AD Hoc网络在高速公路车辆管理中的应用

2022-03-24黄淑梅

交通科技与管理 2022年18期

关键词：车辆管理网络平台路由

黄淑梅

（江西方兴科技股份有限公司,江西南昌 330000）

0 引言

在现代化高速公路管理模式中，信息技术应用具有多项优势，可提升整体管理效率，其中AD Hoc网络技术具有良好的应用效果，将其与车辆管理系统进行融合，是高速公路车辆管理模式发展的一次重要技术革新。

1 AD Hoc网络概论

AD Hoc网络是一种全新的、自我组织的无线网络结构，该网络系统基于无硬件设备和系统设施，无须固定连接端点就可以充分利用设备，只要有具有无线信息通信功能的系统节点就可以自动构成网络平台。

由于AD Hoc网络自身由多个无线通信节点共同构成，在无线传输范围内的节点需利用系统实现信息通信，而超出标准范围内的节点则要利用其他节点实现通信功能。从该系统的核心内容来看，每一个节点不仅是主机设备，同样是路由器设备，因此AD Hoc网络自身具有网络组建成本低、构建灵活等优势和特点[1]。

当前对AD Hoc网络平台的研究，主要集中在各种路由器之间的信息计算方式，比如：MAC层协议、质量服务以及电话联通等问题，但是该技术的实际应用相对较少。

2 AD Hoc网络结构

在高速公路车辆管理系统中，AD Hoc网络内部结构节点能自行组建网络结构，因此车辆监控的信息和数据能够在自我网络组建过程中完成日常管理，比如：车辆移动信息、位置信息以及语音信息等。

目前，AD Hoc网络构建主要包含两种结构模式，第一种为平面结构，该结构可保证各个节点具有相同地位；第二种为分层结构，比如：移动节点位置、固定位置监控等。由于移动节点、固定位置节点在运转过程中，由路由车载台组成，所以利用AD Hoc网络对高速公路车辆进行日常管理时，信息监控中心与车载定位系统应用功能基本相同[2]。

3 AD Hoc网络特点

3.1 地域约束

在AD Hoc网络结构中，节点移动具有随机性，将其应用在高速公路车辆管理系统中，车辆节点的运动模式会受到自然环境、地域等因素的约束和限制。道路结构由传统静态转化为车辆沿着车道做双向移动。所以在地域约束方面，AD Hoc网络具备一维性。

3.2 网络结构变化较快

高速公路上的车辆移动速度相对较快，车辆管理导致无线信息覆盖面积和范围不断缩小，汽车节点的高度动态化导致汽车AD Hoc网络拓扑结构快速变化，所以给网络平台上的路由器管理带来极大的不便与困难。车辆在高速公路上高度的移动特点还会造成网络内部结构变化复杂，管路路径使用寿命缩短。

3.3 引进GPS定位系统

从AD Hoc网络的实质来看，AD Hoc网络不是封闭的网络结构，该系统充分结合GPS定位系统等外部连接网络平台，获得丰富且多变的外部信息和数据。由于GPS定位系统自身具有车辆管理特点与优势，能够确保定位系统自身的地理位置、道路情况以及路口位置等，为高速公路车辆管理提供了清晰且详细的信息根据[3]。车载终端设备是GPS车辆监控管理系统的前端设备，安装在被监控的车辆上。车载终端还可以隐秘地安装在各种车辆内，同时与车辆本身的油路、电路、门磁及车上的防盗器相连，可对车辆进行全方位的掌控。

3.4 无线信道质量不稳定

在高速公路车辆日常管理工作中，受到路面建筑、道路结构以及车辆运行模式等多种条件与因素影响，节点无线信息传输范围存在严重的约束和限制。车辆在位置移动线路上的节点无法直接完成信息通信和传输。AD Hoc网络在高速公路车辆管理中的应用效果不够理想。

4 AD Hoc网络路由设定

4.1 网络路由特点

针对AD Hoc网络以及高速公路车辆管理的基础需求，网络路由器在协议设定方面上具有优势。

4.1.1 按照需求运转

在AD Hoc网络平台运行过程中，动态拓扑设定、能量管理以及带宽利用具有重要作用。为了提升宽带使用率，减少车辆管理过程中的能量消耗，应利用AD Hoc网络的基础功能，确保车辆在运动时合理制定运动路由协议。

4.1.2 低开销

低开销是指由通过网络平台合理消耗基础带宽和能量的路由设备控制信息和数据，从根本上提升带宽使用效率，减少能量的基础消耗[4]。

4.1.3 性能高

在高速公路车辆管理系统中，车辆应用性能对AD Hoc网络来说十分重要，保障车辆在日常管理所产生的数据和信息在实际传输过程中的基础效率、延迟以及吞吐量等基础指标。

4.2 协议选择

AD Hoc网络在协议设定环节上，为了合理控制经济成本，相继产生一种全新的路由协议，通过GPS系统所提供的地理位置、运动速度以及车辆运动时间等信息减少自然环境导致路由经济成本提升等问题。在AD Hoc网络内部结构中，LAR的基础协议设定理念主要体现在路由器传输请求方面，而不是整个网络内部结构，在LAR系统中定义两个管理区域，如车辆管理期望区域、数据传输请求区域。期望区域以车辆管理节点的最近时间内所了解的节点位置作为中心，以车辆运行轨道为半径的圆形管理区域，LAR协议的设定，以不同节点可能所在的位置作为基础条件进行参数预计；请求区域主要指的是以节点作为标准位置，以及期望区域的最小方形管理区域，在该区域内的节点才能接受传输路由信息请求，而在区域以外的节点则会遗失请求包。

在源节点上想要建立目的地，首先需计算出高速公路车辆管理的请求区域，并且选择节点发出路由信息传输请求，期望区域数据为R，结合节点参数详细计算出请求区域，并且以方形对角点作为基础坐标，确保该区域的四个定点坐标包含在路由请求包中。在某节点接收理由请求包时，如果该参数在方形区域内，则将请求传输至节点内，否则需丢弃请求包。当节点收到路由信息传输请求之后，系统则会立刻回应包含车辆运动位置、运动时间等信息的应答包。

4.3 协议优化

4.3.1 LAR优化

对于高速公路车辆管理来说，AD Hoc网络结构中LAR现有的问题和不足主要体现在无法发现所有可能达到节点的运动路径。由于LAR协议想要实现结构优化，需提升请求区域寻找到路由的最大可能性，然而这种管理模式同样会增加路由控制困难性与经济支出水平，所以技术人员对高速公路车辆管理现状提出一系列LAR优化策略，通过对高速公路车辆管理中间节点数据计算，实现最大限度提升路由发现概率[5]。

首先，为了保证LAR正常运行，应选择不同请求区域管理类型。其次，为了使用和调整请求区域，并且结合区域中间结构可能比节点更新的位置信息和数据，增加节点产生基础概率。最后，在本地搜索过程中，如果某个节点检测线路失败，则无法向源头发送路由错误信息，管理部门应自行根据路由信息传输至节点。

4.3.2 路由位置优化

以上文件协议主要基于节点已经获得的位置进行结构假设，开展全面讨论，从而针对网络初始化位置，以及信息服务等方面进行全面且细致的描述，提出一系列优化措施。

第一，基础位置路由虽然可以提供一种信息数据包处理方式，但仍然依靠其他路由协议完成，所以技术人员首先应基于位置路由参数的计算方式，决定是否直接转发路由请求包。根据现阶段AD Hoc网络管理现状进行综合分析，DSR和AODV成为两种比较优质的文件协议，所以在AD Hoc网络平台上所使用的DSR协议，能够保证车辆具体位置信息随着路由使用，将数据和信息传输至中央监控中心，防止数据在传输过程中遗失。

除此之外，每个路由设备所产生的数据包节点将自身的信息增加至路由请求信息中，所以通过路由发现并且获得多个移动节点的位置信息，能减少路由请求次数和频率，降低系统基础经济开销。

第二，由于监控中心的位置相对比较固定，能够通过预先系统对车辆行驶情况设定信息，或者通过信息广播等技术模式告知每一个监测节点，解决车辆行驶节点上可能发现的问题和不足。而在系统实际运转过程中，高速公路节点通过路由发现车辆管理过程中其他检测位置节点的具体信息和参数，利用位置协议文件与其他节点信息流通。

5 AD Hoc网络应用策略

AD Hoc网络在运行期间，系统主要指的是一种没有线性基础设施的移动网络平台，网络平台上节点均由移动主机构成。AD Hoc网络在建设最初环节主要应用在军事管理领域，该技术起源于战争环境分组无线网络数据和信息通信项目，该网络平台通过不断探索和研究，适应网络以及全新移动信息管理系统等项目的研究。

在无线信息通信以及终端设备不断进步和发展的背景下，AD Hoc网络在民用环境下同样得到全面进步和发展，比如：在没有基础设施的地区开展车辆管理时，利用AD Hoc网络实现平台搭建。

在AD Hoc网络结构中，不同移动主机之间在信息覆盖标准范围内时，可以直接进行信息通信，然而用主机设备自身所具有的信息通信覆盖面积相对有限，两个距离较短的设备进行信息通信时，利用检测线路之间的移动主机才能实现车辆日常管理。在AD Hoc网络管理环节，主机同样是路由器设备，承担着车辆信息管理与转发等功能，在网络结构中，每个主机设备的信息通信范围都十分有限，路由设备由多跳构成，车辆管理所产生的数据和信息需利用多个主机设备的转发才能实现信息管理的最终目的。

5.1 安全应用

由于高速公路在建设和后续应用环节上普遍具有高速性以及封闭性等特点，为此确保车辆行驶安全性十分重要，应积极引进AD Hoc网络解决安全性问题。我国社会发展过程中，交通拥堵问题十分严峻，采用新型交通车辆管理系统，或能解决该问题。基于AD Hoc网络道路交通安全监控系统在高速公路车辆管理过程中应用具有广泛覆盖面积、较强抗毁能力、建设周期相对较短、成本较低，同时在实际应用中呈现出灵活高效的特点，更加符合高速公路车辆管理需求。高速公路经常出现突发事件，引发一系列安全问题，因此对车辆监控管理系统具有较高的实时性、精准性要求。基于AD Hoc网络道路安全监控系统的关键特点就是节点移动快，部分区域节点密集，应用自动分组组播路由协议具备洪泛方式的优势，能够在高速公路出现突发事件时传递数据，具有较快的数据传送速度，有助于高速公路车辆管理水平的提升。

5.2 事故预警

车辆在高速公路中行驶时，速度普遍偏快，如果产生故障问题，提供给驾驶者的判断时长极短，同时若道路基础路况较差，驾驶者的预警时间则更短。为了解决该问题，提升驾驶安全性，驾驶者可以使用AD Hoc网络平台，及时获取必要的道路预警和交通信息，确保驾驶者可以保留足够的时间应对道路问题，防止产生二次安全事故，造成更大的人员伤亡和经济损失。