感測網路應用與實務報告 指導老師：張力偉 老師 組員：劉駿成 李宗翰 陳鴻智 王柏凱

目錄 介紹802.11p …………………… P3

何謂802.11p?(1/2) 802.11p是IEEE在2003年以802.11a為基礎所制定， 又稱為WAVE(Wireless Access in the Vehicular Environment)，被運用在車載通訊（或稱專用短 距通訊，Dedicated Short Range Communications； DSRC）系統中。 原先由IEEE 802.11標準所擴充延伸而成且主要用 於支援車用智慧型運輸系統（Intelligent Transportation Systems；ITS）的相關應用，使用 5.9 GHz（5.85-5.925GHz）波段。 DSRC泛指所有短距離的無線通訊技術，包含不 同的技術和不同的規格，而用於交通上的 DSRC 在MAC與PHY的底層為IEEE802.11p. IEEE 802.11p負責規範MAC/PHY標準制定，並與IEEE 1609系列規範車輛系統資訊的架構達到相輔相成。  

何謂802.11p?(2/2) 特性： 互通性：802.11p 相容許多現有DSRC 標準，包 括ITS 專用通訊標準E2213-02、CALM M5 及 802.11a。標準相容性讓802.11p 擁有極高的市場 接受度。 高速移動性：許多DSRC 技術無法實現高速移動 接取，而802.11p 能夠達到這個目的。 低延遲時間 獲得IEEE 與美國政府支持：美國運輸部將負責 建置基礎建設。

IEEE 802.11p實體層 實體層匯聚協定前置碼與訊框格式示意圖 在實體層中，由於WAVE車載設備必須耐高溫與抗酷寒，所以在制定標準時，規格明確定義產品能運作的溫度範圍分別為辦公室環境(0～40℃)、工業環境 (-20～+50℃、-30～+70℃)以及汽車與戶外環境(-40～+85℃)。使用正交分頻多工(OFDM)系統作為底層通訊媒介，並操作在 5.850G～5.925GHz頻帶上，若頻道的頻寬為10MHz，所支援的傳輸速率分別為3、4、5、6、9、12、18、24及27Mbit/s；若 頻道的頻寬為20MHz，所支援的傳輸速率分別為6、9、12、18、24、36、48、及54Mbit/s。 另有分別為BPSK、QPSK、16QAM及64QAM等四種調變方法，搭配二分之一及四分之三的編碼率作為底層傳輸的規格設計。如圖所示，實體層於封 包傳送過程中所附載的標頭訊框格式以及幫助系統同步並增加穩定可靠度的前置碼(Preamble)。前置碼包含十短兩長的訓練序列(Training Sequence)，並於實體層標頭欄位記載傳送速率與傳送長度等資訊。 實體層匯聚協定前置碼與訊框格式示意圖

IEEE 802.11p媒體存取控制層 WAVE系統運作示意圖 圖表示WAVE系統運作的環境，其中包含OBU以及RSU，而在RSU後端有著骨幹網路(Backbone Network)與後端伺服器連接，由後端伺服器觸發前端RSU發送廣播訊息，例如與交通安全相關訊息、通告RSU連線能力以及如何存取RSU後端伺服器資源。 WAVE系統運作示意圖

IEEE 802.11p 網路架構(1/2) 除原有的中控型基本服務組合(Infrastructure BSS) 與獨立型基本服務組合(Independent BSS,IBSS)， 特別新增了車載型基本服務組合(WAVE BSS,WBSS)，主要是為增加在高速移動下傳輸雙 方可運用的通訊時間。 車載型基本服務組合（WAVE BSS, WBSS）使用的方法為將原本在媒體存取層的連結（Association ）程序透過共用設定與時間同步來簡化，以及將認證（Authentication）程序移到應用層由個別應用程式依實際需要來決定是否進行，如此一來，在同一頻道的 OBU/RSU 便能藉由設定相同的 WBSS 來直 接進行通訊的動作。 車輛行駛於道路上，可連接至網際網路，如圖所示，路側通訊單元之道路設備有其接口可達網際網路，而車輛形成一基本服務集合(BSS)，此服務集合 又稱車網服務集合(WAVE BSS)，其中車載設備藉由道路設備提供具服務品質的媒體傳輸。設備中所包含的車用電子設備包含計算機(如電腦)、介面設備(如電子收費設備、螢幕輸入輸 出設備)，具有一無線通訊天線設備做為連接道路設備之用。而道路設備則藉由線路連線至網際網路，將車載設備所傳輸的資料傳至遠端伺服器。

IEEE 802.11p 網路架構(2/2) IEEE 802.11p 所做的修正主要為簡化BSS的運作 方式以MAC層可以更快速的建立通訊群組。而為 車載通訊環境而在MAC層做修正的有以下三個： 車載模式(WAVE Mode) 車載型基本服務組合(WBSS) 萬用BSSID

WAVE/DSRC標準架構 WAVE 通訊協定堆疊示意圖

WAVE/DSRC 通訊架構(1/2) 控制與緊急性安全專用頻道 增加行車安全的通道 IEEE 802.11p定義了兩種操作頻道，一個是控制頻道，另一個為服務頻道(其餘六個)。控制頻道是用來傳送廣播資訊與建立連線，支援短資訊的廣播與訊息傳送，而其他的資 料交換則在服務頻道進行。服務頻道上相互溝通的可為路旁設備與車載設備亦或車載設備與車載設備。而頻道上的訊息交換必須根據優先等級的參數決定傳送的順序 增加行車安全的通道

WAVE/DSRC 通訊架構(2/2)

ITS概觀 DSRC的重點在 於 。 紅色區塊

各式無線通訊接取技術綜合評估分析 (車路) 各式無線通訊接取技術綜合評估分析 (車路) 評估項目 通訊模式 覆蓋範圍 傳輸速率 工作模式 主要應用 安全需求 移動能力 即時特性 車路(V2R) 微波 10～50 m (depend on power) 數十至數百kbps 雙向交換 自動電子收費 高 中 紅外線 (line-of-sight) Wi-Fi WLAN: 10～100 m ideal: a: 54Mbps 11b: 11 Mbps 11g: 54 Mbps 單向廣播 定點式 短距資料傳輸 低 DSRC 300～1000 m mobile: 3～27 Mbps 動態／定點式 WLAN：wireless local area network line-of-sight：視線

各式無線通訊接取技術綜合評估分析 (車間) 各式無線通訊接取技術綜合評估分析 (車間) 評估項目 通訊模式 覆蓋範圍 傳輸速率 工作模式 主要應用 安全需求 移動能力 即時特性 車間(V2V) 微波 10～50 m (depend on power) 數十至數百kbps 雙向交換 移動下 短距資料傳輸 中 紅外線 (line-of-sight) DSRC WLAN: 300～1000 m mobile: 3～27 Mbps 高