專用短程通信（DSRC）技術在ITS中的應用

專用短程通信（DSRC）技術在ITS中的應用

1．前言

??? 智能運輸系統（Intelligent Transport System，簡稱ITS）是將先進的信息技術，通信技術，傳感器技術等有效地運用于交通運輸管理體系，建立起一種實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統[1]。

??? 專用短程通信（Dedicated Short Range Communication，簡稱DSRC[2]）技術是ITS的基礎之一。DSRC能提供高速的數據傳輸，并且能保證通信鏈路的低延時，保證系統的可靠性，是專門用于車輛通信的技術。DSRC技術是一種無線通信系統，它負責在車-路以及車-車之間建立信息雙向傳輸。由于DSRC的重要性，業界成立了很多聯盟，如Network on Wheels、Vehicle Safety Communication Consortium(VSCC)、DSRC Industry Consortium和CAR 2 Communication Consortium等來推進DSRC的技術研究與市場化進程。

??? 世界上各大汽車企業都已開始研究DSRC技術。如Daimler Chrysler已經開發出DSRC的原型系統。豐田汽車的子公司豐田IT開發中心近日發表了同時使用5.8GHz頻帶DSRC和700MHz頻帶UHF的路車間通信技術，并已通過實驗。通用，本田等公司也開始了DSRC的研究工作。沖電氣工業（OKI）已經試制出全球首例采用DSRC技術的“安全手機”。該手機利用DSRC技術向周邊車輛告知持機人的位置，同時接受車輛的位置信息，以此來消除交通中的安全隱患。大力發展我國的DSRC技術，有利于將來在車載通信領域與國際汽車巨頭一爭高低。?

2．DSRC的標準化進程?

??? 目前，國際上幾大標準化組織都開展了制定DSRC標準的工作。以美國ASTM/IEEE, 日本的ISO/TC204和CEN/TC278標準體系為代表。

??? 早在1992年，美國ASTM就開始發展DSRC技術，主要針對ETC技術，采用915MHz頻段。2002年ASTM通過E2213-02作為DSRC標準，采用5.9GHz，2003年通過改進版本E2213-03。該版本以IEEE802.11標準為基礎[3]，提出一系列的改進來適應車載環境的通信需求。從2004年開始美國的DSRC標準化工作轉入IEEE802.11p與1609工作組進行，該系列兼容ASTM標準，該標準的最終版本是在IEEE 802.11上做部分修正，主要目的是讓它可以應用于高速移動的環境。目前IEEE 1609系列標準已經通過試用版本，主要是DSRC的上層標準。而針對下層關鍵技術的IEEE802.11p還未發布正式版本。

??? 日本的DSRC標準由TC204委員會承擔，已經完成標準的制定工作。而TC204通過決議支持最終的IEEE 802.11p版本。?

??? 歐洲早在1994年就由CEN/TC278開始了DSRC標準的起草。于1997年“5.8GHz DSRC物理層和數據鏈路層”標準獲得通過。但是歐洲的標準與美國采用的制式，頻段和調制方式等都不同。

??? 由于各國的標準不同，未來DSRC的標準走向還有待觀察，有關人士預測未來可能在底層允許多種標準的存在，而采用統一的應用層協議。?

3．DSRC技術的應用?

??? 在采用DSRC技術的系統中，車子上裝備有OBU，相當于移動終端。并且OBU有比較強的數據處理能力，可以滿足DSRC的特定需要。在路邊部署了被稱為路邊單元的RSU，與OBU相比除了具有基本通信功能外還擁有一定的管理功能并且接入后備網絡。車載DSRC系統包括車-路（V2R）通信和車-車（V2V）通信兩種形式[4]：車-路通信是車輛與路邊基礎設施的通信，屬于移動節點與固定節點的通信，采用基于一跳的Ad Hoc網絡模型；車-車通信是車輛間通信，采用基于多跳的Ad Hoc網絡模型[5]。兩種通信方式被應用于不同領域。

3.1車-路通信

圖1. DSRC在車-路通信中的應用

??? 車-路通信主要面向非安全性應用，以ETC系統為代表。它是一種應用于公路，大橋和隧道的電子自動收費系統。車輛經過特定的ETC車道，通過車載OBU與路側RSU的通信，不需停車和收費人員采取任何操作的情況下，能自動完成收費過程。ETC系統能大大提高高速公路的通行能力，提高服務水平，簡化收費過程，節約成本，符合我國的發展現狀。?

??? 除了已經比較成熟的ETC系統外，如圖1所示基于車-路通信的DSRC應用還可以用在電子地圖的下載和交通調度等。路邊的RSU接入后備網絡與當地的交通信息網或因特網相連，通過OBU與RSU的通信來獲得電子地圖和路況信息等，從而可以選擇最優路線，能夠緩解交通擁堵等。?

3.2車-車通信?

??? 車-車通信方式主要用于車輛的主動安全方面。據世衛組織統計全球每年有120多萬人死于交通事故，每年交通事故造成的經濟損失高達5180億美元。將DSRC技術應用于交通安全領域，能夠提高交通的安全系數，作用是減少交通事故，降低直接和非直接的經濟損失，以及減少地面交通網絡的擁塞。

圖2. DSRC在車-車通信中的應用

??? 如圖2中表示，當前面車輛檢測到障礙物或車禍等情況時，它將向后發送碰撞警告信息，提醒后面的車輛潛在的危險[6]。另一情形為，在路邊緊急停車的車輛向靠近自己的車發送警告消息，提醒它們不要進入危險區域。車-車通信的應用還包括轉彎速度控制、車隊管理和安全超車等。?

4．DSRC與WiMAX技術結合?

??? 未來的智能交通通信系統將會是一個統一的信息交互平臺，除了提供交通和安全信息實時交互以外，還包括內容豐富的定制信息服務，如獲取娛樂和資訊信息，實現因特網接入等。

?DSRC技術在汽車的主動安全等方面有著得天獨厚的優勢，但如果在未來的DSRC基礎設施布網方面完全采用由路邊單元RSU來提供寬帶接入功能，那將會引起網絡的重復建設。近年來得到各方重視并正在推廣的WiMAX技術則能夠提供寬帶接入的解決方案。目前DSRC還處于試驗階段，還需要數年才會走向市場。而WiMAX等3G/B3G技術的發展會大大超前DSRC，因此采用DSRC與3G/B3G技術的融合是明智的。

??? 隨著WiMAX等寬帶無線接入技術的飛速發展，在越來越多的熱點地區已經能夠實現因特網的寬帶無線接入，但是目前還是依賴于有線安裝與固定裝置，對于移動車輛還是盲點。而DSRC能提供高速的數據傳輸，并且能保證通信的低延時和低干擾，保證系統的可靠性[7]，是蜂窩網絡的一種補充。并且很重要的是，DSRC網絡是由汽車廠商主導的，因此應將網絡設備盡可能的部署在車輛上。WiMAX的無線中繼技術[8]為在高頻段實現寬帶無線接入提供了一種具有高性價比的解決方案，能提供更好的通信質量，同時還能實現對無線資源的二級調度，在改善網絡覆蓋質量的同時，提升系統容量，提高資源利用率。可以采用移動中繼技術實現DSRC與WiMAX的結合。同濟大學在DSRC方面的研究起步較早，在國內最早提出了采用移動中繼技術融合DSRC，如圖3所示，通過移動中繼站接入當前服務小區的接入點，并由此接入基礎設施網絡。攜帶中繼站的車輛能為車內用戶提供高速、可靠的公網連接，提供大容量的通信并保證通信質量。車內用戶無須直接連接基站，只要通過車載移動中繼站就可以進行高速的上傳、下載。而車輛間通信是局域聯網，是通過DSRC自組織的方式實現，為車間通信提供了高可靠性的連接和數據傳輸，實現安全性應用，而未裝備移動中繼的車輛可以通過DSRC網絡實現資源共享。