车载通信dsrc技术和通信机制研究

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1、车载通信DSRC技术和通信机制研究[转](2009-9-722:54)0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。

2、　　1DSRC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DS

3、RC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5.85

4、0～5.925GHz)。用于DSRC技术的频率资源共有75MHz，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。　　2DSRC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／TC204DSRC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／TC278DSRC标准的主要特点是：5.8GHz被动式微波通信，中等通信速率(500K

5、b／s上行，250Kb／s下行)，调制方式为ASK和BPSK。美国的ASTM和IEEE标准，频率均为5.9GHz。在ASTM标准的基础上，发展了IEEE802.11p协议组，包括1609.1～1609.4标准。IEEE802.11p标准在车载环境下，达到3～27Mb／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ASTME2213—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D

6、SRC标准发展趋势和国内ETC系统应用现状，1998年5月，中国ISO／TC204技术委员会向交通部无线电管理委员会提出将5.8GHz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。　　DSRC专用短距离通信协议标准是在802.11a基础上发展的，并形成了底层协议ASTMe等中间过渡协议，最终形成协议组IEEE802.11p。IEEE802.11p正在制定和颁布中，计划在2008年能颁发。　　3DSRC通信机制　　DSRC通信系统由3部分组成，包括车载单元(OBU)、路侧单元(RSU)

7、以及专用短距离无线通信协议。DSRC通信系统模型如图5所示。　　OBU是放在移动的汽车上，相当于通信系统中的移动终端。不同点是通信方式和频率的差异，另外OBU是基于嵌入式处理单元，处理能力比较强。　　RSU又称路旁单元、车道单元、车道设备，主要是指车道通信设备。RSU参数主要有频率、发射功率、通信接口等。　　DSRC协议采用简化的3层协议结构，包括物理层(PHY)、数据链路层(LLC)和应用层(Application)。　　物理层是底层协议，主要提供帧传输控制服务和信道的激活／失效服务，收发定时及同步功能并指示物理层状态。在物

8、理层，DSRC提供成对上／下行信道，并有优先和普通之分。DSRC物理层采用的是OFDM技术，因为OFDM技术具有光谱效率高、抑制多径衰落、以及接收机设计简单等优点。　　数据链路层负责信息的可靠传输，提供差错和流量控制，使之对上层提供一条无差错的链路，定义通信帧的具体结构，提供