📘 《AI 時代系列（6）：進階通訊工程——邁向2035年太空星鏈網路時代》
📘 第 7周 🕸 無基地台通訊：Ad-Hoc、V2X 與 NTN 自組網
66／150單元： VANET 車聯網 🚗 車對車高速訊息（Vehicular Ad-Hoc Network）
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🎯 單元導讀
VANET（Vehicular Ad-Hoc Network）是 Ad-Hoc 的高速升級版：
✔ 車對車（V2V）
✔ 車對路側設備（V2I）
✔ 車對行人（V2P）
✔ 車對雲端（V2C）
特徵是：
⭐ 高速移動（60–120 km/h）
⭐ 拓撲變化快到爆
⭐ 低延遲要求極高（10–50ms）
⭐ 安全相關訊息不能延遲
VANET 是自駕車時代的基礎：
🚗 碰撞警示
🚗 盲彎來車提示
🚗 緊急煞車傳遞
🚗 智慧交通號誌
🚗 車隊編隊（Platooning）
一句話：
⭐ VANET 是把高速公路變成一張「移動中的大網路」。
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🧠 一、VANET 的核心：超高速 × 超低延遲 × 高拓撲變動
VANET 有四大特性：
① 高速（高達 120km/h）
這意味著：
• 鄰居每 1–2 秒就會變一次
• routing table 幾乎永遠不會穩定
→ DSDV 完全無法用
→ AODV 也很吃力
→ 必須用「地理位置」路由
② 拓撲極度不穩定
一台車一加速，拓撲就整個變。
車道變換、交流道匯入、路口等 → 全都造成路由震盪。
③ 延遲需求極低
特別是安全訊息（Safety Message）：
⚠️ 緊急煞車
⚠️ 碰撞預警
⚠️ 路況危險
要求在 50ms 內傳到附近車輛。
因此不能走傳統 routing → 必須走 broadcast。
④ 高密度環境（都市）
紅燈時 30 台車擠在一起 → 干擾超大
高速公路車流方向一致 → 連線穩定性變好
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🗺️ 二、VANET 的架構（V2X 四大模式）
Cloud
^
| V2N / V2C
|
[ RSU ]
^
| V2I
|
[ Car A ] <---- V2V ----> [ Car B ]
|
| V2P
v
[ Pedestrian ]
這張示意圖說明 VANET（Vehicular Ad-Hoc Network） 中的 V2X 四大通訊模式：車輛可彼此直接通訊形成 V2V，用於即時安全與協同行為；車輛也能透過路側設備 RSU 與交通基礎設施互動，構成 V2I；RSU 再連接雲端或網路，讓車輛取得全域交通與服務資訊，形成 V2N／V2C；此外，車輛還可與行人或其穿戴裝置通訊，構成 V2P，整體共同構成具即時性與高機動性的車聯網架構。
四種模式：
1. V2V：車對車（最重要）
2. V2I：車對路側單元 RSU
3. V2P：車對行人
4. V2C：車對雲端
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📡 三、VANET 使用的技術標準
① IEEE 802.11p / DSRC（已成熟）
• 基於 Wi-Fi 改良
• 延遲非常低（<10ms）
• 適合高速
② C-V2X（Cellular V2X）
• LTE-V2X
• NR-V2X（5G）
• 適合大規模都市部署
• 與 MEC 協作更強
未來趨勢：
→ NR-V2X + MEC edge（低延遲更穩）
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🧭 四、VANET 為什麼不能用傳統 Routing？
因為拓撲變動太快。
DSDV？
❌ Update 來不及，表永遠過期
AODV？
❌ RREQ 還沒跑完，路徑就變了
OLSR？
❌ 控制封包爆炸
因此 VANET 使用：
⭐ 地理路由（Geographic Routing）
例如：
• GPSR（Greedy Perimeter Stateless Routing）
• GeoDTN
• Location-Based Routing
它們不找路，只看：
✔ 目的地位置
✔ 下一跳誰最接近
→ 超快
→ 超穩
→ 完全不需要重建路徑
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🚗 五、VANET 的典型應用
① 緊急煞車警示（Emergency Brake Warning）
前車緊急煞車 → 向後廣播
→ 後方車輛自動反應
→ 避免連環撞
② 盲彎來車警示（Blind Curve Warning）
後方看不到前方來車
→ RSU or V2V 廣播位置
③ 路況危險警示（Hazard Notification）
冰、油、障礙物
→ 車車互通
④ 車隊編隊（Platooning）
多台車 1–5m 距離高速行駛
→ 延遲要求 10–20ms
→ 空氣阻力降低省油
⑤ 自駕車協同控制（Cooperative Driving）
交換速度、加速度、位置
→ 避免突發轉向與碰撞
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🧪 六、VANET 的挑戰
① Hidden Node（隱藏節點）嚴重
都市高樓
隧道
彎道
→ 干擾巨大、碰撞率高
② 安全性（Security）必須極高
惡意車輛偽造訊息會致命
→ 必須使用簽章、PKI
③ 車速快，鄰居變動快
1 秒變一次鄰居 → Routing 很容易失效
④ 頻率干擾高
高密度十字路口
→ 需要調整功率與頻寬
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📉 七、VANET 與 URLLC 的關係
🚗 VANET 本質定位
• VANET 本質上就是「高移動性版本的 URLLC」
• 兩者都追求 低延遲＋高可靠度
• 差異在於 移動速度與拓撲變化程度
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📊 URLLC vs. VANET 指標對照
🔹 延遲（Latency）
• URLLC：< 1 ms
• VANET：< 10–50 ms
🔹 移動性（Mobility）
• URLLC：中等移動性（工廠、自動化場域）
• VANET：極高移動性（高速車輛、V2V）
🔹 可靠度（Reliability）
• URLLC：99.999%（五個 9）
• VANET：約 99%（受高速拓撲變化影響）
🔹 使用技術
• URLLC：
o 5G NR
o MEC（Multi-access Edge Computing）
• VANET：
o IEEE 802.11p（DSRC）
o NR-V2X（5G 車聯網）
一句話：
⭐ URLLC 讓機器不撞
⭐ VANET 讓車不撞
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🧠 八、模擬題
**1️⃣ 專業題：
為什麼 VANET 必須使用地理路由（GPSR）？**
📦 答案：因為車速高、拓撲更新極慢，傳統 routing（AODV/DSDV）會在找路過程中使路徑失效。地理路由不依賴拓撲表，反應最即時。
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**2️⃣ 應用題：
車隊編隊（platooning）對延遲的要求是？**
📦 答案：10–20 ms 以內，否則跟車距離會失控造成碰撞。
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**3️⃣ 情境題：
車輛在高速公路上以 100km/h 移動，下列哪項最可能失效？**
A. GPSR
B. DSDV ✔
C. NR-V2X
D. Broadcast
📦 正解： B，因為表格式路由追不上拓撲變動。
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⭐ 九、小結：VANET 是高速世界的「車車互聯網」
✔ 車對車（V2V）是核心
✔ 高速移動 → 拓撲變化極快
✔ 必須使用地理路由（GPSR）
✔ 延遲低、廣播強、不能等
✔ 應用集中在安全、交通、協作
✔ 未來由 NR-V2X + MEC 主導
一句話：
⭐ VANET 讓高速公路變得能「彼此通訊」，是自駕車時代最核心的底層網路。
