随着汽车保有量的爆炸式增长，交通事故、交通拥堵、环境污染等问题也随之出现。根据中国国家统计局的统计数据，2017年中国交通事故死亡人数超过6.3万人。最近的一项调查显示，因为停车位少，交通线稀疏，北京的交通拥堵程度全国第一。此外，汽车尾气成为大气污染的主要来源之一。因此，车联网、智能交通系统的发展需求越来越大。很多汽车制造商和互联网公司试图合作抢先开发合适的产品、建设合适的智能交通系统。推进车联网能有效缓解我国的交通压力，特别针对大城市的道路拥堵问题、汽车消费带来的能耗和环境问题、交通事故频发三大问题，使我国的交通实现安全、畅通、高效。

WAVE (Wireless Access in Vehicular Environment)，即在车载环境下的无线接入。通过这种技术，安装在车上的OBU (On Board Unit) 以及安装在路边的RSU (Road Side Unit) 之间能够互相进行无线通信，从而交换车辆与道路信息，进行车辆安全与道路交通方面的服务应用。WAVE技术在美国是由IEEE等主导制定的DSRC (Dedicated Short Range Communication)标准，即专用短程通信。早在 2003 年，美国联邦通信委员会就将 5.9GHz (5.850 GHz to 5.925 GHz) 频段分配给车辆通信使用。2004年，美国美国交通部在西班牙马德里举办的世界智能交通大会上首次提出VII(Vehicle Infrastructure Integration) 项目，然后演进为Intelli-Drive 项目。在 2010 年，经过多年车载自组织网络研究成果，IEEE 802.11p 标准正式发布。2016年美国交通部颁发文件，要求所有汽车强制安装V2V设备。目前，正在进行包括车车、车路通信的安全性研究，实时数据的采集管理技术研究，道路安全气象管理研究，实时信息综合分析以及相关框架、标准的研究。

国内的车联网研究起步相对较晚，但是由于互联网企业以及各个汽车生产商的充分的积极性，国内的相关研究也进行得如火如荼。比如国家级高科技研究863计划“智能车路协同关键技术研究项目”，该项目主要针对当前严重的交通安全问题，对车路协同环境下车载设备、路侧设备、传感、通信等关键技术进行攻克，同时建立并完善中国的车路协同技术体系框架。由华为主导的，奥迪、宝马等企业于2016年9月28日宣布结成了5G汽车联盟(5GAA)。各公司将在车联网通信解决方案的开发、测试、促进销售方面展开合作，并支持标准化，加快商用化和向全球市场推广。国内的研究主要倾向于车联网技术的应用研究，如利用车联网技术智能升级停车服务系统、研究车辆动态路径优化行车路线等等。

2. 研究的基本内容与方案

基于WAVE的无线点对点透传模块设计。物理层需要满足IEEE 802.11p标准的RF射频发射与接收模块，这些模块在一些公司均可购得，比如u-blox公司的VERA p1系列，Autotalks公司的CRATON 系列等等。在数据链路层，需要解决三个基本问题即封装成帧、透明传输、差错检测。在IEEE 802.11p中，MAC帧是针对于VANET (Vehicular Ad hoc Network) 即无线自组网所制定的，为了减少隐蔽站和暴露站问题，IEEE同时沿用了Carrier Sens Multiple Access /Collision Avoidance 协议，即CSMA/CA 。对于点对点传输，可以适当地简化协议要求。数据的透明传输是面向用户对象而言的，在数据的透明传输过程中用户不需要了解复杂的通讯协议，只需把待传输的数据通过有线的方式发送给透明传输终端，透明传输终端通过无线网络把数据发送到目的设备。差错检测采用广泛使用的CRC (Cyclic Redundancy Check) 循环冗余检验。传输层采用应用较为广泛的TCP(Transport Control Protocol) 或UDP(User Datagram Protocol)。

拟采用技术方案：

图1 基于WAVE的无线点对点透传模块拟采用方案框架

硬件方面，我们以嵌入式开发芯片为核心搭建整个框架，如图1所示，上面和下面可分为两个单元，两个单元之间可以通过通信模块来通信。在一个单元中，有一个主控模块和一个WAVE标准通信模块。主控模块可以通过USB与PC机通信，从而使得开发者可以对主控模块进行开发与功能调试；主控模块还可以通过SPI串口或者USB和WAVE标准通信模块进行通信，控制通信模块进行基于DSRC技术的无线通信。主控模块拟采用NXP公司的i.MX6系列芯片。i.MX6是基于ARM Cortex#8482;-A9架构的高扩展性多核系列应用处理器，具有强劲的3D图形加速引擎、超高清晰度的视频压缩解压功能，内部集成的强大的电源管理实现了无缝集成。可以量身定做成熟的Ubuntu，Android等多种系统，完美的支持嵌入式无线通信开发。WAVE标准通信模块拟采用ublox公司的VERA P174模块，这个模块是灵活且性能卓越的V2X收发器，专门用于基础设施和汽车级，满足IEEE 802.11p标准和ETSI ITSG5标准，符合设计要求。