(Luận văn) nghiên cứu giải pháp công nghệ truyền thông sử dụng ánh sáng nhìn thấy trong mạng 5g

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - lu an va n NGUYỄN HỒNG VĂN ie gh tn to p NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY TRONG MẠNG 5G d oa nl w nf va an lu oi lm ul LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) z at nh z m co l gm @ HÀ NỘI - 2021 an Lu n va ac th si HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - lu an n va NGUYỄN HỒNG VĂN ie gh tn to p NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY TRONG MẠNG 5G d oa nl w lu an CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG va MÃ SỐ: 8.52.02.08 oi lm ul nf LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT z at nh z NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS ĐẶNG THẾ NGỌC m co l gm @ HÀ NỘI - 2021 an Lu n va ac th si i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn: "Nghiên cứu giải pháp cơng nghệ truyền thơng sử dụng ánh sáng nhìn thấy mạng 5G" cơng trình nghiên cứu riêng tơi Việc sử dụng kết quả, trích dẫn tài liệu tham khảo tạp chí, trang web tham khảo đảm bảo theo quy định Các nội dung trích dẫn tham khảo tài liệu, sách báo, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm cho lời cam đoan lu an Hà Nội, ngày tháng năm 2021 n va Học viên p ie gh tn to w d oa nl Nguyễn Hồng Văn oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy, cô Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng thời gian qua dìu dắt tận tình truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm vơ q báu mà em có kết ngày hôm Xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Đặng Thế Ngọc, người hướng dẫn khoa học luận văn, hướng dẫn tận tình giúp đỡ mặt để hoàn thành luận văn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Khoa Đào tạo Sau Đại học tận tình truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học lu an tập nghiên cứu, hoàn thành luận văn n va Mặc dù có nhiều cố gắng để hồn thành luận văn tất nhiệt tình khả tn to mình, nhiên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính gh mong nhận chia sẻ đóng góp ý kiến thầy, cô giáo bạn đồng p ie nghiệp Trân trọng cảm ơn! oa nl w Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Học viên d ul nf va an lu oi lm Nguyễn Hồng Văn z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC VIẾT TẮT vi lu DANH MỤC HÌNH ix an DANH MỤC BẢNG BIỂU xi n va MỞ ĐẦU to gh tn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 5G p ie 1.1 Giới thiệu chung mạng di động 5G 1.2 Cấu trúc mạng 5G nl w d oa 1.3 Một số kịch mạng di động 5G Những yêu cầu kỹ thuật mạng di động 5G 10 nf va 1.3.2 an lu 1.3.1 Những kịch mạng di động 5G oi lm ul 1.4 Kết luận chương 15 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY 2.1 z at nh 16 Tổng quan công nghệ VLC 16 z gm @ 2.1.1 Khái niệm công nghệ VLC 16 2.2 m co l 2.1.2 Những ưu điểm công nghệ VLC 17 Ứng dụng công nghệ VLC 18 an Lu 2.2.1 LiFi 18 Giao tiếp phương tiện hệ thống giao thông thông minh 18 n va 2.2.2 ac th si iv 2.2.3 Giao tiếp nước 19 2.2.4 Truyền thông môi trường đặc biệt 19 2.2.5 Mạng cục WLAN 19 Mơ hình hệ thống VLC 20 2.3 2.3.1 Bộ phát hệ thống VLC 21 2.3.2 Mơ hình kênh thơng tin VLC 23 2.3.3 Bộ thu hệ thống VLC 24 lu Những phương pháp điều chế sử dụng hệ thống 27 an 2.4 va 2.4.1 Giới thiệu 27 n gh tn to 2.4.2 Cơ chế điều chế khóa đóng mở (OOK) 28 Phương pháp điều chế vị trí xung biến đổi (Variable Pulse Position 2.4.2 ie p Modulation – VPPM) 31 Kết luận chương 36 d 2.5 oa nl w 2.4.4 Phương pháp điều chế Khóa dịch màu (Color-Shift Keying) 33 lu an CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG nf va ÁNH SÁNG NHÌN THẤY VÀO TRONG MẠNG 5G 36 oi lm ul 3.1 Giải pháp tích hợp VLC mạng 5G 36 3.1.1 Giới thiệu hệ thống giao thông thông minh (ITS) 37 z at nh 3.1.2 Truyền thông mạng lưới phương tiện 38 Ứng dụng VLC vao hệ thống giao thông thông minh 41 z 3.1.3 @ 3.2 l gm 3.1.4 Thử nghiệm mạng 5G 42 Mô hình tích hợp VLC mạng 5G 46 m co 3.2.1 Mô hình tích hợp VLC mạng 5G 46 an Lu 3.2.2 VLC cho dịch vụ giao thông thông minh 47 va n 3.2.3 Kiến trúc thử nghiệm tích hợp VLC mạng 5G 49 ac th si v 3.3 Phân tích đánh giá 50 3.4 Kết luận chương 55 KẾT LUẬN 55 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vi DANH MỤC VIẾT TẮT Từ viết tắt 3GPP lu AAU APD AWGN BBU BER BIC BS an va n CDF ie gh tn to CPC p CPE CPRI oi lm ul nf va an lu z at nh IM/DD d FOV oa FDM nl w CSK C-V2X D2D E2E eMBB Tiếng Anh 3rd Generation Partnership Project Active Antenna Units Avalanche Photodiode Additive White Gaussian Noise Base Band Unit Bit Error Rate Bayesian Information Criterion Base System Cumulative Distribution Function Compound Parabolic Concentrator Customer Premise Equipment Common Public Radio Interface Color Shift Keying Cellular - Vehicle to Everything Device to Device End to End Enhanced Mobile Broadband Frequency Division Multiplexing Field of View Intensity Modulation/Direct Detection International Mobile Telecommunication Internet of Things Intersymbol Interference Intelligent Transport System International Telecommunication Union Key Performance Indicator z Bộ tập trung quang parabol kết hợp Thiết bị tiền đề khách hàng Giao diện vô tuyến công cộng chung Khóa dịch màu Phương tiện di động tới thứ Thiết bị đến thiết bị Đầu cuối tới đầu cuối Nâng cao di động băng thông rộng Ghép kênh phân chia theo tần số Trường nhìn thấy Điều chế cường độ/tách sóng trực tiếp Viễn thơng di động quốc tế Internet Vạn Vật Xuyên nhiễu Hệ thống giao thông thông minh m co an Lu Liên minh Viễn thông Quốc tế Chỉ số đánh giá hiệu công việc n va KPI Hàm phân phối tích lũy l ITU Đơn vị ăng ten tích cực Diode tách quang thác Tạp âm Gaussian trắng cộng Đơn vị băng tần sở Tỉ lệ lỗi bit Tiêu chí thơng tin Bayes Hệ thống sở gm IoT ISI ITS Dự án đối tác hệ thứ @ IMT Tiếng Việt ac th si vii LAN LED Local Area Network Light Emitting Diode Li-Fi Light Fidelity LOS LTE Line of Sight Long Term Evolution LTE-M LTE For M2M Mạng máy tính cục Diode phát quang Truyền thơng khơng dây sử dụng ánh sáng nhìn thấy Đường nhìn thấy Tiến hóa dài hạn Biến thể LTE phục vụ cho giao tiếp máy với máy Di động băng thông rộng Điện toán biên đa truy cập MBB MEC lu an n va Đa đầu vào, đa đầu Truyền thông kiểu máy số lượng lớn Thực thể quản lý di dộng mạng 4G Truyền thông kiểu máy số lượng lớn Sóng vơ tuyến milimet Tiêu chuẩn cơng nghệ vơ tuyến mạng diện rộng công suất thấp p ie gh tn to Mobile Broadband Multi Access Edge Computing Multiple Input and Multiple MIMO Output Massive Machine MMC Communications MME Mobility Management Entity Massive Machine Type mMTC Communication MMWAVE Millimeter Wave oa Đa truy nhập không trực giao oi lm ul nf z at nh z Vô tuyến Không trở Công nghệ phân lớp mạng Chế độ khơng độc lập Vận hành bảo trì Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Khóa bật tắt Hàm mật độ xác suất Tỷ lệ lỗi gói Cấp nguồn qua cáp Ethernet Điều chế vị trí xung Mật độ phổ công suất Chất lượng trải nghiệm Chất lượng dịch vụ Mạng truy nhập vô tuyến @ m co l an Lu n va OOK PDF PER PoE PPM PSD QoE QoS RAN va OFDM an lu NR NRZ NS NSA O&M gm Non Orthogonal Multiple Access New Radio None-Return-to-Zero Network Slicing Non-Standalone Operations and Maintenance Orthogonal Frequency-Division Multiplexing On-Off-Keying Probability Density Function Packet Error Rate Power over Ethernet Pulse Position Modulation Power Spectral Density Quality of Experience Quality of Service User Plane Function d NOMA Narrowband IoT nl w NB-IoT ac th si viii lu an n va RAT RF Radio Access Technology Radio Frequency RSU Roadside Unit SA SLA SMS SNR SNR TDM UDN UE URC Standalone Service Level Agreements Short Message Services Signal to Noise Ratio Signal to Noise Ratio Time Division Multiplexing Ultra-Dense Network User Equipment Ultra Reliable Communications Ultra Reliability Low Latency Communication Ultra-Violet Vehicle to Infrastructure Communications Vehicle to Network Communications Vehicle to Vehicle Communications Vehicle to Everything Communications UV ie gh tn to uRLLC p V2I Quảng bá phương tiện tới mạng oa nl Quảng bá từ phương tiện tới phương tiện Quảng bá từ phương tiện tới thứ Truyền thơng ánh sáng nhìn thấy d V2V w V2N Công nghệ truy cập vô tuyến Tần số vô tuyến Trạm thu phát đặt cố định bên đường Chế độ độc lập Thảo thuận mức dịch vụ Dịch vụ tin nhắn ngắn Tỉ số tín hiệu nhiễu Tỷ lệ tín hiệu nhiễu Ghép kênh phân chia theo thời gian Mạng mật độ siêu cao Thiết bị người dùng Truyền thông siêu tin cậy Truyền thông độ trễ thấp cực đáng tin cậy Cực tím Quảng bá từ phương tiện tới sở hạ tầng ul nf va an lu V2X Visible Light Communication VPPM Variable Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung biến đổi Wi-Fi Wireless Fidelity Truyền thơng khơng dây sử dụng sóng vơ tuyến oi lm VLC z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 45 Tuy nhiên, làm để slice chia sẻ tài nguyên cách hiệu vấn đề thách thức Việc nghiên cứu thuật toán thực tế tiến hành xem xét độ phức tạp tính tốn khả định cấu hình lại việc phân bổ tài nguyên theo thay đổi cấu trúc liên kết mạng xe cộ Đặc biệt, thách thức tầng sở hạ tầng ảo hóa phân chia RAN thành lát giới hạn phổ tần Ngoài ra, việc giao tiếp tồn với mạng (V2N) phương tiện yêu cầu tính linh hoạt động cao RAN (2) MEC: Giảm tắc nghẽn mạng cải thiện hiệu suất ứng dụng đạt lu cách sử dụng mơ hình điện tốn biên đa truy cập (MEC), mơ hình giới thiệu khả an điện toán đám mây gần với người dùng cuối mạng truy cập Dữ liệu tạo n va từ phương tiện sở hạ tầng MEC xử lý nhanh chóng, cung cấp to tn nội dung phù hợp với địa phương để hỗ trợ dịch vụ lái xe thông minh MEC cho ie gh phép độ trễ cực thấp, băng thông cao truy cập theo thời gian thực vào mạng truy cập có p thể ứng dụng tận dụng w (3) Mật độ điểm truy cập: Dung lượng mạng cải thiện cách triển oa nl khai số lượng lớn nhỏ ngồi macrocell truyền thống Hơn nữa, trường d hợp khẩn cấp khơng có mạng, thân phương tiện bổ sung cho mạng cơng lu va an cộng trở thành tế bào di chuyển Dù sao, trường hợp có nhiều lớp tồn tại, cần phải điều tra cẩn thận việc sử dụng tài nguyên chiến lược phối hợp oi lm ul nf tất ô (4) Nhiều RAT: Trong mơ hình di động thơng minh, nhiều cơng nghệ truy cập vơ z at nh tuyến (Multi-RAT) tích hợp vào phương tiện, trở thành cổng di động mạnh mẽ Cả giao tiếp V2V V2N (ví dụ: 802.11p, LTE, C-V2X, 5G, VLC) z u cầu tích hợp nhiều RAT, cần thực quản lý xác để khai thác lợi ích gm @ hạn chế nhược điểm chúng m co l Trong bối cảnh này, thử nghiệm ban đầu tích hợp VLC tảng đề xuất cho giao tiếp V2N V2V Một chiến dịch đo lường việc V2V: vehicle to vhicle, V2X: vehicle to everything) an Lu tích hợp hệ thống 5G VLC cho liên lạc xe cộ thực (V2N: vehicle to network, n va ac th si 46 3.2 Mơ hình tích hợp VLC mạng 5G 3.2.1 Mơ hình tích hợp VLC mạng 5G lu an n va p ie gh tn to Hình 3.1: Mơ hình cấu trúc liên kết mạng VLC-5G oa nl w Mơ hình trình bày Hình 3.1 Cụ thể, VLC cung cấp đèn chiếu sáng thành phố (thông minh), mạng 5G cung cấp kết nối với đèn giao d an lu thông va Giả sử tập hợp {1,…, s,…, S} đèn chiếu sáng phục vụ tập hợp {1,…, u,…, ul nf U} gồm người sử dụng phương tiện giao thông Mỗi đèn giao thông kết nối oi lm với mạng 5G có khả tạo tín hiệu VLC phía phương tiện tới z at nh Mỗi đèn giao thông giả định nằm phạm vi phủ sóng tế bào 5G Các phương tiện cho trang bị thu VLC Vì đèn giao thơng có chùm z thị, giả định đèn giao thông không gây nhiễu lẫn nhau, tức băng @ gm thơng VLC sử dụng lại RPD H u , s Ps  an Lu  u ,s  m co thứ s thông qua liên kết VLC viết [21]: l Tỷ lệ tín hiệu nhiễu (SNR) cho người dùng uth phục vụ đèn giao thông n va ac th si 47 Trong đó: RPD biểu thị độ nhạy điốt quang, H u , s độ lợi kênh VLC đường ngắm (LOS) ánh sáng thứ hai xe uth, Ps công suất truyền  biểu thị cơng suất nhiễu tích lũy Độ lợi kênh H u , s phụ thuộc vào số biến số: diện tích tách sóng quang, góc xạ, góc tới, hệ số truyền tín hiệu lọc quang học, chiết suất tập trung quang học, trường nhìn người dùng (FOV) khoảng cách d đèn giao thông phương tiện người sử dụng 3.2.2 VLC cho dịch vụ giao thông thông minh lu Các ứng dụng mạng xe cộ hình dung để hưởng lợi từ hội giao tiếp ánh an sáng khả kiến [10] Giao tiếp ánh sáng nhìn thấy (VLC) cho thấy ưu điểm n va khơng có cơng nghệ dựa RF, ví dụ: quang phổ lớn khơng có giấy phép, mạnh to tn mẽ chống nhiễu nhiễu nhiều VLC cơng nghệ xanh lượng ie gh tương tự sử dụng để chiếu sáng báo hiệu đường sử dụng để giao p tiếp với phương tiện w Một thử nghiệm sơ thực Đại học Florence truyền thông I2V oa nl liên quan đến tín hiệu VLC (Hình 3.2) Một đèn giao thơng thực, nằm đường đô thị d thực, sử dụng làm máy phát VLC Một máy thu VLC di chuyển lưới lu va an điểm, khoảng cách khác nhau, trước đèn giao thông Các thử nghiệm cung cấp nf tốc độ liệu 200 kb/giây lên đến 40 m Nguyên mẫu bao gồm trình điều khiển LED oi lm ul tùy chỉnh cài đặt đèn giao thông thông thường Thông tin kỹ thuật số trình điều khiển LED chèn vào ánh sáng đèn đỏ, điều khiển điều chế ánh sáng dựa z at nh bit thông tin nguồn Đặc biệt, cường độ đèn LED di chuyển từ + A (bit 1) đến −A (bit 0) xung quanh giá trị trung bình, cường độ danh định đèn giao thông z Thấu kính bên đèn giao thơng thấu kính đèn giao thông thông thường Đèn giao @ gm thông đặt đường đô thị khu công nghiệp thành phố Máy thu m co l cấu tạo điốt quang thấu kính thu ánh sáng Một máy sóng có độ xác cao kết nối với thu VLC để hiển thị ghi lại tín hiệu VLC đến Tín an Lu hiệu VLC ghi lại 400 μs điểm lưới ảo từ đến 40 m dọc theo Các phép đo phân tích sau giúp phát triển mơ hình truyền bá xác n va đánh giá hiệu suất [1] ac th si 48 lu an n va tn to Hình 3.2: Chiến dịch đo I2V sử dụng đèn giao thông dựa VLC Như mô tả Hình 3.1, khn khổ hình dung để triển khai modem 5G gh p ie vào đèn giao thông thành phố (thông minh), phương tiện phải bao gồm thu VLC Độ phức tạp tính tốn chủ yếu phụ thuộc vào loại thông tin nl w cung cấp sở hạ tầng cho phương tiện đến Cũng mạng xe cộ lớn, d oa thông tin gửi đến phương tiện phương tiện trao đổi thường không an lu “nặng”, cấu trúc liên kết động mạng Thông báo đến phương tiện thường va không yêu cầu lượng lớn bit (cảnh báo, thông tin giao thông, v.v.), đó, độ phức tạp oi lm khăn ul nf tính toán khả mở rộng mạng dường khơng phải nhiệm vụ khó z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 49 3.2.3 Kiến trúc thử nghiệm tích hợp VLC mạng 5G lu an n va tn to Hình 3.3: Kiến trúc thử nghiệm tích hợp VLC mạng 5G gh p ie Hệ thống bao gồm ba Raspberry Pi Model B +, WeMos D1 mini, đèn giao thông, phát VLC, thu VLC số cảm biến IoT khác nhau: oa nl w  Cảm biến lửa: Để mô báo động cháy d  Con quay hồi chuyển/gia tốc kế: Để phát cố ô tơ tới (mơ hình tỷ lệ) va an lu  Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm áp suất: Để phát diện băng đường ul nf Hai raspberries sử dụng để thu thập liệu đến từ cảm biến oi lm chuyển tiếp, thông qua mạng 5G, đến mạng VLC Bộ raspberries thứ ba sử dụng để hiển thị xe giá trị cảm biến cảnh báo Điều quan trọng z at nh cảm biến nhiệt độ/độ ẩm/áp suất gửi liệu theo định kỳ, cảm biến khác gửi cảnh báo kiện kích hoạt Các raspberries kết nối với thiết z @ bị tiền đề khách hàng 5G (CPE), cung cấp nhà khai thác mạng 5G, thông qua cổng l gm ethernet gigabit Đèn giao thông ô tô kết nối cách sử dụng giai đoạn TX RX thiết kế tùy chỉnh dựa thiết bị Arduino nguồn mở [26] Bộ raspberries thứ m co hai khối VLC kết nối cáp nối tiếp (USB) Kết nối cảm biến an Lu Raspberry thông qua không khí: Raspberry cung cấp Điểm truy cập Wi-Fi tất va WeMos có địa IP Tất mã raspberries viết Python tất n mã sử dụng để điều khiển cảm biến — WeMos viết C/C ++ Bộ phát ac th si 50 thu VLC tuân thủ IEEE802.15.7 chúng thiết kế/tạo mẫu đặc biệt cho giao tiếp I2V Thiết kế triển khai phát bao gồm điều chế khóa bật-tắt (OOK) với mã hóa Manchester, thu thu thập ánh sáng cách sử dụng hai thấu kính phi cầu khơng tráng phủ thiết kế để loại bỏ ánh sáng mặt trời Bộ phận đắt tiền điốt quang Mặc dù chi phí ban đầu nguyên mẫu VLC coi cao (vài trăm euro), sau cơng nghiệp hóa chi phí giảm xuống cịn vài chục euro 3.3 Phân tích đánh giá Hiệu suất mạng chung tổng thể đo số liệu độ trễ Kết thực lu an máy sóng kết nối raspberries (vạch màu vàng n va Hình 3.4 3.5), thứ hai Raspberry (đường màu tím) đầu thu VLC (đường màu to xanh cây) Đường màu vàng, mức cao, đại diện cho kích hoạt cảnh báo, cạnh gh tn tăng đường màu hồng biểu thị thời gian cần thiết để chuyển tiếp gói tin cáp USB p ie đường màu xanh biểu thị gói tin đến thu VLC d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z gm @ m co l Hình 3.4: Độ trễ tối đa đo từ đầu cuối [3] an Lu n va ac th si 51 lu an n va Hình 3.4 3.5 cho thấy thời gian trễ đầu cuối đo tối đa tối thiểu Với đầu ie gh tn to Hình 3.5: Độ trễ tối thiểu đo từ đầu cuối [3] p cuối đến đầu cuối, dự định khoảng thời gian từ tạo gói tin cảm nl w biến thu VLC xe nhận gói tin xác Hình chữ nhật có tên a oa Hình 3.4 3.5 hiển thị thời gian trễ 5G, hình chữ nhật có tên b báo cáo d thời gian trễ VLC Phần hai hình chữ nhật đại diện cho thời gian xử lý giới thiệu lu va an Raspberry Pi thứ ba nf Hình 3.6 3.7 cho thấy phân bố độ trễ tương ứng cho phân đoạn 5G cho hệ oi lm ul thống tổng thể (liên kết 5G liên kết VLC) Độ trễ tính q trình truyền 2250 gói Độ trễ thường xun liên kết 5G khoảng 9,5 ms, liên z at nh kết VLC khoảng 2,5 ms Thời gian trễ mạng 5G dao động từ 2,4 đến 29 ms, thời gian trễ mạng VLC thay đổi từ 2,4 đến 3,1 ms Thời gian mô tả thời gian z @ truyền liệu qua kênh quang với tốc độ 100 kbps, xác định tiêu chuẩn IEEE định, vài trăm giây m co l gm 802.15.7 cho ứng dụng trời Thời gian xử lý raspberry Pi thứ hai ổn an Lu n va ac th si 52 lu an n va gh tn to p ie Hình 3.6: Phân phối thực nghiệm độ trễ liên kết 5G tệp PDF phân phối phù hợp [3] d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 3.7: Phân phối thực nghiệm độ trễ hệ thống tổng thể (liên kết 5G liên kết VLC) tệp PDF phân phối phù hợp [3] n va ac th si 53 Sự phân bố độ trễ phù hợp cho liên kết 5G hệ thống tổng thể rút cách sử dụng tiêu chí thơng tin Bayes (BIC) Các phân phối khác bảy mươi đánh giá mơ hình phù hợp cho liệu thực nghiệm phân phối giảm thiểu BIC chọn Đối với liên kết 5G hệ thống tổng thể, phân phối phù hợp với liệu thực nghiệm thang vị trí t có hàm mật độ xác suất (PDF) f ( x  ,  , v) là: lu  v 1    x       v          f ( x  ,  , v)  v v   v      2  v 1      an Trong    hàm gamma,  tham số vị trí,  tham số tỷ lệ v tham số hình n va   ,  ,  cho liên kết 5G dạng Các tham số thang đo vị trí t phù hợp to gh tn 0.0088, 7.43 104 ,1.09  , hệ thống tổng thể  0.0119, 0.001,1.253 Bảng p ie 3.2 tóm tắt kết w Bảng 3.2: Phân phối phù hợp cho công nghệ 5G VLC d 5G Quy mơ vị trí t 0.0088, 7.43 104 ,1.09  Quy mơ vị trí t  0.0119, 0.001,1.253 ul nf va an lu VLC Thông số phân phối   ,  ,  Độ trễ: Phân phối phù hợp oa nl Cơng Nghệ oi lm Hình 3.8 3.9 cho thấy hàm phân phối tích lũy (CDF) bốn mơ hình phân phối phù hợp cho liên kết 5G cho hệ thống tổng thể, tương ứng Như thấy, sai số z at nh CDF giảm thiểu cách phân bố tỷ lệ vị trí t hai trường hợp z m co l gm @ an Lu n va ac th si 54 lu an n va ie gh tn to p Hình 3.8: CDF CDF lỗi độ trễ cho liệu thực nghiệm phân phối phù hợp Chỉ liên kết 5G [3] d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va Hình 3.9: CDF CDF lỗi độ trễ cho liệu thực nghiệm phân phối phù hợp Hệ thống tổng thể (liên kết 5G liên kết VLC) [3] ac th si 55 Mặc dù mạng NSA-5G cho thấy độ trễ thấp so với hệ trước, khẳng định phần dài thời gian trễ từ đầu cuối đến đầu cuối mạng 5GVLC chung giới thiệu phần 5G tối ưu hóa tỷ lệ lỗi gói (PER) Nhà cung cấp mạng 5G triển khai kỹ thuật để giảm PER thu 5G Điều có nghĩa gói dự phịng truyền đưa vào, giai đoạn thiết lập mạng, để thu PER = 106 máy thu Thời gian trễ VLC chí giảm xuống cách giảm độ dài gói, tức cách tối ưu hóa độ dài tin nhắn 3.4 Kết luận chương lu an Chương giới thiệu thử nghiệm việc sử dụng chung n va mạng 5G VLC để cung cấp thông tin cho ô tô Dữ liệu từ cảm biến đường mạng to 5G thu thập sau gửi đến mạng VLC để di chuyển tới ô tô thông qua đèn chiếu gh tn sáng Ngoài ra, liệu từ báo động khẩn cấp theo yêu cầu thực Thử nghiệm p ie nhằm đo lường độ trễ tổng thể Kết cho thấy đạt tổng độ trễ khoảng 12 ms Đặc biệt, độ trễ thường xuyên liên kết 5G khoảng 9,5 mili giây, nl w liên kết VLC khoảng 2,5 mili giây Đóng góp liên quan đến phần mạng d oa 5G, cần tối ưu hóa, đặc biệt với việc triển khai kiến trúc SA 5G oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu KẾT LUẬN Luận văn tập chung phân tích tổng quan mạng 5G, cấu trúc hệ thống kịch va n mạng 5G Cùng với tìm hiểu cơng nghệ truyền thông sử dụng ánh sáng ac th si 56 nhìn thấy VLC để đưa ưu điểm vượt trội tốc độ lên tới hàng Gb/s, thân thiện với người, nhiều ứng dụng hấp dẫn Dựa kiến thức này, nêu giải pháp kịch tích hợp VLC vào mạng để cung cấp thông tin cho phương tiên thơng qua đèn chiếu sáng Từ khảo sát đánh giá hiệu suất thực tế việc tích hợp mạng 5G hệ thống giao thông thông minh dựa VLC Ngồi ra, luận văn cịn đưa phân phối liệu thực nghiệm độ trễ cho mạng 5G cho hệ thống tổng thể tích hợp VLC vào mạng 5G, phân phối phù hợp có cách sử dụng tiêu chí thơng tin Bayes (BIC), hàm mật độ xác suất (PDF) liệu lu thực nghiệm tệp PDF phù hợp Ngồi ra, chức phân phối tích lũy (CDF) an chức lỗi CDF cung cấp tích hợp cơng nghệ VLC vào mạng 5G n va Thách Thức: tn to Vấn đề triển khai hệ thống: nhà quản lý thành phố, quan pháp luật, ie gh đèn tín hiệu giao thông, phương tiện người sử dụng Để triển khai hệ thống VLC cho p hoạt động hiệu cần phải tuân theo chuẩn hướng dẫn chuẩn cần thiết cho việc oa tiết nl w sửa chữa cài đặt đèn tín hiệu giao thông Ảnh hưởng môi trường điều kiện thời d Vấn đề công nghệ: Giới hạn khoảng cách truyền dẫn dài, Thiết kế đường lên, va an lu Tăng tốc độ liệu ul nf Hướng nghiên cứu tiếp theo: oi lm Nghiên cứu chi tiết thành phần phía thu hệ thống VLC để hỗ trợ cho hệ thống giao thơng thơng minh ITS Tìm hiểu chế tối ưu ánh sáng để thích nghi với điều kiện z at nh môi trường, thời tiết nhiều sương mù, khói, bụi với mục tiêu làm tăng hiệu truyền thơng z từ đèn tín hiệu giao thơng tới phương tiện, từ phương tiện tới phương tiện hệ thống m co l gm @ giao thông thông minh ITS DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO an Lu [1] Caputo S, Cataliotti F, Catani J, Mucchi L, (2019), “Measurement-based VLC Channel n va Characterization for I2V Communications in a Real Urban Scenario” ac th si 57 [2] H Le - Minh, D O’Brien, G Faulkner, J Walewski, L Zeng, O Bouchet, S Randel, (2009), et al,“Visible light communication”, Short-Range Wireless Communications: Emerging Technologies and Applications, R Kraemer and M Katz, Eds , New Jersey, USA: Wiley Publishing [3] Dania Marabissi, Francesca Nizzi, Jacopo Catani, Lorenzo Mucchi, Marco Seminara, Romano Fantacci, Stefano Caputo, Tommaso Pecorella, Tassadaq Nawaz, (2020), et al.Journal of Sensor and Actuator Networks, Experimental Measurements of a Joint 5G-VLC Communication for Future Vehicular Networks Basel Vol 9, Iss 3, 13 lu [4] Feng L, Hu R Q, Qian Y, Wang J, Xu P, (2016), “Applying VLC in 5G Networks: an Architectures and Key Technologies” IEEE Netw 30, 77-83 n va [5] B Pricope, H Haas, H Elgala, R Mesleh, (2007), “OFDM visible light wireless Dublin, Ireland, 2185–2189 ie gh tn to communication based on white LEDs”, IEEE 65th Vehicular Technology Conference, p [6] Cheng C, Haas H, (2017), “Visible Light Communication in 5G In Key Technologies w for 5GWireless Systems”, Cambridge University Press: Cambridge, UK oa nl [7] E F Schubert and J K Kim, (2008), “Transcending the replacement paradigm of solid- d state lighting”, Optics Express, 16, 21835–21842 lu va an [8] M Hoa Le, D O’Brien, G Faulkner, J Daekwang, L Kyungwoo, O YunJevand W Eun Tae, Z Lubin, (2009), “100 Mb/s NRZ visible light communications using a nf oi lm ul postequalized white LED”, IEEE Photonics Technology Letters, 21, 1063–1065 [9] A Panwar, I Singh, M S Pandey, M Kumar, "A survey: Wireless mobile technology z at nh generations with 5G", Int J Eng Res Technol., vol 2, Apr 2013 [10] Bazzi A, Masini B M, Zanella A, (2018), “Vehicular Visible Light Networks for Urban z @ Mobile Crowd Sensing Sensors”,18, 1177 gm [11] D C O’Brien, G E Faulkner, J W Walewski, M El Tabach, M Wolf, O Bouchet, (2008), m co l S Randel et al , “Hybrid wireless optics (HWO): Building the next-generation home network”, 6th International Symposium on Communication Systems, Networks and an Lu Digital Signal Processing, CNSDSP, Graz, Austria, 283–287 [12] Rahaim M B, Little, T.D.C, (2015), “Toward practical integration of dual-use VLC n va within 5G networks” IEEE Wirel Commun, 22, 97-103 ac th si 58 [13] M Nakagawa and T Komine, (2004), “Fundamental analysis for visible-light communication system using LED lights”, IEEE Transactions on Consumer Electronics, 50, 100–107 [14] J Vasicek, M Grabner, V Kvicera, (2010),“Assessing availability performances of free space optical links from airport visibility data”, 7th International Symposium on Communication Systems Networks and Digital Signal Processing (CSNDSP), Newcastle upon Tyne, UK, 562–565 [15] Carlos Bock, David Levi, Jordi Ferrer Riera, Kai Habel, Michael Parker, Stuart lu Walker, Victor Marques, Volker Jungnickel, (2015), “Software-defined Open an Architecture for Front- and Backhaul in 5G Mobile Networks” n va [16] S Rajbhandari, W Popoola, Z Ghassemlooy, (2012) “Optical Wireless tn to Communications: System and Channel Modelling with MATLAB@-CRC Press” ie gh [17] GSA (2019, Feb), Global Progress to 5G - Trials, Deployments and Launches, p https://gsacom.com/paper/5g-investments-global-progress-feb19/ nl w [18] Cục Tần số (2017), “Một bước tiến quan trọng lộ trình thực hóa 5G” oa http://www.cuctanso.vn/tin-tuc/pages/the-gioi-vo-tuyen.aspx?ItemID=2441 d [19] ITU (2016), “Geneva Mission Briefing Series - Emerging Trends in 5G/IMT2020” lu va an https://www.itu.int/ [20] Goldsmith, Andrea (2004) , Wireless Communications, Stanford University oi lm ul nf [21] Tsiropoulou, E.; Vamvakas, P.; Papavassiliou, S.; Singhal, C.; De, S.; Xu, X, (2017) z at nh Resource Allocation in Multi-Tier Femtocell and Visible-Light Heterogeneous Wireless Networks In Advances in Wireless Technologies and Telecommunication; z @ IGI Global: Hershey, PA, US; pp 210–246 l gm [22] Ordonez-Lucena, J.; Ameigeiras, P.; Lopez, D.; Ramos-Munoz, J.J.; Lorca, J, (2017); Folgueira, J Network Slicing for 5G with SDN/NFV: Concepts, Architectures, and m co Challenges IEEE Commun Mag, 55, 80–87 an Lu [23] Optical Internetworking Forum IA OIF-FLEXE Flex Ethernet Implementation Agreement (2016); Tech Rep 01.0; OIF: Fremont, CA, USA n va ac th si 59 [24] 5G PPP Use Cases and Performance Evaluation Models No 1.0 Available online: http://www.5g-ppp.eu/ (accessed on 30 June 2020) [25] De La Oliva, A.; Hernandez, J.A.; Larrabeiti, D.; Azcorra, A, (2016) An overview of the CPRI specification and its application to C-RAN-based LTE scenarios IEEE Commun Mag, 54, 152–159 [26] Nawaz, T.; Seminara,M.; Caputo, S.; Mucchi, L.; Cataliotti, F.S.; Catani, J, (2019) IEEE 802.15.7-Compliant Ultra-Low Latency Relaying VLC System for SafetyCritical ITS IEEE Trans Veh Technol, 68, 12040–12051 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si