，將有助於資訊的傳遞與交換以提供相關資訊 給駕駛，例如，道路發生意外或交通擁塞等情況、電子地圖定位與導航、其它相關 應用服務的使用等，因此提供一舒適且安全的 VANET 環境給駕駛人是必要的。
而其中由於 VANET 的特性與限制，如移動速度快、道路與交通號誌等限制，
將導致網路拓樸快速的變動以導致網路斷線進而影響整體網路的傳輸效能。上述現 象於 V2I 傳輸模式下的市區街道交叉路口中將更容易發生，若以傳統的換手程序以 訊號強度作為換手決策，當車輛行經交叉路口時可能處於多個 RSU 涵蓋範圍下且受 附近建築物的影響下，將產生乒乓效應、連線不穩定、干擾等情況，導致車輛無法 適時的切換合適之 RSU，造成頻繁的切換網路、換手延遲等，影響整體傳輸效能。
而為了解決傳統網路中以訊號強度為換手決策所造成的問題並達到前章節所提 的有效移動管理目標，本論文將針對 VANET 中的 V2I 傳輸模式下的換手議題進行 探討，在此藉由 GPS 與 OBU 取得位置與車輛行駛方向訊號(Turn Signal)資訊並結 合媒介獨立換手(Media Independent Handover, MIH)，根據 VANET 中車輛的特性 以設計一適用於市區街道交叉路口中能有效切換 RSU 以存取網路之預先換手機 制，使車輛於交叉路口時能準確並快速的選擇較適合的 RSU，維持較佳且穩定的網 路連線，改善交叉路口中的換手效能且有效的減少延遲時間並提高整體傳輸效能。
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1.3 論文架構
本論文架構共分為五個章節，分別敘述如下，第一章即為緒論與說明本論文之 動機與目的；第二章的為 VANET 簡介與相關的換手決策及方向性路由等研究之介 紹與探討；第三章將介紹本論文所提出之 PDHO 換手機制與流程；第四章針對本論 文所提出的架構進行模擬與效能分析；最後，第五章為本論文之結論與未來研究。
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