V-CHARGE的V2I通訊系統(tǒng)由德國(guó)TU Braunschweig大學(xué)Institute of Operating Systems and Computer Networks完成設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)人員是Julian Timpner和Lars Wolf。設(shè)計(jì)方案在2012年初就已經(jīng)定型，在V-CHARGE項(xiàng)目里做了優(yōu)化。在2012年，歐盟智能手機(jī)還不是很普及，但是當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)將智能手機(jī)考慮在內(nèi)。

上圖為V-CHARGE的用戶與停車(chē)場(chǎng)管理員之間的

軟件系統(tǒng)架構(gòu)

上圖為停車(chē)場(chǎng)出車(chē)（Pick-Up）的實(shí)例

用戶在停車(chē)場(chǎng)出口處，用手機(jī)發(fā)出出車(chē)的請(qǐng)求，車(chē)內(nèi)的HMI收到這個(gè)請(qǐng)求后，將這個(gè)請(qǐng)求再轉(zhuǎn)發(fā)給V-Charge服務(wù)器，V-Charge服務(wù)器通過(guò)Heartbeat模塊與車(chē)輛通訊。Heartbeat 是 Linux-HA 工程的一個(gè)組成部分，它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高可用集群系統(tǒng)。心跳服務(wù)和集群通信是高可用集群的兩個(gè)關(guān)鍵組件，在 Heartbeat 項(xiàng)目里，由 heartbeat 模塊實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)功能。heartbeat最核心的包括兩個(gè)部分，心跳監(jiān)測(cè)部分和資源接管部分，心跳監(jiān)測(cè)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈路和串口進(jìn)行，而且支持冗余鏈路，它們之間相互發(fā)送報(bào)文來(lái)告訴對(duì)方自己當(dāng)前的狀態(tài)，如果在指定的時(shí)間內(nèi)未收到對(duì)方發(fā)送的報(bào)文，那就認(rèn)為對(duì)方失效，這時(shí)需啟動(dòng)資源接管模塊來(lái)接管運(yùn)行在對(duì)方主機(jī)上的資源或者服務(wù)。高可用Web服務(wù)器最常用的就是心跳通訊和keepalived。

心跳模塊檢測(cè)通過(guò)后激活出車(chē)程序，V-CHARGE服務(wù)器發(fā)送出車(chē)地圖和出車(chē)任務(wù)，車(chē)輛端確認(rèn)后，開(kāi)始根據(jù)服務(wù)器發(fā)出的地圖和任務(wù)進(jìn)行路徑規(guī)劃。規(guī)劃完成后開(kāi)始啟動(dòng)，再發(fā)信號(hào)給服務(wù)器，服務(wù)器安排計(jì)劃列表，確認(rèn)出車(chē)道路通暢后驗(yàn)收，通知車(chē)輛駛出停車(chē)場(chǎng)，到達(dá)停車(chē)場(chǎng)出口，車(chē)輛停止，用戶上車(chē)。

上圖為整個(gè)系統(tǒng)的域模式概念

上圖為通訊系統(tǒng)中組件的特性，從圖中也可以看出泊車(chē)與出車(chē)的步驟，包括車(chē)輛與用戶注冊(cè)、車(chē)輛泊入、車(chē)輛移交、車(chē)輛開(kāi)出和車(chē)輛狀態(tài)。

通訊系統(tǒng)看起來(lái)還是蠻簡(jiǎn)單的，只不過(guò)有兩點(diǎn)需要注意，一是安全與便捷，二是地下車(chē)庫(kù)信號(hào)很差，時(shí)斷時(shí)續(xù)很正常，如何保障通訊的穩(wěn)定。

V-CHARGE為解決第一個(gè)問(wèn)題選用了OAuth 2.0通訊協(xié)議，OAuth2.0是OAuth協(xié)議的延續(xù)版本，但不向后兼容OAuth 1.0即完全廢止了OAuth1.0。 OAuth 2.0關(guān)注客戶端開(kāi)發(fā)者的簡(jiǎn)易性。要么通過(guò)組織在資源擁有者和HTTP服務(wù)商之間的被批準(zhǔn)的交互動(dòng)作代表用戶，要么允許第三方應(yīng)用代表用戶獲得訪問(wèn)的權(quán)限。同時(shí)為Web應(yīng)用，桌面應(yīng)用和手機(jī)，和起居室設(shè)備提供專(zhuān)門(mén)的認(rèn)證流程。

2012年10月，OAuth 2.0協(xié)議正式發(fā)布為RFC 6749。V-CHARGE第一時(shí)間就使用了OAuth 2.0，直到今天，OAuth 2.0仍然是主流的授權(quán)碼模式協(xié)議。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，允許用戶提供一個(gè)令牌（token），而不是用戶名和密碼（如果進(jìn)出停車(chē)場(chǎng)新用戶都要注冊(cè)太麻煩了）來(lái)訪問(wèn)他們存放在特定服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)。每一個(gè)令牌授權(quán)一個(gè)特定的網(wǎng)站（例如，視頻編輯網(wǎng)站)在特定的時(shí)段（例如在接下來(lái)的2小時(shí)內(nèi)）內(nèi)訪問(wèn)特定的資源（例如僅僅是某一相冊(cè)中的視頻）。這樣，OAuth允許用戶授權(quán)第三方網(wǎng)站訪問(wèn)他們存儲(chǔ)在另外的服務(wù)提供者上的信息，而不需要分享他們的訪問(wèn)許可或他們數(shù)據(jù)的所有內(nèi)容。

比如你去某停車(chē)場(chǎng)停車(chē)，手機(jī)需要停車(chē)場(chǎng)的服務(wù)器，自然需要注冊(cè)成為停車(chē)場(chǎng)的用戶，對(duì)懶人來(lái)說(shuō)，這幾秒鐘太費(fèi)勁了。停車(chē)場(chǎng)為這種懶人準(zhǔn)備了另一種方式，就是第三方授權(quán)登陸，比如用微信登陸停車(chē)場(chǎng)的服務(wù)器。停車(chē)場(chǎng)可以看做一個(gè)客戶端，微信可看做認(rèn)證服務(wù)器，OAuth2.0就是客戶端和認(rèn)證服務(wù)器之間由于相互不信任而產(chǎn)生的一個(gè)授權(quán)協(xié)議。V-CHARGE沒(méi)有一個(gè)獨(dú)立的可供第三方的API，其用意也是為了擴(kuò)大V-CHARGE的使用范圍，無(wú)需下載特定的APP。

密鑰由手機(jī)生成，而非停車(chē)場(chǎng)的服務(wù)器，保證不會(huì)泄露你的私人信息，最大限度讓顧客放心。

V-CHARGE的安卓界面

上圖是V-CHARGE的DDS-DTN架構(gòu)。就是來(lái)應(yīng)對(duì)停車(chē)場(chǎng)這種無(wú)線信號(hào)比較差的場(chǎng)景開(kāi)發(fā)的，傳統(tǒng)的TCP/IP對(duì)延遲很敏感，延遲都以毫秒計(jì)算，一旦超過(guò)時(shí)限，就無(wú)法建立通訊，而在地下車(chē)庫(kù)，延遲或中斷是以秒計(jì)算的，甚至是分鐘的。DTN網(wǎng)絡(luò)最初是應(yīng)對(duì)火星任務(wù)而設(shè)計(jì)的，地球與火星距離最近的時(shí)候，光傳播需要4min時(shí)間，而距離最遠(yuǎn)時(shí)的光傳播時(shí)間會(huì)超過(guò)20min。并且太空電磁干擾嚴(yán)重，誤碼率很高。在Internet中，傳播時(shí)間一般以毫秒計(jì)算，所以，如此長(zhǎng)的延時(shí)，應(yīng)用基于TCP/IP協(xié)議是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

DTN 是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，它是由 Kevin 等人于 2002 年提出的一種通用的面向消息的可靠的覆蓋層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，它是一種位于區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(包括因特網(wǎng)) 之上的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，處理受限網(wǎng)絡(luò)中頻繁網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)、高延遲和異構(gòu)性等問(wèn)題。實(shí)際V2X領(lǐng)域，DTN也是比較好的選擇。目前DTN主要用在軍事戰(zhàn)爭(zhēng)、航天通信、災(zāi)難恢復(fù)、應(yīng)急搶險(xiǎn)等領(lǐng)域。

對(duì)DTN研究最多的是美軍，美軍有意在2020年部署DTN系統(tǒng)，特別是海豹突擊隊(duì)此類(lèi)深入敵后的作戰(zhàn)小隊(duì)，非常需要DTN。美軍認(rèn)為如果有DTN，像紅翼行動(dòng)那樣的海豹突擊隊(duì)成立40年來(lái)最大傷亡的慘劇不會(huì)發(fā)生。