第一章 緒論
1.1 車載網路的簡介
第一章 緒論
1.1 車載網路的簡介
近幾年來，交通環境的大力發展和人類對移動性的要求，使得運輸系統成為 生活中的一個基本要素。而由於無線通訊技術的進步，車輛搭載通訊設備的情況 越來越普及，運用車載網路(Vehicular Ad Hoc Networks)使車輛之間進行協調、
共享及處理多種類型的資訊變得可行，目前有三種可能的網路架構運用在車載網 路上：運用固定蜂巢式閘道器(fixed cellular gateways)和無線區域網路存取 點(Wireless LAN access point)通訊(圖 1-1(a))、車輛之間的通訊(圖 1-1(b)) 及混和類型(圖 1-1(c))[1]。
圖 1- 1：三種車載網路的可能架構[1]
在車載網路之中的運用，首先想到的便是安全性方面，避免意外事故的發生 或是抑止意外的擴大也是重要的課題之一。透過快速的傳遞緊急訊息的封包，讓 位於事故後方的車輛能夠因為收到緊急的封包進行緊急的迴避或是繞道而行，這 一項機制除了可以降低車輛直接往事故方向再撞上去造成更大災害的機率，也可 以讓較遠方的車輛提前得知前方有發生事故提早改變路線，避免塞車也提供暢通 的道路以便救護單位救援時能夠不受到塞車的耽誤。
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安全性也是車載網路上的一項重要的議題，萬一有惡意的節點散播錯誤的訊 息，這將會導致整個車載網路陷入危險的地步。若車輛遇到事故，但附近卻有惡 意節點散播了沒有事故發生的訊息，除了讓事故車輛不能及時得到救援，事故不 得盡早排除之外，也會影響到事故道路上的行車環境不暢通，而沒有事故卻一直 回報有事故的情況之下，也會讓救護單位疲於奔命，浪費社會資源。因此透過良 好的訊息信任機制也是一個受到研究學者重視的方向。
對應到現實中人類對移動性的需求，商業方面的應用也是一塊值得去開發的 項目，停車場可以透過向四周發送訊息，使得駕駛人得知停車位的訊息，進而在 需要時前往停車。現實中的移動環境充滿的各種干擾，透過全球衛星定位系統 (Global Positioning System,GPS)大部分是可以準確地得到車輛精確的地理位 置，但萬一遇上高架橋的環境，有時候便會造成路徑預測的誤差[10]。而現實環 境中很多道路都是交錯在一起，導致在拓樸圖形上面形成交叉，對於車載網路的 路由便會造成很大的影響，因此也有相關的學者[11]在鑽研並提出有效的方法來 解決這樣問題。
與行動隨意網路(Mobile Ad Hoc Network)相較之下，雖然車載網路的車輛 都擁有較強大的處理單元，也可以搭載較大容量的儲存設備，但儲存的容量仍然 還是有限的，如何妥善的運用有限的容量傳遞更多重要的訊息，也是受到矚目的 議題[12][13]。
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車載網路由於車輛的高速移動，常常原本預計可以傳輸的路徑突然發生沒有 車輛幫忙傳送，或是受到干擾無法傳輸的情況，這時候就需要尋找新的路徑或是 啟用備用的路徑進行傳輸，傳統的 AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector) 方法[8]利用 RRER 的封包往來源節點傳送封包，告知路徑無法使用，之後再尋找 新的路徑，但一來一往多多少少會耗費時間，於是尋找備用路徑也是一個重要的 研究方向，有學者提出利用中繼點的方式[14]，使得重新尋找路徑的封包不用回 到來源節點才開始搜尋新的路徑，只需要退回最近的中繼點便可以減少消耗的時 間，如圖 1-2。
圖 1- 2：重新選擇路徑[14]
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然而車載網路具有高移動性和經常變動的拓樸結構，可以預計到將會常常面 臨網路分區的情況，這種情況也會造成持續時間很短暫的通訊，而車輛行經的地 方也必然會存在著稀疏與密集的環境，在稀疏的環境之中可能沒有足夠的車輛來 傳輸，而在密集的環境中可能會存在著許多建築物的干擾，透過路邊基礎設施 (Roadside unit)的有線與無線的骨幹網路彌補車載網路中網路分區的情況，也 可以實現與遠方的車輛或單位進行通訊。
在世界各地，有著許多因應車輛移動需要所建設的道路，而這些道路也組成 了各式各樣的移動環境，通常可以分成兩種環境：
高速公路環境：
在高速公路環境之下，車輛的移動性會比在一般道路更為快速，這 將會導致車輛與車輛之間的通訊更容易發生斷裂，而車輛也更頻繁的建 立連線，拓樸結構將會面臨時常更新的情況。而車輛速度的提高，意外 事故也將會更常發生，當意外事故發生時，緊急封包的傳遞也會由於車 輛的速度變得難以傳輸。不過，道路的環境反而會變得較為單純，通常 都是又長又直的道路，沒有一般道路十字路口和交通號誌阻礙車輛的行 進。想要在高速公路環境中順利的路由封包，需考慮到比起一般道路車 輛較快的速度(大於 80 km/hr)、拓樸結構更頻繁的變動和道路又長又 直的特性。
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一般道路環境：
在一般道路的環境中通常又會因為車輛的分佈而大略上分為密度 較高的區域和密度稀疏的區域，通常密度較高的地方都是位於都市的中 心，而在都市中心的車輛分佈密度又以各大路口和交通號誌所在地為較 大的區域，在都市中將會面臨建築環境的干擾和車輛密度不均的現象，
干擾的現象將會導致就算在傳輸範圍內，也有可能會無法傳輸。而車輛 過多的情況，太多車輛向外傳遞封包，導致網路的封包碰撞，造成封包 的傳遞延遲。
而在稀疏的環境中，車輛的密度就會給路由機制帶來一個嚴酷的考 驗，密度低的情況之下，將會使得封包沒辦法順利地傳遞出去，封包傳 遞不出去將會導致訊息無法流通，萬一有意外事故發生，其向外傳送的 緊急封包可能無法順利到達，或是延遲了一段時間才抵達救護單位，這 將使發生意外事故的車輛沒辦法在黃金的搶救時間內獲得援助。
想要實現一個路由機制，使其無論是在密度高的或是稀疏的環境中 都可以順暢傳遞封包也是一個困難的議題，這種情況需要同時考慮密度 高的環境和稀疏的環境所擁有的問題，如何制定才不會顧此失彼將是對 研究人員的一大挑戰。
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