Page 26 - 网络电信2018年3月刊下

面向 5G 车联网连通性关键理论综述

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张登银 张敏 丁飞 １
１．南京邮电大学物联网学院
２．南京 ( 邮电大学通信与信息工程学院

摘要：车载自组织协同网络系统建立的前提和关键，是要保证与周边车辆实现高效互联通信，即解决连通性问题。
文中首先分析面向 5G 车联网连通应用模型，包括体系架构、连通性模型以及连通应用分类，在此基础上探讨了车联
网连通关键技术，包括路由技术、群集技术以及信道带宽分配，最后讨论了面向 5G 车联网的连通研究展望，融入 5G
新兴技术，推动车联网进一步发展。
关键词：车联网；连通性；5G 技术

近年来，我国的交通行业得到了快速发展，汽车成为我们 联网发展创新行动计划（2015 ～ 2020 年）》，要求推动车联网
生活的一部分，是我们日常出行必不可少的代步工具。日益增 技术研发和标准制定，组织开展车联网试点、基于 5G 技术的车
长的交通量同时也引发了一系列潜在的问题，如交通堵塞、交 联网示范等。
通安全、交通污染等。《道路交通运输安全发展报告（2017）》 在车联网中，各种消息的实时可靠传播离不开连通的网络
发布的数据显示，2016 年我国各类交通事故的死亡人数约为 体系，连通性决定了整个自组织网络的性能，在一定程度上决
6.3 万，造成了一系列难以挽回的损失。在现实情况下，我国 定了自组织网络的存在与否。面向 5G 的车联网融合了多种网络
国民对汽车需求的快速增长与交通基础设施的缓慢建设成为一 以及新兴技术，可以提供高质量连通性能 [3] 。车辆节点之间的
组显而易见且不可避免的矛盾。智能交通系统 [1] (ntelligent 连通性还与交通基础设施的布置、信道资源的分配、路由机制
transportation system,ITS) 是缓解这一矛盾的主要方法之一。 的设定等有着密切的联系。简而言之，车联网的连通理论是车
车辆自组织网络 [2] (vehicular Ad Hoc network,VANET)， 联网组网和通信不可忽略的一个关键理论。在传统车联网相关
简称车联网，是 ITS 不可缺少的重要组成部分。在车辆与道路 技术的研究中，部分学者默认车辆节点之间有着比较好的连通
之间矛盾日益突出的现实情况下，关于车联网的研究自 20 世纪 性能，并不考虑实际交通场景中各种可能存在的干扰对节点之
90 年代以来就得到了各国政府和研究机构的广泛关注，其中日 间连通性的影响，由此得出的研究成果必然是有误差的，并不
本和美国是最先对车联网进行研究的两个国家。我国在车联网 能直接应用于车联网的实际应用之中。因此，各界学者需要广
相关方面的研究上逐步跟进，现阶段我们处于一个起步的阶段。 泛开展以节点之间连通性为基础的各项研究，如网络资源的控
2001 年，我国制定并发布了《“十五”综合交通体系发展规 制与管理、体系结构的研究、路由协议的设置等，为将来面向
划》，公开把智能交通列入政府发展规划之中，为之后我国车 5G 车联网的标准制定和基础设施部署提供正确且符合实际的理
联网的快速发展奠定了基础；2008 年，国家自然科学基金委员 论支持。
会开始提供资金支持各界学者对智能交通的相关课题进行研究， 现阶段，针对车联网连通性的研究，在国内外学者的共同
鼓励全国各地的高校和研究机构开展针对智能交通的研究项目； 努力下，已取得初步的成果。Zhang 等 [4] 研究了基于中继技
2010 年，“车联网”的相关概念首次被提出；“十二五”期间， 术的多跳转发，仿真结果表明利用多跳通信将信息传送给车辆
车联网被列为物联网研究的重点项目；2015 年，我国出台《车 一跳通信范围外的车辆节点，在降低传输成本的同时扩大了车

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