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車載網絡的特點范文1
關鍵詞：混雜感知車載網；表述性狀態轉移；車載感知服務；服務資源
Abstract: Obtaining vehicular sensor information reliably in real time has always been a bottleneck in vehicular networks. Hybrid sensor and vehicular networks (HSVN) incorporates the features of wireless sensor networks (WSN) and vehicular ad hoc networks (VANET) and provides users with a large amount of vehicular information. HSVN is becoming the trend in vehicular network development. REST architecture makes resources and interactive behavior more uniform and creates stateless services between server and client. These features are helpful for heterogeneous applications. In this paper, we propose a new vehicular network frame and service module for improving interaction. We propose a way of using the information service resources design method in HSVN to create a lightweight method for building an interactive system in a heterogeneous network environment.
Key words: HSVN; REST; vehicular sensor service; service resource
隨著物聯網技術的不斷發展，以感知、互聯為特征的物聯網應用越來越得到重視，一個重要的應用領域就是車聯網。和傳統的物聯網一樣，車聯網的基礎也是無線傳感網(WSN)，它為車輛的感知、互聯提供基礎支持。由于車輛移動的特性，車輛之間通常形成以自組織為特點的車載自組網(VANET)。WSN和VANET的結合形成一種混雜感知車載網(HSVN)[1-2]。在VANET或HSVN中，車輛非靜態地與基礎網絡進行鏈接(與傳統的計算機網絡方式不同)，這使得車輛網絡必須考慮如何將車輛作為節點集成到基礎網絡當中，以便網絡能夠通過路由設施尋址獲得對車輛節點的交互服務。
由于VANET和HSVN的移動和自組織性，在物聯網的應用層，從信息資源類型、信息資源訪問方法、信息資源的交互方式等角度出發，對其所運行的信息系統也有不同的要求。在Web服務當中，表述性狀態轉移(REST)作為一種軟件架構約束或者設計原則，其目標在于避免服務器使用資源服務的應用狀態，通過確保服務當中的重要資源能夠以統一標識符(URI)的方式得以指示，進而使得客戶端的所有交互能夠從服務器上獲得所有必需的服務狀態信息，同時服務器端不用保存來自客戶端的資源會話狀態信息[3-4]。與傳統的基于狀態的應用相比，REST的這種工作方式大大提高了Web服務的可伸縮性、通用性和組件獨立性，這對于需要處理海量的不同信息類型的無線車輛網絡無疑具有一定的適用性。
本文結合HSVN信息服務的典型應用，給出一種基于REST設計思想的車載感知信息服務的設計框架，它能夠以較經濟的方式滿足車載感知信息服務需求。
1 混雜感知車載網信息服務
1.1 混雜感知車載網信息服務場景
車輛在道路上行駛，在經過道路交叉口臨時?？亢瓦M入停車場后?？壳闆r下，車輛和外在單元的信息交互服務應用，可以看作是典型的具有WSN和VANET特征的HSVN應用。圖1表示了這種HSVN應用的一個典型場景。
圖1中，架設在道路邊上的道路終端，以及在停車場上的停車場終端，構成了一個“靜態”的無線傳感器網絡(WSN)，靜態WSN的主節點可以以有線的方式接入主干網(如Internet)。而車輛自身的感知服務加入到這個靜態WSN中，形成了“動態”的WSN
行駛在道路上的車輛之間構成一個自組織的VANET。車輛處在VANET和WSN兩個網絡之中。這兩個網絡能夠實現道路交通信息的共享以及進行快速的數據交換。車輛自發組成的VANET，并不是保持持續的狀態而是在可能的條件下以點對點的模式進行互聯，尤其是在兩輛車相互靠近的時候。車輛一方面能夠采集自身的狀態信息，另一方面當車輛經過道路終端時能夠下載存儲于網絡當中的道路信息，而車輛也能實時地將自身的信息上傳到WSN進行覆蓋更新。圖1給出的典型場景當中存在著3種交互子場景：
?VANET中車輛與WSN的交互，通過和道路終端的通信完成。
?同一方向上的車車交互。
?相反方向上以車群為單位的車車交互。
1.2 混雜感知車載網服務模型
通過對典型場景的分析，可以把一個HSVN內信息交互對象分成車載終端用戶、道路交通服務基站、交通安全服務中心和PC用戶四大類。其中，PC用戶是指通過高速接入(一般為有線網絡)方式接入到主干網的靜態終端用戶，這部分用戶的應用模式和傳統的PC應用模式相同，本文中不加專門討論。
HSVN應用目的之一是保障交通安全，為用戶提供“平安出行”的服務。交通安全服務中心作為整個服務系統的核心，維護了各項服務的獨立性和安全性。一般它具有專門的數據庫系統。數據庫系統和交通路況信息系統、地理信息系統(GIS)等進行互聯，結合HSVN中道路交通傳感器網絡，能夠存儲從各個節點收集來的各項數據，進行有效地數據分類規劃并對各分類服務進行有效地管理控制。典型的服務內容見表1。
圖2中的道路交通服務基站是由一系列道路終端、停車場終端等組成的傳感器網絡。根據交通安全設計的需要，這些基站(終端)可以是簡單的信息收發單元(類似于接入點(AP))，也可以是自帶系統的智能單元。從安全感知的需求出發，道路交通服務基站會被設計成為帶有數據庫的小型計算機系統，既可監測路況信息又可作為數據的接入點。它能夠從任何的車輛節點接收、存儲數據，也能夠為車輛提供一定的信息服務。其擁有屬于自己的資源控制規則?；诨靖兄母兄芰Σ煌煌牡缆方煌ǚ栈居胁煌母采w范圍。在移動應用中，車載終端用戶形成車載自組網(VANET)，網內車輛為點對點的通信模式。隨著車輛在道路上的行進，一般這個網絡會動態地進行改變。
車載終端和交通安全服務中心以及道路交通服務基站的通信會比較復雜一些。一方面，車輛通過道路終端或停車場終端等服務基站來獲取信息服務。如果車輛在行駛過程中，其和道路終端的關系動態地改變，服務會根據車輛行駛的路線分段進行。車載終端會進行網絡接入點的監測，選擇便于接入的道路交通服務基站。車輛終端用戶從中獲取路況信息。道路交通服務基站會定期與交通安全服務中心進行交互以更新信息。道路交通服務基站扮演著無線網絡和固定網絡的接口角色，其自身也相應搜集氣象等信息。圖2顯示了場景的服務結構。車載終端用戶所在的車輛節點擁有獨立的信息展示系統，沿其行駛路線進行數據收集，一方面接受服務基站和安全中心的各種服務，一方面將自身的數據與基站和中心進行共享。車輛節點與其所在的車載自組網同樣也會進行信息的共享。
對于沒有道路交通服務基站覆蓋的區域，車載終端可以通過移動網絡(2G/3G網絡)和主干網進行通信，直接從交通安全服務中心獲取服務。
1.3 混雜感知車載網信息服務的特點
根據上面分析，結合HSVN中車載終端的移動特性，可以得知HSVN中信息服務有如下特點：
(1)信息多路傳播，多路由。車載終端可以通過道路終端接入到主干網，獲取交通安全服務中心的服務，也可以通過移動網絡直接接入主干網獲取服務。數據傳輸路由的選擇則與道路終端的部署情況、車輛無線網絡的信號強度、服務的內容等因素有關系。
(2)客戶/服務角色的統一。一個節點(車載終端、道路終端等)在整個網絡中既可能是客戶(獲取服務)，也可以是服務者(提供信息服務)。每個終端都有一定的信息處理能力，需要對不同的信息進行融合分析處理。
(3)信息可以分成緊急和非緊急兩大類。對于緊急信息，需要實時傳播。例如，前面車輛的突發故障信息需要及時傳遞給后續車輛，發出警示。緊急信息一般可以被設計成短幀格式，便于傳送。而非緊急信息，如道路的實時路況視頻信息，一般需要更大的帶寬來進行傳輸。
(4)服務傳送信息越簡潔越好。由于移動過程中車輛和道路終端的連接會頻繁切換，因此一個服務最好是車輛在一個道路終端的覆蓋范圍內完成。服務信息涉及的字節數越少，完成服務的時間越短，其涉及的信息單元就越少。
2 表述性狀態轉移信息
交互設計
針對跨平臺、松耦合的客戶/服務體系，面向服務的架構(SOA)是一種普遍的解決方法。2000年Microsoft公司正式提出Web服務概念，并且隨后聯合其他公司共同制訂了簡單訪問對象協議(SOAP)，Intel、IBM、Microsoft等公司指定了Web服務描述語言(WSDL)和統一描述、發現和集成(UDDI)協議，形成了完整的SOAP Web服務體系架構[5]。在該模式下，超文本傳輸協議(HTTP)只是用來進行信息傳遞的協議。在這協議之上有SOAP協議對數據進行封裝[6]。一個Web服務通過WSDL來進行描述，一般包含了多個可以被調用的方法。調用方法可以使用多種數據類型，甚至是數組等復雜數據類型。
這種面向傳統計算機平臺的Web服務架構主要缺點是實現復雜，一個URI對應的Web服務包含很多方法，各個方法調用形式不同，參數類型不同，導致訪問的編程復雜。同時，由于信息傳遞是通過基于SOAP規范的可擴展標記語言(XML)文件實現，數據傳遞過程必須進行必要的打包操作，帶來了數據傳送量的增大。
2000年，Roy Thomas Fielding提出了REST風格的Web服務。服務在Web級規模交互上存在優勢，其具有以下特征[6-7]：
?帶有狀態的服務被抽象成資源。
?每個資源都對應唯一的資源標識(URI)。
?所有資源通過通用的連接器接口(HTTP)進行通信和操作，限制在CRUD(Create、Retrieve、Update和Delete)4種操作。
?所有REST交互都是無狀態的。
?采用Client-Server結構，用戶界面與數據存儲分開。
?架構是分層的。
?服務器端響應強制標志出是否可以緩存。
在SOAP式的Web服務架構中，關注點在于方法；在REST式的架構中，關注點在于資源。服務架構使用標準方法檢索并操作信息片段，同時需要制訂信息的表示方法[8]。REST利用簡單的HTTP、URI標準和XML語言構建起輕量級的Web服務，從而大幅度地提升了開發效率和程序性能，也為構建下一代高性能、高可伸縮性、簡單性、可移植性、可靠性的Web程序提供了一個架構風格上的準則。
3 混雜感知車載網信息
服務的表述性狀態轉移
風格的服務設計
REST風格的服務設計，可以被稱為面向資源的應用(ROA)風格的應用。在REST當中，資源的定義起到了基礎性的作用。資源設計可借鑒的方法有很多種，這里主要從上面提到的服務對象和服務過程來歸納。
3.1 感知信息數據規劃
在REST當中，進行數據規劃的真正作用在于提出系統想要提供或者說暴露的數據集，也就是系統的服務類。表2是HSVN場景下所定義的典型數據集，每一數據集擁有其根據實際需要而統一的數值類型和命名方式。
3.2 感知信息資源設計
REST的資源設計和命名是通過設計URI來體現的，同時URI也表明了資源的地址[9-10]。URI是客戶端與服務端之間接口的重要部分，保持其穩定性和永久性是相當重要的，為此設計時應該按照一定的規范來保障URI的一致性。本文按文獻[11]所提的慣例來設計。
首先對于整個服務來講，服務首頁也就是根資源，定義其URI為省略。接下來，可對每個子服務進行設計，其URI分別定義如下：
?車輛預警模塊――省略/vehicle-warning
?路況預警模塊――省略/road-warning
?氣象服務模塊――省略/weather-services
?定位服務模塊――省略/localization-services
?路徑規劃模塊――省略/path-plan
在此基礎上，以路況預警為例，進一步進行設計，具體如表3所示。
3.3 感知信息資源表述
確定資源并設計好URI以后，必須考慮當客戶端發送服務請求時，服務器應返回什么數據。在REST風格中，資源有多種表示形式，包括XML/JSON/ATOM等等。該資源格式應要能夠：傳達資源的當前狀態；鏈接到可能的下個應用狀態或資源狀態。
路況預警資源的組織形式，表現為層次結構，每一層次就是一項數據報告，以屬性名進行命名。同時為實現連通性，在路況預警資源的表示中將顯示其他資源的URI。由于JSON格式表示簡單，屬于純文本格式，有利于降低網絡的負載要求[12-13]，本文采用此格式。類似的表述格式如圖3所示。
從整體上考慮，資源的表示主要是設定HTTP的請求報頭和請求實體，并且實體的格式必須和連接類型聲明一致。
4 表述性狀態轉移式的混雜
感知車載網服務架構
建立針對HSVN的REST風格的服務，需要通過分析服務當中的邏輯實體，建立服務信息模型，從而規劃出滿足HSVN條件的REST風格的服務。圖4是根據HSVN信息服務特征及REST約束規則設計的HSVN軟件服務架構。架構以資源服務控制器為核心。
客戶端是各類需要服務的應用系統。客戶端包括移動終端以及靜態終端，其涉及的操作系統平臺也各不相同。
感知服務層提供各類服務。其中，資源服務控制器負責管理客戶端的服務請求(在其內部擁有一個路由設備)，根據URI將每個收到的請求路由到適合的服務節點(找到適合的HSVN網絡接入點)。各個服務節點通過規范化的REST接口去執行具體的信息服務請求。
服務節點運行在道路終端、車載終端或者服務中心的異構計算機平臺上。各類服務節點提供的服務能力不同。
資源服務層提供整個網絡服務共享的數據和資源服務，其運行于服務中心的計算機平臺上。
5 結束語
HSVN作為未來車載網絡的發展方向，其混合式的框架決定了其在處理車載感知信息時的復雜性和多樣性，對信息服務的數據融合、表示、存儲等各方面提出了較高要求。本文在分析HSVN應用場景和服務模型的基礎上，結合REST架構設計準則，給出了HSVN中車載感知信息服務的設計方法，可以生成具有良好可伸縮性、通用性和組件獨立性的車載網絡服務系統。
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收稿日期：2012-01-03
作者簡介
車載網絡的特點范文2
1常見的車載網絡技術
車載網路技術的發展和應用大幅的簡化了汽車線路,降低了線束的用量,同時車載網絡技術也提高了信息傳輸的速度,增強了汽車控制系統的穩定性和可靠性[3]。不同的汽車制造商發展了很多的車載網絡技術,不同類型的車載網絡需要通過網關進行信號的解析交換,使不同的網絡類型能夠相互協調,保證車輛各系統正常運轉[4]?？刂破骶钟蚓W(CAN)是國際上應用最廣泛的網絡總線之一,其數據信息傳輸速度最大可達1Mbit/s,采用雙絞線作為傳輸介質,屬于中速網絡,在現實應用中能向控制器局域網中接入很多的電子器件,大幅降低線束用量,目前控制器局域網主要應用于汽車電子信息中心、故障診斷等,具有較高的抗電磁干擾特性,在汽車整車中多應用于發動機電控單元、ABS電控單元、組合儀表電控單元等[5]。局部連接網絡(LIN)信息傳輸速度較低為20Kbit/s,它屬于低速網絡,在現實應用中常作為一種輔助總線,輔助CAN總線工作,其訪問方式為單主多從,目前主要應用于轉向盤、車門、座椅、空調系統、防盜系統等。局部聯結網絡的先進之處在于數字信號代替了之前的模擬信號,滿足了汽車對低速網絡的需求。多媒體定向系統傳輸具有較高的數據傳輸速度,在低成本的條件下棋數據傳輸速度可達24.8Mbit/s,采用塑料光纜作為傳輸介質,屬于高速網絡,主要應用于對數據傳輸速度較高的汽車多媒體系統,例如連接車載導航器、無線設備、車載電話等。由于使用的是塑料光纖,其信號比較可靠,維護也比較簡單。線控技術最初源于航空航天領域,線控技術使用電子器件將控制單元和執行器連接起來,大大減少了機械連接裝置和液壓連接裝置的使用。線控技術屬于高速網絡,在汽車的安全性系統中有重要應用,線控系統能通過傳感器感知車輪的轉向角度,通過ECU判斷并進行數據處理,提高了車輪轉向的安全性。線控制動系統通過導線也能對汽車制動情況進行感知,使汽車制動系統的反應的速度和感知靈敏度得到大幅度提高。D2B總線技術是針對汽車多媒體和通信需求開發的一種車載網絡技術,采用光纖為傳輸介質,傳輸速度快,屬于高速網絡,可連接多媒體設備、語音電控單元等。D2B總線技術使用光纖進行數據傳輸,應用范圍廣,傳輸信號穩定性強,不受電磁、廣播、輻射等干擾。
2車載網絡的應用
車身系統的部件分布在汽車裝置的各處,如果使用線束則線束較長,容易受到廣播、電磁等其他信號的干擾,為了避免其他信號的干擾,在工程實踐應用中通常采用降低通信速度來解決,由于車身系統組成復雜,使用了大量的人機接口的模塊,相應的節點數量也比較大,通信速度控制難度不大,但是會提高汽車整車的組裝成本,目前車載網絡技術在車身系統的應用主要是利用直連總線和輔助總線來完成信號的傳遞?？刂破骶钟蚓W(CAN)的數據總線上一般連接有中央控制單元、四個車門的控制單元和車前車后各有一個控制單元等七個控制單元,實現對中控門鎖、電動車窗、照明、空調系統等部件的控制。其網絡形式為星狀形式,單一控制單元的故障不影響整個網絡的使用,其他控制單元仍能夠收發數據,提高了控制系統的穩定性。動力傳動系統作為汽車控制系統的核心,需要對汽車的啟動、運行、停止、拐彎等進行監測和控制,這對數據傳輸速度有較高的要求,需要使用高速網絡?，F代汽車的動力CAN數據總線一般連接發動機、ABS/EDL和自動變速器三塊電腦,CAN數據總線能同時傳輸10組數據,在動力傳動系統中要求數據傳遞盡可能的快,所以常使用高性能的發送器,以便于點火系統間數據高速度傳輸。安全系統是指汽車的安全氣囊啟動系統,目前已成為小型汽車的標準配置,安全系統要實現對駕乘人員的有效保護,必須要多外界的碰撞等突況做出快速的反應,由于汽車的安全氣囊設置較多,感知外界碰撞強度的碰撞傳感器也較多,所以對通信速度和傳輸可靠性要求較高。信息系統是近年來在汽車上應用較多的新技術,主要是為了滿足駕乘人員的車載電話、音響、倒車雷達、多媒體等功能的使用,由于需要的通信容量大、速度快,所以一般使用光纖,其傳輸速度能有效滿足汽車信息系統的要求。
3車載網絡技術的發展趨勢
3.1汽車線控技術的發展
汽車線控技術的應用有效解決了傳統的機械連接和液壓連接反饋時間長,裝置結構復雜等缺點,使用線控技術可以有效的減少液壓和機械控制裝置,提高控制系統的穩定性和靈敏度,有利于為汽車的重新設計和布局優化提供空間。目前線控技術在汽車控制和汽車制動系統中已經得到了廣泛使用,未來在汽車的遠程控制、防抱死等領域將發揮積極的作用。
3.2汽車光纖技術的發展
汽車光纖技術具有通信容量大、傳輸速度快、抗干擾能力強等特點,能有效滿足動力傳輸系統對數據傳輸高速度的要求,能滿足信息系統傳輸容量大的需要,必將在未來的汽車控制系統中得到應用。同時,光纖傳輸技術允許有較高的數據傳輸速率和較高的信噪比,在汽車發動機實時控制、車輛狀態監測和通斷負載的開關控制等方面有重要的應用。
4結語
車載網絡的特點范文3
關鍵詞：無線Mesh網絡；列車局域網；旅客列車；信息服務
Development of Broadband Network of Passenger
Train based on Wireless Mesh Network Technologies
ZHANG Qiuliang1，ZHOU Xing2
（1.Institute of Computing Technologies，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081， China；
2.Department of Passenger Transportation，Jinan Railway Administration，Jinan 250001，China）
Abstract：Along with development of high-speed railways， the mobile network access technology needs to be improved. In view of the developing status of the public mobile communication network and dedicated railway mobile communication network， this paper put forward to build an Broadband Network of passenger train based on the wireless mesh network technology， and then analyzed the network structure， key technologies and applications of the System.
Key words：wireless mesh network（WMN）；Train LAN；passenger trains；information service
1 引言
根據我國第31次互聯網絡發展狀況統計報告，截至到2012年年底，我國網民規模達5.64億，其中手機網民數達到4.20億。該報告顯示，Internet應用在我國迅速普及，已經融入到社會的各個層次和方面，特別是寬帶和手機這兩種接入方式發展加快，顯示隨時、隨地、隨意的寬帶Internet應用需求成為新的增長點。
根據鐵道部2012年鐵道統計公報，2012年我國鐵路運輸發送量達到18.93億人次，完成旅客周轉量9812.33億人公里，鐵路旅客運輸規模位于世界第一。其中客運專線建設全面推進，特別是自2007年4月“和諧號”動車組列車開行以來，以其安全、快速、舒適、方便的運輸品質，開創了我國鐵路旅客運輸新局面。
然而，在信息社會的今天，行進中的旅客列車卻依然是信息的孤島，每年有十幾億旅客在列車上度過數百億小時與Internet隔離的時光。如今，越來越多的旅客隨身攜帶筆記本電腦、平板電腦、智能手機等移動網絡設備，有在列車上隨時上網的需求。因此，旅客列車寬帶Internet應用研究不僅可提升鐵路服務質量、滿足旅客日益強烈的寬帶Internet服務的需要，同時也是一個潛力巨大的市場[1-3]。
2 旅客列車寬帶網絡概述
國內對鐵路無線的前期研究主要集中在采用GSM-R/GPRS等移動蜂窩通信技術為列車提供窄帶連接，應用領域主要為鐵路信號傳輸和列控等。然而該技術的頻率帶寬目前只有4MHZ，該網絡本質上仍然是2G移動通信技術，在移動環境下，其帶寬也只有幾kbit/s，根本就無法滿足列車上旅客訪問互聯網的需求。針對于這種情況，本文提出了一種基于無線Mesh網絡技術的旅客列車寬帶網絡設計方案。
旅客列車寬帶網絡是基于Wi-Fi的鐵路專用無線Mesh（網狀網技術）網絡技術的一種新型網絡，可提供寬帶高速移動的無線網絡，支持基于IP的話音、視頻和數據傳輸業務。網絡具有自我組織、自動配置、性能自動調節、鏈路自動修復等特性，支持負載均衡和冗余備份，為高速列車上互聯網接入、數據傳輸和語音服務提供穩定可靠的承載平臺。
它提供帶寬高達300M的無線鏈路通道，以無線基站系統所構成的無線鏈路為骨干網與鐵路有線傳輸網相結合。該網絡的的實現不僅可以滿足高速列車上旅客對寬帶Internet服務的需求，而且可以作為鐵路運營維護管理的輔助手段，能夠提供定點視頻監控、移動視頻監控、機車車輛數據實時交互、突發事件的應急指揮、話音通信及編組場應用等功能，可提高運營維護管理效率、減人增效。
旅客列車寬帶網絡的拓撲圖如圖1所示。
3 旅客列車寬帶網絡結構設計
旅客列車寬帶網絡由列車無線局域網、車-地寬帶連接、地面無線Mesh網絡3層結構組成，如圖2所示。
根據數據流的源和目的地址，可以將旅客列車寬帶網絡應用分類兩大類：車內數據流和車-地間數據流。對于車內數據流，直接在列車無線局域網內部高速轉發。對于車-地間數據流，由車-地寬帶連接實現車地數據快速交互。由于我國鐵路現有的交互網、傳輸網、數據通信網三大基礎網絡一般還只到達主要站段，沿線部署的無線基站難以實現直連，它們可以通過地面無線Mesh網絡實現通信數據匯聚。
基于無線Mesh網絡技術的旅客列車寬帶網絡結構如圖3所示。
無線Mesh網絡的最大的特點是網絡中的每個節點都可以發送和接收信號，每個無線網絡節點都可以與一個或者多個對等的無線網絡節點直接進行通信，每個無線網絡節點都可以同時作為AP和路由器。因此，在組建無線Mesh網絡時，列車上只需設置一個接入點（車載Mesh設備）即可，每節車廂中設置的AP與車廂內旅客使用的智能手機、筆記本電腦等移動終端均可視為網絡中的節點，這樣可以很好的保證網絡的連通性和穩定性。
旅客列車寬帶網絡的核心部分是地面無線Mesh網絡以及列車內部的無線局域網的組建。
3.1 地面無線Mesh網絡
鐵路無線Mesh網絡的核心部分是鐵路沿線架設的無線Mesh基站，固定Mesh基站的間距平均為2公里--直線區域Mesh基站間距離略大，而山區和隧道區域所需要的Mesh基站間距在1.5公里左右。固定Mesh基站之間的互聯采用5.8GHz技術，對車輛的接入也采用5.8GHz頻段技術。固定Mesh基站經過多跳無線組網之后，進入到就近的光纖節點處。為了保證車輛高速移動的情況下能夠在固定Mesh基站之間快速切換，必須在車輛上安裝移動車載Mesh設備。該網絡支持移動速度高達300公里時速的漫游切換。
鐵路無線Mesh網絡中主要使用兩種Mesh基站。一是，光纖落地節點固定基站采用GCM8622 Mesh基站，即每個光纖落地點均需放置一套GCM8622。該Mesh基站內置了3塊802.11n模塊，可以為系統提供更高的整體性能。按照實際環境的經驗值，每個802.11n扇區在1公里內可提供70Mbps以上的匯聚吞吐量。二是，沿線的無線中繼節點基站采用GCM8632 Mesh基站，即在鐵路沿線光纖無線中繼基站使用GCM8632設備，該設備內置3塊802.11n模塊，其中兩塊5.8GHz模塊分別處理Mesh上行和Mesh下行的通信，保證了無線網絡多跳的高寬帶和低時延，另一個5.8GHz模塊處理移動車載Mesh設備的無線接入，支持第三方太陽能電池供電。地面無線Mesh網絡結構如圖4所示。
3.2 列車無線局域網
在每節車廂設置一個AP接入點，在整列車最中央的那節車廂設置一臺車載Mesh設備、一臺路由器和流媒體服務器，整列車通過車載Mesh設備與鐵路兩邊的基站建立連接，形成一個無線局域網絡。而車廂內部以車載流媒體服務器為中心，以各車廂AP接入點為節點，組成一個車域無線網絡。目前，我國的動車組在出廠時已經部署了內部的AP接入點，只需在中央控制部分增加一套流媒體服務器設備即可滿足列車內部無線局域網的組網需求。
車載Mesh設備采用GCM8300設備，該設備保證列車在高速移動和快速切換下依然保證無間斷的通訊，提供至少40Mbps車地通信帶寬。GCM8300設備內置1個5.8GHz 802.11n無線模塊，并提供1個千兆以太網接口用于連接車載路由器。
4 旅客列車寬帶網絡關鍵技術及應用場景
4.1 旅客列車寬帶網絡的關鍵技術
⑴車地互聯的實現。旅客列車寬帶網絡采用集中接入的模式，在旅客列車內部組成一個局域網，由車載通信網關集中負責與地面基站的車-地互聯。車載網絡終端均是接入到列車局域網，當需要與地面網絡通信時再由車載通信網關進行數據中繼。
⑵車載通信網絡在不同的Mesh節點間實現無縫的AP間切換。在鐵路沿線的無線寬帶覆蓋中，AP采用方向性天線沿鐵路線進行定向覆蓋，其覆蓋半徑可超過1公里。旅客列車是沿著鐵軌按照規定的運行軌跡移動，并且鐵路沿線的AP部署也是已知的，即車載通信網關可以預知其即將接入的下一個AP。同時，由于車載通信網關往往是一個獨立的WIFI設備，比一般移動節點可以更方便地集成多個無線模塊。
⑶無線網絡安全機制。旅客列車寬帶網絡的安全機制主要由車地互聯層實現，即車載通信網關只能接入合法的地面Mesh節點，而地面Mesh節點只允許合法的車載通信網關接入。車載通信網關和地面Mesh節點都與用戶無關，可以采用特殊的身份識別機制達到更高效更安全的身份認證。
⑷網絡管理技術。旅客列車寬帶的網絡管理涉及到車地互聯層的車載通信網關、地面接入層的Mesh節點、匯聚層的匯聚網關和交換控制中心。交換控制中心定期采集每個Mesh節點和車載通信網關的狀態數據，根據操作人員指令或動態最小生成樹算法等生成包含網絡管理信息的配置腳本，然后將相關配置腳本傳送給對應節點。各節點定期或根據指令隨機向交換控制中心報告節點狀態，接收并應用交換控制中心下達的配置腳本，從而實現網絡的集中管理和性能優化。
4.2 旅客列車寬帶網絡的應用場景
⑴列車車廂應用。列車寬帶網絡可以實現多種應用：列車內部視頻監控；旅客語音通信；客運業務數據傳輸；旅客互聯網數據訪問。
⑵站場應用。可以實現在途列車與調度之間的通信、地面工作人員之間的通信、車上與地面工作人員的通信。
5 結束語
我國正處于經濟高速發展時期，各種運輸方式發展迅速，要想在激烈的運輸市場中取得有利地位，除了需要升級硬件設施外，也應以旅客為本，為旅客提供人性化的信息服務?？梢源_信，基于無線Mesh網絡技術的旅客列車寬帶網絡的建設將極大提高鐵路旅客服務質量，改善鐵路形象，為我國鐵路信息化建設做出貢獻。
[參考文獻]
[1]張霞，趙瑜.關于鐵路旅客綜合服務信息系統的研究[J].交通運輸系統工程與信息，2004（2）64-67.
車載網絡的特點范文4
目前國內高校車輛工程專業網絡通信類課程教學普遍存在以下問題:
(1)課時比重偏低,缺乏對新概念、新技術的介紹;
(2)設備陳舊,缺乏實用性實驗的開設;
(3)科研活動參與率低,未形成完善的創新培養體系;因此,在培養體系、課程平臺、教學模式等方面對車輛工程專業網絡通信類課程進行全新的探討,既可以作為對“機電結合,特色分流”交叉教學的補充和深化,也可以通過車輛工程專業“以點帶面,見賢思齊”,帶動其他專業學生對網絡通信類課程的興趣和創新能力的培養。
2培養體系的改革
現有網絡通信類的課程教學以車載CAN和LIN網絡理論的認識為主,實驗教學則以演示性和驗證性內容為主。但是,傳統的車載網絡已失去原有的主導地位。針對“以車為本兼顧網絡”的原則,需要逐步擴大網絡通信類的廣度和深度,鼓勵學生立足本專業課程,學科交叉,勇于探索。通過車輛工程專業導論和認知實習,重點在于拓寬學生視野,初步建立學生對車載網絡知識體系的感性認識。展示本專業前期積累的各項成果,如飛思卡爾智能小車等,為后續知識體系交叉學習打下基礎。在驗證、鞏固和加深理論教學的基礎上,選擇車輛相對獨立、功能簡單,但系統結構較為完整的網絡通信類實驗項目,力求學生能在課程實驗中能加深對車載網絡通信理論知識的理解,掌握車載網絡算法優化等方面的基本技能。以課程設計、競賽的形式,選擇適當的課題展開具有實際工程應用的綜合訓練。圍繞汽車行業生產、研發過程中具有實際工程意義的問題進行選擇,力求實現能正常運行的實驗室樣機,提高學生在車載網絡通信及優化方面的綜合能力。
3課程平臺的改革
圍繞培養體系的三個層次,對車輛工程專業的課程體系進行了創新性規劃,在專業基礎課中增設網絡通信類基礎課程,整合優化成“大機械類基礎課程平臺”,并配合車輛工程專業主干課,適當增設專業特色選修課,引導學生進行機械設計方向和車載網絡通信方向的分流。在先修機械類、通信類公共課程的基礎上,以學生的專業興趣為主要依據,搭建“車載網絡特色課程平臺”。對原有的課程體系進行調整,既要增設網絡通信類課程,還要兼顧原有機電類課程的設置。相互支撐,構建車載網絡特色課程群,通過車輛機械與電子信息學科體系的交叉,實現創新型、綜合型人才培養的目標。
3.1基礎平臺
通過增設通信原理、計算機網絡等基礎課程,結合相應的課程實習,將通信網絡類課程融入到基礎課程平臺中。以主題會議、專家報告等方式向低年級學生介紹行業前沿技術以及網絡在汽車中具體應用,形成直觀的認知,增強學生的興趣。由于總課時的限制,通信網絡類基礎課程以小課時、重實踐、多交叉的形式進行調整。由于機械類課程在車輛工程總課時中占有較大的比重,因此網絡通信類的課程根據“不同方向不同要求”的原則進行壓縮。在總課時不變的前提下,壓縮課時量,以增設相關網絡通信課程。需要注意的是,在總學時不變的前提條件下,如果不進行專業分流,勢必會造成機械類課程與電子信息類課程在學時分配上發生沖突。面向高年級學生進行專業分流,形成車輛與通信互為支撐、優勢互補的格局。創新性的將部分學生引導到車載網絡通信方向,有效緩解機械與通信類課時沖突的問題。
3.2特色平臺
圍繞新能源汽車、車載網絡等汽車行業重點研究方向,設置課題研究小組,由教授或副教授擔任負責人,配備2-3位中級職稱的教師和實驗室教師,團隊結構合理,知識體系交叉,階梯分工明確形成結構合理的學術團隊。鼓勵不同專業方向的學生進行自由組合,選擇部分動手能力強的學生參加科研課題研究,為學生的科技創新提供支持。創新平臺的課程覆蓋了車輛、機械、通信等領域,涉及汽車電子、新能源和通信網絡等多個方向,滿足車輛工程本科專業學生的興趣要求。團隊結構合理,知識體系交叉,階梯分工明確;對部分優秀本科生,仿照研究生的培養方式實行導師指導的培養制度,進入實驗室協助配合研究生完成相應的課題研究,實現導師負責、研究生協助的雙導師培養制度。
4教學模式的構建
教師在課程中的教學質量直接影響到學生的學習興趣和創新能力的培養。網絡通信類課程的改革,要求教師同時具備車輛工程和網絡通信的知識,既能將教學內容從機械知識結構拓展到網絡通信領域,也能夠將網絡通信領域的最新技術應用到車輛工程中。但我國高校中在機械工程和電子信息領域中的“雙師型”教師數量明顯不足,缺乏具有實踐經驗的中高級技術人員。為了充實教學隊伍,可以聘請汽車行業有經驗的技術人員作為兼職教師。同時,支持和鼓勵教師深入企業學習新技術。鼓勵學生將新想法、新創意,以發明專利、科技創新競賽的形式實現。對構思新穎的選題給予必要的科研經費和指導,同時設定創新學分,進一步推動創新研究。
5結語
車載網絡的特點范文5
車聯網與車載信息服務產業的出現，基于現代信息產業的技術進步，信息服務業愈加豐富的服務內容，更是駕乘者日益提高的現實服務需求。從概念上說，車聯網就是以車為節點和信息源，通過無線通信等技術手段獲取車本身以及車外部等信息，從而達到“人－車－路－環境”的互聯互通。車聯網實現的是車與車之間的互聯、車與基礎設施的互聯、車與互聯網的互聯，尤其是作為其核心的車載信息服務，實現的是車與人之間的互聯，提供的是圍繞駕乘者的內容服務。車聯網的價值體現一是對車輛運行狀態進行有效監管；二是為車輛提供綜合信息服務。
我國十分重視車聯網與車載信息服務產業發展?！笆濉逼陂g，工信部將從產業規劃、技術標準等多方面著手，加大對車載信息服務的支持力度，以推進車聯網與車載信息服務產業的全面鋪開。車聯網(車載信息服務)項目將被列為我國重大專項并得到重點扶持――集中支持汽車電子、信息通信及軟件解決方案方面，并給予資金支持。
目前，從全國范圍來看，車聯網與車載信息服務產業鏈各廠家熱情高漲，積極參與產業發展。車聯網與車載信息服務產業涉及整車廠商、感應器廠家、數據傳輸網絡服務商、終端生產商、信息服務商、地圖數據服務商、智能交通信息服務商、應用服務平臺服務商等，涉及技術領域眾多，產業帶動作用強。目前在國內，較為成熟并已具備市場規模的車載信息服務體系，包括通用汽車的安吉星、上汽的InkaNet、豐田公司的Gbook等。
從上海市來看，當前車聯網與車載信息服務產業呈現著如下產業優勢與特點：
首先，行業主管部門重視并支持。一直以來，上海市經信委非常重視軟件和信息服務產業在現代服務業中的重要地位和作用，積極關注并推動車聯網與車載信息服務產業等新模式、新業態的發展與產業化。上海市結合自身產業基礎條件，著力推進上海車載信息服務產業發展，立足依靠創新融合，包括信息技術在內的多項技術驅動汽車產業能級提升，依托軟件和信息服務深化應用，推動汽車產業服務轉型發展。近期，在上海市經信委的大力支持下’上海車聯網與車載信息服務產業聯盟于嘉定安亭成立。產業聯盟的成立，將科學、健康、有序、迅速推進上海車聯網與車載信息服務產業發展，調動這一產業領域上下游社會資源、產業資源、環境建設和資本配置等方面的優勢和源動力。同時，針對車聯網與車載信息產業發展的現實情況，上海市正在加大對該產業領域的支持力度，已納入上海市高新技術產業化重點領域。
其次，相對完整的車載信息服務產業鏈也為上海市發展車聯網與車載信息服務產業提供了較好的產業基礎。上海市擁有包括整車、通信、導航、位置服務、運營服務平臺、信息內容等諸多環節的骨干企業，在全國車載信息服務領域居于領先地位。如整車企業有上汽集團、大眾、通用汽車；物聯網技術方面國內權威研究機構有中科院微系統所、各類傳感器生產廠家等；車載終端提供商，如安悅先鋒等，以及包括同濟大學、上海交大等在內的科研院校等。
車載網絡的特點范文6
1監控系統組成與工作原理
隨著移動通信業務的不斷發展成熟，無線移動數據通信的應用日益廣泛，與此同時，現代列車的過程控制己從集中型的直接數字控制系統發展為基于網絡的分布式控制系統，基于分布式控制的MVB（多功能車輛總線）是IEC61375-1（1999）TCN的標準方案，具有實時性強、可靠性高的特點，在列車通信網絡中已得到較為廣泛的應用，下文對基于以上技術的列車無線監控系統進行介紹。
1.1系統組成列車無線通信系統主要分為3大部分：安裝在移動列車上的GPRS/GPS車載終端、監控中心、車載終端與監控中心之間的無線通信網絡。車載終端包括GPS衛星接收模塊，嵌入式微控制器、GPRS無線通信模塊、TCP/IP模塊及電路。GPRS無線鏈路基于GPRS移動通信公眾網，包括MSC基站控制器，SGSN業務支撐節點，GGSN網關支撐節點。監控中心包括網關和通信服務器。列車監控系統的體系結構如圖1所示。
1.2系統工作原理車載終端是整個系統中唯一安裝在車輛上的終端設備，它的主要功能是不斷獲取列車的位置信息、狀態信息，并將這些信息處理后通過無線網絡發送到監控中心，且隨時接受來自對方的監控調度命令。監控中心是基于GIS智能化的監控管理系統，其主要功能是隨時接收車載終端傳來的有效信息，并通過屏幕顯示出來，再將監控調度的相關命令返回車載終端，通信網絡則負責完成車載終端與監控調度中心之間的信息傳輸。GPRS允許用戶在端-端分組轉移模式下發送和接收數據，不需要利用電路交換模式的網絡資源；從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。
2車載終端硬件設計
車載終端的基本業務需求是通過GPRS無線鏈路把衛星定位信息以及列車運行的狀態信息傳送到監控中心。車載終端的硬件電路主要包括GPRS無線通信模塊、微處理器電路、GPS模塊、TCP/IP協議轉換模塊及相關接口電路?？紤]到列車GPRS終端低成本、小型化和移動靈活等要求，該系統中采用單片機對GPRS終端進行控制。微控制器的主要作用有：（1）通過AT指令初始化GPRS無線模塊，使之附著在GPRS網上，獲得網絡運營商動態分配給GPRS終端的IP地址，并與目的終端或服務器之間建立連接；（2）通過RS232串口向TCP/IP模塊收發數據；（3）從列車通信網絡的總線中提取列車的狀態信息，進行相應處理；（4）自主或根據遠程控制指令采取其他操作。微控制器工作時，用戶上位系統向控制器發送工作指令和數據，數據由TCP/IP模塊進行TCP/IP協議轉換，打成IP數據包，再由MC35模塊以GPRS數據包的形式發送到SGSN。GPRS無線模塊作為終端的無線收發模塊，將從單片機發送過來的IP包或基站傳來的分組數據進行相應的處理后再轉發。GPRS模塊采用德國Siemens公司生產的MC35模塊。該模塊主要由射頻天線、內部Flash、SRAM、GSM基帶處理器、匹配電源等組成。GSM基帶處理器是核心部件，其作用相當于一個協議處理器．用來處理外部系統通過串口發送AT指令。射頻天線部分主要實現信號的調制和解調，以及外部射頻信號與內部基帶處理器之間的信號轉換。系統采用的GPS模塊為Motorola公司的M12，該模塊具有12個并行通道，體積小、重量輕、功耗低，適用于各類嵌入式設備。由于采用了先進的信號濾波技術，提高了抗遮擋性能，即使在城市、機場及其它靠近無線電輻射源和工業干擾的地方也能正常工作。系統采用的網絡處理器芯片是ConnectOne公司的iChipC0661AL。是可升級的通信外設芯片，能仲裁主機設備和互聯網間的連接。C0661AL包括存儲互聯網協議（IP）和配置參數的閃存存儲以及足夠的SRAM，防止包丟失；還包括有10個同時發生的TCP和UDP插座，以及用作服務器的2個TCP收聽插座，有睡眠模式以降低功耗（典型10uA）。整個車載終端的硬件原理框圖如圖2所示。
3車載終端與列車通信網絡的接口實現
列車內車載終端的主要功能之一是從列車通信網絡總線中提取列車狀態信息，經處理后由無線傳輸裝置發送出去。因此，車載終端與列車MVB總線的接口至關重要。MVB網絡接口單元（簡稱“MVB網卡”）主要負責實現物理層信號的轉換，執行數據鏈路層的通信規程，同時為CPU提供軟件接口，是實現MVB網絡連接的關鍵。根據列車中所需監控設備的特點和MVB的通信規約，該系統選擇帶BA（總線管理）功能的MVB-II型網卡。在實際運行中，列車內各種設備的模擬量信號通過車載微處理器進行處理之后，傳遞給MVB協議控制器，經過協議變換后將信號傳至MVB總線；現場數字信號量數據經過數據采集模塊采集傳送到車載FPGA，經過曼徹斯特編解碼器轉換后經由MVB接口電路傳到MVB總線，進而通過MVB-II型網絡接口單元處理，進行相應的協議轉換，傳遞給車載終端系統中的主控單片機，由單片機對這些信號進行相應處理后傳遞給TCP/IP模塊，為后續通過GPRSModem以無線的形式發出進行相應的協議準備。
4系統軟件設計
監控中心直接連接因特網，通過TCP/IP協議與建立起通路的終端進行通信，雙方采用先連接后通信的模式，通信過程中通路始終建立。該系統利用C++Builder進行網絡通信編程，監控中心與終端設備通信通過Socket形式實現。GPRS遠程通信終端對應Socket通信工作的客戶端，而服務器端則對應監控中心的上位機。客戶端先向服務器端發起連接請求，在接到客戶的連接請求后服務器即為其建立一個連接并給出應答請求，同時把與該連接有關的信息加入到用戶鏈表，服務器利用此鏈表管理客戶?？蛻舳嗽诮拥椒掌鞯膽鹫埱髸r做出響應，從而建立一個端到端的連接。建立連接后客戶端和服務器即可通過該連接進行交互。車載終端方面，單片機首先對MAX232進行初始化，完成與外接模塊協商處理，如波特率、是否有奇偶校驗等。接著通過串口1對MC35模塊進行初始化，檢查GPRS網絡信號等情況。接下來進行中斷掃描，監控是否有數據到來。有數據時，若為外部數據，即啟動數據打包處理過程；若為GPRS數據，即啟動數據解包處理過程；若無數據，系統則進入節電模式。在數據打包處理過程中，若檢測到系統信號不好，將進行數據發送緩存處理，同時將數據放進發送隊列等待發送。
5結語
