Пояснительная записка (1194880), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рисунок 2 – Архитектура VANET

Таким образом, коммуникации в сетях VANET можно разделить на три категории:

• V2V (Vehicular to Vehicular), транспортное средство – транспортное средство: обеспечивает прямую транспортную связь, не полагаясь на фиксированную инфраструктурную поддержку, и может в основном использоваться для обеспечения безопасности движения, путем распространения геолокационной информации;

• V2I (Vehicular to Infrastructure), транспортное средство – инфраструктура: позволяет транспортному средству обмениваться данными с придорожной инфраструктурой. Такой тип взаимосвязи используется в основном для приложений;

• I2I (Infrastructure to Infrastructure), инфраструктура – инфраструктура: позволяет базовым станциям обмениваться информацией напрямую, увеличивая зону покрытия дорожного полотна. Такой тип взаимосвязи выгоден при наличии затора на дороге, когда одна из базовых станций имеет выход во внешнюю сеть, а смежные базовые станции работают в режиме ретранслятора.

1. Масштабирование и самоорганизация сети VANET

Несмотря на то, что сеть VANET является частным случаем MANET и характеризуется аналогичными характеристиками, такие как низкая пропускная способность, малый радиус действия и слабонаправленность антенны передачи данных, существует ряд отличий:

• высокодинамичная топология: транспортные средства имеют высокие скорости (порядка 50 км/ч в городской среде и порядка 100 км/ч на загородных трассах) и они могут двигаться в разных направлениях. В следствие этого, транспортные средства могут быстро присоединяться или покидать сеть за очень короткий промежуток времени, что приводит к частым и быстрым изменениям топологии;

• частые отключения: высокодинамичная топология приводит к частым изменениям в ее связности, поэтому связь между двумя автомобилями может быстро исчезнуть, когда они передают информацию;

• географическая связь: транспортные средства обычно определяются географическими координатами. Это отличает VANET от других сетей, где целевое транспортное средство или группа целевых транспортных средств определяются идентификатором или идентификатором группы;

• ограниченная мобильность и прогнозирование: VANET представляют собой высокодинамичную топологию, но транспортные средства обычно следуют определенной модели мобильности, ограниченной дорогами, улицами и шоссе, светофорами, ограничениями скорости, условиями движения и поведениями водителей. Таким образом, учитывая модель мобильности, будущую позицию транспортного средства возможно предсказать;

• модель распространения: обычно сети VANET используются в трех средах: шоссе, в сельской местности и в городе. В городе его окружение создает коммуникационный комплекс из-за переменной плотности транспортных средств, наличия зданий, деревьев и других объектов, выступающих в качестве препятствий для распространения сигнала. Такие препятствия вызывают эффекты затенения, многолучевости и затухания. Как и в любой другой сети, модель распространения в VANET должна учитывать влияние потенциальных помех беспроводной связи от других транспортных средств.

Все эти функции создают новые проблемы для связи в VANET. Пространственно-временные ограничения этого типа сети и гетерогенность транспортных средств с точки зрения скорости и мобильности являются расчетными факторами, которые необходимо учитывать при разработке алгоритмов и протоколов для транспортных сетей. Например, рассматривайте автомобили и грузовики в сравнении с автобусами и трамваями: автомобили и грузовики имеют разную скорость и склонны следовать непредсказуемой модели мобильности, тогда как автобусы и трамваи движутся по регулярным маршрутам с более медленной скорость.

1. Приложения сетей VANET

Эффективность и безопасность – это два важных требования, которые могут быть использованы для классификации приложений VANET на основе их основной цели. Однако эффективность и безопасность не полностью отделены друг от друга. Напротив, эти и другие аспекты должны рассматриваться вместе при разработке приложений VANET. Например, отказ двигателя или авария с участием двух или более транспортных средств могут привести к автомобильной пробке. Сообщение об этом событии передает предупреждение о безопасности для ближайших водителей, которые используют его для повышения их осведомленности. Это же сообщение может инициировать вычисление альтернативного маршрута для транспортного средства, которое планировалось пройти через место аварии, но оно ещё далеко к этой точке и могут изменить маршрут. В этом случае целью является повышение эффективности транспорта для отдельных транспортных средств.

Кроме того, в зависимости от различных важных факторов, такие как места аварии, транспортная система может рассчитывать и предлагать альтернативные маршруты большому набору транспортных средств, учитывая более широкий обзор требований к трафику, чтобы уменьшить влияние этого события на регионы. В этом случае целью является повышение общей эффективности транспорта. В обоих случаях уведомление о произошедшем событии может помочь водителю или пассажиру составить другой маршрут, использовать другое транспортное средство или воздержаться от поездки в случае серьезной проблемы с трафиком. В этом случае дополнительной целью является предоставление человеку полезной информации при планировании деятельности, связанной с транспортной системой.

Приложения VANET будут контролировать различные типы данных, такие как состояние автомобиля, окружающие дороги, приближающиеся транспортные средства, поверхность дороги и погодные условия, чтобы сделать инфраструктуру более безопасной и эффективной. Как только эти данные будут доступны, транспортные средства будут связываться через сети беспроводной связи между другими транспортными средствами, обменивая соответствующую информацию для различных целей.

В соответствии с работой [ CITATION Vis \l 1049 ] приложения для сетей VANET подразделяются на 5 основных групп. Стоит отметить тот факт, что для каждой из них используется разный подход к распространению трафика: для одних важна скорость передачи, для других – гарантия доставки информации.

1. Приложения безопасности

Существуют приложения для обеспечения безопасности движения автотранспорта (Traffic Safety Applications, TSAs), призванные увеличить безопасность на дорогах, сократив число дорожно-транспортных происшествий. В случае опасной ситуации на дороге, например, аварии, транспортные средства, подвергаемые опасности данной ситуацией, могут быть предупреждены, путём рассылки аварийных сообщений (Emergency Warning Message, EWM) – рисунок 3.

Рисунок 3 – Пример использования EWM-сообщений

Таким образом, водители могут принять меры по предотвращению аварии, прежде чем они сами заметят аварийную ситуацию.

Конечной целью применения безопасности в VANET является предотвращение и уменьшение количества дорожно-транспортных происшествий. Это категория приложений, чувствительная к задержке. Таким образом, чтобы уменьшить задержку, в этой категории приложения используют связь между автомобилями. Другим требованием является надежность, все транспортные средства, близкие к опасности, должны быть предупреждены об этом. В случае столкновения возникают два вопроса: приближающиеся транспортные средства и место аварии.

Простые приложения, например, отправляющие аварийных уведомлений в ситуационный центр, передавая уведомление аварийным службам, уже существуют, например, система OnStar GM. Всякий раз, когда происходит авария, событие (например, срабатывание подушки безопасности) запускает систему уведомлений для отправки аварийных сообщений соседним аварийным службам. Эти уведомления могут нести положение, предоставляемое устройством с поддержкой GPS. Для будущих применений, в зависимости от расстояния до аварии, которая происходила дальше по дороге, это приложение должно предупреждать водителя или даже автоматически затормаживать транспортное средство, когда расстояние уменьшается с определенным пределом.

Также крайне желательно отправить экстренное видео с места событий, чтобы помочь экстренным реагированиям (фельдшерам, пожарным и другим спасательным персоналом) для того, чтобы облегчить понимание происшествия до прибытия на место происшествия, географическое местоположение транспортного средства и условия движения на месте. Эта видеоинформация может быть получена на автомобилях, оборудованных видеокамерами, а также с возможностью хранения и пересылки изображений. Приложение также может отслеживать сценарий после столкновения, предпринимая соответствующие действия и выполняя их незамедлительно. Как только произошла авария, приложение должно управлять потоками транспортных средств и идентифицировать альтернативные маршруты как отдельным, так и большим наборам транспортных средств в зависимости от места аварии, времени суток и других факторов.

Разумеется, приложение безопасности должны быть спроектировано таким образом, чтобы действовать, предлагая водителям ранние предупреждения и предотвращать случайное срабатывание.

1. Приложения для повышения эффективности транспорта

Приложения эффективности: это категория, в которой приложения знают о местоположении транспортного средства, направленное на повышение их мобильности на дорогах общего пользования.

В этой категории большинство приложений требуют высокой доступности, потому что водителям необходима предоставленная информация для принятия решений во время поездки, что становится более безопасным маршрутом.

Такие приложения можно классифицировать двумя способами: приложениями для управления перекрестками, а также приложениями для сокращения и предотвращения пробок:

• управление перекрестками: управление и управление трафиком – важная область исследований, которая может принести пользу VANET. Например, транспортные средства, проходящие вблизи и через перекрестки, должны осторожно двигаться, поскольку сходятся два или более транспортных потока, а вероятность столкновения увеличивается. В этом случае виртуальные светофоры могут контролировать и управлять потоком трафика на перекрестках. Еще одно приложение безопасности – предупредить водителя о предстоящем столкновении, который может предпринять надлежащие действия, чтобы предотвратить его. В обоих приложениях, т.е. виртуальных светофорах и безопасности, существуют жесткие требования к качеству обслуживания, в основном связанные с ограничениями передачи трафика в реальном времени и распределенной обработкой;

• управление дорожными перегрузками: приложение перегруженности дорог может предоставить водителям наилучшие маршруты для своих пунктов назначения, а также определить наилучшие временные графики для светофоров вдоль общих маршрутов. Цель состоит в том, чтобы уменьшить заторы на задействованных дорогах и обеспечить плавный поток движения. Это может потенциально увеличить пропускную способность дороги и предотвратить пробки.

  • Приложения для комфорта пользователей

В этой категории водители могут получать информацию от автомобильных служб, которые могут помочь водителю во время поездки сделать её более комфортной и приятной. Обычно типичные требования к приложениям – надежность и доступность, предоставляющая информацию в нужный момент, необходимую для водителя. Такой тип применения включает в себя: информацию о погоде, информацию о заправочных станциях ​​или кафе, информацию о досуговом отдыхе, туристическую информацию, информацию об имеющейся парковке на стоянке, навигацию по маршруту (например, расчетное время в пути, рекомендуемая информация, основанная на контексте пользователя, автоматическое обновление дорожной карты), рекламы или объявлений о продажах на основе местоположения. Во многих случаях связь будет происходить между транспортными средствами и устройствами на стороне дороги, без потребности в большой пропускной способности.

1. Интерактивные развлечение

Стремясь распространять и передавать информацию о развлечениях водителям и пассажирам, эта категория приложений в качестве основных функций должна иметь возможность подключения и доступность. Таким образом, схемы связи могут происходить непосредственно между транспортными средствами или между транспортными средствами и дорожными сторонами. В идеале информация должна быть адаптирована к контексту пользователей. Задача здесь заключается в том, как обновить эту контекстную информацию с учетом динамики и мобильности транспортных средств и людей в VANET. В конце концов, синхронизация между автомобилями и центральными серверами становится большой проблемой в этом контексте. Примерами приложений в этой категории являются: доступ в Интернет, распределенные игры, чаты, загрузка музыки и видео, просмотр веб-страниц, совместное использование файлов, домашний контроль и т.д. В приложениях будущего поколения пассажиры будут иметь возможность взаимодействовать с пассажирами в ближайших транспортных средствах или с людьми в любой точке мира через службы обмена мгновенными сообщениями, игры и даже видеоконференции.

1. Городское зондирование

Автомобильная сеть может рассматриваться как сетевая парадигма мониторинга городов и совместного использования данных, представляющих общий интерес. Это особенно актуально в городских районах, где можно рассчитывать на высокую концентрацию транспортных средств, оснащенных встроенными датчиками. Автомобильные сети могут использоваться для эффективного мониторинга состояния окружающей среды и социальной деятельности в городских районах, играя важную роль в городском зондировании [ CITATION Eug \l 1033 ].

Характеристики

Список файлов ВКР