V-CHARGE的V2I通讯系统由德国TU Braunschweig大学完成设计

V-CHARGE的V2I通讯系统由德国TU Braunschweig大学Institute of Operating Systems and Computer Networks完成设计，主要设计人员是Julian Timpner和Lars Wolf。设计方案在2012年初就已经定型，在V-CHARGE项目里做了优化。在2012年，欧盟智能手机还不是很普及，但是当时的设计方案已经将智能手机考虑在内。

上图为V-CHARGE的用户与停车场管理员之间的

软件系统架构

上图为停车场出车（Pick-Up）的实例

用户在停车场出口处，用手机发出出车的请求，车内的HMI收到这个请求后，将这个请求再转发给V-Charge服务器，V-Charge服务器通过Heartbeat模块与车辆通讯。Heartbeat 是 Linux-HA 工程的一个组成部分，它实现了一个高可用集群系统。心跳服务和集群通信是高可用集群的两个关键组件，在 Heartbeat 项目里，由 heartbeat 模块实现了这两个功能。heartbeat最核心的包括两个部分，心跳监测部分和资源接管部分，心跳监测可以通过网络链路和串口进行，而且支持冗余链路，它们之间相互发送报文来告诉对方自己当前的状态，如果在指定的时间内未收到对方发送的报文，那就认为对方失效，这时需启动资源接管模块来接管运行在对方主机上的资源或者服务。高可用Web服务器最常用的就是心跳通讯和keepalived。

心跳模块检测通过后激活出车程序，V-CHARGE服务器发送出车地图和出车任务，车辆端确认后，开始根据服务器发出的地图和任务进行路径规划。规划完成后开始启动，再发信号给服务器，服务器安排计划列表，确认出车道路通畅后验收，通知车辆驶出停车场，到达停车场出口，车辆停止，用户上车。

上图为整个系统的域模式概念

上图为通讯系统中组件的特性，从图中也可以看出泊车与出车的步骤，包括车辆与用户注册、车辆泊入、车辆移交、车辆开出和车辆状态。

通讯系统看起来还是蛮简单的，只不过有两点需要注意，一是安全与便捷，二是地下车库信号很差，时断时续很正常，如何保障通讯的稳定。

V-CHARGE为解决第一个问题选用了OAuth 2.0通讯协议，OAuth2.0是OAuth协议的延续版本，但不向后兼容OAuth 1.0即完全废止了OAuth1.0。 OAuth 2.0关注客户端开发者的简易性。要么通过组织在资源拥有者和HTTP服务商之间的被批准的交互动作代表用户，要么允许第三方应用代表用户获得访问的权限。同时为Web应用，桌面应用和手机，和起居室设备提供专门的认证流程。

2012年10月，OAuth 2.0协议正式发布为RFC 6749。V-CHARGE第一时间就使用了OAuth 2.0，直到今天，OAuth 2.0仍然是主流的授权码模式协议。简单来说，允许用户提供一个令牌（token），而不是用户名和密码（如果进出停车场新用户都要注册太麻烦了）来访问他们存放在特定服务提供者的数据。每一个令牌授权一个特定的网站（例如，视频编辑网站)在特定的时段（例如在接下来的2小时内）内访问特定的资源（例如仅仅是某一相册中的视频）。这样，OAuth允许用户授权第三方网站访问他们存储在另外的服务提供者上的信息，而不需要分享他们的访问许可或他们数据的所有内容。

比如你去某停车场停车，手机需要停车场的服务器，自然需要注册成为停车场的用户，对懒人来说，这几秒钟太费劲了。停车场为这种懒人准备了另一种方式，就是第三方授权登陆，比如用微信登陆停车场的服务器。停车场可以看做一个客户端，微信可看做认证服务器，OAuth2.0就是客户端和认证服务器之间由于相互不信任而产生的一个授权协议。V-CHARGE没有一个独立的可供第三方的API，其用意也是为了扩大V-CHARGE的使用范围，无需下载特定的APP。

密钥由手机生成，而非停车场的服务器，保证不会泄露你的私人信息，最大限度让顾客放心。

V-CHARGE的安卓界面

上图是V-CHARGE的DDS-DTN架构。就是来应对停车场这种无线信号比较差的场景开发的，传统的TCP/IP对延迟很敏感，延迟都以毫秒计算，一旦超过时限，就无法建立通讯，而在地下车库，延迟或中断是以秒计算的，甚至是分钟的。DTN网络最初是应对火星任务而设计的，地球与火星距离最近的时候，光传播需要4min时间，而距离最远时的光传播时间会超过20min。并且太空电磁干扰严重，误码率很高。在Internet中，传播时间一般以毫秒计算，所以，如此长的延时，应用基于TCP/IP协议是无法实现的。

DTN 是一个新兴的研究领域，它是由 Kevin 等人于 2002 年提出的一种通用的面向消息的可靠的覆盖层网络体系结构，它是一种位于区域网络(包括因特网) 之上的覆盖网络，处理受限网络中频繁网络断开、高延迟和异构性等问题。实际V2X领域，DTN也是比较好的选择。目前DTN主要用在军事战争、航天通信、灾难恢复、应急抢险等领域。

对DTN研究最多的是美军，美军有意在2020年部署DTN系统，特别是海豹突击队此类深入敌后的作战小队，非常需要DTN。美军认为如果有DTN，像红翼行动那样的海豹突击队成立40年来最大伤亡的惨剧不会发生。