車載網路組長許修銓 9930027 組員楊馥瑄

車載網路組長 : 許修銓 9930027 組員 : 楊馥瑄 9930085 姜尚謀 9930029 李建周 9930084 林田恆 9930099 1

目錄 Ø 前言 Ø 車載網路的定義 Ø 研究動機與目的 Ø 車載網路架構技術 Ø 車載網路優缺點 Ø 現今的應用 Ø 結論 Ø 參考文獻 Ø 作分配

前言不可諱言的，電腦網路的使用，已成功地提供人們一個方便、迅速、可靠的資訊交換平台；近年來網路應用的發展，已逐漸由傳統網際網路應用，轉向無線行動網路的各式應用與服務。其中，以移動車輛為平台，利用無線網路相連結所形成的「車載網路」，不但能夠讓乘客在乘坐交通具時，持續接受各種網路應用服務，更能進一步藉由車載網路內部的資料交換，提供最新的交通路況以避免交通擁塞與提昇行車安全。 3

定義車載網路 VANET（Vehicle Ad-hoc NETwork）又稱車用行動通訊網路，一種行動通訊技術，以移動中的車輛及交通設施為節點，利用無線通訊技術，來形成行動網路。加入這個網路的車輛，會成為一個無線節點。彼此連結，形成一個大範圍的網路。當某個車輛脫離了信號範圍，離開網路，其他的車輛可加入，彼此連結建立起新的行動網際網路。 4

車載網路主要在於利用資訊、通訊以及汽車電子技術的結合，提供駕駛人各式各樣的服務。車載資通訊不再僅侷限在汽車內部的電子元件與多媒體應用整合，逐漸朝向更多元的資訊整合服務的方式。車載網路之應用範疇，包括提供行車安全的服務以及便利生活的訊息。例如：當前方車輛發生事故時，能立即回報緊急訊息給後面車輛知道，避免連續事故的發生；或是開車族可以透過車載網路所提供之服務，獲取有關停車位位置之資訊。 5

研究動機與目的車載網路最初的主要目的是為了行車安全，爾後車載網路的應用服務類型逐漸增加，除了一開始的行車安全導向服務外尚有運輸效率導向服務，以提供駕駛應用社會網路之信任概念於車載網路上存取控制之研究最短路徑、如何避開壅塞路段，增加整體運輸的效率為目的。另外，與交通安全無關的娛樂導向服務，是以增加駕駛者及乘客在乘車過程的舒適度為主要目的，例如車輛間分享電影或音樂，使乘客不致於在旅途中感到無聊。 6

車載網路上服務的種類增加雖然為用車人帶來了便利，但是亦代表著攻擊者的可趁之機也越來越多，而車載網路的重要性提升也代表著攻擊成功後將造成更大的損失， VANET 上會傳送大量路況以及車流資訊，這些資訊都會直接影響駕駛者與乘客的生命安全，若是安全防護做得不完善，有心人士在 VANET發動攻擊 (例如傳送假的路況資訊或者隱匿車距太近的安全警訊等 )，所損失的不只是時間、財產、資料，甚至有可能是生命，代價超出一般的網路受攻擊時甚多。

VANET 環境示意圖 8

架構技術車載網路所使用的通訊網路，一般可以分為車內網路 (Intra-vehicle. Networks)、車際網路 (Intervehicle Networks)以及寬頻網路 (Broadband Networks)。車內網路的功能一般為線路取代 (cablereplacement)以及車內娛樂系統； 9

車際網路的功能則為車量資訊交換以及路況資訊傳遞；寬頻網路的功能則為網際網路存取。此三類網路由於其所針對之應用服務不同，因此所搭配使用的無線網路技術在速率與傳遞距離等之需求亦各不相同。因此，如何有效結合此三類網路於車載網路系統，並能結合安全、娛樂、方便等功能，遂成為十分重要之課題。 10

車內網路 11

車際網路與寬頻網路 12

車際網路與寬頻網路 13

IEEE 802. 11 p • IEEE 802. 11 p（又稱 WAVE， Wireless Access in the Vehicular Environment）是一個由IEEE 802. 11標準擴充的通訊協定。這個通訊協定主要用在車用電子的無線通訊上。 • 802. 11 p將被用在車載通訊（專用短距離通訊， Dedicated Short Range Communications， DSRC）系統中。 14

通訊模組 • 車載網路包含了兩種重要的通訊模組，即車輛上的 On-Board Unit (OBU)，與路邊基地台 (Roadside Unit簡稱為 RSU)。 • 車載網路包含了車輛與車輛間的通訊 (Inter. Vehicle Communications簡稱為 IVC)以及路邊基地台與車輛間的通訊 (Roadside-Vehicle Communications簡稱為 RVC) 15

通訊模組 • IVC是沒有基地台的通訊方式，車輛只要安 OBU便可相互通訊。 • RVC則是在路邊基礎設施的 RSU與車輛上的 OBU之間進行通訊。 16

OBU • 中央處理單元 (CPU)，負責執行應用程式與通訊協定 • 傳送接收器 (Transceiver)，負責與鄰近的車輛與路邊基地台傳送與接收資料 • 全球定位系統 (GPS)的接收器，可以提供較為精確的位置以及同步資訊 • 適當數量的感測器，負責感測許多行車的數據 • 輸入輸出介面，讓使用者可以與系統互動 17

車載網路－優缺點 1. 優點 : VANET 網路的規模非常龐大 (大範圍的移動 )，包括城鎮中心或是高速公路，皆可以是 VANET 所涵蓋的範圍。 2. 多變的網路密度：在離峰時段，道路上之車輛可能寥寥可數。但一到尖峰時段，道路上可能會發生塞車的情形。 3. VANET 網路拓撲可能會因為使用者收到某訊息後做出反應而有所變動。也就是說，網路上訊息封包的內容對於整個網路的拓撲是有影響的。舉例來說，使用者可能會因為收到前方紅燈的訊息，而停下車來；當收到前方發生塞車的訊息時，便會選擇改走其他路徑。 18

4. 隨著 GPS(Global Positioning System, GPS)和 GIS(Geographic Information System, GIS)的普及，車載自組織網絡 (VANET)中的節點可以有比較豐富的外部輔助信息，不僅可以獲得自身的位置信息，還可以得到所在區域的地理信息，比如路口分佈、道路方向等。 5. 車載自組織網絡 (VANET)的節點運動相對其它移動自組織網絡更有規律。車輛同向行駛時，網絡拓撲相對比較穩定。結合節點的行駛方向、車速和道路信息可以預測鏈路狀態。 6. VANET上的節點雖然移動的速度很快，但原則上都繪沿著道路的分部移動，所以我們可以依據電子地圖等具來預測節點的移動方向。 19

優點： 1. 　網路的規模龐大 (大範圍的移動 ) 2. 　多變的網路密度 3. 　即時更新 4. 　擁有豐富的外部資源 5. 　有規律 6. 　可預測行徑

缺點 : 1. 在 VANET 網路裡，車輛在高相對速度移動之情況下，原本事先找好的路徑，當要使用時，此路徑可能已經失效，必須再重新尋找新的路徑。如此一來，整體網路效能將變得非常差。 2. 無線信道質量不穩定，並且受到多種因素影響，其中包括路邊建築、道路情況、車輛類型和車輛相對速度等。 3. 車輛反向行駛時網絡拓撲結構變化快，鏈路壽命短。 4. 高速移動伴髓而來就是動態且快速變化的網路拓墣分布，使得 VANET上傳資料的難度增加許多。

缺點： 1. 　整體網路之效能差 2. 　無線通道不穩定 3. 　壽命短 4. 　上傳資料難度高

應用與結論 VANET之應用非常廣泛 l 行車安全的服務例如：當前方車輛發生事故時，能立即回報緊急訊息給後面車輛知道，避免連續事故的發生。 l 便利生活的服務例如：像開車族可以透過 VANET網路所提供之服務，獲取有關停車位位置之資訊。 23

車載通訊應用 1. 車內通訊 : 主要的用途是做為車載裝置的無線傳輸介面，連結車載機 (On-board Unit, OBU)、電子設備及乘客持有的行動裝置。使用 : 藍芽技術、UWB (是未來熱門技術之一 )。 2. 車外通訊 : 指的是車輛與遠方通訊設備進行資料交換的應用。主要被廣為應用於行動通訊、地理定位及廣域的車載資通 (Telematics)服務後台，或媒體下載等。 24

3. 車路通訊 : 車路通訊 (OBU-to-RSU(road side unit) ／ RSU-to-OBU)應用模式下至少有一方是維持不動的，例如自動電子收費、自動取得前方交通路況、停車場資訊、定點影音資訊上傳及下載。 4. 車間通訊 : 在車間通訊 (Vehicle-to-vehicle, i. e. OBU-to-OBU)應用模式時就是屬於多動點之間的雙向傳輸，主要被應用於車輛安全防撞訊息的交換，其安全與即時性的需求均高。應用 : 慢車警告、緊急煞車燈號、碰撞警告、危險區域警告。都使用 : 微波 (microwave)、紅外線(infrared)及 DSRC。 25

車載通訊系統於各種應用模式之情境概觀來源 : CALM) (資料 26

結論 • 車載網路主要功能在於讓所有的用路人可以即時取得與傳遞與交通相關的資訊，以便提高行車效率，增進用路安全與舒適性。 • 近年來，許多歐系的車輛已開始於車輛上裝備「車上裝置（ On-board Unit, OBU）」，而現今藉由「車載網路（ Vehicle Ad Hoc Networks, VANETs）」技術的興起，我相信車載網路將會有效地提高我們的行車安全，「零事故行車安全」的夢想，將不再遙遠。 27

• 未有統一介面成發展隱憂雖然車廠相當看好車載資通訊系統與智慧型手機的連接，但連接介面的未統一，將是手機連接車機最大的發展挑戰。車載通訊與手機的結合 https: //www. youtube. com/watch? v=f 1 Wyyv. No 1 Sc 28

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作分配姓名作內容許修銓製作 ; 報告 : 車載網路前言、定義姜尚謀製作 ; 報告 : 車載網路研究動機與目的楊馥瑄林田恆製作 ; 報告 : 車載網路架構技術李建周製作 ; 報告 : 車載網路應用與結論製作 ; 報告 : 車載網路優缺點 31

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