車輛互聯(lián)網(wǎng)是一種能夠?連接車輛 與道路基礎(chǔ)設(shè)施和其他設(shè)備實(shí)時(shí)通信。V2X包括V2V、V2I和V2P通信,使車輛能夠?qū)崟r(shí)地相互作用、基礎(chǔ)設(shè)施和行人。V2X技術(shù)旨在改善道路安全,減少交通擁堵,提高駕駛經(jīng)驗(yàn),并使自主駕駛能力成為可能。

作為更廣泛的事物生態(tài)系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的一部分,印度地球物理學(xué)會(huì)融合了多種技術(shù),如傳感器、全球定位系統(tǒng)、云計(jì)算平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析工具和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)解決方案。這些技術(shù)共同努力,從各種來(lái)源收集數(shù)據(jù),例如船上診斷系統(tǒng)或外部交通監(jiān)測(cè)服務(wù),處理這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并在連接車輛之間分享這些數(shù)據(jù)。

國(guó)際海洋生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分是:

· 車輛, 配備了傳感器和電子控制裝置(ECU),收集有關(guān)車輛性能和環(huán)境條件的數(shù)據(jù)。

· 傳感器和設(shè)備, 部署在車輛或道路基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi),收集有關(guān)位置(全球定位系統(tǒng))、交通、路標(biāo)、天氣狀況等信息。

· 數(shù)據(jù)處理中心和云平臺(tái), 它利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)分析收集到的數(shù)據(jù),根據(jù)交通情況提供預(yù)測(cè)性維修警報(bào)或動(dòng)態(tài)路線規(guī)劃建議。

· 車輛網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議: 允許互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)所有組件之間無(wú)縫交換,同時(shí)確保所傳輸數(shù)據(jù)的安全性。

隨著互聯(lián)車輛數(shù)量的增加,越來(lái)越需要能夠有效管理大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議,同時(shí)提供較低的延遲和可靠性。其中一個(gè)協(xié)議是MQTT(消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸),它最初是為受限制的環(huán)境而設(shè)計(jì)的,帶寬和功率資源有限,因此非常適用于印度洋生態(tài)系統(tǒng)。

什么是MQTT?

或者消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸 是一種輕量級(jí)的消息傳遞協(xié)議,為資源有限和帶寬低的設(shè)備設(shè)計(jì)。它是由IBM在1990年代后期開(kāi)發(fā)的,目的是使石油管道傳感器之間的通信通過(guò)衛(wèi)星連接。今天,它是一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)通信 和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。

Mqtt使用簡(jiǎn)潔的二進(jìn)制格式傳輸數(shù)據(jù),與http等基于文本的協(xié)議相比,減少了每條消息所需的信息量。這些功能使得MQTT在數(shù)據(jù)開(kāi)銷和網(wǎng)絡(luò)使用方面非常高效,因此適合資源有限或連接不可靠的應(yīng)用程序。

MQTT如何運(yùn)作

讓我們深入研究mqtt如何運(yùn)作。

服務(wù)質(zhì)素

Mqtt提供三個(gè)QoS級(jí)別,根據(jù)應(yīng)用程序需求幫助管理消息傳遞的可靠性:

· QOS級(jí)別0: 最多一次傳遞-消息只發(fā)送一次,沒(méi)有任何來(lái)自接收者的確認(rèn)。

· QO一級(jí): 至少一次傳遞----消息在接收方確認(rèn)之前重新傳輸,但可能導(dǎo)致重復(fù)發(fā)送。

· QO二級(jí): 一旦發(fā)送--通過(guò)發(fā)送者和接收者之間的四個(gè)步驟握手過(guò)程確保不重復(fù)。

建立聯(lián)系

首先,一個(gè)MQTT客戶端通過(guò)一個(gè)特定端口上的TP或網(wǎng)絡(luò)接口與代理建立聯(lián)系。連接可以通過(guò)傳輸層安全性(TLS)來(lái)保證。在成功連接后,客戶機(jī)發(fā)送一個(gè)連接包,其中包含客戶機(jī)標(biāo)識(shí)符、用戶名/密碼憑證等信息(如果需要的話),以及其他可選的參數(shù)(如保持活動(dòng)時(shí)間間隔)。

出版訂閱模式

在這種模式中，發(fā)布者發(fā)送消息(發(fā)布數(shù)據(jù)包)，而不知道誰(shuí)將接收到它們，而訂閱者只收聽(tīng)他們感興趣的特定主題。要訂閱一個(gè)主題，客戶端將發(fā)送訂閱數(shù)據(jù)包。然后，客戶端將根據(jù)其訂閱的主題接收到已發(fā)布的消息。當(dāng)代理從多個(gè)訂閱了被稱為“通配符”的類似主題或模式的客戶端接收到這些數(shù)據(jù)包時(shí)，它會(huì)相應(yīng)地合并訂閱。

確認(rèn)消息和保留數(shù)據(jù)

為了確保跨三個(gè)QoS的消息傳遞的可靠性，MQTT使用了各種確認(rèn)數(shù)據(jù)包，如PUBACK、PUBREC和公共通信?？蛻舳诉€可以發(fā)送PINGREQ數(shù)據(jù)包，以在不活動(dòng)期間保持連接處于不活動(dòng)狀態(tài)。除了消息確認(rèn)之外,MQTT還可以通過(guò)在發(fā)布時(shí)將消息標(biāo)記為"保留"來(lái)保留數(shù)據(jù)。經(jīng)紀(jì)人為每個(gè)主題存儲(chǔ)這些保留的消息,以便新訂戶在訂閱后立即收到最新信息。

關(guān)閉連接

為了優(yōu)雅地關(guān)閉活動(dòng)連接,客戶端發(fā)送一個(gè)斷開(kāi)連接的包,允許經(jīng)紀(jì)人在終止會(huì)話之前清理資源。如果客戶機(jī)在沒(méi)有發(fā)送此包的情況下突然斷開(kāi)連接,或者在保持-活間隔時(shí)間內(nèi)沒(méi)有響應(yīng),經(jīng)紀(jì)人可能會(huì)強(qiáng)制關(guān)閉連接并刪除相關(guān)的訂閱。

MQTT協(xié)議是否適合獨(dú)立的外部文件?

有幾個(gè)原因,為什么MQTT是車輛應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)很好的選擇:

· 輕量級(jí)和高效: Mqtt的輕量級(jí)設(shè)計(jì)使它適合于iv。它使用的帶寬最小,代碼足跡很小(嵌入式設(shè)備上小于1kb)。這種效率對(duì)于資源有限的車輛通信系統(tǒng)是理想的。

· 可伸縮性: Mqtt的QoS能力使根據(jù)需要調(diào)整能力變得容易,同時(shí)使IVV系統(tǒng)中的每個(gè)元素都具有所需的可靠性水平。這對(duì)于大規(guī)模部署連接車輛至關(guān)重要。

· 可靠性: Mqtt的發(fā)布-訂閱模型確保車輛網(wǎng)絡(luò)的可靠性,即使在傳輸過(guò)程中連接暫時(shí)丟失或變得不穩(wěn)定。在恢復(fù)連接時(shí),仍將發(fā)送信息。

· 安保: 確保車輛通信安全是防止未經(jīng)授權(quán)進(jìn)入和確保司機(jī)、乘客和其他道路使用者安全的關(guān)鍵。MQTT支持傳輸層安全加密,并為連接到代理的客戶端提供用戶名/密碼認(rèn)證。

Mqtt還有一些關(guān)鍵的局限性:

· 缺乏直接溝通: mqtt依靠一個(gè)中央代理在設(shè)備之間路由消息。雖然這簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理,但也可能引入單一的故障點(diǎn),并可能限制車輛之間的直接通信,而這對(duì)于某些V2V或V2I的交互至關(guān)重要。

· 對(duì)高速的支持有限: 在高速實(shí)時(shí)通信必不可少的情況下,例如在自主駕駛或安全關(guān)鍵應(yīng)用中,MQTT可能不是最合適的選擇。它的QOS2(準(zhǔn)確一次)確保可靠的交付,但可能引入延遲的四個(gè)步驟握手過(guò)程。

· 持久連接的間接費(fèi)用: Mqtt在經(jīng)紀(jì)人和客戶機(jī)之間保持持久的聯(lián)系,對(duì)于極低功率的設(shè)備或者那些需要進(jìn)入睡眠模式以節(jié)約能源的設(shè)備來(lái)說(shuō),這可能是效率低下的。

結(jié)論

最后,MQTT協(xié)議為提高車輛與一切的通信的效率、可靠性和安全性提供了重要的機(jī)會(huì)。MQTT具有輕量級(jí)設(shè)計(jì),能夠有效地實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù),對(duì)車輛通信的動(dòng)態(tài)世界至關(guān)重要。它的服務(wù)水平、發(fā)布訂閱模型和確認(rèn)機(jī)制的質(zhì)量確保了可靠性和可適應(yīng)性,使不同的IVV應(yīng)用程序。

然而,承認(rèn)MQTT在IVV環(huán)境中的潛在局限性也很重要。缺乏直接通信、在高速情況下潛在的延遲以及持久連接的開(kāi)銷,可能需要某些應(yīng)用程序的替代技術(shù)或補(bǔ)充技術(shù),特別是那些要求直接和超高速車輛與車輛之間相互作用的應(yīng)用程序。

總體而言,MQTT的優(yōu)勢(shì)在很大程度上補(bǔ)充了日益增長(zhǎng)的IVV環(huán)境的需求,并將被證明對(duì)未來(lái)的車輛網(wǎng)絡(luò)非常有用。盡管如此,與任何技術(shù)一樣,應(yīng)根據(jù)具體情況評(píng)估其適用性,同時(shí)考慮到每個(gè)應(yīng)用程序的具體需要和限制。隨著車輛互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,使之能夠更安全、更高效和連接道路的技術(shù)也將不斷發(fā)展。