مقدمه ای بر شبکه های ترابری

مقدمه ای بر شبکه های ترابری – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه مهندسی صنایع

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

مقدمه ای بر شبکه های ترابری

گروه تیلور و فرانسیس، LLC

2009

تعریف شبکه ترابری، معماری و سناریوهای پیاده سازی

شبکه های ترابری چیست؟

شبکه های ترابری جزء کلاس نوین شبکه های بی سیم به شمار می آیند که در خلال سالیان اخیر ظهور نموده اند که در این زمینه باید از فناوری های بی سیم و صنعت اتومبیل قدردانی نمود. شبکه های ترابری به صورت خود به خود بین وسایل نقلیه در حال حرکتی که مجهز به رابط های بی سیمی می باشند که دارای قابلیت های فناوری همگن و ناهمگنی هستند شکل گرفته است. این شبکه ها، با آنکه تحت عنوان VANET خوانده می شود، تحت عنوان یکی از  سیستم های کاربردی زندگی واقعی شبکه اقتضایی مدنظر می باشد، که قابلیت برقراری ارتباطات در بین ماشین ها یا وسایل نقلیه مجاور و همچنین بین ماشین ها و ادوات ثابت مجاور را خواهند داشت که غالبا این ادوات ثابت را به عنوان سیستم های کنار جاده ای می نامند. ماشین ها یا شامل ماشین های خصوصی / شخصی هستند، و یا آنکه متعلق به افراد خاص یا شرکت های خصوصی یا شرکت های حمل و نقل دولتی یا عمومی به شمار می آیند (همانند ماشین های خدمات عمومی و اتوبوسها و یا ماشین های پلیس). ادوات ثابت نیز می توانند متعلق به دولت یا اپراتورهای شبکه خصوصی یا ارائه دهنده های خدماتی باشند.

به راستی که شبکه های ترابری جزء ادوات نوید دهنده به شمار می آیند، که علت آن قابلیت برقراری خدمات ارتباطاتی گوناگون برای رانندگان و مسافران می باشد. این شبکه ها جذاب بوده و توجه قابل توجهی را از سوی جوامع تحقیقاتی و همچنین صنعت اتومبیل به خود جلب  نموده اند. علاقه بالا برای این شبکه ها همچنین به وسیله مقامات دولتی و سازمان های  استاندارد سازی نشان داده شده است. در این مضمون، یک سیستم ارتباطاتی کوتاه برد اختصاصی (DSRC) در آمريكاي شمالی ظهور نموده است، جایی که طیف 75 مگاهرتزی به وسیله کمیته ارتباطات فدرال (FCC) ایالات متحده در سال 2003 برای این نوع از ارتباطات که عمدتا     شبکه هاي ترابری را هدف می گیرد تصویب شده است. از طرف دیگر، کنسرسیوم ارتباطات ماشین – به – ماشین (C2C-CC) به وسیله تولید کنندگان ماشین و OEM های صنایع اتومبیل (تولید کنندگان ادوات اصلی) در اروپا راه اندازی شد، که هدف اصلی آن افزایش ایمنی ترافیک جاده ای و کارایی آن از طریق ارتباطات بین وسایل نقلیه بوده است. IEEE همچنین پیشرفت هایی را در خصوص استانداردهای خانواده IEEE برای دسترسی بی سیم در محیط های ترابری (WAVE) داشته است.

معماری های شبکه ترابری

شبکه های ترابری را می توان به وسیله اپراتورهای شبکه و ارائه دهنده های خدمات و یا از طریق حصول جامعیت بین اپراتورها، ارائه دهندگان خدمات و مقامات دولتی پیاده ساخت. پیشرفت های اخیر در فناوری های بی سیم و خط مشی های کنونی و رو به جلو در مبحث سناریوهای شبکه اقتضایی به ما اجازه پیاده سازی تعدادی از معماری های مرتبط با شبکه های ترابری، در بزرگراه ها، مناطق روستایی و محیط های شهری را خواهد داد. چنین معماری هایی می بایست قابلیت برقراری ارتباطات بین وسایل نقلیه مجاور و بین این وسایل یا ماشین ها و ادوات ثابت کنار جاده مجاور را داشته باشد. سه مورد جایگزین های مربوطه عبارتند از: (1) یک شبکه اقتضایی ماشین – به ماشین بی سیم کامل (V2V) که اجازه ارتباطات ترابری مستقل بدون هیچ گونه پشتیبانی زیرساختاری را خواهد داد، (2) یک ساختار دارای سیم با بهره گیری از    سیستم های جهش های آخری بی سیم که می توان آنها را به عنوان شبکه های ترابری WLAN – مانند تصور نمود، (3) و یک معماری هیبرید یا ترکیبی ماشین- به – جاده (V2R) که متکی به یک زیرساختار ثابت به یک روش منحصر به فرد نمی باشد، اما قابلیت بهره برداری از آن برای عملکرد های ارتقا یافته و دسترسی به خدمات به هنگام موجود بودن آنها نیز وجود خواهد داشت. در مورد آخری، ماشین ها قابلیت برقراری ارتباط با زیرساختار چه به صورت یک سیستم تک جهشه یا استفاده از سیستم چند جهشه بر مبنای موقعیت های ماشین ها و با توجه به نقطه اتصال با آن زیرساختار را خواهد داشت. در حقیقت معماری V2R به صورت تلویحی شامل ارتباطات V2V نیز خواهد بود.

یک معماری مرجع برای شبکه های نقليه ای در C2C-CC پیشنهاد شده است که قابلیت تمایز بین سه حوزه ذیل در آن وجود خواهد داشت: حوزه های داخل ماشینی، حوزه اقتضایی و حوزه زیرساختار. شکل 1 نشان دهنده این معماری مرجع می باشد. حوزه داخل ماشینی به یک شبکه محلی در داخل هر ماشین اشاره دارد که به صورت منطقی متشکل از دو نوع از دستگاه می باشد: (1) یک دستگاه داخل ماشینی یا آن برد (OBU) و (2) یک یا چند سیستم کاربردی (AUs). یک OBU در حقیقت به عنوان دستگاهی در داخل ماشین به شمار می آید که از قابلیت های ارتباطاتی (به صورت بی سیم یا با سیم) بهره مند است، در حالیکه یک AU به عنوان دستگاهی به شمار می آید که قابلیت اجرای یک یا مجموعه ای از برنامه های کاربردی با استفاده از     قابلیت های ارتباطات OBU’s را خواهد داشت. در حقیقت، AU را می توان به عنوان یک بخش جامع ماشین دانست که می بایست به صورت دائمی متصل به یک OBU باشد. علاوه براین، این سیستم می تواند به صورت یک دستگاه سیار همانند یک کامپیوتر لپتاپ یا یک دستگاه دیجیتال شخصی (PDA) باشد که به صورت دینامیکی قابلیت اتصال (یا انفصال) به یک OBU را خواهد داشت. AU و OBU معمولا با استفاده از یک اتصال سیم دار به یکدیگر متصل می شوند، در حالی که اتصال بی سیم همچنین امکان پذیر خواهند بود (با استفاده از ادواتی همانند بلوتوث، WUSB یا UWB). این تمایز بین AU و OBU به صورت منطقی بوده و همچنین آنها را    می توان در داخل یک دستگاه فیزیکی واحد نصب نمود.

ویژگی های خاص شبکه های ترابری

شبکه های ترابری دارای رفتار و ویژگی های خاصی هستند که بر این مبنا قابلیت تمایز از دیگر انواع شبکه های سیار وجود خواهد داشت. در مقایسه با دیگر شبکه های ارتباطاتی، شبکه های ترابری دارای ویژگی های جذاب منحصر به فردی به شرح ذیل می باشند:

• توان مخابره نامحدود: توان ادوات سیار به طور قابل توجهی در مقایسه با شبکه های اقتضایی یا حسگر متعارف محدود نمی باشد که این خصیصه شامل شبکه های ترابری نیز می گردد، چرا که گره (وسیله نقلیه یا همان ماشین) به خودی خود قابلیت فراهم آوردن توان پیوسته محاسباتی و ادوات ارتباطی را خواهد داشت.

• قابلیت بالای محاسباتی: در حقیقت، وسایل نقلیه قابلیت اعمال محاسبات معنی داری، همراه با ارتباطات و قابلیت حسگری متناسب را دارا می باشند.

• تحرک قابل پیش بینی: بر خلاف شبکه های اقتضایی سیار کلاسیک یا معمولی، که در آن امر پیش بینی تحرک گره ها مشکل بود، وسایل نقلیه دارای حرکت های کاملا قابل پیش بینی هستند (که این حرکت ها غالبا تنها بر مبنای جاده ها محدودیت دارند. اطلاعات جاده ای غالبا برای سیستم های موقعیت یابی و فناوری های مبتنی بر نقشه نظیر GPS مهیا می باشند. با توجه به سرعت میانگین، سرعت جاری و خط سیر جاده، موقعیت آتی یک وسیله نقلیه را می توان پيش بینی نمود.

با این وجود، جهت حصول توان مطلوب آنها، شبکه های ترابری می بایست با برخی از     ویژگی های چالش برانگیز مواجه شوند که شامل موارد ذیل هستند:

• مقیاس بالقوه بزرگ: بر خلاف غالب شبکه های اقتضایی مطالعه شده در این مقاله که غالبا یک اندازه شبکه محدود را متصور می شوند، شبکه های ترابری فی النفسه قابلیت تعمیم در امتداد کل مسیر جاده را خواهند داشت و بنابراین شامل شرکت کنندگان بسیاری در این شبکه خواهند بود.

• تحرک بالا: محیطی که در آن شبکه های ترابری عمل می نمایند کاملا پویا بوده و شامل پیکربندی های سطح بالایی هستند: برای بزرگراه ها، سرعت های نسبی بالای 300 کیلومتر در ساعت در کار می باشند، در حالیکه وابستگی به گره ها ممکن است تنها برای یک الی دو وسیله آن هم با سرعت یک کیلومتر در جاده های دارای ترافیک اندک مشخص شود. از طرف دیگر، در شهر، سرعت های نسبی به میزان 60 کیلومتر در ساعت بوده و تراکم گره ها ممکن است بسیار بالا باشند، مخصوصا در طی ساعت های اوج ترافیک.

• شبکه های بخش شده: شبکه های ترابری به صورت مکرر تقسیم یا پارتیشن بندی می گردند. طبیعت دینامیکی ترافیک ممکن است منجر به شکاف های بزرگ بین ترابری گردیده و سناریوهای جمعیتی پراکنده را به وجود آورد و بنابراین با خوشه های متعددی از گره های از هم جدا روبرو خواهیم بود.

• تپولوژی شبکه و اتصال پذیری: سناریوهای شبکه ترابری متفاوت از شبکه های اقتضایی کلاسیک هستند. چرا که وسایل نقلیه به صورت پیوسته در حال حرکت بوده و موقعیت خود را تغییر می دهند، بنابراین این سناریوها کاملا پویا می باشند. بنابراین تپولوژی شبکه به صورت مکرر در حال تغییر بوده و بنابراین لینگ های بین گره ها و مواردی چون اتصال و قطع این گره ها نیز به صورت مکرر رخ خواهند داد. در حقیقت، میزانی که ممکن است قابلیت اتصال به شبکه وجود داشته باشد کاملا وابسته به دو عامل خواهد بود: محدوده لینگ های بی سیم و شکاف بین وسایل نقلیه موجود، در حالیکه تنها کسری از وسایل نقلیه در جاده ممکن است مجهز به رابط های بی سیم باشند.

کاربردهای بالقوه شبکه ترابری و خدمات آن

کاربردهای شبکه ترابری در محدوده ای از کاربردهای ایمنی جاده ای، در ارتباط با وسیله نقلیه یا راننده، تا سرگرمی و کاربردهای تجاری برای مسافرین، و استفاده از فناوری های تعاملی قابل توجه، مدنظر می باشند.

چشم انداز اولیه شبکه های ترابری شامل سیستم های کاربردی زمان حقیقی و برقراری ایمنی برای رانندگان و مسافران می باشد، سیستمی که فراهم آورنده ایمنی برای مسافران بوده و ارائه دهنده ابزارهای لازم به منظور تشخیص بهترین مسیر در امتداد جاده است. هدف این سیستم ها   بر این مبنا به حداقل رسانی حوادث و ارتقای شرایط ترافیکی از طریق فراهم آوردن اطلاعات مفید برای رانندگان و مسافران می باشد، شامل اخطارهای برخورد، هشدارهای علایم جاده ای و سیستم بررسی ترافیک محلی.

چالش های فنی

رفتار خاص شبکه های ترابری و ویژگی های آن سبب ایجاد برخی از چالش ها برای ارتباطات ترابری می گردد که ممکن است به میزان زیادی بر روی رویه پیاده سازی این شبکه ها در آینده تاثیر گذار باشد. یکسری از چالش های فنی را می بایست به منظور پیاده سازی شبکه های      ترابری و فراهم آوردن سرویس های مفید برای رانندگان و مسافرین در چنین شبکه هایی حل نمود. به طور کلی، مقیاس پذیری و قابلیت تعامل دو ویژگی مهمی به شمار می آیند که می بایست آنها را در نظر داشت و پروتکل های پیاده سازی شده و مکانیزم های مرتبط را نیز با توجه به مقیاس پذیری آنها به ادوات نقلیه مختلف و تعامل با فناوری های بی سیم متفاوت به کار گرفت. زیر بخش های ذیل تعدادی از این چالش ها را به بحث می گذارند و بر این مبنا فصل های ذیل فراهم آورنده جزئیات بیشتری در این زمینه هستند.

ارتباطات قابل اطمینان و پروتکل های MAC

مشابه با شبکه های اقتضایی، شبکه های ترابری قابلیت ارتباطات چند جهشه را خواهند داشت که خود به صورت بالقوه می تواند سبب گسترش زیرساخت های ثابت اپراتور شبکه گردد و از این طریق قابلیت فراهم آوردن زیرساخت های مجازی در بین وسایل نقلیه در حال حرکت را خواهد داشت. در حقیقت ارتباطات بی سیم چند جهشه معرف چالش اصلی در زمینه اطمینان پذیری ارتباطات است. در نتیجه، MAC موثر پروتکل های (کنترل دسترسی رسانه) را می بایست مستقر نمود و در عین حال تمهیدات لازم جهت انطباق با محیط دارای پویایی بسیار بالای شبکه های ترابری را فراهم آورد و همچنین اولویت پیام برخی از سیستم های کاربردی (نظیر اخطارهای مربوط به حادثه) را نیز در نظر داشت. علیرغم توپولوژی پویا و تحرک بالا، ارتباط سریع و حالت نهفتگی پایین ارتباطاتی را می بایست بین وسایل نقلیه به صورت کامل فراهم ساخت تا آنکه موارد ذیل قابل تضمین باشند: (1) اطمینان از سرویس برای سیستم های کاربردی مرتبط با ایمنی و در عین حال توجه به حساسیت زمانی به هنگام انتقال پیام و (2) کیفیت و تداوم سرویس برای  سیستم های کاربردی غیر ایمن. به علاوه، پروتکل های MAC باید ارتباطات ناهمگن را نیز مدنظر قرار دهند که بر این مبنا ممکن است در بین فناوری های بی سیم مختلف (نظیر Wi-Fi و GSM در شبکه های ترابری از آنها استفاده شود.

مسیر یابی و انتشار

شبکه های ترابری متفاوت از شبکه های بی سیم اقتضایی متعارف می باشند و این تفاوت نه تنها در خصوص تجربه تغییرات سریع در اتصالات لینگ بدون سیم می باشد، بلکه در ارتباط با انواع مختلف دانسیته یا تراکم های شبکه نیز خواهد بود. به طور مثال، شبکه های ترابری در بزرگراه ها یا نواحی شهری به احتمال قوی تشکیل دهنده شبکه های کاملا متراکم در طی اوج ساعات ترافیکی می باشند، در حالیکه همین شبکه ها در مناطق کم جمعیت یا راه های روستایی یا به هنگام اواخر شب پراکندگی بیشتری را از نظر تراکم در شبکه تجربه خواهند نمود. به علاوه، شبکه های ترابری می بایست قابلیت کار با محدوده گسترده ای از سیستم های کاربردی، از سیستم های ایمنی الی سیستم های تفریحی یا اوقات فراغت، را داشته باشند. در نتیجه،  الگوریتم های مسیر یابی و انتشار می بایست از کارایی لازم برخوردار باشند و همچنین باید خود را با ویژگی های شبکه ترابری و سیستم های کاربردی آن منطبق سازند و از این رو باید قابلیت مشخص نمودن اولویت های مخابره ای متفاوت بر مبنای نوع سیستم های کاربردی (سیستم های ایمنی یا سیستم های معمولی) را داشته باشند.

امنیت

امنیت ارتباطات ترابری به عنوان یک چالش اصلی مدنظر است و داراي تاثیر زیادی بر روی  پیاده سازی آتی و کاربرد شبکه های ترابری می باشد. در حقیقت، امنیت و حفظ حریم خصوصی جزء مسایل اصلی در مبحث توسعه و پذیرش سرویس ها به شمار آمده و نباید آن را به واسطه تحصیل پروتکل های اکتشاف با خدمات استفاده آسان وجه المصالحه قرار داد. با توجه به آنکه نیاز جهت اکتشاف سرویس در حال افزایش است، مسافرین ممکن است خواستار استفاده از سرویس های شبکه هاي خارجی باشند و بر این مبنا سبب بروز مشکلات جدی امنیتی برای آنها و برای کاربران شبکه دیگر شوند. در نتيجه، ارائه راه حل های ابدائی جدید جهت برقراری ارتباطات ایمن بین شرکت کنندگان همراه با دسترسی به سرویس های مطمئن و دارای مجوز از اهمیت زیادی برخوردار است. جهت ارتقای دسترسی فراگیر شبکه ترابری، این راه حل ها می بایست مزیت های ذیل را مدنظر داشته باشند: (1) مفاهیم رویه های تصدیق و ارتباطات چند جهشه که از یک طرف اجازه برقراری ارتباطات ایمن را داده و از طرف دیگر قابلیت تعمیم پوشش زیرساختار همراه با حداقل هزینه پیاده سازی برای اپراتور شبکه را داشته باشد و (2) سیستم تعیین اعتبار مبتنی بر رویه هاي توزیعی. تعیین اعتبار یا صحت ایمنی متناسب می بایست به کار گرفته شود تا آنکه ارتباطات بین وسایل نقلیه به خوبی انجام گردیده و اجازه دسترسی به سرویس های مختلف داده شود.