Mô hình hóa và phỏng tạo á đặ tính kênh truyền ar to ar

Kết luận chương 100 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 101 Trang 6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU,CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắtThuật ngữ tiếng anhThuật ngữ tiếng việtAP Access Point Điểm truy cập ASCII A

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Lương Tuấn Minh

MÔ HÌNH HÓA VÀ PHỎNG TẠO CÁC ĐẶC TÍNH

KÊNH TRUYỀN CAR TO CAR

Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS Đỗ Trọng Tuấn

Hà Nội – Năm 2014

Tôi là: Lương Tuấn Minh, số hiệu học viên: CB110878, học viên cao học lớp KTTT 01 khóa 2011B Người hướng dẫn thực hiên luận văn tốt nghiệp là

TS Đỗ Trọng Tuấn

Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của chính tôi, không

có sự sao chép hay vay mượn dưới bất kỳ hình thức nào để hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp cao học chuyên ngành Kỹ thuật truyền thông này

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này trước Viện đào tạo sau đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà nội

Học viên

Lương Tuấn Minh

1.1.1 Khái niệm hệ thống truyền thông Car to Car 13 1.1.2 Ứng dụng của hệ thống truyền thông Car to Car 14 1.1.3 Mô hình hệ thống truyền thông Car to Car 16

1.2 Các yếu tố thiết kế hệ thống truyền thông Car to Car 18

1.2.5 An toàn hệ thống trong mạng truyền thông Car to Car 20

1.3 Khái quát một số khung tiêu chuẩn của hệ thống truyền thông Car to Car 24 1.3.1 Một số hệ thống truyền dữ liệu trong giao thông đường bộ 24 1.3.2 Một số quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị vô tuyến truyền dữ liệu tầm gần chuyên dụng (DSRC)

25

Chương 2: MÔ HÌNH CẤU TRÚC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG CAR TO CAR

2.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống truyền thông Car to Car 52

Chương 3: KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH KÊNH TRUYỀN CAR TO CAR 59

3.1 Mô hình kênh vô tuyến trong truyền thông Car to Car 59 3.1.1 Mô hình truyền sóng trong không gian tự do (free space) 59 3.1.2 Mô hình suy hao truyền sóng 2 tia (two-ray ground) 64

3.1.3 Mô hình Fading 65

3.2 Công nghệ truyền thông cự ly ngắn chuyên dụng (DSRC) 70 3.2.1 Ứng dụng công nghệ DSRC trong truyền thông Car to Car 70 3.2.2 Chuẩn truy nhập mạng vô tuyến IEEE 802.11p 71

3.3.2 Lớp vật lý (PHY) của IEEE 802.11a và IEEE 802.11p 78 3.3.3 Kênh Fading của IEEE 802.11p và IEEE 802.11a 81 3.3.4 Mô phỏng kênh Fading 802.11a và 802.11p 83

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU,CÁC TỪ VIẾT TẮT

ASCII American Standard Code for

Information Interchange

Tiêu chuẩn mã trao đổi thông tin Hoa

Kì AS/NZS Australian Standard and New

Uỷ ban Châu Âu về Tiêu chuẩn hoá

CPU Control Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm

DSRC Dedicated Short Range

Communications

Truyền thông cự ly ngắn chuyên dụng

ETSI European Telecommunication

Standards Institude

Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu

ETC Electronic Toll Collection Thu phí điện tử

FCC Federal Communications

Commission

Ủy ban Truyền thông Liên bang

GNSS Global Navigation Satellite System Hệ thống dẫn đường vệ tinh

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

GPSR Greedy Perimeter Stateless

Commission

Uỷ ban Điện tử quốc tế

IEEE Institute of Electrical and

Electronics Engineers

Viện kỹ thuật Điện và Điện tử

IP Internet Protocol Giao thức lien mạng

ISO International Organization for

Standardization

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

ITU International Telecommunication

Union

Liên minh Viễn thông quốc tế

ITS Intelligent Transport System Hệ thống giao thông thông minh

MANET Mobile Ad-hoc Network Mạng ad-hoc khôngdây

NAM Network Animator Giao diện mô phỏng

OTcl Objectorien tedextension of Tcl Đối tượng mở rộng của TCL

PHY-TRA Physical Layer – Transport Layer Lớp vật lý – Lớp giao vận

PDA Personal Digital Assistant Thiết bị số hỗ trợ cá nhân

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RFID Radio Frequency Identification Thiết bị nhận dạng vô tuyến

RLAN Radio Local Area Network Mạng LAN vô tuyến

RSU Road Side Unit Thiết bị bên đường

RTTT Road Transport and Traffic

Telematics

Viễn thông, công nghệ thông tin và giao thông đường bộ

TCL Tool Command Language Ngôn ngữ thông dịch

TICS Transport Information and Control

Hệ thống tọa độ toàn cầu

VANET Vehicular Ad-Hoc Network Mạng xe cộ bất định

WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội bộ không dây

WAVE Wireless Acess to Vehicular

Environment

Truy nhập kênh vô tuyến trong môi trường xe hơi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 So sánh công nghệ truyền thông tầm xa cho hệ thống Car to Car 46 Bảng 2.2 So sánh công nghệ truyền thông tầm trung cho hệ thống Car to Car 49 Bảng 2.3 So sánh công nghệ truyền thông tầm ngắn cho hệ thống Car to Car 50

Bảng 3.1 So sánh các thông số PHY của 802.11a và 802.11p 77 Bảng 3.2 Phương án điều chế và ánh xạ của 802.11p 79 Bảng 3.3 So sánh các thông số điều chế và ánh xạ của IEEE 802.11p và

IEEE 802.11a

81

Bảng 3.4 Danh sách các mô hình kênh mô phỏng 84 Bảng 3.5 Thông số của mô hình kênh mô phỏng 84 Bảng 4.1 So sánh sự khác nhau giữa thiết bị truyền dữ liệu tốc ðộ cao, tốc

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Mô hình tổng quan hệ thống truyền thông Car to Car 13 Hình 1.2 Ứng dụng cảnh báo tai nạn trên đường 15 Hình 1.3 Ứng dụng hỗ trợ lái xe lưu thông trên đường 15 Hình 1.4 Mô hình mạng hệ thống truyền thông Car to Car 16 Hình 1.5 Cấu trúc mạng hệ thống truyền thông thông Car to Car 17 Hình 1.6 Mô tả việc truyền thông tin giữa các xe 20 Hình 1.7 Sự cố lỗi thông tin trong mạng truyền thông Car to Car 23 Hình 1.8 Phân chia sử dụng băng tần thiết bị cự ly ngắn tại Mỹ 27

Hình 2.14 Các lớp kiến trúc truyền thông Car to Car 52 Hình 2.15 Tính toán diễn biến va chạm có thể xẩy ra 57 Hình 3.1 Một đơn vị di động di chuyển với tốc độ v 66 Hình 3.2 Hàm truyền của mô hình 2 tia mô tả đặc tuyến chọn lọc tần số

Hình 3.4 Phổ của tín hiệu dịch tần Doppler 69

Hình 3.6 Cấu trúc các lớp của truyền thông DSRC 72 Hình 3.7 Minh họa của môi trường truyền dẫn đa đường tự nhiên 82

Hình 4.1 Biểu đồ áp dụng công nghệ DSRC tại 3 khu vực chính trên thế

giới

92

Hình 4.2 Khu vực ứng dụng của hai loại DSRC 96 Hình 4.3 Các tiêu chuẩn DSRC trên thế giới 97

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự bùng nổ về dân số, tốc độ đô thị hoá ngày càng phát triển, nhu cầu đi lại của con người ngày càng cao Tuy nhiên cơ sở hạ tầng giao thông, phương tiện giao thông hiện nay chưa đáp ứng đủ nhu cầu đó Hiện tượng ùn tắc xảy ra thường xuyên, liên tục trên hầu khắp các tuyến phố,hàng ngày cũng xảy ra không biết bao nhiêu

vụ tai nạn giao thông Trước sự bức bách đó đòi hỏi phải có các giải pháp để giải quyết vấn đề nói trên, vàhệ thống giao thông minh (ITS-Intelligent Transport System) cùng với các ứng dụng của nó đã được phát triển để giải quyết vấn đề đó

Tại các nước phát triển như Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, Ðức, Pháp khái niệm

"Hệ thống giao thông thông minh" không còn xa lạ Cụ thể, đó là việc đưa công nghệ thông tin - truyền thông ứng dụng vào cơ sở hạ tầng và phương tiện giao thông (chủ yếu

là ô tô), tối ưu hoá quản lý, điều hành các phương tiện vận tải nhằm giảm thiểu ùn tắc, tai nạn, tăng cường nãng lực vận tải hành khách Tất cả những giải pháp công nghệđó đã giúp cải thiện rõ rệt tình hình giao thông

Khi công nghiệp xe hơi ngày càng phát triển, tính nãng và kiểu dáng không còn là mục tiêu hàng đầu của các nhà sản xuất, thay vào đó là những đòi hỏi về tính an toàn lẫn khả năng giao tiếp của xe Công nghệ mới được gọi là C2C (Car to Car) là một giải pháp hiệu quả để cải thiện an toàn giao thông Kết quả thử nghiệm cho thấy các ứng dụng an toàn dựa trên công nghệ C2C có thể xử lí phần lớn các vụ đụng xe liên quan đến 2 xe hoặc nhiều hơn Kết quả này đạt được do các dữ liệu an toàn của từng xe như tốc độ và vị trí được trao đổi liên tục giữa những xe gần nhau, hệ điều hành của máy tính tích hợp trên các xe liên tục quan sát hay quét những góc khuất, hiển thị thông tin chung cho tất cả các

xe, cho phép hệ thống thông minh trên từng xe xác định nguy cõ và cung cấp phương án cảnh báo tốt nhất, giúp lái xe chủ động hơn và có những quyết định đúng khi tham gia giao thông

Nhiều tập đoàn công nghiệp lớn như Mitshubishi, Siemens, hay các hãng xe như

BMW, Volkswagen, Renault, Fiat cũng đang đầu tư rất nhiều nhân lực và tài chính vào nghiên cứu công nghệ tương tự C2C này Với sự nỗ lực của các nhà sản xuất ô tô, chắc chắn trong tương lai gần, một hệ thống chuẩn hóa sẽ được sử dụng để giúp các xe trên đường nhận biết sự có mặt của các loại xe khác, kết nối các xe lưu thông trên đường với nhau nhằm giảm thiểu tối đa các vụ va chạm, cải thiện an toàn giao thông đường bộ

Tại Việt Nam, ứng dụng hệ thống giao thông thông minh nói chung, cũng như ứng dụng công nghệ giao tiếp giữa các xe trong giao thông vận tải đã xuất hiện nhưng còn nhỏ

lẻ và chưa thực sự hiệu quả, mới chỉ dừng ở mức thử nghiệm

Từ những phân tích ở trên, em đã nghiên cứu và tìm hiểu về truyền thông Car to Car Em cũng sẽ trình bày về đánh giá mô hình và đặc tính của kênh truyền Car to Car, từ

đó đề xuất các tiêu chuẩn, cũng như các công nghệ có thể ứng dụng trong truyền thông Car

to Car Tất cả điều này được thực hiện trong luận văn cao học:

"Mô hình hóa và phỏng tạo các đặc tính kênh truyền Car to Car"

Để có thể hoàn thành được luận văn cao học này, em đã được học hỏi những kiến thức quý báu từ các Thầy, Cô giáo trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội trong suốt thời gian học tập tại đây Em vô cùng biết ơn sự dạy dỗ của các Thầy, Cô trong thời gian học tập này Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới thầy Đỗ Trọng Tuấn - bộ môn Điện tử Hàng không – Vũ trụ, Viện Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo em hoàn thành luận văn này

Hà Nội, năm 2014 Học viên thực hiện

Lương Tuấn Minh

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đề tài: Mô hình hóa và phỏng tạo các đặc tính kênh truyền Car to Car

Tác giả luận văn: Lương Tuấn Minh SHHV: CB110878 Khóa: 2011B Người hướng dẫn: TS Đỗ Trọng Tuấn

NỘI DUNG

1 Lý do chọn đề tài

Với tình hình giao thông vận tải ở Việt Nam hiện nay, việc phát triển hệ thống giao thông thông minh (ITS-Intelligent Transport System) kết hợp giữa giao thông vận tải và công nghệ thông tin là phương tiện linh hoạt và hiệu quả giúp giải quyết các vấn đề trong lĩnh vực giao thông vận tải, giảm thiểu tối đa các vụ va chạm, giúp lái xe an toàn Vì vậy, việcnghiên cứ khai thác các ứng dụng của hệ thống giao thông minh (ITS) là một trong những đòi hỏi cấp thiết cần được quan tâm, tìm hiểu kỹ lưỡng

Như chúng ta biết, hệ thống truyền thông giữa các phương tiện tham gia trên đường (Car to Car) là một trong những phân hệ (hệ thống con) cơ bản của ITS và gắn kết chặt chẽ với nhiều hệ thống khác trong ITS.Do đó, để từng bước xây dựng được một hệ thống ITS hiện đại, phù hợp điều kiện Việt Nam, áp dụng các tiêu chuẩn công nghệ thống nhất trên toàn quốc, việc lựa chọn một phương thức hợp lý và từ đó xây dựng các tiêu chuẩn cho hệ thống truyền thông Car to Car có khả năng kết hợp chặt chẽ với các phân hệ khác trong hệ thống ITS Việt Nam là cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu các phương thức giao tiếp thông tin trong truyền thông Car to Car, cụ thể là phương thức giao tiếp thông tin giữa phương tiện – phương tiện và giao tiếp thông tin giữa phương tiện - thiết bị bên đường và các mạng, các công nghệ để cung cấp các giao tiếp này Thông qua khảo sát, đánh giá mô hình, cũng như đặc tính kênh truyền trong các hệ thống truyền thông Car to Car đã và đang được phát triển trên thế giới, luận văn đề xuất các tiêu chuẩn kỹ thuật có thể ứng dụng cho truyền thông Car to Car tại Việt Nam

3 Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả

Chương 1: Khái quát các vấn đề liên quan tới truyền thông Car to Car

Giới thiệu chung về truyền thông Car to Car bao gồm: khái niệm hệ thống, ứng dụng của hệ thống trong giao thông thông minh, mô hình hệ thống Trình bày các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến việc thiết kế hệ thống truyền thông Car to Car, khái quát một số khung tiêu chuẩn cho hệ thống truyền thông Car to Car đã được triển khai trên thế giới

Chương 2: Mô hình cấu trúc hệ thống truyền thông Car to Car

Trình bày những mô hình mạng đã và đang được ứng dụng trong hệ thống truyền thông Car to Car, các công nghệ thông tin vô tuyến đã và đang được ứng dụng làm kênh truyền Car to Car, các lớp kiến trúc của một kênh truyền Car to Car

Chương 3: Khảo sát các đặc tính kênh truyền Car to Car

Trình bày các mô hình kênh vô tuyến trong truyền thông Car to Car gồm: mô hình suy hao, mô hình fading,…, khảo sát đặc tính của kênh truyền của công nghệ truyền thông cự ly ngắn chuyên dụng (DSRC), tiến hành mô phỏng và đánh giá tiêu chuẩn IEEE 802.11p

Chương 4: Đề xuất các tiêu chuẩn kênh truyền Car to Car ứng dụng tại Việt Nam

Phân tích mô hình, đặc tính chi tiết của các kênh truyền Car to Car đã được tiêu chuẩn hóa và đang được nghiên cứu phát triển ứng dụng, từ đó lựa chọn ra tiêu chuẩn kênh truyền Car to Car có thể ứng dụng được ở Việt Nam

4 Phương pháp nghiên cứu

+ Khai thác những tài liệu khoa học có uy tín về truyền thông Car to Car đã được công bố trên thế giới

+ Sử dụng những kết quả mô phỏng và thực nghiệm, công cụ mô phỏng NS3, cũng như các kịch bản mô phỏng đã được thực hiện và thành công ở trên thế giới

+ Tiến hành mô phỏng một số kịch bản đặc trưng để đánh giá, và kiểm chứng các

kết quả được sử dụng để đề xuất, kiến nghị

5 Kết luận

Luận văn đã trình bày về quá trình nghiên cứu, khảo sát và đánh giá các mô hình kênh, cũng như các đặc tính của kênh truyền Car to Car, từ đó đề xuất các tiêu chuẩn kỹ thuật, cũng như các công nghệ có thể ứng dụng trong hệ thống truyền thông Car to Car tại

Việt Nam

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TỚI

TRUYỀN THÔNG CAR TO CAR

1.1 Giới thiệu chung về truyền thông Car to Car

1.1.1 Khái niệm hệ thống truyền thông Car to Car

Hệ thống truyền thông Car to Car là một phần đặc biệt của mạng di động tùy biến trên xe hơi VANET (Vehicular ad-hoc network) Nó là một hệ thống các thiết bị kết nối không dây giữa các xe, các trạm cố định trên các tuyến đường tạo thành một mạng vô tuyến; mọi giao tiếp được thực hiện trong mạng, hệ thống sẽ giúp các xe hơi có thể liên lạc với nhau để chia sẻ thông tin lẫn nhau, bao gồm: các thông tin về tình trạng giao thông, tình trạng kẹt xe, tắc đường, những tai nạn xảy ra phía trước hay những cảnh báo

về nguy hiểm trên đường

Hình 1.1: Mô hình tổng quan hệ thống truyền thông Car to Car

Hệ thống truyền thông Car to Car sử dụng các công nghệ tiên tiến đã được ứng dụng trong các mạng truyền thông vô tuyến để kết nối dữ liệu giữa các phương tiện trong mạng với nhau Những công nghệ này giúp ích rất nhiều trong quá trình phát triển và hoàn thiện mạng truyền thông Car to Car Những công nghệ này được chia làm 2 nhóm chính, bao gồm:

- Nhóm 1: sử dụng những công nghệ có diện tích bao phủ lớn như GSM, GPRS hoặc UMTS có băng thông vừa phải, nhưng hạ tầng mạng đã được triển khai hoàn thiện

và hoạt động ổn định;

- Nhóm 2: sử dụng những công nghệ có diện tích bao phủ nhỏ như WLAN với băng thông lớn, như các kiểu công nghệ di động WiFi IEEE 802.11, WiMAX IEEE 802.16, Bluetooth, IRA, ZigBee,…để dễ dàng trong việc trao đổi thông tin nội mạng, đảm bảo sự chính xác, hiệu quả về thông tin giữa các xe với nhau

1.1.2 Ứng dụng của hệ thống truyền thông Car to Car

Các ứng dụng kết nối dữ liệu trên xe hơi đòi hỏi phải sử dụng các công nghệ truyền thông không dây khác nhau Hiện nay trên xe hơi đã trang bị nhiều công nghệ kết nối thông tin khác nhau, ứng dụng trong các mạng thông tin vô tuyến khác nhau như Wireless Lan, mạng di động, mạng tùy biến Tuy nhiên tùy theo yêu cầu của ứng dụng, chúng ta có thể tùy chọn những công nghệ khác nhau để phù hợp với hệ thống Có thể chia những ứng dụng trên xe hơi đó thành 2 loại:

a An toàn trong giao thông:

Với việc sử dụng hệ thống trên, công tác đảm bảo an toàn trong giao thông có thể được thực hiện khá triệt để khi hệ thống sẽ cung cấp những vấn đề xảy ra trong quá trình tham gia giao thông như sự chuyển hướng đi lại của một phương tiện trong hệ thống, những làn xe đang chạy hay những tai nạn phía trước sẽ được thông tin đến toàn bộ các

xe trong hệ thống giúp các xe có thể xử lí một cách hiệu quả

Hình 1.2: Ứng dụng cảnh báo tai nạn trên đường

b Những ứng dụng khác:

Ngoài những ứng dụng trên, hệ thống còn những ứng dụng mạnh khác như việc cảnh báo cho người điều khiển phương tiện giao thông việc vượt quá phạm vi các quy định khi lưu thông, hệ thống cũng giúp cho việc quản lý xe trên các tuyến đường của lực lượng chức năng dễ dàng hơn, lực lượng cảnh sát giao thông có thể biết được sự hoạt động của các xe, từ đó phân luồng giao thông dễ dàng, tránh hiện tượng kẹt xe An ninh, trật tự trên các tuyến đường cũng được nâng cao, tạo cảm giác an toàn cho mọi người khi tham gia giao thông

Hình 1.3: Ứng dụng hỗ trợ lái xe lưu thông trên đường

1.1.3 Mô hình hệ thống truyền thông Car to Car

Như chúng ta đã biết mạng truyền thông Car to Car là một mạng di động, trong đó cung cấp những giao tiếp giữa xe gần đó với những xe trong mạng lưới (C2C) và thiết bị

cố định ở gần (C2I) Trong phần này chúng ta sẽ nghiện cứu về mô hình mạng trong truyền thông Car to Car đồng thời chúng ta sẽ mô tả sự an toàn khi gửi một tin nhắn trong mạng

a Hệ thống mạng

Một mạng lưới mạng xe hơi bao gồm 2 tầng Ở tầng trên bao gồm các ứng dụngtừ máy chủ (ASs) và các điểm nối RSUs Những ứng dụng máy chủ này có thể kết nối với các điểm truy cập thông qua các kênh an toàn, chẳng hạn như lan truyền với các giao thức bảo mật (TLS) với 2 cách kết nối là sử dụng dây hoặc không dây Ứng dụng máy chủcung cấp dữ liệu cho các điểm truy cập và RSU thì sẽ cung cấp các dữ liệu cho các lớp thấp hơn - ở đây chính là những xe tham gia vào mạng lưới Tất cả các xe và ác RSU thì sẽ được đồng bộ hóa về mặt thời gian, Xe có thể giao tiếp với nhau và cũng có thể giao tiếp với RSU RSU có khả năng tính toán cao hơn và độ tin cậy được xem như là tuyệt đối hơn

vì toàn bộ dữ liệu của RSU đã được ứng dụng máy chủ ASs xử lí và cung cấp

Hình 1.4: Mô hình mạng hệ thống truyền thông Car to Car

Hình trên minh họa một hệ thống mạng truyền thông Car to Car điển hình baogồm các xe,các điểm truy cập trên đường và một tập hợp các máy chủ, phương tiện di chuyển trên đường bộ, chia sẻ môi trường thông tin với nhau với các máy chủ thông qua các điểm

truy cập

Hình 1.5: Cấu trúc mạng hệ thống truyền thông thông Car to Car

Hình trên mô tả chi tiết về mô hình của hệ thống Khi 1 xe đăng kí sử dụng dịch vụ của hệ thống truyền thông Car to Car, hệ thống sẽ cấp 1 khóa(cách để phân biệt các xe trong hệ thống mạng) để tiện cho việc quản lí thông qua cơ quan kiểm soát (RA).Khi đó

cơ quan RA có thể biết được những xe nào đang sử dụng dịch vụ và cũng tạo nên một sự

an toàn khi sử dụng dịch vụ Với 1 xe A được sử dụng 2 giao tiếp C2C và C2I sẽ có 1 mạch điều khiển và những thông tin về dữ liệu từ môi trường ( như là vị trí, tốc độ xe, vv )

Khi truyền các thông tin liên lạc qua các giao tiếp cố định sẽ thống qua các đơn vị roadside được kết nối với máy chủ thông qua thiết bị mạng Tiếp đó máy chủ sẽ ghi lại các dữ liệu có được từ RSU và sau đó xử lí dữ liệu cùng với các nguồn thông tin ởkhác như từ các trung tâm quản lí giao thông, các nhà sản xuất xe, trung tâm thời tiết,vv Máy

chủ cũng sẽ cung cấp về vị trí thông qua 1 dịch vụ gọi là SP Dịch vụ này sẽ có chức năng cung cấp đầy đủ cho mạng truyền thông Car to Car toàn bộ thông tin để qua đó những xe

sử dụng biết được các thông tin cần thiết cho việc xử lí

b An toàn thông tin

Với những ứng dụng mà hệ thống truyền thông Car to Car có thể thực hiện ta có thể xét đến tính an toàn của mỗi thông tin , thông điệp ở đây chúng ta có thể phân loại thông tin thành 3 lớp : thông tin giao thông, tin nhắn an toàn của hệ thống, trách nhiệm pháp lí Thông tin giao thông được sử dụng để đưa ra tình trạng giao thông trong một khu vực nhất định nên nó có những ảnh hưởng gián tiếp đến an toàn hệ thống như việc ngăn ngừa những tai nạn tiềm tàng do tắc nghẽn Tin nhắn an toàn của hệ thống được sử dụng bởi sự an toàn của hệ thống như việc tránh những va chạm do phải đáp ứng những nhu cầu nghiêm ngặt về sự chính xác do đó phải có những sự ràng buộc tránh sự chậm trễ trong quá trình hoạt động Trách nhiệm pháp lí liên quan đến các tin nhắn được phân biệt

từ các lớp trước vì nó cung cấp các thông tin liên quan đến trách nhiệm với những cảnh báo hay những thông điệp được gửi đi, vì thế mà trách nhiệm pháp lí đối với mỗi thông điệp phải được xác định thông qua những thông tin đăng kí của người gửi với cơ quan pháp lí Việc phân loại các tin nhắn này sẽ giúp ích khá nhiều trong khi phân tích sự an toàn trong hệ thống khi có sự đột nhập từ ngoài vào

Một thông tin an toàn điển hình sẽ bao gồm vị trí, tốc độ, hướng, gia tốc của xe ngoài những thông tin cụ thể về các sự kiện giao thông đang diễn ra ( ví dụ như là thông tin về sự tắc nghẽn hay những tai nạn xảy ra ) Nếu người gửi đối mặt với một sự cố bất ngờ( có thể là xảy ra tai nạn ) những dữ liệu này sẽ giúp tính toán vị trí xảy ra sự cố và xác định xem sự cố gặp phải là gì qua đó truyền thông tin cho hệ thống

1.2 Các yếu tố thiết kế hệ thống truyền thông Car to Car

1.2.1 Công nghệ mạng không dây

Những công nghệ vô tuyếnsau đã được triển khai ứng dụng trong hệ thống truyền thông Car to Car đểkết nối xe hơi – xe hơi, xe hơi – thiết bị bên đường:

a Công nghệ IEEE 802.11p:

Chuẩn này được phát triển để hỗ trợ giao tiếp giữa xe và các thiết bị cung cấp được đặt cố định trên hệ thống ( thông thường nó được nằm ở bên lề đường ) hoặc giữa các xe với nhau tốc độ hoạt động có thể lên đến 200km/h với phạm vi xử lí nằm vàokhoảng 1000 mét Các lớp PHY và MAC dựa trên chuẩn IEEE 802.11a, chuyển sang băng tần 5,9GHz Với việc sử dụng công nghệ này thì chi phí để triển khai hệ thống là tương đối thấp

b Công nghệ 3G/4G:

Ở thế hệ thứ 3 (3G) là thế hệ tiếp theo của công nghệ mạng không dây cung cấp băng thông với tốc độ cao Mạng 3G hỗ trợ 128 kbit/s cho phép các thiết bị chuyển động nhanh, đặc biệt là trong quá trình vận hành của xe trong hệ thống Việc ứng dụng công nghệ này sẽ giúp cho việc xử lí những lượng dữ liệu lớn trong mô hình C2C được thông suốt và trành trường hợp nghẽn mạng xảy ra Nhưng nó cũng có những mặt hạn chế với việc sử dụng hệ thống này đòi hỏi việc trang bị các phương tiện kĩ thuật hay những thiết

bị với chi phí khá cao

1.2.2 Vấn đề về mật độ

Mô hình mạng trong hệ thống truyền thông Car to Car là mô mình có những giao tiếp có phạm vi hoạt động ngắn (ở đây sử dụng chuẩn IEEE 802.11) giữa các xe với nhau

Do vậy đơn vị cấp phép sẽ cung cấp băng tần ngắn 5,9GHz nhằm tăng cường băng thông

và giảm độ trể cho giao tiếp C2C và C2I

1.2.3 Vấn đề về định tuyến

Việc phân vùng trong hệ thống mạng của hệ thống truyền thông Car to Car đòi hỏi phải có các bước thực hiện và các chuyển tiếp liên tục, mọi nơi và luôn có những đường truyền đi – đến Một gói sẽ được thực hiện cho đến khi nó được chuyển tiếp đến một nút gần nhất Trong quá trình gửi và chuyển tiếp có thể được thực hiện theo thuật toán định tuyến bao gồm : cơ hội nhận tin, quỹ đạo chuyển tiếp và địa lý chuyển tiếp Ngoài ra những giải pháp lai nhằm đạt được hiệu quả trong quá trình phát sóng

1.2.4 Truyền thông tin – thông điệp

Trong hệ thống mạng này sẽ đòi hỏi 1 số lượng lớn thông tin sẽ được phát sóng, do

đó chúng ta sẽ tìm hiểu một vào cơ chế phát sóng, truyền thông tin Trao đổi dữ liệu trong

mô hình Car to Car có thể được mô tả như sau: Mỗi khi một chiếc xe nhận được một thông tin , thông điệp ngay lập tức nó sẽ lưu lại và tiếp tục được tái phát đi thông tin đóđiều nãy rất hữu ích cho việc chậm trễ và nhạy cảm của hệ thống Cơ chế này không rõ ràng vì sẽ tạo về sự dư thừa thông tin trong mạng gây nhiễu thông tin đặc biệt là trong tình trạng mật độ giao thông cao

Ngoài ra Một chiếc xe cũng có thể lấy thông tin từ RUS, tuy nhiên nếu vượt quá tầm giới hạn của RSU chiếc xe đó sẽ không nhận được thông điệp từ RSU trên

Hình 1.6: Mô tả việc truyền thông tin giữa các xe

Ở hình trên ta thấy rằng xe V1 và xe V2 có thể nhận tin từ RSU, tuy nhiên xe V3

sẽ không nhận được thông tin từ RSU, Những thông tin từ RSU xe V3 chỉ nhận được thông qua xe V2 sau khi xe V2 đã nhận được thông tin từ RSU và thực hiện truyền tin đi

1.2.5 An toàn hệ thống trong mạng truyền thông Car to Car

a Phát sóng trong mạng:

Phát sóng được định nghĩa là một thiết bị trao đổi thông tin giữa một thiết bị và tất

cả Một nút di động gửi một thông điệp và tất cả các nút khác trong mạng cần phải nhận được (miễn là chúng được kết nối) Nó có trách nhiệm chia sẻ những tin và tải lênmạng tức những điều cần thiết.Cách thức phát sóng cơ bản nhất đó là một nút nguồn truyền thông điệp đến tất cả các thiết bị cạnh đó, và sau đó mỗi nút tiếp nhận nó lại truyền nó đến cho những thiết bịcạnh đó… Giả sử một lớp MAC lý tưởng, giao thức này có nghĩa là, mỗi phần tử trong mạng sẽ nhận được ít nhất một lần thông báo Tuy nhiên, vì đơn giản của nó, giao thứcnày dẫn đến rất nhiều các gói dữ liệu trùng lặp và ùn tắc toàn bộ mạng Đặc biệt là trongmột mạng lưới rất dày đặc, như trong kịch bản thành phố xe hơi, thiết lập này dẫn đếnlãng phí băng thông rất lớn.Một giao thức thông minh hơn, được đặt tên là (NES) nguyên tắc của nó là như sau Mỗi phần tử nhận được tin nhắn đó lần đầu tiên thì không truyền lại nó ngay lập tức,nhưng chờ đợi cho một thời hạn nhất định, mà có thể được tính hoặc ngẫu nhiên tạo ra.Trong khi chờ đợi, nó sẽ nhận thông tin từ các thiết bị ở cạnh mình và sau mỗi lần nhậnđược bản sao của tin nhắn phát sóng, nó loại bỏ khỏi danh sách các thiết bị ở gần đã phát tán Nếu danh sách này trở nên trống rỗng trước khi thiết bị quyết định chuyển tiếp tinnhắn, thì lệnh chuyển tiếp tin nhắn được hủy bỏ giao thức này cho phép tiết kiệm băngthông bằng cách hủy bỏ lượng phát thải dư thừa, trong khi vẫn đảm bảo thông tin chotoàn bộ mạng Nhược điểm đó là mỗi thiết bị cần biết các thiết bị cạnh nó Một loại giao thức dựa trên việc quản lý tại một điểm Một tập là một thiết lập với nhau nếu mỗi nút của mạng hoặc là ở S hoặc một nút hàng xóm của S Bước phátsóng, trong phiên bản đơn giản của nó, có thể được mô tả như sau:

Khi một nút nhận đượcmột tin nhắn phát sóng lần đầu tiên, nếu nó không được coi

là tin nhắn của thiết bị kết nốitrong cùng một mạng thì nó bỏ tin nhắn Một nút nếu quan sát thấy tất cả các nút hàngxóm đã nhận được thông báo tương tự, cũng có thể bỏ các gói tin mà không cần chuyểntiếp nó Nhưng cách làm này đòi hỏi nhiều băng thông vì phải tín toán liên tục

Một cải tiến hơn nữa gọi là phát sóng geoflood Các thuật toán geoflood giả địnhrằng mỗi nút phải phân biệt vị trí riêng của mình, nhưng nó không yêu cầu mỗi nút phảibiết vị trí của các nút hàng xóm Đây là một khác biệt quan trọng, các nút có thể dễ dàngcó được vị trí của họ thông qua đã phổ biến các thiết bị GPS Một phần quan trọng của thuật toán là việc lựa chọn thời gian tổ chức các gói tin Đối với xe ô tô, các thuật toán geoflood có một bất lợi lớn Một chiếc xe trên một tuyến đường thẳng sẽ gần như không bao giờ có thể nhận được một gói tin từ tất cả cho nhóm L(NE, NW, SE và SW) Nếu giảm thiểu một trục sẽ dẫn đến vấn đề nghiêmtrọng tại giao cắt

Vì vậy, phát triển cơ chế phát thanh truyền hình riêng cho tuyến đường,tránh yêu cầu không cần thiết là một điều hợp lý Các Secure Ring Broadcasting (SRB) làchuyên ngành phát thanh truyền hình yêu cầu tuyến đường Mục tiêu chính của nó không phải là chỉ để giảm thiểu các tin nhắn phát sóng mà còn để có được các tuyến đường ổnđịnh hơn

b An toàn nút trong mạng

Như đã đề cập, một nút gọi là an toàn trong phạm vi tốt cho các nút trung gian thì

đó sẽ là một điểm tốt để tái phát sóng theo yêu cầu Đó là lý do tại sao thời gian giữ được rất ngắn Hành vi của một nút bên ngoài là phức tạp nhất của cả ba nút nhóm Bởi vì sau khi nhận được phát sóng lần đầu tiên nó phải nghe những phát tán lại của các nút trong mạng và cũng là phát tán lại từ nút tiếp theo Mục tiêu chính của an toàn hệ thống mạng là giảm phát sóng các tin nhắn thừa để có được các tuyến đường ổn định hơn

c Mã xác nhận dưới sự can thiệp ngẫu nhiên

Trong thế giới thực, tín hiệu tuyên truyền thường chịu ảnh hưởng của yếu tố không kiểm soát ngẫu nhiên như là ví dụ như xe khác hoặc thời tiết Tỷ lệ thành công các gói dữ liệu gửi cho SRB giảm hơi lên đến 20% Đối với tiêu chuẩn AODV giảm hơnnhiều, ấn tượng với tối đa là 100% Đối với cả hai, SRB và tiêu chuẩn AODV, sự chậmtrễ tăng một chút nhưng không đáng kể vì những thông tin liên lạc trong khoảng ngắn

d Ngăn chặn tấn công trên mạng

Hệ thống truyền thông Car to Car là một hệ thống rất có ích Tuy nhiên, do kết nối

dữ liệu mà không cần cơ sở hạ tầng, lại dùng biến đổi định tuyến qua nhiều tầng nên rất nhiều khả năng bị 'nghe trộm' hoặc là thông tin truyền đi có thể bị sai lệch Trong mạng, việc truyền tin tức giao thông giữa các xe với nhau là rất quan trọng, điều đó có thể có tác dụng tốt (nếu như thông tin được truyền đi phản ánh đúng tình hình giao thông hoặc các

sự cố trên giao lộ) nhưng cũng có thể gây ra những tác động nguy hiểm khôn lường (nếu như thông tin do 1 xe truyền đi là không chính xác hoặc là bị sailệch) Sở dĩ như vậy vì khi thiết kế mạng này, thường thì các thông tin sẽ được phát quảngbá và được trung chuyển qua nhiều nút => gây ra ảnh hưởng kiểu như 'phản ứng dâytruyền'.Ngoài việc truyền tin tức Hệ thống mạng còn phải đối phó với những cuộc tấn công từ bên ngoài vào Những kẻ tấn công có thể giả mạo tin nhắn và thông tin sai lệch gây nhiễu hệ thống

và phá hỏng hệ thống

Hình 1.7: Sự cố lỗi thông tin trong mạng truyền thông Car to Car

Ngoài ra bọn chúng còn có thể lợi dụng các tin tức thu được từ hệ thống về thông tin của các loại xe, vị trí của từng xe đó, và giả mạo thông tin của các xe khác Đồng thời chúng cũng có thể gian lận với bộ cảm biến làm sai lệch vị trí của xe, tốc độ và hướng di chuyển của xe …

Do tắn hiệu GPS biến mất trong hầm, một kẻ tấn công có thể khai thác sự cố tạm thời bị mất thông tin định vị này, để bơm dữ liệu sai lầm khi xe ra các đường hầm và trước khi nó nhận được một bản cập nhật vị trắ xác thực Để đảm bảo an toàn thì hệ thống cần:

(1) Phải xác thực người gửi thông tin

(2) Thông tin gửi phải đảm bảo chắnh xác

(3) Bảo mật thông tin

(4) Quản lý và thu hồi thiết bị khi phát hiện kẻ tấn công hoặc trục trặc thiết bị (5) Dấu thông tin cá nhân để ngăn chặn theo dõi

(6) Nhận dạng và vị trắ riêng tư Tất cả các định danh của chiếc xe

1.3 Khái quát một số khung tiêu chuẩn của hệ thống truyền thông Car to Car

Khung tiêu chuẩn ITS xác định các hệ thống ITS hoạt động như thế nào, các thiết

bị, thành phần sẽ kết nối ra sao, trao đổi thông tin và tương tác với nhau để tạo ra các dịch

vụ trong mạng giao thông như thế nào Khung tiêu chuẩn ITS không xác định một sản phẩm cụ thể hay một thiết kế cần áp dụng, thay vào đó sử dụng tiêu chuẩn để các đơn vị trong hệ thống ITS tin tưởng các thiết bị sản xuất từ các hãng khác nhau sẽ kết nối, đồng

bộ đýợc với nhau Hệ thống truyền thông Car to Car là một hệ thống con của hệ thông giao thông thông minh ITS, do đó các tiêu chuẩn áp dụng cho hệ thống ITS bao gồm cả các tiêu chuẩn quy định cho hệ thống truyền thông Car to Car

1.3.1 Một số hệ thống truyền dữ liệu trong giao thông đường bộ:

Hầu hết các quốc gia trên thế giới đều tập trung đầu tư phát triển hạ tầng giao thông công cộng để phục vụ phát triển kinh tế xã hội Chắnh vì vậy nhu cầu quản lý hệ thống giao thông thông minh, hiệu quả là rất cần thiết, cấp bách

Một trong các giải pháp quản lý trong ngành giao thông, vận tải là ứng dụng các hệ thống thông tin vô tuyến, viễn thông và giao thông đường bộ

Trên thế giới, hiện có một số hệ thống tiêu biểu sau:

(1) Hệ thống tư vấn giao thông: Tại các trạm xa ở khắp các xa lộ, các trục giao thông sẽ thu thập dữ liệu từ các bộ cảm biến và gửi về trung tâm điều khiển theo một chu

kỳ định trước Thông tin gửi đến trung tâm điều khiển được sử dụng để điều hành ngay tức thì hoặc để nghiên cứu xây dựng chính sách

(2) Hệ thống AIDA/MARTA: Dự án này nghiên cứu về các hệ thống sử dụng công nghệ truyền thông tin vô tuyến cự ly ngắn hai chiều giữa phương tiện giao thông với cơ

sở hạ tầng trong dải tần 5,8 GHz Hệ thống này được triển khai rộng rãi với ứng dụng thu phí điện tử ETC (Electronic Toll Collection), ngoài ra còn có thể bổ sung thêm các dịch

vụ giá trị gia tăng trong tương lai như: thông tin lưu lượng, cảnh báo khẩn cấp, thu thập

dữ liệu lưu lượng và các sự cố, thích nghi tốc độ thông minh,

(3) Hệ thống Ecopoint: là hệ thống điều khiển giao thông trong những khu vực có nhiều phương tiện lưu thông Hệ thống này sử dụng công nghệ truyền thông tin vô tuyến

cự ly ngắn trong dải tần 5,8 GHz Hiện nay, hệ thống Ecopoint đã được sử dụng khá phổ biến ở nhiều nước Châu Âu

(4) Các hệ thống điều khiển và thông tin trong giao thông TICS (Transport Information and Control System) góp phần tăng cường đáng kể mức độ an toàn giao thông cho cộng đồng

Hệ thống điều khiển và thông tin trong giao thông sử dụng công nghệ truyền thông

cự ly ngắn chuyên dụng DSRC (Dedicated Short Range Communications) Đây là hệ thống thông tin vô tuyến di động cự ly ngắn dành riêng cho các phương tiện giao thông đang di chuyển trên đường Ứng dụng của DSRC bao gồm thu phí điện tử, phí đỗ xe, tiền nhiên liệu, thông tin lưu lượng, quản lý các phương tiện giao thông thương mại và phương tiện giao thông công cộng, quản lý các đoàn xe, thông tin thời tiết, thu thập dữ

liệu chính xác, cảnh báo các đoạn đường ray giao nhau, hoặc các dịch vụ khác

1.3.2 Một số quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị vô tuyến truyền dữ liệu tầm gần chuyên dụng (DSRC)

(i) Ủy ban truyền thông Liên bang Mỹ - FCC (Federal Communications Commission):Một số tiêu chuẩn do FCC ban hành liên quan thiết bị vô tuyến cự ly ngắn

DRSC:

 FCC PART 15.247: Code of Federal Regulations (USA), Title 47 Telecommunications, Chapter 1 Federal Communications Commission, Part 15 Radio Frequency Devices, Subpart C – Intentional Radiators, §15.247 Operation within the bands 902 – 928 MHz, 2400 – 2483.5 MHz, and 5725 – 5850 MHz

FCC PHẦN15.247: Quyđịnh liên bang (Mỹ), Tiêu đề47Viễn thông, Chương 1ỦybanTruyền thông Liên bang, Phần 15thiết bịtần sốvô tuyến, phầnC– Phát xạ

§15.247Chế độ hoạtđộngtrongbăng tần 902– 928MHz, 2400–2483,5MHz, và 5725 – 5850MHz

 FCC PART 15.407: Code of Federal Regulations (USA), Title 47 Telecommunications, Chapter 1 Federal Communications Commission, Part 15 Radio Frequency Devices, Subpart E - Unlicensed National Information Infrastructure Devices,

§15.407 General technical requirements

FCCPHẦN15.407: Quyđịnh liên bang (Mỹ), Tiêu đề47Viễn thông, Chương 1ỦybanTruyền thông Liên bang, Phần 15thiết bịtần sốvô tuyến, phầnE–thiết bịcơ sở hạ tầngthông tin quốc gia không cần giấy phép, §15.407Yêucầukỹ thuật chung

Hình 1.8: Phân chia sử dụng băng tần thiết bị cự ly ngắn tại Mỹ

(ii) Viện kỹ thuật Điện và Điện tử - IEEE (Institude of Electrical and Electronics Engineers):Tiêu chuẩn do IEEE ban hành liên quan thiết bị vô tuyến cự ly

ngắn DRSC

 802.11p-2010 - IEEE Standard for Information technology - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 6: Wireless Access in Vehicular Environments

802.11p-2010 - IEEE Tiêu chuẩn cho công nghệ thông tin - Mạng lưới khu vực địa phương và đô thị - Yêu cầu cụ thể - Phần 11: Điều khiển truy nhập (MAC) và lớp vật lý (PHY) Thông số kỹ thuật sửa đổi 6: truy cập không dây trong các môi trường xe cộ

Tiêu chuẩn IEEE 802.11p là một sửa đổi đã được phê duyệt của tiêu chuẩn IEEE 802.11, thêm truy cập không dây trong môi trường xe cộ Trao đổi dữ liệu giữa các xe tốc

độ cao và giữa các phương tiện và cơ sở hạ tầng bên lề đường trong băng tần cấp phép ITS là 5,9 GHz (5,85 - 5,925 GHz) 802.11p sẽ được sử dụng như là nền tảng cho công

nghệ DSRC, cho các ứng dụng như thu phí, dịch vụ an toàn xe, và các giao dịch thương mại thông qua xe ô tô

(iii) Liên minh viễn thông quốc tế - ITU (International Telecommunication Union):Một số tiêu chuẩn do ITU ban hành liên quan thiết bị vô tuyến cự ly ngắn DRSC:

 Recommendation M-1453: “Transport information and control systems - dedicated short range communications at 5,8 GHz”

Khuyến nghị M-1453: "Thông tin giao thông vận tải và hệ thống điều khiển chuyên dụng thông tin liên lạc cự ly ngắn ở 5,8 GHz"

 Recommendation SM-1538: “Technical and operating parameters and spectrum requirements for short range radiocommunication devices”

Khuyến nghị SM-1538: "kỹ thuật và các thông số hoạt động và yêu cầu phổ tần cho thiết bị thông tin vô tuyến cự ly ngắn"

(iv) Viện Tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu - ETSI (European Telecommunication Standards Institude):Một số tiêu chuẩn do ETSI ban hành liên

quan thiết bị vô tuyến cự ly ngắn DRSC:

 EN 300 674-1 v1.2.1 (2004-08) Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Road Transport and Traffic Telematics (RTTT); Dedicated Short Range Communication (DSRC) transmission equipment (500 kbit/s / 250 kbit/s) operating in the 5,8 GHz Industrial, Scientific and Medical (ISM) band; Part 1: General characteristics and test methods for Road Side Units (RSU) and On-Board Units (OBU)

EN 300674-1v1.2.1(2004-08) tương thíchđiện từ và các vấn đềphổvô tuyến(ERM);Viễn thông, công nghệ thông tin và giao thông đường bộ(RTTT); thiết bị truyền thông cự lyngắnchuyên dụngtốc độ 500kbit/s/250kbit/s hoạt động trong dải tần 5,8GHzcông nghiệp,khoa học vày tế (ISM), Phần 1:Đặc điểm chungvà phươngphápđochothiết bị RSU vàthiết bị OBU

 EN 300 674 V1.1.1 (1999-02) Electromagnetic compatibility and Radio spectrum

Matters (ERM); Road Transport and Traffic Telematics (RTTT); Technical characteristics and test methods for Dedicated Short Range Communication (DSRC) transmission equipment (500 kbit/s/250 kbit/s) operating in the 5,8 GHz Industrial, Scientific, and Medical (ISM) band

EN300674V1.1.1(1999-02) Tương thích điện từvà các vấn đềphổvô tuyến(ERM); Viễn thông, công nghệ thông tin và giao thông đường bộ (RTTT); Đặc tính kỹ thuậtvà phương pháp thửcho thiết bịtruyền thông cự ly ngắn chuyên dụngtốc độ 500 kbit /s/250 kbit/shoạtđộngở dải tần 5,8GHzcông nghiệp,khoa học,vàY tế(ISM)

 EN 300 674-2-1 V1.1.1 (2004-08) Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Road Transport and Traffic Telematics (RTTT); Dedicated Short Range Communication (DSRC) transmission equipment (500 kbit/s/250 kbit/s) operating in the 5,8 GHz Industrial, Scientific, and Medical (ISM) band; Part 2: Harmonized EN under article 3.2 of the R&TTE Directive; Sub-part 1: Requirements for the Road Side Units (RSU)

EN300674-2-1V1.1.1(2004-08) Tương thích điện từvà các vấn đềphổvô tuyến; Viễn thông, công nghệ thông tin và giao thông đường bộ (RTTT); thiết bị truyền thông cự vingắnchuyên dụng tốc độ 500 kbit/s/250 kbit/shoạtđộngở dải tần 5,8GHz dành cho công nghiệp,khoa học,vàY tế(ISM); Phần 2: Hài hòa Châu Âu theo Điều3.2của hướng dẫn thiết bị đầu cuối vô tuyến và viễn thông; Phần phụ 1: Yêu cầu đối với thiết bị RSU

 EN 300 674-2-2 V1.1.1 (2004-08) Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Road Transport and Traffic Telematics (RTTT); Dedicated Short Range Communication (DSRC) transmission equipment (500 kbit/s/250 kbit/s) operating in the 5,8 GHz Industrial, Scientific, and Medical (ISM) band; Part 2: Harmonized EN under article 3.2 of the R&TTE Directive; Sub-part 2: Requirements for the On-Board Units (OBU)

EN 300 674-2-2 V1.1.1 (2004-08) Tương thích điện từ và các vấn đề phổ vô tuyến; Viễn thông, công nghệ thông tin và giao thông đường bộ (RTTT); thiết bị truyền thông cự

vi ngắn chuyên dụng tốc độ 500 kbit/s/250kbit/s hoạt động ở dải tần 5,8 GHz dành cho công nghiệp, khoa học, và Y tế (ISM);Phần 2: Hài hòa Châu Âu theo Điều 3.2 của hướng dẫn thiết bị đầu cuối vô tuyến và viễn thông; Phần phụ 1: Yêu cầu đối với thiết bịOBU

 EN 300 328 V1.7.1 (2006-10) Radio Equipment and Systems (RES); Wideband transmission systems; technical characteristics and test conditions for data transmission equipment operating in the 2,4 GHz ISM band and using spread spectrum modulation techniques; Harmonized EN covering essential requirements under article 3.2 of the R&TTE Directive

EN 300 328 V1.7.1 (2006-10) Thiết bị Radio và hệ thống (RES), hệ thống truyền dẫn băng rộng, đặc điểm kỹ thuật và điều kiện thử nghiệm cho thiết bị truyền dẫn dữ liệu hoạt động ở dải tần 2,4 GHz ISM sử dụng kỹ thuật điều chế trải phổ; Tiêu chuẩn hài hòa Châu Âu bao gồm các yêu cầu thiết yếu theo Điều 3.2 của hướng dẫn thiết bị đầu cuối vô tuyến và viễn thông

 EN 301 893 V1.4.1 (2007-07) Broadband Radio Access Networks (BRAN); 5 GHz high performance RLAN; Harmonized EN covering essential requirements of article 3.2 of the R&TTE Directive

EN301 893V1.3.1(2005-08) Mạng truy nhập vô tuyếnbăng thông rộng(BRAN); Mạng LAN vô tuyến (RLAN) 5 GHzhiệu suấtcao; Tiêu chuẩn hài hòa Châu Âu bao gồm các yêu cầu thiết yếu theo Điều 3.2 của hướng dẫn thiết bị đầu cuối vô tuyến và viễn thông

(v) Tổ chức Tiêu chuẩn Châu Âu - CEN (European standardization organisation):Một số tiêu chuẩn do CEN phối hợp với ISO (International Organization

for Standardization) ban hành liên quan thiết bị vô tuyến cự ly ngắn DRSC:

 EN 12253:2004 Dedicated Short Range Communication – Physical layer using microwave at 5.8 GHz

EN 12253:2004Thông tin chuyên dụngcự ly ngắn – Lớp vật lýsửdụngsóngviba

 EN 12834:2002 Dedicated Short Range Communication – Application layer

EN12834:2002 Truyền thông cự ly ngắnchuyên dụng - Lớp ứng dụng

 EN 13372:2004 Dedicated Short Range Communication (DSRC) – DSRC profiles for RTTT applications

EN13372:2004 Truyền thông cự ly ngắnchuyên dụng – Mô tả các ứng dụng viễn thông công nghệ thông tin và giao thông đường bộ

(vi) Tổ chức tiêu chuẩn Úc và Niu Di-lân (Australian Standard and New Zealand Standard):

 AS/NZS 4771:2000 Technical characteristics and test conditions for data transmission equipment operating in the 900 MHz, 2,4 GHz, and 5,8 GHz bands and using spread spectrum modulation techniques

AS / NZS 4771:2000 Đặc tính kỹ thuật và các điều kiện thử nghiệm thiết bị truyền dẫn dữ liệu hoạt động ở dải tần 900 MHz, 2,4 GHz và 5,8 GHz sử dụng kỹ thuật điều chế trải phổ

1.4 Kết luận chương

Chương 1 đã giới thiệuvà phân tích các vấn đề chung về truyền thông Car to Car như: khái niệm hệ thống, ứng dụng của hệ thống trong giao thông thông minh, mô hình hệ thống Trình bày các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến việc thiết kế hệ thống truyền thông Car to Car, khái quát một số khung tiêu chuẩn cho hệ thống truyền thông Car to Car đã được triển khai trên thế giới

Với việc sử dụng hệ thông truyền thông Car to Car hứa hẹn sẽ giúpngành công nghiệp chế tạo ô tô tạo ra những chiếc xe thông minh không cần người láitrong tương lai,giảm thiểu tình trạng ách tắc kẹt xe tại các trung tâm lớn và những nguy cơ tai nạn ở những tuyến đường nguy hiểm Thay vì di chuyển một cách ngẫu nhiên, xecó xu hướng di chuyển một cách có tổ chức

Việc xây dựng các quy chuẩn cho thiết bị truyền dẫn dữ liệu ứng dụng trong hệ thống truyền thông Car to Car phục vụ cho công tác chứng nhận hợp quy là rất cần thiết

Có các quy chuẩn sẽ thuận lợi hơn rất nhiều trong công tác quản lý thiết bị trên xe, đồng thời đảm bảo được tính tương thích, cũng như an toàn cho các dịch vụ viễn thông

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH CẤU TRÚC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

CAR TO CAR

2.1 Ứng dụng các mô hình mạng trong truyền thông Car to Car

2.1.1 Ứng dụng mạng vô tuyến

Mạng vô tuyến là một mạng được thiết lập bằng cách sử dụng tần số song vô tuyến

để truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị mạng khác Mạng vô tuyến được bắt đầu thử nghiệm từ năm 1894 do Guglielmo Marconi Cho tới năm 1899 Marconi đã thực hiện gửi một bức điện qua kênh đào Anh mà không sử dụng bất kỳ loại dây dẫn nào Đến tận bây giờ trải qua nhiều cải tiến về công nghê,mạng không dây đã thu hút được nhiều sự chú ý và phát triển ngày càng mạnh mẽ, trở nên rất quan trọng trong sự phát triển của loài người.So với mạng có dây truyền thống, mạng không dây có những đặc trưng riêng:

 Không giống như sự cố định trong mạng có dây , sự gắn kết trong mạng không dây thay đổi liên tục dưới tác động của các yếu tố năng lượng, độ nhạy của thiết bị thu,

sự ảnh hưởng của môi trường nhiễu và fading

 Mạng di động có tỉ lệ lỗi cao và bị giới hạn về mặt băng thông cũng như năng lượng

 Các node có thể di chuyển ra khỏi mạng hoặc đi vào trong mạng làm cho mô hình mạng thay đổi, điều này ít khi xảy ra trong mạng có dây

 Tính ổn định trong chất lượng thu tín hiệu của mạng không dây là kém hơn

Do tính chất phụ thuộc vào các thiết bị hạ tầng cố định, mạng không dây có thể được chia thành hai mô hình chính:

 Mô hình mạng hạ tầng (Infrastructure-based network)

 Mô hình mạng ad-hoc

Hình 2.1: Mô hình mạng không dây

2.1.3 Ứng dụng mạng ad-hoc (Mạng di động tùy biến)

Mạng Ad-hoc (ad-hoc networks) là điểm biên cuối cùng của thông tin không dây (thông tin vô tuyến) Công nghệ này cho phép các nodes (điểm nối) mạng truyền trực tiếp với nhau sử dụng bộ thu phát không dây (wireless transceiver) mà không cần bất cứ một

cơ sở hạ tầng cố định nào Đây là một đặc tính riêng biệt của ad hoc network so với các mạng không dây truyền thống như các mạng chia ô (cellular networks) và mạng WLAN, trong đó các nodes (ví dụ như các thuê bao điện thoại di động) giao tiếp với nhau thông qua các trạm vô tuyến cơ sở (wired radio antennae)

Trong một mạng Ad-hoc các nút di chuyển tự do, đồng thời không có các AP cố định kết nối với nhau tạo nên mạng xương sống nên topo mạng có thể bị thay đổi một cách nhanh chóng và ko thể dự đoán được Hơn nữa các nút trong mạng Ad- hoc bị giới hạn phạm vi truyền (khoảng vô tuyến) làm cho một số nút ko thể giao tiếp trực tiếp với một nút khác Vì thế các nút mạng phải đóng vai trò như các router để tạo nên một mạng hoàn chỉnh

Ad-hoc networks được mong đợi sẽ làm cách mạng hóa thông tin không dây trong một vài năm tới bằng việc bổ sung thêm vào các mô hình mạng truyền thống (như Internet, cellular networks, truyền thông vệ tinh – satellite communication) Mạng Ad-hoc cũng có thể được xem như những bản sao công nghệ của những khái niệm máy tính thường gặp Bằng việc khám phá công nghệ mạng không dây Ad-hoc, những thiết bị cầm tay đủ chủng loại (như điện thoại di động, PDAs, máy tính xách tay, máy nhắn tin

“pager”…) và các thiết bị cố định (như các trạm vô tuyến cơ sỡ, các điểm truy cập Internet không dây,…) có thể được kết nối với nhau, tạo thành mạng toàn cầu, phủ khắp mọi nơi

Đặc điểm của mạng ad-hoc:

 Mỗi máy chủ không chỉ đóng vai trò là một hệ thống cuối cùng mà còn hoạt

động như một hệ thống trung gian

 Mọi nút mạng đều có khả năng di động

 Topo mạng thay đổi theo thời gian

 Các nút di động sử dụng nguồn năng lượng pin có hạn

 Băng thông trong thông tin vô tuyến hẹp

 Chất lượng kênh luôn thay đổi

 Không có thực thể tập trung , nói cách khác là mạng phân bố

Hình 2.3: Mô hình mạng adhoc

Hai mô hình mạng Ad-hoc được đề xuất trong thời gian gần đây là:

 Mô hình mạng MANET (Mobile Ad-hoc Network)

 Mô hình mạng VANET (Vehicular Ad-hoc Network)

2.1.4 Ứng dụng mạng MANET (Mobile Ad-hoc Network)

Mạng MANET (Mobile Ad-hoc Network) hay còn gọi là mạng di động tùy biến không dây là một tập hợp của những nút mạng không dây, những nút này có thể được thiết lập tại bất kỳ thời điểm nào và tại bất cứ nới nào Mạng MANET không dựa trên bất

kỳ cơ sở hạ tầng nào Nó là một hệ thống tự trị mag máy chủ di động được kết nối bằng đường vô tuyến và có thể di chuyển tự do, thường hoạt động như một router

- Hình trạng mạng được thiết lập tùy ý

- Không hạ tầng mạng, không server, không access point

 Network:

- Tất cả các node mạng đều có chức năng và hoạt động như một router

Hiện có rất nhiều ứng dụng được triển khai trong môi trường mạng adhoc như: ứng dụng trong mạng sensor (sensor network) - Phân bố các sensor trên một cánh đồng, một thành phố, để thu thập dữ liệu (nhiệt độ, thời tiết độ ẩm, ) gửi về trung tâm, home network - người dùng có thể điều khiển các thiết bị trong nhà của mình khi đang di chuyển trên đường

 Các đặc trưng của mạng MANET:

Thiết bị tự trị đầu cuối (Automonous Teminal): Trong mạng MANET, mỗi thiết

bị di động đầu cuối là một nút tự trị Nó có thể mang chức năng của host và router Bên cạnh khả năng xử lý cơ bản của một host, các nút di động này có thể chuyển đổi chức năng như một router Vì vậy thiết bị đầu cuối và chuyển mạch không thể phân biệt được trong mạng MANET

Hoạt động phân tán (Distributed operation): Vì không có hạ tầng mạng cho việc kiểm soát hoạt động của mạng, nên việc kiểm soát và quản lý hoạt động của mạng được phân tán cho các thiết bị đầu cuối Các nút trong mạng MANET đòi hỏi phải

có sự phối hợp với nhau Khi cần thiết các nút hoạt động như một relay để thự hiện chức năng của mình (như bảo mật và định tuyến)

Định tuyến đa đường: Thuật toán định tuyến không dây cơ bản có thể định tuyến một chặng và nhiều chặng dựa vào các thuộc tính liên kết khác nhau và giao thức định tuyến Khi truyền các gói dữ liệu từ một nguồn của nó đến một đích trong phạm vi của mạng, các gói dữ liệu sẽ được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều nút trung gian

Cấu hình động (dynamic network topology): vì các nút là di động, nên cấu trúc mạng có thể thay đổi nhanh và không biết trước được đồng thời các kết nối giữa các nút mạng có thể thay đổi theo thời gian MANET sẽ thích ứng tuyến và điều kiện lan truyền Các nút di động trong mạng thiết lập định tuyến động với nhau trong khi chúng di chuyển, hình thành mạng riêng của trung trong một phạm vi không gian Hơn nữa, một nút mạng trong mạng MANET không chỉ hoạt động trong nội bộ mạng, mà còn có thể yêu cầu truy nhập vào một mạng cố địng công cộng (như mạng Internet)

Dao động về dung lượng liên kết (Fluctuating link capacity): Bản chất tỷ lệ lỗi bít cao của mạng không dây cần được quan tâm trong mạng MANET Truyền thông từ đầu cuối này tới đầu cuối kia có thể trải qua nhiều nút trung gian Tín hiệu nhận được ở đầu cuối chịu ảnh hưởng của nhiễu, hiệu ứng đa đường, giao thoa khiến