為交通及行人安全系統所開發的行動隨意網路及峰巢式網路整合技術

Abstract

交通與行人的安全是兩項很重要的議題，每年有許多人在車禍中受到重傷 甚至死亡，也有無辜的行人被高速行駛的車輛撞傷後導致死亡，且在每次的事 故中，無論親人的受傷、死亡或是交通工具的毀損，都使得司機與行人的家人 們遭受嚴重的打擊，於是，本研究計畫的主要目標，就在於發展低成本且可靠 的無線網路技術來主動地避免車輛撞擊行人及預防行進車輛間發生碰撞的情 形。 在這持續三年的研究計畫中，我們將著重於開發整合行動隨意網路與蜂巢 式網路技術的交通及行人安全系統上。其中，交通安全系統必須提供行駛中的 車輛任何有關緊急事件的告知，以避免事故的發生，而行人安全系統則必須提 供行駛中的車輛及行人雙方有關緊急事件的通知，如此，在行駛環境不佳的情 形下(如深夜、濃霧、大雨等)，車輛的駕駛人仍可瞭解路況，避免發生事故。 在我們設計的系統裡，將假設每部行駛中的車輛或行人都配備一隻具有IEEE 802.11(a/b/g)無線區域網路介面及GPS 接收器的行動手機，由於IEEE 802.11(a/b/g)無線區域網路介面卡和GPS 接收器的價格低廉，我們相信這個 假設在現實環境中也是可以輕易實現的。 在此計畫中，我們將研究行動隨意網路技術如何支援車間通訊(IVC)及人 車通訊(VPC)，來讓行進間車輛互相傳播並交換彼此的位置或速度等資訊。首 先，我們將研究在車輛高速移動或某些隱藏條件下，IVC 及VPC 是否可行且可 靠，接著，我們將研究IVC 與VPC 系統如何在車輛與行人的密度變高時，有效 降低無線網路頻寬的消耗，並且減少封包的碰撞。由於IEEE 802.11(a/b/g) 的網路傳輸範圍不大(在開放空間中，通常小於250 公尺)，僅使用IVC 與VPC 的裝置溝通，可能會因為破碎的網路拓樸使得車輛及行人間的相關資訊(如速 度、位置等)無法完全地散播出去，如此一來，將會降低交通與行人安全系統 的效能及可靠性。為了解決這個問題，我們將研究如何結合IVC、VPC 技術與 蜂巢式網路技術，來利用蜂巢式網路涵蓋範圍廣(可達五公里)且可靠性高的優 點。 在第一年的計畫中，我們將開發具有道路特性與車流量的車間網路模擬 器，用來協助我們往後的研究。在車輛安全系統的研究中，這是必備且能有效 節省成本的方法，而且若是直接就在實際的道路上進行相關實驗，所遭遇的風 險將會隨著所需反覆進行實驗的次數而增加，而先期的模擬觀察，將可減少後 期的道路實驗次數，不但更有效率，也更能保障參與人員的安全。在此模擬平 台上，我們將發展適合交通與行人系統的網路通訊協定，在第一年中，將著重 在IVC 上，即避免車與車的碰撞情形。在第二年的計畫中，我們將繼續研究在 VPC 上的模擬，即避免車輛撞擊行人而造成傷害。接著，我們將研究Linux 作 業系統，並將設計好的IVC 與VPC 網路協定實作到Linux 作業系統核心裡，我 們將使用可以支援Linux 作業系統的行動裝置來建構實驗裝置，並在實際的道 路上舉行小規模的系統測試，來測試系統功能與系統效能。在第三年的計畫 中，我們將模擬的研究延伸至蜂巢式網路技術。意即，我們會結合IVC、VPC 及蜂巢式網路(GPRS 或 3G)技術，來建造更加可靠的交通與行人安全系統。在 模擬研究結束後，我們會將這些技術實作到支援Linux 作業環境的行動裝置 中，並在真實的交通道路與環境裡，設計小型的實驗來觀察此整合網路的可靠 性。