第一章 緒論
1.1 背景
國
立 政 治 大 學
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Na tiona
l Ch engchi University
第一章 緒論
1.1 背景
近來由於車載隨意網路(Vehicular Ad-hoc NETworks, VANET)技術需求的提升，使得相 關研究不斷改良演進。這些研究包括從車輛移動模式(mobility model)的研究；根據車用 網路適性而設計的繞徑協定；或是針對一些特定應用如廣播緊急事件的訊息、車輛事故 現場定位等關鍵任務應用，而設計的無線通訊方法；以及在高速率、高可靠度、或高安 全性等效能方面的改良。雖然這些應用所使用到的技術研究在近年來都有長足的進展，
然而在商業的普及上仍有許多進步的空間。
透過許多學者的研究，我們可以了解到 VANET 與其他移動式無線網路(Mobile Ad -hoc Network, MANET)本質上的差異與其獨特性。這些特性之中，包括車輛移動的方式，
所有的車輛皆依循著道路的鋪設而移動，而一般的道路又分為單向雙向以及因不同的車 道數目而有所不同。這樣的移動方式和在一個開放空間任意移動的方式存在非常大的差 異。另外，道路分布的拓樸，也呈現多重樣貌的差異性，像是一般棋盤式的市區道路(或 稱為曼哈頓式街道分布)或不規則的網狀分布，一般郊區或小城鎮的主幹道與街道交錯 的分布，另外還有如遠程公路或高速高路，多以直線非交錯的形式呈現，甚至也可以發 現因地理環境如河流、丘陵、海岸線所造成特殊的道路分布樣式。這些不同的樣式，都 會影響到車輛節點的移動和分布的狀況，同樣地也會對無線網路通訊產生關鍵性的影響。
另外，即使在相同的地點，道路上的車輛，也會因時間而有所不同，例如上下班尖峰時 間和夜間的離峰時間，兩者所呈現的移動模型很可能是南轅北轍的。此外，車輛移動的
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主動式(proactive)與隨需式(reactive or on-demand)兩種，兩者最大的差別在於路徑資料的 更新頻率。主動式的方法會自始持續維護路徑資料，而隨需式的方法只有當資料需要傳 position-based (or location-based)的繞徑協定。將封包傳遞的過程，依據節點地理位置來 傳遞，各節點在取得周圍節點的座標位置後，加以運算以獲得最有效的封包傳遞路徑。‧
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網路拓樸變化[13]，所以一些跨層式(cross-layer)的解決方法被相繼提出，期望能更有效 地解決 VANET 上效率的問題。這些跨層式的設計，主要是強調藉由交換網路各階層的 狀況，來輔助其他層在決策上的最佳化。例如，利用蒐集實體層通信訊號的強弱，來協 助繞徑層在選擇節點路徑的參考。
VANET 上的各種應用，也隨著技術上的突破而蓬勃發展。這些相關的應用包括:
1. 與安全相關的應用，主要是著重在以價格低廉的 Wireless LAN 無線技術，來 取代價格昂貴防治車輛意外發生的其他設備或解決方案。
2. 信息散播的服務，主要是用來解決交通壅塞的問題。藉由封包的散布來讓後方 進入熱區的車輛有機會改道。
3. P2P 資料傳輸的應用，利用道路上的同向車輛，在相當時間內，保持固定的相 對空間位置的特性，得以較好 QoS 的品質及較高機率成功分享給鄰近資料訂閱 者。
4. 其他應用如與延遲容忍網路(Delay-Tolerant Networking)相關的應用。在節點數 量極少的環境，若對於資料的可靠度需求較高，且在即時性上面的需求較低，
便可用機會傳遞(opportunistic forwarding)的方式來傳送資料封包，這類應用可 在一些救災訊息的通報上發揮作用。
從這些不同的應用來看，我們也可了解車用網路的多樣性，當在探討各種技術的改 良時，往往也必須依據應用的需求不同，調整技術發展的方向。
一般在 VANET 的環境，可區分為 V2I (Vehicle-to-Infrastructure)、V2V
(Vehicle-to-Vehicle)兩種型態，其中 V2I 是指車輛之間的通訊可藉由道路兩旁的基礎設
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備，來做資料傳輸的節點，藉由這些固定的節點，往往可以協助純粹 ad-hoc 的無線網 路，提升傳輸效率。除此之外，一般車輛都會配置發電系統，所以對於車載的通訊系統 平台，在運算能力與降低功率消耗問題等關鍵需求上，比較能夠提供充足的條件來滿足 更複雜的方案，來解決通訊上的問題，這也是車載網路發展無線應用的優勢。