物联网mac层技术综述培训资料

1、f联网MAC层 V/找术综述物联网MAC!技术综述、本论（一）车联网的MACg接入技术1. 车联网当前背景分析2. 车联网MACg技术介绍3. 多信道切换机制（二）M2M网络的MACg接入控制技术1. M2M网络当前背景分析2. 基于竞争的MACB技术3. 基于分配的MAC层技术4. 混合型MACB技术、组内分工刘景涛：担任组长，统筹组员，安排分工，整合大作业；负责车联网MACB技术介绍，ppt制作程泓严：提纲的主要撰写人，协助组长进行大作业整合；负责M2M网络中基于竞争的MACB技术，ppt制作刘宗琦：M2M网络中混合型 皿人0层技术，ppt制作刘 磊：车联网中的多信道切换机制，ppt制作何

2、 梦：车联网当前背景分析，ppt制作孙诗越：M2M网络中基于分配的MACS技术，ppt制作徐冰妤：M2M网络当前背景分析，ppt制作目录、车联网的当前背景分析 错误！未定义书签。 b5E2RGbCAP1.1. 车联网的概念 31.2. 车联网的原理 31.3 发展现状分析 4、车联网MAC!技术介绍6层与物理层， IEEE 1609 协议则主要负责上层应用， 大致如图 2.1 所示。其中 WSM(PWave 67.1 .自动切换 CSMA/CD与TokenBus混合型 MAC技术 307.2 .基于 TDMA与 CDMA混合的传感网络 MAC技术 31层与物理层， IEEE 1609 协议则主

3、要负责上层应用， 大致如图 2.1 所示。其中 WSM(PWave 57.1 .自动切换 CSMA/CD与 TokenBus混合型 MAC技术 297.2 .基于 TDMA与 CDMA混合的传感网络 MAC技术 30层与物理层， IEEE 1 609协议则主要负责上层应用， 大致如图 2.1 所示。其中 WSM(PWave 57.1 .自动切换 CSMA/CD与 TokenBus混合型 MAC技术 297.2 .基于 TDMA与 CDMA混合的传感网络 MAC技术 30层与物理层， IEEE 1 609协议则主要负责上层应用， 大致如图 2.1 所示。其中 WSM(PWave 57.1 .自动

4、切换 CSMA/CD与 TokenBus混合型 MAC技术 297.2 .基于 TDMA与 CDMA混合的传感网络 MAC技术 30层与物理层， IEEE 1 609协议则主要负责上层应用， 大致如图 2.1 所示。其中 WSM(PWave 57.1 .自动切换 CSMA/CD与 TokenBus混合型 MAC技术 297.2 .基于 TDMA与 CDMA混合的传感网络 MAC技术 30层与物理层， IEEE 1 609协议则主要负责上层应用， 大致如图 2.1 所示。其中 WSM(PWave 57.1 .自动切换 CSMA/CD与 TokenBus混合型 MAC技术 297.2 .基于 TD

5、MA与 CDMA混合的传感网络 MAC技术 30(1) TDMA/CDM混合技术 32八、附录：参考文献(总) 35一、车联网的当前背景分析 （本章节内容大篇幅改动， 所以就不在段落中标出改动地方）北京作为“智慧城市”试点，一举一动可能都在传递智慧城市的未来趋势， 对于交通极 为敏感的北京，正是实现智慧交通的最佳实验点1 。 M2ub6vSTnP北京家用轿车数量迅猛增长，尽管采取限行、 公交优先、 摇号购车等举措， 但随着大多 数家庭驾车出行的主流意愿强劲， 北京交通状况始终无法改善。 出行的道路选择， 驾驶的安 全性， 交通事故的紧急处理， 停车难等问题都在困扰着有车一族， 也在困扰着政府和

6、管理职 能部门。车联网（IOV）正成为智慧北京下一步发展的关键，基于此的一系列应用将成为未 来经济的增长的原动力，本文介绍车联网的发展现状，试图构建一个基于“人、车、路、数 据”一体的“智慧网络”，在“智慧城市”中发挥其重要作用。1 0YujCfmUCw目前， 交通事故已经成为全球公共的交通安全问题。 当车主身处浓雾或者超视距范围的 地方时，可见度低， 驾驶汽车往往面临着严重的危险。如果能获得邻近车辆的实时信息，包 括车速、 行驶方向、 位置等， 车主就能在第一时间内做出相应的操作以避免交通事故的发生。 车联网的发展，无疑将对减少交通事故起到一定的作用。2011年，随着北京限购令的出台，中国大

7、城市的交通拥堵和安全问题再一次凸显出来， 车联网因而更为人们关注， 特别是两会 期间，“车联网”再次被推上了台面。 2 eUts8ZQVRd1.1. 车联网的概念车联网是战略性新兴产业中物联网和智能化汽车两大领域的重要交集， 是城市智慧交通 的关键组成部分。 2010 年上海世界博览会上，上汽集团- 通用汽车馆展示了对车联网的远景展望并举行了 “直达2030”可持续交通系列论坛“车联网一一网联城市交通”3。sQsAEJkW5T车联网概念引申自物联网，根据行业背景不同，对车联网的定义也不尽相同。4 。GMsIasNXkA车联网的定义是指， 利用车辆电子传感设备， 通过无线通信技术、 汽车导航系统

8、、 智能 终端设施和信息处理系统，使车与车、车与人、车与交通设施之间进行双向数据交换与共 TIrRGchYzg享，实现对车、人、物、路等状况的实时监控、科学调度和有效管理，进而改善道路运输状 况、提高交通管理效率的综合性智能决策信息系统。 车联网是传统的智能交通系统与物联网 融合发展的产物，是一种特殊的无线传感器网络。5 7EqZcWLZNX车内网是指基于控制器局域网络技术( CAN建立的包含多种车辆状态传感器的车内局域网络，也称汽车局域网；车际网是指基于专用短程通信(DSRC技术和IEEE802.11p等协议建立的、以车辆为节点的车辆自组织网络 6 ；车载移动互联网是指车载终端通过3G、4G

9、等蜂窝通信技术接入互联网，7。 lzq7IGf02E从而实现车辆与信息服务平台及外部网络之间信息交互的网络车联网能够通过先进的信息通信和智能控制技术，推动汽车产业从单纯产品制造向产品和服务融合创新转型。 通过感知实现性能优化和控制，车联网还能够提升汽车安全性、 能效和便利性，提高交通安全和效率。当前，车联网已经为全球产业界所关注7。 zvpgeqJ1hk1.2. 车联网的原理车联网的整体结构可以分成三个层次，即:硬件平台、系统软件和应用软件 8。车联网硬件平台： 由多种传感器及信号处理电路构成，包括电源转换、信号处理、 数据处理与存储 等。硬件平台是车联网的基础， 也是信息的来源， 通过传感器

10、将车辆外的环境信息、车内的 信息转换为能够被控制中心处理识别的信号。车联网系统软件层：由系统管理、通信系统、 无线通信及语音构成， 系统软件层在车联网中为中枢部分， 能够将硬件平台得到的信息进行 传递和处理，目前， 已经制定了车载环境下无线接入的相关协议。 车联网应用软件层： 主要 结合不同的用户需求提供不同的应用， 利用车联网对车辆进行控制、 安全驾驶， 在智能交通 系统中应用并提供相应的信息服务等 9。 NrpoJac3v11.3 发展现状分析从国际上来看， 车联网发展仍处于起步阶段， 其中美、日、欧走在研究和示范应用的前列9 。 2009 年 12 月，美国交通部发布了智能交通系统战略研

11、究计划： 2010-2014，首 次提出了“车联网”构想 10。 1nowfTG4KI其目标是利用无线通信建立一个全国性的、 多模式的地面交通系统， 形成一个车辆、 道最大程度地保障交通运输的安全日、欧、美等发达的国家政 将其作为解决大城市交 动态交通信息服务在向集成路基础设施、 乘客的便携式设备之间相互连接的交通环境， 性、灵活性和对环境的友好性 10。 fjnFLDa5Zo动态交通信息服务一直是智能交通领域研究的热点问题， 府和企业投入了大量精力和资源进行交通信息服务的研究与应用， 通困境的有效手段。国际间通过不断的产业合作和广泛联盟，化、平台化方向发展的同时， 已经在相关设施建设、终端设

12、备销售、各类服务应用方 tfnNhnE6e5面形成了规模巨大的产业市场11。道路交通情报通信系统（VICS）以提高道路交通的安全性和通畅性、 改善道路环境为目的， 被认为是世界上最成功的道路交通信息提供系统， 它通 过收集、处理、提供和使用道路交通信息四个环节来达到为交通客户服务的目的。VICS 是率先在日本智能交通领域投入使用的系统，经过近年来的不断发展和完善， VICS 已经可以进行日本全国范围的多种出行信息的实时发布和服务，包括实时路况和行程时间预测、停车场信息、交通事件和天气状况的发布，在改善交通安全、交通拥挤和环境方面做出了巨大的贡献 11。 HbmVN777sL与美、日、欧等国家地

13、区相比， 中国车联网技术及相关应用起步较晚。 2007 年 12 月， 通用汽车公司与上汽集团联合成立了上海安吉星信息服务公司， 在亚洲市场推出通用汽车的 安吉星（ Onstar ）服务 7 。中国主要通过 863 计划、自然科学基金等项目进行重点攻关，包 括基于移动中继技术的车辆通信网络的研究 、智能车路协同关键技术研究 、车联网应 用技术研究等课题，已经取得了阶段性成果，但尚未投入实际应用。在车联网体系架构方面，欧美日在车辆专用短程通信、 车联网信息应用集、 路侧设备等方面已经形成了较为成熟 的标准方案 ; 而中国尚处于被动跟随状态， 由全国智能运输系统标准化技术委员会负责统筹 制定车联网

14、终端、车联网平台、车联网通信、服务应用、测试规范、信息安全认证等各方面 技术标准。 总体而言，中国的车网技术正处于快速发展阶段， 但与国外还存在较大差距。全 球车联网技术预计将在 2025 年进入大规模市场化的阶段， 未来通过实际应用将能够进一步 促进技术的发展 12。 V7l4jRB8Hs“十二五” 期间，工信部从产业规划、技术标准等多方面着手，加大对车载信息服务的 支持力度，以推进车联网产业的快速发展 13。 2011 年，第二届“车联网”产业链合作研讨 会在上海召开 14。 12 月，由多家高校、科研机构、企业发起组建的中国车联网产业技术创 新战略联盟（车联网联盟）在北京成立 15。 2

15、012 年至今，车联网联盟等多家机构或单位已 发起举办多个车联网领域技术研讨会、技术论坛、标准化会议及工作会议等 7 。 83lcPA59W9我国的科研工作者已经在物联网和车联网方面累积了许多工作: 973 项目“无线传感网关键技术研究”已开展了 5 年; 以无锡为中心的“感知中国”物联网产业研究院在 2010 年 正式启动 ; 手机交通卡智能交通系统已经在多个城市普及 ; 智能交通项目已经在上海、 武汉 等地开展和部署。 然而要大规模地应用车联网技术， 其实现还有一段成熟期。 正如文中所述， 还有概念和统一标准等问题存在， 安全和可靠等实际问题有待研究。 市场与应用模式必须结 合实际摸索，

16、最终才能达到网连城市智能交通的目标。 车联网将彻底改变人类出行模式， 重 新给出汽车的定义。 实现车联网的未来城市交通将告别红绿灯、 拥堵、交通事故和停车难等 一系列问题，并实现驾驶自动化 16 。 mZkklkzaaP参考文献二、车联网MAC层技术介绍WAVE是专门为车联网通信设计的协议，而该协议中MAC层所用的技术即囊括了大部分的车联网MAC层技术，本部分从 WAVE协议栈简述到其 MAC层的多信道协调(接入)技术到 IEEE 802.11p媒体介入方式的 载波监听技术、随机退避技术、基本接入技术、四次握手技术。 AVktR43bpw协议栈简述WAVE协议栈的前身是 DSRC协议，该协议是

17、由美国联邦通信委员会FCC为车间通信制的。DSRC协议规定了在 5.85GHz至5.925GHz的75MHz带宽的无线频谱资源专门用于车联网ORjBnOwcEd通信。FCC将75MHz带宽分配为7个信道，包括一个控制信道(Control Channel ，CCH和6个服务信道(Service Channel ，SCH。其中控制信道位于频谱资源的中间位置，两侧2MiJTy0dTT各3个服务信道。 WAV协、议栈采用的是 OSI的层次架构，其中IEEE 802.11p主要负责MAC 层与物理层， IEEE 1609 协议则主要负责上层应用，大致如图 2.1 所示。其中 WSM(P Wave Sho

18、rt Message Protocol )指 WAV曲消息协议，用于车辆之间的直接传输。ApplicalK?n(Re59urce Manager)WMEAppiic3tHXi(SflCjnty Service)udphcpWSMPIPv6LLCMLMEWAVE MACPLMEWAVE PHYIEEE 1609 1itEE 1609 2IEEE1809.3IEEES02.2IEEE 1609 4IEEE 602.11-2007Amended IEEE002 11a PHYSPECIEEE802.11p图2.1 WAVE协议栈体系结构图172.2. WAVE多信道协调(接入)技术为解决车载通信中的

19、 V2V和V2I通信，美国联邦通信委员会将5.850GHZ-5.925GHZ频段共75MHZ频谱分配给交通领域的专用短程通信使用。图显示了美国的FFC划分给DSRC勺无线信道资源。18 gliSpiue7A保留频诰chChCh5.85 5. 855喲I公集空全I"公共戏全服务ChlTfiCh1H40r HBo 5,901<控制BQ图信道频谱资源划分19如图2所示，DSRC言道7个10MHz的信道组成。此外5.850GHz到5.855GHz共5MHz频谱被作为保留频 谱，用于潜在的可扩展应用。信道178被称为控制信道(ControlChannel,CCH )，主要用于公共安全通信

20、，主要用于传播和安全相关的消息(如WAVES消息，WAVE艮务广播)。Ch172、174、176、180、182、184被称为业务信道(ServiceChannel.SCH )，主要用来传输 WAVES消息和个人业务的数据包。Ch172和Ch184被Ch172主要用于V2V之间安全应用的通信，:基于公共设施的安全应用，常用于避免十字交叉口发生碰专门的应用于涉及财产和生命的公共安全应用。Ch172主要用于V2V之间安全应用的通信，旨在避免交通事故发生，保障人们的行车安全。Ch184主要应用于撞事故。uEh0U1Yfmh此外，由于CCH±主要应用于安全应用，而SCH±传输的主要

21、是非安全应用，所以这就要求WAV啄统需要具有多信道特性，并且可以实现多信道的切换。由于业务需求不同时，信道资源的分布不同，所以在和 immediate。IEEE1609.4标准中总共定义了4种信道的切换方式：alternating,continuous,extendedIAg9qLsgBXCCH和 SCH下交(1) alternating:切换模式。在该模式下CCH与 SCH进行等间隔切换，系统不停地在替工作，信道切换的周期为同步时间间隔。WwghWvVhPE(2) continuous :占用模式。CCH和SCH处于占用模式时，WAV系统将会一直工作于-种信道(CCH或 SCH不进行切换。e

22、xte nded :扩展模式。在该模式下，SCH可以占用多个同步时间间隔，进行连续占用模式。这种模式主要适用于个人非安全应用业务。asfpsfpi4k(4)immediate :抢占模式。在这种模式下，每当CCH信道空闲时，就可以使用SCH信道，这是因为系统会在CCH和SCH之间以可变的时间间隔进行交替工作。但是在下一个时间同步周期来到时，系统需要无 条件的切换到 CCH信道。19 ooeyYZTjj1对单天线设备来说，不能同时利用多个信道，因此必须有效的进行信道协调。信道协调的设计是为了支持多个正在进行数据交换的设备在控制信道和业务信道上的交替操作。例如，支持单天线设备在CCH间隔内访问高优先级数据和管理数据流，也支持在SCH间隔内访问高层的IP数据流。IEEE802.11p/1609MAC层结合TDMA/FDMA勺方式管理链路带宽。图 显示了 IEEE802.11p/1609网络怎样利用它的带宽资源。BkeGuInkxI如图所示，频谱资源被划分成了多个信道，每个信道的带宽在时间轴上分割为一个一个的同步间隔，每个同步间隔的时间为100ms=每个同步间隔内包含一个控制帧和一个业务帧，每个控制帧和业务帧的持续时间都为50ms。控制帧必须在控制信道上传输，而业务帧必须在具体的业务信道上传输。PgdOO