ایده اصلی تشکیل یک شبکه خودرویی (Vehicular network)، استفاده از فناوری های بیسیم مورد استفاده در دستگاه ها یا سیستم های شبکه سنتی و تسهیل ارتباطات خودرویی است. هدف VANET فعال سازی ارتباطات وسیله نقلیه-به-وسیله نقلیه (Vehicle-to-Vehicle (V2V)) و وسیله نقلیه-به-زیرساخت (Vehicle-to-Infrastructure (V2I)) است. در واقع، VANET فقط اتصال بیسیم با سایر وسایل نقلیه و زیرساختی برای دسترسی به اینترنت فراهم می کند. IoV را می توان به عنوان یک توسعه دهنده VANET فرض کرد که این نهادها را هوشمند می کند. در این معماری، وسایل نقلیه می توانند با استفاده از اتصال مبتنی بر پروتکل اینترنت به اینترنت یا خدمات ابری متصل شوند (Alladi et al., 2022). عصر جدید اینترنت اشیاء (Internet of Things (IoT))، شبکه‌های اد هاک وسایل نقلیه (vehicular ad-hoc networks (VANETs)) را به سمت اینترنت وسایل نقلیه (Internet of Vehicles (IoV)) سوق داده است (Wu et al., 2016). برخلاف VANET، IoV می‌تواند از سرورهای ابری برای اجرای وظایف پیچیده و مدیریت برنامه‌های مختلف بهره ببرد (Varma & Kumar, 2023). اینترنت وسایل نقلیه (Internet of Vehicles (IoV)) شبکه ای از وسایل نقلیه خودمختار (Autonomous vehicles) متصل است که داده ها را با یکدیگر و سایر نهادها (Entities) محیط خود )مانند واحدهای کنار جاده، عابران پیاده، ساختمان ها و همچنین ابر( به اشتراک می گذارند. این ارتباط با استفاده از یک پروتکل ارتباطی امکان تبادل اطلاعات حیاتی مانند وضعیت جاده، هشدار برخورد و ترافیک را فراهم می کند (Anjum et al., 2024; Kerrche et al., 2020). با این حال، بسیاری از افراد VANET و IoV را اشتباه می گیرند و تفاوت عمده بین آنها را نمی دانند (Gasmi & Aliouat, 2019). از این رو به بررسی تفاوت معماری این دو فناوری می پردازیم که در مقاله ای تحت عنوان (شبکه های ویژه وسایل نقلیه در مقایسه با اینترنت وسایل نقلیه – یک دیدگاه مقایسه ای) توسط گاسمی (Gasmi) و الیوات (Aliouat) در سال 2019 مورد نقد و بررسی قرار گرفته است:

معماری ارتباطات VANETs

هدف از معماری ارتباطات VANET این است که وسایل نقلیه را قادر سازد با یکدیگر و با زیرساخت های ثابت کنار جاده ارتباط برقرار کنند تا با اطلاعات جاده ها به روز شوند. سه حالت ارتباط ممکن است (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است):

ارتباط موردی وسیله نقلیه با وسیله نقلیه (Vehicle-to-Vehicle (V2V) ad hoc communication): با این نوع ارتباط، هر وسیله نقلیه می تواند بدون عبور از هیچ گونه پشتیبانی زیرساختی ثابت (ارتباط مستقیم) با وسایل نقلیه همسایه خود ارتباط بگیرد.

ارتباط موردی وسیله نقلیه با کنار جاده (Vehicle-to-Roadside unit (V2R) ad hoc communication): V2R به اطلاعات رد و بدل شده بین وسایل نقلیه و واحدهای (Units) کنار جاده مانند چراغ های راهنمایی یا علائم هشدار دهنده در جاده اشاره دارد که در آن واحدهای کنار جاده ای به عنوان سرورهای ذخیره اطلاعات استفاده می شوند. ارتباط V2R برخلاف V2V از مسافت طولانی ارتباطی نیز حمایت می کند. علاوه بر این، واحدهای کنار جاده ای ممکن است نقش هاپ های میانی (Intermediate hops) را برای افزایش ارتباط برد تا مقصد ایفا کنند.

ارتباط موردی خودرو با زیرساخت (Vehicle-to-Infrastructure (V2I) ad hoc communication): از طریق این نوع ارتباط، وسایل نقلیه می توانند به اینترنت متصل شده و از چندین خدمت اینترنتی (Internet services) بهره مند شوند.

شکل 1: معماری ارتباطات VANETs

معماری ارتباطات IoV

وسایل نقلیه در IoV خودروهای هوشمند (Intelligent vehicles) با سیستم های پیچیده درون خودرویی (Intra-vehicle systems) هستند. بدین معنی که خودرو حسگرهای مختلفی را به منظور تشخیص وضعیت خودرو و رانندگی و وسایل ارتباطی برای برقراری ارتباط با سایر وسایل نقلیه و/یا اینترنت تعبیه می کند (Buyya & Dastjerdi, 2016). از این رو، یک سکوی نرم افزاری (یک سیستم عامل خودرو) برای پردازش اطلاعات وضعیت و کنترل همه دستگاه ها ضروری است. فناوری های پیشرفته در وسایل نقلیه منجر به ایجاد ارتباطات بیشتر در IoV در مقایسه با VANET شد. در شکل 2 نمایی کلی از معماری IoV نشان داده شده است. علاوه بر سه نوع ارتباط V2V، V2R، و V2I سه نوع ارتباط دیگر نیز در IoV پشتیبانی می شوند که در ادامه توضیح داده می شوند:

ارتباط وسیله نقلیه با دستگاه های شخصی (Vehicle to Personal devices  (V2P)) یا وسیله نقلیه با انسان (Vehicle to Human (V2H)): این ارتباطات به تعامل بین وسایل نقلیه و دستگاه های شخصی مربوط به افراد (رانندگان، مسافران، عابران پیاده، دوچرخه سواران) مانند تبلت (Tablets)، تلفن های هوشمند و غیره اشاره دارد. از طریق این ارتباط، یک وسیله نقلیه می تواند با بخش های تلفن همراه خدمات مختلفی (مانند به اشتراک گذاری فایل، موسیقی، ویدئو) را به اشتراک بگذارد.

ارتباط وسیله نقلیه با حسگر (Vehicle-to-Sensor (V2S)): این نوع ارتباط وسایل نقلیه را قادر می سازد تا با تشخیص سرعت، موقعیت، فشار تایر، فشار روغن و غیره بر رفتار خود در حین حرکت نظارت کنند.

ارتباط وسیله نقلیه با هر چیزی (Vehicle-to-Everything (V2X)): فناوری اینترنت اشیا (IoT) به وسایل نقلیه اجازه می دهد تا بتوانند به هر چیزی که می تواند اطلاعاتی در مورد محیط اطراف خودرو به اشتراک بگذارد، متصل شوند.

شکل 2: معماری ارتباطات IoV

تعداد محدودی از انواع ارتباطات در VANET باعث می شود که شبکه کوچک و محدود شود. این در حالی است که IoV شامل انواع مختلفی از ارتباطات است که به چندین ماشین هوشمند اجازه می دهد در شبکه متصل شوند، که به نوبه خود باعث می شود شبکه بزرگ و مقیاس پذیر باشد.

منابع

Alladi, T., Chamola, V., Sahu, N., Venkatesh, V., Goyal, A., & Guizani, M. (2022). A Comprehensive Survey on the Applications of Blockchain for Securing Vehicular Networks. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 24(2), 1212–1239. https://doi.org/10.1109/COMST.2022.3160925

Anjum, A., Agbaje, P., Mitra, A., Oseghale, E., Nwafor, E., & Olufowobi, H. (2024). Towards named data networking technology: Emerging applications, use cases, and challenges for secure data communication. Future Generation Computer Systems, 151, 12–31. https://doi.org/10.1016/j.future.2023.09.031

Buyya, R., & Dastjerdi, A. V. (2016). Internet of Things: Principles and paradigms. Elsevier.

Gasmi, R., & Aliouat, M. (2019). Vehicular Ad Hoc NETworks versus Internet of Vehicles – A Comparative View. 2019 International Conference on Networking and Advanced Systems (ICNAS), 1–6. https://doi.org/10.1109/ICNAS.2019.8807870

Kerrche, C. A., Ahmad, F., Elhoseny, M., Adnane, A., Ahmad, Z., & Nour, B. (2020). Internet of Vehicles Over Named Data Networking: Current Status and Future Challenges BT  – Emerging Technologies for Connected Internet of Vehicles and Intelligent Transportation System Networks: Emerging Technologies for Connected and Smart Vehicles (M. Elhoseny & A. E. Hassanien (reds); bll 83–99). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22773-9_7

Varma, I. M., & Kumar, N. (2023). A comprehensive survey on SDN and blockchain-based secure vehicular networks. Vehicular Communications, 44, 100663. https://doi.org/10.1016/j.vehcom.2023.100663

Wu, W., Yang, Z., & Li, K. (2016). Chapter 16 – Internet of Vehicles and applications (R. Buyya & A. B. T.-I. of T. Vahid Dastjerdi (reds); bll 299–317). Morgan Kaufmann. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-805395-9.00016-2