第1章 绪论 1
1.1 当前所面临的挑战 1
1.2 车联网基本概念 2
1.2.1 车联网的定义 2
1.2.2 车联网的范畴 3
1.2.3 车联网与其他概念的区别与联系 4
1.3 车联网体系架构与通信标准 6
1.3.1 车联网体系架构 6
1.3.2 车联网体系参考模型 8
1.3.3 美国车联网通信标准 9
1.3.4 欧盟车联网通信标准及与美标的区别 11
1.3.5 中国力推的LTE-V标准 15
1.4 国内外车联网的发展现状 18
1.4.1 美国车联网的发展状况 18
1.4.2 欧盟车联网的发展状况 20
1.4.3 日本车联网的发展状况 22
1.4.4 国内车联网的发展状况 25
1.5 车联网的发展趋势 27
1.6 车联网测试场 30
1.6.1 美国密歇根大学Mcity 31
1.6.2 瑞典A s taZero 33
1.6.3 美国弗吉尼亚Smart Road 33
1.6.4 英国MIRA——City Circuit 35
1.6.5 其他测试场 35
1.6.6 测试场的对比及国内发展状况 36
1.7 各章概述 39
参考文献 42
第2章 IEEE 802.1 1p标准 43
2.1 概述 43
2.2 物理介质关联子层 43
2.3 物理层会聚协议子层 45
2.3.1 PPDU帧格式 45
2.3.2 PLCP前导码 47
2.3.3 数据加扰、卷积编码和交织 48
2.3.4 子载波调制映射和导频插入 49
2.4 MAC子层 51
2.5 802.1 1p与蜂窝通信在V2X上应用的对比 52
2.5.1 背景情况 52
2.5.2 802.1 1p在V2X上的应用 53
2.5.3 蜂窝通信在V2X上的应用 55
2.5.4 802.1 1p与蜂窝通信在V2X应用上的互补 60
参考文献 61
第3章 IEEE 1609标准 62
3.1 引言 62
3.2 IEEE 1609标准及WAVE系统架构 62
3.2.1 IEEE 1609协议及相关标准 62
3.2.2 WAVE系统综述 65
3.3 WAVE网络业务：IEEE 1609.3 73
3.3.1 概述 73
3.3.2 数据平面 74
3.3.3 管理平面 76
3.3.4 服务原语 83
3.3.5 WAVE信息格式 89
3.4 多信道操作：IEEE 1609.4 94
3.4.1 概述 94
3.4.2 数据平面服务 95
3.4.3 控制平面服务 99
3.4.4 服务原语 102
3.5 资源管理：IEEE 1609.1 107
3.5.1 体系架构与通信流程 108
3.5.2 OBU资源 110
3.5.3 RM命令和响应 111
3.5.4 由RM提供的RMA服务 116
3.6 应用安全服务和管理：IEEE 1609.2 121
3.6.1 协议概述 121
3.6.2 安全管理服务 122
3.6.3 安全数据处理 126
3.6.4 密码材料与证书撤销 129
3.6.5 加密操作 131
3.7 SAE J2735消息集 131
3.7.1 J2735消息集概述 132
3.7.2 基本安全消息 133
3.7.3 探测车辆数据消息 134
3.7.4 路边警告消息 135
3.8 总结与展望 135
参考文献 136
第4章 欧盟车联网标准 138
4.1 引言 138
4.1.1 ITS站点整体介绍 140
4.1.2 设备层 142
4.1.3 网络层和传输层 143
4.1.4 接入层 144
4.1.5 ITSC管理实体 146
4.1.6 ITSC安全 149
4.2 应用及设备层 150
4.2.1 BSA基本应用程序集 150
4.2.2 协作通信基础服务 156
4.2.3 分散环境通知基本服务 162
4.3 网络及传输层 169
4.3.1 GeoNetworking简介 169
4.3.2 ITS网络传输层要求 171
4.3.3 GeoNetworking协议 173
4.3.4 ITS基本传输协议 185
4.3.5 GeoNetworking 上的IPv6协议 189
4.4 接入层 198
4.4.1 物理层和MAC子层 198
4.4.2 分布式拥塞机制 208
4.5 管理 223
4.5.1 ITS应用程序综合管理 223
4.5.2 分布式拥塞控制的跨层操作 224
4.6 安全 228
4.6.1 ITS通信风险评估 228
4.6.2 ITS信任与隐私管理 234
参考文献 237
第5章 LTE V2X 239
5.1 现状与需求 239
5.1.1 3GPP在V2X上的标准化进程 239
5.1.2 按接口分类的应用场景 243
5.2 架构设计 246
5.2.1 V2X架构——基于PC5 246
5.2.2 V2X架构——基于LTE-Uu 247
5.2.3 关键问题 248
5.3 无线空口关键技术 251
5.3.1 资源分配 251
5.3.2 基于Uu接口的增强技术 258
5.3.3 子帧结构增强 259
5.3.4 同步技术 259
5.4 安全设计 260
5.4.1 通信安全 260
5.4.2 LTE-V2X无线资源访问授权 261
5.4.3 V2X实体设备环境安全 261
5.5 LTE-V2X的演进 262
5.5.1 LTE-eV2X增强 262
5.5.2 多接入边缘计算 262
5.5.3 5G-V2X标准工作推进 262
5.6 发展前景 263
5.6.1 V2X的优势 265
5.6.2 C-V2X的技术优势 266
5.6.3 ITS频谱需要考虑的问题 267
5.6.4 C-V2X的部署 268
5.6.5 C-V2X的实现 269
5.6.6 5G中V2X的发展方向 269
参考文献 273
第6章 移动场景下的信道特征 274
6.1 研究现状 274
6.1.1 高铁信道特征研究 274
6.1.2 地铁信道特征研究 275
6.1.3 无人机信道特征研究 275
6.1.4 车-车信道特征研究 276
6.2 基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）的信道参数跟踪估计算法 279
6.2.1 概览 279
6.2.2 EKF的结构 279
6.2.3 扩展卡尔曼滤波器 280
6.2.4 线性近似带来的模型失配 282
6.3 基于粒子滤波的跟踪算法 286
6.3.1 低复杂度的粒子滤波PF算法 288
6.3.2 实测算法性能验证 290
6.4 被动信道测量系统 293
6.4.1 信道测量方法综述 293
6.4.2 被动信道测量系统 294
6.5 信道建模：高铁、地铁、无人机场景 299
6.5.1 基于几何的随机高铁信道模型 299
6.5.2 高铁环境中使用单天线构建虚拟阵列进行波达角估计 313
6.5.3 LTE系统下的高铁信道路径损耗模型 318
6.5.4 LTE系统下高铁隧道和非隧道环境信道模型 323
6.5.5 地铁环境中的多链路信道模型 326
6.5.6 地铁环境中的隧道站台转变信道模型 343
6.5.7 无人机地对空信道模型 349
参考文献 356
第7章 接入技术 362
7.1 引言 362
7.2 信道接入协议 363
7.2.1 基于竞争的MAC协议 364
7.2.2 基于调度的MAC协议 365
7.2.3 基于混合的MAC协议 367
7.2.4 小结 367
7.3 拥塞控制 368
7.3.1 基于功率控制的拥塞控制机制 369
7.3.2 基于速率控制的拥塞控制机制 370
7.3.3 基于功率和速率控制的拥塞控制机制 371
7.3.4 基于竞争窗口的拥塞控制机制 373
7.3.5 小结 375
7.4 多信道协调机制 375
7.4.1 使用专用控制信道的多信道MAC协议 375
7.4.2 基于跳频的多信道MAC协议 376
7.4.3 基于时隙分割的多信道MAC协议 377
7.4.4 拥有多收发机的多信道MAC协议 378
7.4.5 基于簇结构的多信道MAC协议 379
7.4.6 小结 379
7.5 多信道分配策略 380
7.6 优先级机制 381
7.7 结论 383
参考文献 384
第8章 网络传输技术 387
8.1 引言 387
8.2 信息分发 387
8.2.1 消息分发 388
8.2.2 内容分发 391
8.3 路由技术 393
8.3.1 拓扑路由协议 393
8.3.2 地理位置路由 404
8.4 结论 428
参考文献 428
第9章 网络安全技术 432
9.1 VANET网络的信息安全需求 432
9.2 VANET网络中的攻击 433
9.3 安全威胁评估 436
9.4 安全服务 437
9.4.1 加密算法 437
9.4.2 PKI介绍 439
9.4.3 密钥管理 441
9.5 安全认证 446
9.5.1 车辆身份认证 446
9.5.2 消息认证 448
9.6 隐私保护 449
9.6.1 隐私威胁 450
9.6.2 隐私技术指标 450
9.6.3 用户身份隐私保护 451
9.6.4 用户位置隐私保护 453
9.7 总结 454
参考文献 454
第10章 移动建模与仿真 456
10.1 车联网建模与仿真概述 456
10.2 车辆运动建模 457
10.2.1 车辆运动模型概述 457
10.2.2 车辆运动模型分类 458
10.3 车联网网络仿真平台 463
10.4 交通仿真与网络仿真间的关系 464
10.4.1 开环耦合 465
10.4.2 闭环耦合 465
10.5 基于SUMO的交通仿真实现 475
10.5.1 SUMO简介 475
10.5.2 Hello SUMO实例 476
10.5.3 节点描述 477
10.5.4 边描述 478
10.5.5 路网生成 480
10.5.6 车辆相关描述 482
10.6 基于OMNeT＋＋的车联网通信仿真实现 485
10.6.1 Veins通信协议栈实现 485
10.6.2 异构车联网VeinLte通信协议栈实现 487
10.7 车联网仿真实例 488
10.7.1 Veins仿真实例 488
10.7.2 VeinsLte仿真实例 492
参考文献 495
第11章 应用开发 498
11.1 车联网架构分析 498
11.2 车联网应用开发中的环境感知 501
11.2.1 CAN数据采集处理 501
11.2.2 GPS数据采集处理 508
11.2.3 DSRC数据采集处理 517
11.3 数据处理 525
11.3.1 坐标映射和轨迹预测 526
11.3.2 区域划分 529
11.3.3 场景分类和危险评估 530
11.4 基于中间件设计的平台开发架构 531
11.4.1 平台功能需求 532
11.4.2 平台架构设计 532
11.4.3 平台硬件实现 534
11.4.4 平台软件实现 535
11.5 应用场景分析 536
11.5.1 交通安全类应用场景 537
11.5.2 交通效率类应用场景 540
11.5.3 交通便捷类应用场景 545
11.6 结论 547
参考文献 548
第12章 车联网大数据 550
12.1 车联网大数据及其特征 550
12.2 车联网大数据应用 550
12.2.1 车辆碰撞避免 550
12.2.2 驾驶行为分析 551
12.2.3 车辆故障诊断与预测 552
12.2.4 自动驾驶 552
12.3 总结 553
参考文献 553
附录 中英文对照表 555