معرفی کامل و جامع شبکه های بین خودرویی VANET
در این پست در مورد شبکه های خودرویی صحبت خواهیم کرد. شبکههای خودرویی (بین خودرویی) با عنوان Vehicular ad hoc network یا همان VANET در زیر مجموعه شبکههای کامپیوتری قرار دارند.
در شبکههای خودرویی، خودروها گرههای متحرک هستند و با یکدیگر ارتباط دارند که این ارتباط میتواند به دو صورت، ارتباط خودرو به خودرو و ارتباط با زیرساخت کنار جادهای باشد.
به خاطر تحرک بالای خودروها و محیط خاص این شبکهها، ارتباطات بینخودوریی در این شبکهها متفاوت از دیگر انواع ارتباطات بیسیم هستند. در ادامه بیشتر با شبکه خودرویی آشنا خواهیم شد.
تاریخچه شبکه خودرویی
قبل از پرداختن به آموزش VANET یا شبکه های ادهاک خودرویی ، شاید بهتر باشد ابتدا تاریخچه ای از شبکه های ادهاک خودرویی بیان کنیم.
ارتباط میان خودروها با دنیای خارج و ارتباط میان خودروها در هنگام حرکت، رؤیای قدیمی بشر بوده است. تاریخچه نخستین تلاشها برای تحقق رؤیای ارتباط میان خودروها در هنگام حرکت، به بیش از چهل سال پیش برمیگردد.
در آن زمان با نصب یک آنتن روی خودروهای خاصی مانند خودروهای پلیس یا اورژانس و تنظیمکردن آنتنها روی یک فرکانس خاص در یک محدوده جغرافیایی، سعی میکردند .
یک ارتباط رادیویی و شبه تلفنی را ایجاد کنند.
در سال ۱۹۹۹ کمیسیون ارتباطات فدرال ایالاتمتحده (FCC) با تصویب استانداردها و پهنای باند لازم برای ارتباط خودروها با تجهیزات ثابت کنار جاده، عملاً فاز جدیدی از شبکههای ادهاک بین خودرویی را ایجاد کرد.
این حرکت با تصویب استاندارد DSRC (سرنام Dedicated Short Range Communications) در سال ۲۰۰۳ تکمیل شد.
در این استاندارد پهنای باند ۵,۹ گیگاهرتز به ارتباطات بین خودرویی اختصاص یافته است و روی این فرکانس بین هفت تا ده کانال (۵,۸۵۰ گیگاهرتز تا ۵,۹۲۶ گیگاهرتز) تعریف میشود.
از میان این کانال ها، یک کانال به صورت ویژه به افزایش ضریب امنیت خودروها و سایر کانالها به کاربردهای خاص، اختصاص یافته است.
پس از این رخدادها، انواع ارتباطات میان خودروها براساس فناوریها و زیرساختهای متفاوت مطرح شده و هریک مسیری جداگانه برای توسعه و مجهزکردن خودروها به امکانات شبکهای در پیشگرفتند.
چرا باید شبکه بینخودرویی داشته باشیم؟
وقتی وسایل نقلیه مختلف در شبکهای بههم پیوسته در حرکت باشند، امکان آگاهی از وضعیت مسیر، خودروهای دیگر و شرایط راه برایشان پیش میآید.
بهعبارت بهتر، سطح اطلاعات راننده از محیط پیرامونش بیشتر میشود و در نتیجه، واکنشهای مناسبتری در موقعیتهای مختلف از خود نشان میدهد.
اطلاعاتی که درباره تصادفات، خودروهای دیگر، ترافیک، وضعیت جوی راه و… در این شبکه به رانندگان مخابره میشود، آنها را در تصمیمگیری در طول فعالیت قویتر و توانمندتر میکند.
شبکههای خودرویی میتوانند با امکانات مختلفی به یکدیگر متصل شوند. در ادامه برایتان درباره سیستمهای موجود برای ایجاد ارتباط میان خودروها هم میگوییم.
سازوکار شبکههای خودرویی چیست؟
نخستین شبکههای بینخودرویی با فناوریهای بسیار سادهتری نسبت به امروز کارشان را شروع کردهاند. چنین چیزی بیشتر برای خودروهای پلیس و آتشنشانی کاربرد داشته است.
خودروهای این سازمانها بهکمک آنتنهایی با هم در ارتباط قرار میگرفتند.
آنتنها روی فرکانسی خاص تنظیم میشدند و در محدوده جغرافیایی مشخصی امکان برقراری ارتباط میان خودروها را فراهم میکردند.
بهجز امواج رادیویی که راهی برای ایجاد ارتباطی میان خودروهای مختلف در یک شبکه هستند، فناوریهای تازهتری هم وجود دارند .
که میتوانند خودروها را در سیستم حملونقل به هم پیوند بدهند؛ برای مثال، فناوری مکانیابی یا همان GPS میتواند چنین اقدامی را بهینهتر و سریعتر ممکن کند.
حسگرها و تراشههای مختلفی هم طراحی شدهاند که وجودشان روی هر وسیله حملونقل میتواند منجر به ایجاد ارتباطات میان خودروهای شبکه شود.
فرض کنید که مجموعهای از خودروهای حمل بار مانند وانتها را در شبکهای مشخص با فناوریهای گوناگون به هم متصل کردهاید.
این ارتباط میتواند زمان حرکت، حرکت در مسیری مشخص و رسیدن وسایل حمل بار در زمانی یکسان را مدیریت کند.
این روزها که فناوریهای متنوع در حال توسعه ارتباطات هستند، فکرهای ناب و تخیلات درباره مدیریت بهینه راهها و وسایل نقلیه هم عرصهای برای ظهور پیدا کردهاند.
یکی از سادهترین مصداقهای سهولت حملونقل، همین امکان درخواست وانت اینترنتی است.
با سفارش آنلاین خودروهای وانت برای حمل و جابهجایی محمولههای مختلف میتوانید از پلتفرمهای موجود درخواست وانت یا وسایل مشابه کنید.
پروتکلهای مبتنی بر توپولوژی در شبکه های Vanet
مسیریابی مبتنی بر توپولوژی (Topology Based) از اطلاعات لینکهایی که در شبکه موجود هستند برای ارسال بستهها به سمت مقصد استفاده میکند.
در این پروتکلها، بستههای کنترلی دائماً بهصورت همه پخشی بین گرهها توزیع میشوند. این کار بهمنظور نگهداری مسیر انجام میشود ولی ممکن است مسیری در طول حیات شبکه اصلاً مورداستفاده قرار نگیرد.
ازآنجاکه شبکههای خودرویی بیشترین تحرک و پویایی را در بین شبکهها دارند ازاینرو استفاده از این پروتکلها برای شبکههای بینخودرویی عملاً ممکن نخواهد بود.
پروتکلهای مبتنی بر توپولوژی خود به سه بخش مبتنی بر جدول یا Proactive، مبتنی بر نیاز یا Reactive و پروتکل های ترکیبی Hybrid تقسیم بندی می شوند.
از پروتکل های معروف در مبتنی بر جدول یا Proactive می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پروتكل مبتنی بر جدول DSDV
- پروتکل مبتنی بر جدول GSRP
- پروتکل مبتنی بر جدول FSR
- پروتكل مبتنی بر جدول OLSR
از پروتکل های معروف در مبتنی بر نیاز یا Reactive می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پروتكل مبتنی بر نیاز TORA
- پروتكل مبتنی بر نیاز AODV
- پروتكل مبتنی بر نیاز PRAODV
- پروتكل مبتنی بر نیاز DSR
- پروتکل مبتنی بر نیاز WNPRP
از پروتکل های معروف در ترکیبی Hybrid نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پروتکل ترکیبی ZRP
- پروتکل ترکیبی HARP
برخی از ویژگی های کلیدی یک مدل VANET
توپولوژی پویا : محیط VANET با توجه به تحرک بالای وسایل نقلیه همواره در حال تغییر توپولوژی است. اتصال بین دو وسیله نقلیه سفر به طور متوسط با محدودیت سرعت در جهت مخالف در یک مدت زمان بسیار کوتاه از بین می رود.
این زمان اتصال با افزایش سرعت وسایل نقلیه در آزاد راه یا محیط بزرگراه کمتر می شود.
قطع مکرر اتصال : ارتباط بین وسایل نقلیه در شبکه های VANET به دلیل جنبش بالای گره ها و تغییر مکرر در محیط مکررا قطع می شود.
مدل سازی تحرک: به منظور اجرای VANET موثر و واقعی، یک مدل دقیق تحرک برای این محیط بسیار پویا مورد نیاز است.
الگوهای تحرک قابل پیش بینی : در محیط VANET بسیاری از وسایل نقلیه در جاده های از پیش تعریف شده و بزرگراه حرکت می کنند.
این مسئله اجازه استفاده از الگوهای قابل پیش بینی در طراحی شبکه را می دهد.
استفاده از فن آوری های دیگر : بسیاری از وسایل نقلیه در VANET این روزها قادر به یکپارچه سازی سیستم خود با فن آوری های دیگر در دسترس مانند سیستم موقعیت یابی جهانی هستند.
عدم محدودیت عمر : در مقایسه با شبکه موقت دستگاه های تلفن همراه (MANET) گره ها در VANET با امتیاز داشتن عمر باتری طولانی تر هستند.
این مسئله می تواند برای پردازش محاسباتی مؤثر و پیچیده مکانیسم های مسیریابی و امنیت در شبکه مورد استفاده باشد.
محدودیت تاخیر : ونت مسئول تحویل پیام های اضطراری پزشکی حیاتی است. این پیام ها باید در زمان به منظور حفظ زندگی انسان تحویل داده شود.
بدون دیدگاه