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ABI:车载通信DSRC技术和通信机制研究

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引言     ITS研究面临的问题是:由于车辆高速行驶,车辆之间的通信机制研究成了限制ITS发展的瓶颈。因此车载通信现阶段的研究势头在国内外日趋白热化,形成以政府、研究机构、汽车企业等为中心的三大阵营。车载通信技术现有DSRC技术、FM、蜂窝网络、WiMax技术和Wi—Fi技术。DSRC是国际上专门开发适用于车载通信的技术。     DSRC适用于ITS领域车车之间、车路之间的通信,它可以实现小范围内图像、语音和数据的实时、准确和可靠的双向传输,将车辆和道路有机连接。     1  DSRC技术概述     DSRC技术能为车车之间、路车之间以及智能交通系统提供高速的无线通信服务,数据传输速率高,传输延时短。DSRC能支持车辆的公共安全和不停车收费系统,能提供高速的数据传输,并保证通信链路的低延时和低干扰,保证系统的可靠性。     DSRC技术应用于车车通信的环境,其优势可以从和其他无线通信技术的比较中得出,如表1所示。

                                      
    由表1可以看出DSRC在性能上优于Wi-Fi、蜂窝网络等无线通信技术,跟WiMax技术相比,在性能上不相上下,但是在实现的复杂度和成本上,DSRC远远比WiMax具有优势。     车载通信DSRC的应用有以下3方面:     (1)公共安全,包括前方障碍物检测和避让、碰撞警告、转弯速度控制、减少交通事故、减少地面交通网络的压力、减少拥塞。图1是异常车辆自动通知和警告周围驾驶员异常情况或者潜在危险,实现主动避让。     (2)智能交通管理,包括高速公路上的车队管理、紧急车辆管理、安全超车等。在地面交通上,如果有紧急车辆,应通过紧急车辆管理,给紧急车辆开辟绿色通道。图2是高速公路上的车队管理。

                                             
    (3)电子收费系统和智能停车场收费系统以及娱乐下载等。     DSRC技术用于智能交通,有政府分配的专用频段(如美国联邦通信委员会5.850~5.925 GHz)。用于DSRC技术的频率资源共有75 MHz,划分成7个信道。中间的信道用于控制信道,发送广播消息或者控制信令;第一个信道分别用于碰撞避免、车间通信等;最后一个信道用于长距离、大功率的通信;剩下的4个信道都是服务信道,见图3。

                                     
    2  DSRC标准化进程     车载通信协议DSRC的发展为车载环境下的无线通信提供了依据。ISO/TC 204 DSRC国际标准化组织,主要研究应用层L7的协议和资源管理,制定中长距离通信标准。欧洲CEN/TC 278 DSRC标准的主要特点是:5.8 GHz被动式微波通信,中等通信速率(500 Kb/s上行,250 Kb/s下行),调制方式为ASK和BPSK。美国的ASTM和IEEE标准,频率均为5.9 GHz。在ASTM标准的基础上,发展了IEEE 802.11p协议组,包括1609.1~1609.4标准。IEEE 802.11p标准在车载环境下,达到3~27 Mb/s的传输速率,大大改善了高速移动环境下的传输效果。目前使用较多的ASTM E 2213—03协议,是基于802.11的改进协议,作为向802.11p过渡的DSRC协议,在MAC层和物理层上作出了一系列的规定和改进,使其更适用于车载环境以及ITS应用。     鉴于目前国际DSRC标准发展趋势和国内ETC系统应用现状,1998年5月,中国ISO/TC 204技术委员会向交通部无线电管理委员会提出将5.8 GHz频段分配给智能交通运输系统的短程通信(包括ETC收费系统)。各国DSRC使用的频段见图4。
 

 
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