Rất nhiều giải pháp về hệ thống giao thông thông minh ứng dụng nhằm để giải quyết tình trạng này, hiện tại hệ thống giao thông thông minh và công nghệ mạng các phương tiện dựa rất nhiều
GIỚI THIỆU
Trong một vài thập niên trở lại đây nghành công nghiệp nặng phát triển một trong các ngành đó phát triển nhất là giao thông vận tải, từ khi ra đời nó đã khẳng định được vị trí của mình trong cuộc sống con người, nó giúp con người tiết kiệm rất nhiều thời gian và sức lực Tuy nhiên cũng phải kể đến vấn đề nạn kẹt xe, tai nạn giao thông xảy ra liên tục làm ảnh hưởng đến thời gian cũng như thiệt hại về nền kinh tế Để giải quyết được vấn đề này cần có một hệ thống được tích hợp sẵn trên các xe tham gia giao thông, các thiết bị này phải hoạt động một cách tự động và có thể liên lạc được với nhau để hỗ trợ tài xế một cách tốt nhất Mạng không dây ad hoc (wireless ad hoc network) hay mạng di động ad hoc (mobile ad hoc network - MANET) đang thu hút sự quan tâm của cộng đồng nghiên cứu bởi tiềm năng ứng dụng của nó Do không đòi hỏi cơ sở hạ tầng thông tin lắp đặt trước, các thiết bị tính toán di động bật máy lên là có thể liên lạc với nhau được ngay, nên hệ thống thông tin này đặc biệt thích hợp với các hoạt động hiện trường và trong các tình huống khẩn cấp Khác với mạng điện thoại di động truyền thống, mạng di động đa chặng, có tính tự tổ chức và đầy đủ tính năng của một mạng không dây thông thường Hơn thế, các nút trong mạng có thể giao tiếp với nhau nhờ bộ thu phát không dây mà không cần sử dụng đến các thiết bị hạ tầng, các trạm cơ sở Ngoài ra, mạng di động đa chặng có thể hỗ trợ nhiều chuẩn không dây nên các thành phần thiết bị tham gia mạng rất đa dạng, mạng di động đa chặng có thể được thiết lập ở mọi lúc mọi nơi
Các mạng MANET hiện tại đang nhận được sự quan tâm đặc biệt trong cả lĩnh vực công nghiệp và giáo dục Chúng là thành phần quan trọng của các mạng thế hệ kế tiếp Trong khi mạng MANET ban đầu được thiết kế cho mục đích quân sự, thì hiện nay các lợi ích trong các kỹ thuật vô tuyến, như mạng khu vực cá nhân PAN (Personal Area Network) (ví dụ Bluetooth 802.15.1, ZigBee) và mạng LAN không dây (802.11), đã mang đến một sự thây thế trong việc sử dụng MANET
Chúng cho phép hỗ trợ một phạm vi rộng của các ứng dụng thương mại mới trên
(Dedicated Short Range Communications) đã làm cho việc thông tin liên phương tiện IVC (Inter-Vehicular Communications) và thông tin giữa phương tiện và thiết bị trên các tuyến đường RVC (Road - Vehicle Communications) trở nên khả thi trong các mạng MANET Điều này đã khai sinh một dạng mới của mạng MANET được biết đến như là mạng VANET (Vehicular Ad-hoc Networks)
Mạng VANET là một trường hợp đặc biệt của MANET, cung cấp sự truyền thông giữa các phương tiện gần kề và giữa các phương tiên với các thiết bị cố định gần nó, thông thường được gọi là thiết bị trên đường Chúng giống với mạng MANET với sơ đồ mạng (topology) biến đổi nhanh vì sự di chuyển ở tốc độ cao của các phương tiện Tuy nhiên, không giống như MANET, tính di động của các phương tiện trong VANET bị ràng buộc chung bởi các tuyến đường được định trước Vận tốc của phương tiện cũng được ràng buộc theo các giới hạn tốc độ, mức độ tắc nghẽn trên tuyến đường, và các cơ chế điều khiển lưu lượng (như đèn giao thông) Thêm vào đó, các phương tiện giao thông có thể được trang bị thiết bị phát sóng khoảng cách xa hơn, nguồn năng lượng có khả năng phục hồi, và khả năng lưu trữ cao hơn Do đó, công suất xử lý và khả năng lưu trữ không phải là vấn đề trong mạng VANET như trong mạng MANET
Dựa vào các ý tưởng trên hệ thống mạng VANET ( Vehicle Ad-hoc Network) ra đời và đã được triển khai thử nghiệm ở một số nước như Hàn Quốc, Mỹ, Ở Việt Nam, việc ứng dụng VANET vào hệ thống giao thông đang là vấn đề thiết thực, tuy lĩnh vực này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu do khoa học kỹ thuật chưa phát triển, trang thiết bị còn thiếu thốn, nguồn đầu tư còn ít tuy nhiên nó cho thấy trong tương lại nó sẽ là bước đi đầu tiên của ngành xe cộ thông minh của thế giới và chúng ta sẽ không khỏi phủ nhận
Với tình trạng kẹt xe nghiêm trọng ở Việt Nam hiện nay nói riêng và với cả thế giới nói chung gây ra lãng phí cả thời gian và tiền bạc Việc nghiên cứu một giải pháp ứng dụng vào hệ thống giao thống hiện nay là lí do em chọn thực hiện đề tài luận văn: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO TẮC NGHẼN GIAO THÔNG BẰNG MẠNG VANET
Mục đích của đề tài nhằm nghiên tìm ra giải pháp cơ chế phát hiện tắc nghẽn của phương tiện tham gia giao thông, để từ đó cảnh báo cho các phương tiện khác về tình trạng giao thông hiện tại
Phạm vi của đề tài nghiên cứu: tập trung vào truyền thông giao tiếp giữa các phương tiện với nhau
Phương pháp nghiên cứu của đề tài là Tìm hiểu VANET kết hợp cùng các phần mềm (VEINS, OMNET, SUMO… ) mô phỏng chuyển động các phương tiện xe cộ, tìm ra phương pháp và hướng nghiên cứu đúng đắn
Chương 2: Ở chương này sẽ đi qua giới thiệu về nền tảng kiến thức về hệ thống giao thông thông minh Intelligent Transportation System – ITS, mạng
Chương 3:Trình bày chuẩn WAVE - Wireless Access in Vehicular
Environment – một tiêu chuẩn truy cập không dây được dành cho môi trường xe cộ
Chương 4:Mô tả giả pháp phát hiện tắc nghẽn giao thông
Chương 5:Mô phỏng và đánh giá Chương 6: Tổng kết các công việc đã thực hiện trong Luận văn, những vấn đề đã giải quyết, và những vấn đề vẫn còn tồn tại cũng như hướng phát triển để giải quyết chúng.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG VANET
Hệ thống giao thông thông minh ITS
ITS (Intelligent Transportation System) là hệ thống giao thông thông minh cải thiện an toàn, linh động và nâng cao hiệu suất giao thông bằng cách sử dụng công nghệ thông tin hiện đại nhằm giảm thiểu ách tắc, cải thiện độ an toàn và nâng cao hiệu quả hoạt động xã hội của giao thông vận tải Theo định nghĩa của Canada, ITS được hiểu như sau “Là việc áp dụng những công nghệ mới và cao cấp (bao gồm các máy tính, các cảm biến, điều khiển, kiểm soát, kết nối truyền thông và các thiết bị điện tử) trong lĩnh vực giao thông nhằm đảm bảo an toàn, tiết kiệm thời gian, tiền bạc, nhiên liệu và bảo vệ môi trường”[1] Định nghĩa này áp dụng cho tất cả các phương thức giao thông vận tải, bao gồm giao thông mặt đất như phương tiện giao thông cá nhân, phương tiện giao thông công cộng thương mại, cũng như tàu hoả, tàu thuỷ và giao thông hàng không
Thuật ngữ ITS không đơn thuần chỉ các phương tiện tham gia giao thông mà còn bao hàm cả cơ sở hạ tầng, người điều khiển phương tiện hoặc người sử dụng, tham gia trong môi trường tương tác động Chỉ xét riêng trong lĩnh vực giao thông mặt đất, hiện đang có rất nhiều những phát triển quan trọng liên quan tới ITS, không ít thành quả đã được ứng dụng trong thực tế ở một số phương diện như hệ thống định vị dẫn đường xe ôtô, hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông, giải pháp nhận dạng tự động bằng lái xe, hệ thống hướng dẫn đỗ xe, hệ thống chiếu sáng công cộng trên các tuyến đường
Một trong những khía cạnh quan trọng của ITS là tạo mối liên lạc trong hoạt động của các phương tiện tham gia giao thông, bao gồm việc truyền số liệu giữa phương tiện đến phương tiện, phương tiện đến hạ tầng quản lý (và ngược lại, thường được biết đến bằng thuật ngữ viết tắt V2X) Số liệu từ các phương tiện có thể được thu nhận và phát truyền tiếp tới các phương tiện khác hoặc tới máy chủ đặt tại trung tâm để xử lý hay điều khiển Những số liệu này có thể bao gồm toạ độ chính xác của phương tiện trong chế độ thời gian thực, được sử dụng để cải thiện khả năng sẵn sàng tình huống của người điều khiển phương tiện và giám sát dòng phương tiện đang tham gia trên các tuyến đường Việc sử dụng V2X được biết đến với tên gọi phối hợp định vị phương tiện giao thông
Tại Việt Nam đã có Lộ trình ứng dụng ITS, do Bộ GTVT ban hành, được chia làm 3 giai đoạn: giai đoạn đến năm 2015, giai đoạn từ 2015 đến 2020 và giai đoạn từ 2020 đến 2030 Mục tiêu của lộ trình này là: Tiêu chuẩn hoá ITS toàn quốc;
Quy hoạch và xây dựng các trung tâm điều hành và kiểm soát giao thông tại 3 khu vực Bắc, Trung, Nam; và xây dựng hoàn thiện các ứng dụng, các hệ thống con ITS
Nội dung cụ thể của các giai đoạn được trình bày trong bảng 2.1
Trong giai đoạn 2015 Từ 2015 đến 2020 Từ 2020 đến 2030
1 Thống nhất tiêu chuẩn hóa ITS toàn quốc
2 Thông tin tắc nghẽn giao thông do sự cố
3 Kiểm soát thông tin trên đường
4 Hỗ trợ và điều hành giao thông khi gặp sự cố
5 Trao đổi thông tin giữa các trung tâm điều hành
6 Thu phí không dừng và một dừng
7 Xây dựng hệ thống cân động để kiểm soát tải trọng
1 Thông tin tắc nghẽn giao thông ( do và không do sự cố)
2 Thông tin về thời gian đi lại
3 Thông tin về thời tiết và tình trạng mặt đường
4 Hỗ trợ kiểm soát và điều hành giao thông
5 Giám sát xe nặng, xe vận chuyển hàng nguy hiểm
6 Trao đổi dữ liệu giám sát xe tải giữa các trung tâm
7 Cung cấp các thông tin về xe buýt
8 Trao đổi thông tin về
1 Thông tin về sự cố và tắc nghẽn thông qua giám sát liên tục trên toàn tuyến
2 Thu phí không dừng và cho phép xe chạy suốt
3 Thu phí đỗ xe và đỗ xe để đi xe buýt
4 Trao đổi thông tin về thu phí giữa cấc trung tâm điều hành đường bộ
5 Phối hợp xác định tình trạng đường tại các khu đô thị lớn xe buýt từ trung tấm đến trung tâm
Bảng 2.1 – Lộ trình ứng dụng ITS tại Việt Nam
Ngoài ra Việt Nam đã và đang thực hiện nhiều dự án ứng dụng ITS trên hệ thống đường cao tốc Tiêu biểu là các hệ thống ITS trên tuyến Cầu Giẽ - Ninh Bình, Tp Hồ Chí Minh - Trung Lương, sắp tới sẽ triển khai dự án ứng dụng ITS trên quốc lộ 3 mới (Hà Nội -Thái Nguyên), hệ thống đường cao tốc vành đai Hà Nội Đây là những dự án đầu tiên về ITS trên hệ thống đường cao tốc, có vai trò quan trọng trong quá trình xây dựng ITS sau này Theo dự kiến, tất cả các tuyến cao tốc khi xây dựng đều phải trang bị hệ thống ITS Hệ thống quản lý giao thông thông minh tuyến cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình đã được đưa vào sử dụng vào đầu tháng 10/2013, trung tâm quản lý, điều hành tuyến đặt tại Vực Vòng, Duy Tiên, Hà Nam Hệ thống này bao gồm: hệ thống trung tâm điều khiển giao thông, hệ thống thu phí (bao gồm cả thu phí điện tử) hoạt động theo cơ chế thu phí kín với 39 làn xe, hệ thống giám sát điều khiển giao thông với 56 camera kỹ thuật số có độ phân giải cao, hệ thống kiểm soát tải trọng xe sử dụng thiết bị cân động,…Việc khai thác, sử dụng các hệ thống này đã được một số hiệu quả nhất định
Việc ứng dụng ITS tại dự án đường cao tốc Tp Hồ Chí Minh - Trung Lương cũng đang được triển khai thực hiện, tập trung xây dựng hệ thống quản lý ITS cho toàn tuyến làm cơ sở xây dựng trung tâm ITS khu vực miền Nam Việt Nam, kết nối với hệ thống điều hành ITS quốc gia Dự án này triển khai các hệ thống quản lý, điều hành, giám sát giao thông và thu phí điện tử nhằm tăng cường an toàn và hiệu quả khai thác Tuyến đường TP Hồ Chí Minh - Long Thành - Dầu Giây cũng đang được triển khai lắp đặt thiết bị do nhà thầu ITOCHU - TOSHIBA thực hiện
Sắp tới, dự án tích hợp ITS trên tuyến Quốc lộ 3 mới và các tuyến Quốc lộ phía Bắc Việt Nam sẽ được tiến hành Với tổng nguồn vốn đầu tư dự kiến khoảng 2.045 tỷ đồng, từ nguồn vốn vay ODA của JICA Nhật Bản Dự án sẽ triển khai ITS trên các tuyến bao gồm tuyến vành đai 3 Hà Nội (Mai Dịch - Thanh Trì), Láng - Hòa Lạc, Cầu Giẽ - Ninh Bình, Hà Nội - Bắc Ninh, Nội Bài - Bắc Ninh, Nội Bài -
Lào Cai, Hà Nội - Hải Phòng , Hà Nội - Thái Nguyên nhằm tăng cường quản lý, điều hành hệ thống, tăng cường an toàn và tiện ích cho người sử dụng
Hệ thống các trung tâm điều hành giao thông đường cao tốc đang chuẩn bị xây dựng tại ba khu vực Bắc - Trung - Nam, dự kiến đặt tại Bắc Ninh, Đà Nẵng và Tp Hồ Chí Minh Đây là 3 trung tâm có chức năng điều phối, giám sát, điều hành giao thông trên các tuyến cao tốc trong phạm vi quản lý Dự án được thực hiện với sự hỗ trợ của JICA (Nhật Bản)
Hình 2.1Trung tâm điều hành giao thông
Một số dự án ứng dụng ITS tại các thành phố:
Hiện nay, tại các đô thị lớn của Việt Nam (Hà Nội, Đà Nẵng, Tp Hồ Chí Minh), đã và đang triển khai xây dựng hệ thống giám sát, điều hành giao thông Các dự án này sử dụng hệ thống camera giám sát, trung tâm điều khiển giao thông, hệ thống radio để thu thập thông tin, điều hành giao thông và cung cấp thông tin cho người sử dụng
Tại Hà Nội, Trung tâm Điều khiển giao thông đã chính thức đưa vào hoạt động từ năm 2000 với hệ thống thiết bị của hãng SAGEM điều khiển đèn tín hiệu giao thông do Chính phủ Pháp tài trợ Có thể nói đây là ứng dụng đầu tiên của công nghệ ITS trong khu vực đô thị ở Việt Nam Đến nay, trung tâm này đã được nâng cấp nhiều lần và vẫn đang hoạt động hiệu quả, góp phần giám sát, điều hành giao thông toàn thành phố Đề án thí điểm xây dựng mô hình quản lý Đại lộ Thăng Long với sự hình thành của Trung tâm Quản lý đường cao tốc Hà Nội Trung tâm này sẽ quản lý an toàn giao thông, tiếp cận xử lý tai nạn giao thông và các biện pháp phòng ngừa; quản lý hệ thống thông tin; thực hiện công tác bảo hành, sửa chữa… Trung tâm sẽ ứng dụng các công nghệ thông tin hiện đại trong quản lý như đếm, phân loại phương tiện giao thông tự động; hệ thống camera giám sát; hệ thống bảng thông báo điện tử; kiểm soát xe quá tải, quá khổ…
Dự án REMON được triển khai tại Hà Nội với mục tiêu theo dõi và xác định trực tuyến lưu lượng giao thông đồng thời tạo ra nguồn dữ liệu giao thông cho cả giai đoạn ngắn hạn và dài hạn Dự án này sử dụng các phương tiện giao thông được giám sát (tốc độ và hướng chuyển động), định vị qua hệ thống GPS để thu thập các số liệu và phản ánh tình trạng dòng giao thông, phát hiện các vị trí ùn tắc qua đó cung cấp thông tin cho người sử dụng Các thông tin thu thập phục vụ công tác quản lý, điều hành giao thông, đánh giá quy hoạch và các giải pháp tổ chức, điều khiển giao thông, xây dựng quy hoạch, chiến lược phát triển dài hạn để giải quyết các vấn đề giao thông
Tại Đà Nẵng, Sở GTVT Đà Nẵng phối hợp với IBM xây dựng chương trình ITS cho toàn thành phố Trung tâm Điều hành đèn tín hiệu giao thông và vận tải công cộng TP Đà Nẵng tiến hành lắp đặt hệ thống camera giám sát giao thông, hỗ trợ giám sát, điều hành và giúp lực lượng công an giám sát các vi phạm và tiến tới thực hiện “xử phạt nguội” Dự án xây dựng và nâng cấp hệ thống tín hiệu và điều khiển giao thông TP Đà Nẵng, thực hiện từ năm 2004 đến năm 2012 từ nguồn vốn ODA của Tây Ban Nha, tiến hành điều khiển phối hợp các nút giao thông trên một số tuyến đường theo hình thức “làn sóng xanh”
Tại Tp.Hồ Chí Minh, trung tâm điều khiển giao thông cũng đã được xây dựng Hệ thống camera giám sát giao thông được lắp đặt Thành phố đang thực hiện chương trình “Ứng dụng Khoa học công nghệ giảm ùn tắc giao thông giai đoạn 2013-2015 tầm nhìn đến 2020” nhằm “Nghiên cứu thử nghiệm và đưa vào ứng dụng các giải pháp công nghệ cho ITS nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và phát triển hệ thông cơ sở hạ tầng giao thông hiện hữu trên địa bàn thành phố, góp phần giải quyết tình trạng ùn tắc giao thông”
Chuẩn truy cập không dây trong hệ thống giao thông thông minh
Trong phần này sẽ trình bày một số chuẩn truy cập không dây được sử dụng trong kết nối Tổng thể, mục đích của các chuẩn truy cập này là để cung cấp cổng giao tiếp trong môi trường không dây và các thông số cho truyền thông xe cộ tốc độ cao bằng cách sử dụng một hoặc nhiều hơn phương tiện truyền thông sẳn có
Những cải tiến của công nghệ kết nối mạng Ad-hoc đã thúc đẩy sự xuất hiện của mạng VANET Hiện nay, nó đang được thảo luận về việc sử dụng các công nghệ khác nhau mà không yêu cầu bất kỳ cơ sở hạ tầng cho phát triển mạng lưới giao thông
2.2.1 WiFi ( Wireless Fidelity): Đề cập đến bất kì chuẩn wifi nào trong giao thức họ wifi IEEE 802.11 Cụ thể hơn, WiFi là chuẩn công nghiệp cho các sản phẩm được xác định bởi WiFi Alliance [2] và phù hợp với tiêu chuẩn IEEE 802.11 Chuẩn WiFi định nghĩa các giao thức thông qua môi trường không khí cần thiết cho việc hỗ trợ kết nối mạng
Tiêu chuẩn IEEE 802.11b và IEEE.11g, cung cấp 11 Mbps và 54 Mbps tốc độ truyền tương ứng trong băng tần 2.4 GHz với tầm phát tối đa là 500m Hầu hết các thiết bị di động như PDA, điện thoại thông minh hoặc máy tính xách tay, được trang bị phần cứng cần thiết để sử dụng cả 2 tiêu chuẩn này IEEE 802.11a là một phiên bản mở rộng của 801.11 cung cấp tốc độ lên đến 54 Mbps trong băng tần 5 GHz sử dụng cơ chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) [3] Tốc độ truyền tải được tăng lên với chuẩn IEEE 802.11n với một băng thông lên đến 500 Mbps Ngoài ra, còn có các chuẩn trong họ 802.11 như là cải tiến an ninh cho MAC (IEEE 802.11i), cải tiến chất lượng dịch vụ QoS cho MAC (IEEE 802.11e)…
2.2.2 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access):
WiMAX là một chuẩn phát triển bởi IEEE 802.16 [4] Nó được định nghĩa như là một phương thức để thay thế cho cáp và xDSL cung cấp truy cập không dây với băng thông rộng với tầm phát với khoảng cách xa Đây là loại kết nối hoạt động trên băng tần được cấp phép hoặc không có giấy phép Một quan niệm sai lầm cho rằng WiMAX có thể cung cấp tốc độ 70 Mbps trên 50 km Tuy nhiên, WiMAX chỉ có thể lựa chọn là tốc độ cao hơn hoặc là truyền trên một khoảng cách xa hơn chứ không phải là cả hai Hoạt động ở phạm vi tối đa 50km làm tăng tỉ lệ lỗi bit và do đó làm giảm tốc độ truyền đi Ngược lại khi giảm phạm vi hoạt động cho phép thiết bị hoạt động ở tốc độ bit cao hơn Trong nghiên cứu [5], họ đã đo hiệu suất với các kịch bản khác nhau, nhận được một băng thông tối đa là 20 Mbps với khoảng cách 6 km Sau khi công bố các tiêu chuẩn IEEE 802.16 vào năm 2002, một số phiên bản mới xuất hiện như IEEE 802.16e cho các thiết bị di động
Công nghệ Bluetooth ( IEEE 802.15.1) [6] ban đầu được phát triển bởi công ty điện thoại di động Ericsson vào năm 1994 Nó là hệ thống thông tin vô tuyến tầm ngắn được thiết kế như là một giải pháp không dây để giao tiếp nối tiếp như RS232 để truyền thông các thiết bị như điện thoại di động, PDA, máy tính xách tay, tai nghe… Đặc điểm tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí rẻ nên nó được cài đặt vào trong các thiết bị di động Đây hiện là công nghệ truyền thông phổ biến nhất cho WPAN ( Wireless Personal Area Network) Có 3 lớp Bluetooth phần theo phạm vi bao phủ và năng lượng tiêu thụ như bảng 2.2, tốc độ truyền tải lên đến 3 Mbps và phạm vi truyền lên đến 100 m Chúng đều hoạt động trên băng tần miễn phí với cơ chế bảo mật đủ mạnh
Chuẩn UWB - IEEE 802.15.3a có thể được xem như là một sự chuẩn mở rộng của bluetooth UWB là một công nghệ vô tuyến có thể được sử dụng cho thông tin liên lạc ở mức công suất rất thấp cho tầm phủ sóng ngắn (10 m) ở băng tần 2.4 GHz Nó cung cấp tốc độ bit truyền lên 110 Mbps với khoảng cách 10m và lên đến 480 Mbps ở khoảng cách 2m [7] Một trong những tính năng quan trọng nhất của UWB là tiêu thụ điện năng thấp
Hình 2.2 - IEEE 802.15.3 - được sử dụng cho các thiết bị gia đình
ZigBee – dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4 [8], là công nghệ được sử dụng trong Wireless Sensor Networks Chuẩn này đưa ra một băng thông khá hạn chế 250 Kbps và phạm vi phủ sóng lên đến 75 m Công nghệ này được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống mà cần ít thông tin được truyền đi đến khoảng cách rất nhỏ Ưu điểm lớn nhất của ZigBee là tiêu thụ điện năng rất thấp
2.2.6 DSRC (Dedicated Short Range Communications)
DSRC đã được đề xuất như là chuẩn giao tiếp truyền thông cho hệ thống giao thông V2V và V2I lớp PHY và lớp MAC Cụ thể hơn, nó hổ trợ chuẩn giao tiếp tầm ngắn hổ trợ một số ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp và tốc độ dữ liệu cao
Ngày nay hệ thống DSRC ở châu âu, Nhật Bản và Mỹ là khác nhau Trong DSRC ở Mỹ sẽ được dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11p và họ IEEE 1609 và sẽ sử dụng 7 kênh với độ rộng 10 MHz trong dãi băng tần 5,85 – 5,925 GHz [9]
IEEE 1609 là một tiêu chuẩn ở lớp cao hơn dựa trên chuẩn 802.11p
Hình 2.3- Phân bố kênh DSRC ở Bắc Mỹ
Chuẩn IEEE 802.11p đã được đề xuất như là một chuẩn sửa đổi của IEEE
802.11a bởi ASTM (American Society for Testing and Materials), để phù hợp hơn với môi trường giao thông xe cộ Wireless Access in the Vehicle Environment (WAVE) Chế độ hoạt động của WAVE cho phép trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị xe cộ trong môi trường truyền thông thay đổi nhanh chóng, nơi các nút di động có thể di chuyển lên đến tốc độ 200 Km / h và khoảng cách giữa chúng là từ 100 đến 500 mét Để đáp ứng với các ứng dụng yêu cầu độ trễ rất thấp, trao đổi thông tin liên lạc trong thời gian ngắn Về lớp vật lý PHY, 802.11p rất giống với 802.11a, 802.11p cũng dựa trên ghép kênh OFDM, nhấn mạnh nhiều hơn vào khoảng cách kênh giảm (10 MHz thay vì 20 MHz) để đối phó với những ảnh hưởng đa đường cao của môi trường đô thị Phạm vi tốc độ dữ liệu là từ 3 Mbps đến 27 Mbps cho mỗi kênh, tốc độ dữ liệu thấp hơn được ưu tiên để có được giao tiếp mạnh hơn Phổ DSRC được cấu trúc thành bảy kênh (xem Hình ) Kênh 178 là kênh điều khiển (CCH), được giới hạn cho thông tin liên lạc an toàn Hai kênh ở hai đầu của dải phổ được dành riêng cho mục đích sử dụng đặc biệt Số còn lại là các kênh dịch vụ (SCH) cho mục địch sử dụng an toàn và sử dụng không an toàn Ở lớp MAC, DSRC sử dụng CSMA/CA ( Carrier Sense Multiple Access, Collision Avoidance) để điều khiển truy cập, nhưng đã được thay đổi để tránh vấn đề Hidden Terminal ( thiết bị đầu cuối ẩn) Để làm được điều này, nó thực hiện các trao đổi các bản tin RTS/CTS ( Request-to-Send / Clear-to-Send) [10]
Cơ chế này nhằm tránh vấn đề đụng độ kết nối nhưng bù lại nó xảy ra tình trạng quá tải và sự chậm trễ khi truyền Vì lí do này, nên cơ chế này không được dùng trong kênh CCH
Bảng 2.3 - So sánh công nghệ mạng không dây dành cho hệ thống giao thông thông minh
Tổng quan về Mạng MANET ( Mobile Ad-hoc Network)
Các thiết bị di động như các máy tính xách tay, với đặc trưng là công suất CPU, bộ nhớ lớn, dung lượng đĩa hàng trăm gigabyte, khả năng âm thanh đa phương tiện và màn hình màu đã trở nên phổ biến trong đời sống hàng ngày và trong công việc Đồng thời, các yêu cầu kết nối mạng để sử dụng các thiết bị di động gia tăng đáng kể, bao gồm việc hỗ trợ các sản phẩm mạng vô tuyến dựa trên vô tuyến hoặc hồng ngoại ngày càng nhiều Với kiểu thiết bị điện toán di động này, thì giữa những người sử dụng di động luôn mong muốn có sự chia sẻ thông tin
Một mạng tùy biến là một tập hợp các thiết bị di động hình thành nên một mạng tạm thời mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ sự quản lý tập trung hoặc các dịch vụ hỗ trợ chuẩn nào thường có trên mạng diện rộng mà ở đó các thiết bị di động có thể kết nối được Các node được tự do di chuyển và thiết lập nó tùy ý Do đó, topology mạng không dây có thể thay đổi một cách nhanh chóng và không thể dự báo => Nó có thể hoạt động một mình hoặc có thể được kết nối tới internet
Vậy MANET (mobile ad hoc network) là một tập hợp của những node mạng không dây , những node này có thể được thiết lập tại bất kỳ thời điểm và tại bất cứ nơi nào Mạng MANET không dùng bất kỳ cơ sở hạ tầng nào Nó là một hệ thống tự trị mà nút mạng di động được kết nối bằng đường vô tuyến và có thể di chuyển tự do, và hoạt động như là một thiết bị định tuyến router
2.3.2 Các đặc điểm chính của mạng MANET
Mỗi nút di động khác nhau trong mạng MANET đều có những đặc điểm về nguồn năng lượng, bộ phận thu phát sóng khác nhau Chúng có thể di chuyển về mọi hướng theo các tốc độ khác nhau, do đó ta có thể nhận thấy rõ một số đặc điểm chính của mạng MANET như sau:
Thiết bị tự trị đầu cuối: Trong Manet, mỗi thiết bị di động đầu cuối là một node tự trị Nó có thể mang chức năng của một thiết bị đầu cuối và thiết bị định tuyến Vì vậy thiết bị đầu cuối và định tuyến là không thể phân biệt được trong mạng Manet
Phân chia hoạt động: Vì không có hệ thống mạng nền tảng cho trung tâm kiểm soát hoạt động của mạng, nên việc kiểm sát và quản lý hoạt động của mạng được chia cho các thiết bị đầu cuối Các node trong MANET đòi hỏi phải có sự phối hợp với nhau
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 Singlehop Manet đơn giản hơn multihop ở vấn đề cấu trúc và thực hiện với chi phí thấp và ít ứng dụng Khi truyền các gói dữ liệu từ một nguồn của nó đến điểm trong phạm vi truyền tải trực tiếp không dây, các gói dữ liệu sẽ được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều trung gian các nút
Sơ đồ mạng động: vì các node là di động, nên cấu trúc mạng có thể thay đổi nhanh và không biết trước và các kết nối giữa các thiết bị đầu cuối có thể thay đổi theo thời gian MANET sẽ thích ứng tuyến vàđiều kiện lan truyền giống như mẫu di động và các node mạng di động Các node di động các nút trong mạng thiết lập định tuyến động với nhau khi chúng di chuyển, hìnhthành mạng riêng của chúng trong không trung Hơn nữa, một User trong Manet có thể không chỉ hoạt động trong mạng lưới di động đặc biệt, mà còn có thể yêu cầu truy cập vào một mạng cố định công cộng (Ví dụ: Internet)
Dao động về dung lượng liên kết: Bản chất tỉ lệ bit lỗi cao của kết nối không dây cần quan tâm trong mạng MANET Từ đầu cuối này đến đầu cuối kia có thể được chia sẻ qua một vài chặng Kênh giao tiếp ở đầu cuối chịu ảnh hưởng của nhiễu, hiệu ứng đa đường, sự giao thoa, và băng thông của nó ít hơn so với mạng có dây Trong một vài tình huống, truy cập của hai người dùng có thể qua nhiều liên kết không dây và các liên kết này có thể không đồng nhất
Tối ưu hóa cho thiết bị đầu cuối: Trong hầu hết các trường hợp các node trong mạng MANET là thiết bị với tốc độ xử lý của CPU thấp, bộ nhớ ít và lưu trữ điện năng ít Vì vậy cần phải tối ưu hóa các thuật toán và cơ chế
Băng thông hạn chế: Các liên kết không dây có băng thông thấp hơn so với đường truyền cáp và chúng còn chịu ảnh hưởng của sự nhiễu, suy giảm tín hiệu, các điều kiện giao thoa vì thế mà thường nhỏ hơn tốc độ truyền lớn nhất của sóng vô tuyến
Bảo mật yếu: Đặc điểm của mạng MANET là truyền sóng qua môi trường không khí, điều này khiến cho cơ chế bảo mật kém hơn so vơi môi trường truyền cáp vì nó tiềm ẩn nhiều nguy cơ bị tấn công, nghe lén đường truyền, giả mạo, DoS…
Tối ưu hóa thiết kế:Trong hầu hết các trường hợp các node trong mạng
MANET là thiết bị với tốc độ xử lý của CPU thấp, bộ nhớ ít và lưu trữ điện năng ít Vì vậy cần phải tối ưu hóa các thuật toán và cơ chế
2.3.3 Ứng dụng của MANET: Ở bảng 2.4 cung cấp một cái nhìn tổng quan về những ứng dụng của MANET ở hiện tại cũng như trong tương lai ỨNG DỤNG CỦA MOBILE AD HOC NETWORK APPLICATION ( MANET) Ứng dụng Những dịch vụ / hoàn cảnh khả dụng
Mạng chiến lược Thông tin liên lạc và điều hành trong quân đội
Tự động hóa chiến trường
Các dịch vụ khẩn cấp Các hoạt động tìm kiếm và cứu hộ
Thay thế hệ thống mạng cố định trong trường hợp thiên tai, thảm họa
Cảnh báo và phòng chữa cháy
Hổ trợ các bác sĩ và y tá trong các bệnh viện
Môi trường thương mại và dân sự Thương mại điện tử: thanh toán điện tử mọi lúc mọi nơi
Kinh doanh: truy cập cơ sở dữ liệu động, văn phòng office di động
Dịch vụ xe cộ: chỉ dẩn thông tin tai nạn, lưu lượng trên đường, thông tin thời tiết, thành lập mạng giữa các phương tiện xe cộ với nhau
Ứng dụng trong sân vận động, hội chợ thương mại, trung tâm mua sắm
Mạng tại nhà và doanh nghiệp Mạng không dây văn phòng / nhà ở
Phòng hội nghị, phòng họp
Mạng cá nhân Personal Area Networks ( PÁN), Personal Networks (PN) Ví dụ: Home networking, Bluetooth và Zigbee
Mạng lưới tại các địa điểm xây dựng
Giáo dục Ứng dụng tại các trường đại học, trong khuân viên trường
Lớp học môi trường ảo
Giao tiếp Ad hoc trong suốt quá trình cuộc họp hay những buổi học
Giải trí Những trò chơi điện tử đa người dùng
Mạng Peer to Peer không dây
Truy cập internet ngoài trời
Mạng cảm biến Ứng dụng trong gia đình: cảm biến thông minh và truyền động nhúng trong các thiết bị điện tử tiêu dùng
Body area network ( BAN), ví dụ: cảm biến được gắn vào người
Cảm biến theo dõi điều kiện tự nhiên môi trường, sự di chuyển của động vật, phát hiện hóa học/ sinh học
Tổng quan về mạng VANET
Mạng VANET (Vehicular Ad Hoc Network) là một công nghệ sử dụng các xe di chuyển như các nút trong một mạng để tạo nên một mạng di động
VANET biến mỗi xe tham gia giao thông thành một router hay một nút không dây, cho phép các xe này có thể kết nối với các xe khác trong phạm vi bán kính từ 100 đến 300 mét, từ đó tạo nên một mạng với vùng phủ sóng rộng Do các xe có thể đi ra khỏi vùng phủ sóng và thoát khỏi mạng, trong khi những xe khác có thể tham gia, kết nối với các phương tiện khác trên một mạng Internet di động được tạo nên Trong thực tế, hệ thống đầu tiên được tích hợp công nghệ này là các xe của cảnh sát và lính cứu hỏa nhằm liên lạc trao đổi thông tin với nhau phục vụ cho công tác cứu hộ, đảm bảo an ninh trật tự
Hình 2.6 - Tổng quan về mạng VANET
Thông tin trao đổi trong mạng VANET bao gồm thông tin về lưu lượng xe cộ, tình trạng kẹt xe, thông tin về tai nạn giao thông, các tình huống nguy hiểm cần tránh và cả những dịch vụ thông thường như đa phương tiện, Internet,… Các xe sẽ liên lạc với nhau ( Vehicel-to-Vehicle Communication hay Inter-Vehicle Communication, Vehicle-to-Roadside Communication, Inter-Roadside Communication) để chia sẻ thông tin lẫn nhau
Mục đích chính của VANET là cung cấp sự an toàn và thoải mái cho hành khách Các thiết bị điện tử đặc biệt được đặt bên trong các phương tiện giao thông sẽ cung cấp kết nối mạng Adhoc cho các hành khách Mạng này hướng đến hoạt động mà không cần cấu trúc hạ tầng cho phép các liên lạc đơn giản
Mỗi thiết bị hoạt động trong mạng VANET sẽ là một nút mạng có thể trực tiếp gửi nhận hoặc làm trung gian trong các phiên kết nối thông qua mạng không dây Xét trường hợp xảy ra ca trạm giữa các phương tiện trên đường, các tín hiệu cảnh báo sễ được gửi đi thông qua mạng VANET tới các phương tiện tham gia giao thông, cùng với các công cụ tiện ích để giúp đỡ việc giải quyết sự cố, đảm bảo an toàn cho các phương tiện khác Người tham gia giao thông cũng có thể kết nối Internet thông qua mạng VANET, thậm chí có thể sử dụng các dịch vụ đa phương tiện như trao đổi thông tin hình ảnh, video, gọi điện video Ngoài ra, thông qua mạng VANET, các phương tiện tham gia giao thông có thể tự động thanh toán các cước phí như phí gửi xe, phí cầu đường…
2.4.2 Các đặc điểm chính của mạng VANET:
VANET có vài đặc điểm khác nhau so với MANET cũng như những thách thức trong việc thiết kế những ứng dụng trong VANET:
Cấu trúc mạng thay đổi nhanh:
Cấu trúc mạng của VANET luôn thay đổi bởi vì sự di chuyển của các phương tiện với tốc độ cao Giả sử hai xe di chuyển ở tốc độ 20m/s và tầm phủ sóng giữa chúng là 160m Khi đó thời gian đường liên kết giữa hai xe sẽ là 160/20=8s
Thường xuyên bị ngắt kết nối mạng:
Việc các phương tiện di chuyển với tốc độ cao làm dẫn đến cấu trúc mạng thiếu ổn định và hơn nữa trong trường hợp các phương tiện thưa thớt không đủ để tiếp tục đường liên kết thì lúc đó sẽ xảy ra tình trạng ngắt kết nối mạng Lúc này việc thiết lập các RSU ( Road Side Unit) là cần thiết để chuyển tiếp các bản tin
Mô hình hóa tính di động và dự đoán:
Việc dự đoán vị trí các phương tiện và sự di chuyển của chúng là rất khó
Chức năng về mô hình tính di động và dự đoán trong VANET dựa trên khả năng định nghĩa trước của các mô hình đường xá Tốc độ của các phương tiện là quan trọng đối với việc thiết kế mạng lưới sao cho hiệu quả
Các mô hình di chuyển của phương tiện phụ thuộc vào môi trường giao thông, cấu trúc đường giao thông, tốc độ của phương tiện, hành vi của người lái xe… Việc liên hệ giữa các điều này cần phải được quan tâm
Hạn chế về độ trễ lớn:
Tại các thời điểm khẩn cấp, việc truyền các gói tin là một vấn đề lớn
Chính vì vậy, việc kiểm soát độ trễ của các gói tin là vấn đề quan trọng trong VANET vì cần phải đảm bảo về thời gian truyền đi các gói tin đến đích
Tương tác với bộ cảm biến trong phương tiện:
Vị trí hiện tại và sự di chuyển của các node có thể dễ dàng được cảm nhận bởi các cảm biến được gắn trên các phương tiện, chẳng hạn như thiết bị GPS Nó giúp cho hiệu quả trong truyền thông và quyết định định tuyến
Không giới hạn về năng lượng và lưu trữ:
Các node trong VANETs không chịu sự giới hạn về vấn đề năng lượng và lưu trữ như trong MANET Chính vì vậy nó đủ năng lượng trong việc tính toán Điều này giúp cho hiểu quả trong truyền thông cũng như quyết định định tuyến
2.4.3 Ứng dụng của mạng VANET:
Dựa trên loại truyền thông giao tiếp của các phương tiện cả V2I và V2V, các ứng dụng của VANET có thể được chia làm 4 nhóm sau đây:
Ứng dụng về an toàn:
Các ứng dụng về an toàn bao gồm việc giám sát xung quanh các con đường, bề mặt của con đường, các khúc cua… o Giao thông thời gian thực:
Các dữ liệu về giao thông thời gian thực có thể được lưu trữ trong các RSU ( Road Site Unit) và luôn khả dụng để các phương tiện cần đến Điều này rất quan trọng trong việc giải quyết về tình trạng kẹt xe, tránh tắc nghẽn và trong các tình huống khẩn cấp như là bị tai nạn… o Hợp tác truyền tải các bản tin:việc đi chậm hay dừng hẳn của phương tiện sẽ được các phương tiện trao đổi bản tin cho nhau để giúp đỡ cho các phương tiện khác Mặc dù độ tin cậy và độ trễ sẽ là vấn đề lớn, nó có thể tự động trong vài tình huống chẳng hạn như phanh gấp để tránh tai nạn o Cảnh báo tai nạn: một phương tiện đang trong một tai nạn sẽ quảng bá bản tin cảnh báo về vị trí của nó đến các phương tiện khác để các phương tiện này có thể đưa ra quyết định đúng lúc tốt nhất có thể có để tránh vụ tai nạn này
Hình 2.7 - Hình Sự cảnh báo về tình huống phương tiện bị tai nạn o Thông tin về các biển hiệu điều khiển đường: các xe cộ cảnh báo cho các xe khác về đoàn đường có lở đất hay thông tin liên quan đến chức năng cảnh báo đường quanh co, xuống dốc gấp…
Các ứng về thương mại sẽ cung cấp cho các tài xế sự giải trí và dịch vụ chẳng hạn như truy cập web, xem video và nghe audio Bao gồm: o Truy cập internet: các phương tiện có thể truy cập internet thông qua các RSU nếu RSU được hoạt động như một thiết bị định tuyến
Hình 2.8 - Truy cập internet qua VANET o Tải về bản đồ số: bản đồ của khu vực có thể được tải về bởi các tài xế o Coi video thời gian thực: nhu cầu trải nghiệm các bộ phim sẽ không bị hạn chế Tài xế có thể yêu cầu một trải nghiệm thời gian thực cho các bộ phim mà anh ta yêu thích o Quảng cáo giá trị gia tăng: đây là điều cần thiết cho các nhà cung cấp dịch vụ, họ cần phải thu hút khách hàng đến với cửa hàng của họ Bản tin về trạm bơm xăng, nhà hàng trên đường cao tốc để thông báo dịch vụ của họ đến với tài xế trong vùng mà phương tiện đi qua Ứng dụng này khả dụng dù không có internet
WAVE - Wireless Access in Vehicular Environment
WAVE được phát triển bởi IEEE nhằm hướng tới sự thuận tiện trong thông tin liên lạc giữa các xe và cơ sở hạ tầng bên đường Nó đã được phát triển dựa trên các chuẩn không dây IEEE 802.1a, b, g Các chuẩn này không hiệu quả đối với việc thường xuyên thay đổi cấu trúc mạng và thời gian ngắn trong việc kết nối và giao tiếp
2.5.1 Tóm tắt lịch sử của WAVE:
Năm 1991, tổ chức Intermodal Surface Transportation Efficienty Act (ISTEA) quy định việc tạo ra hệ thống đường cao tốc thông minh danh cho xe cộ (Intelligent Vehicle Highway Systems – IVHS), một chương trình nhằm hướng tới việc giải quyết vấn đề ùn tắc, ô nhiễm, an toàn và tiết kiệm nhiên liệu Bộ giao thông vận tải Mĩ đã được trao trách nhiệm cho chương trình này
Năm 1999, FCC cấp 75 MHz băng thông trong dãy băng tần 5.85 – 5.925 GHz cho IVHS
Năm 2004, IEEE Task Group đã bắt đầu phát triển việc sửa đổi tiêu chuẩn 802.11 để hổ trợ cho môi trường xe cộ - IEEE 802.11p Cùng với việc phát triển họ tiêu chuẩn IEEE 1609.x ( 1609.1, 1609.2, 1609.3, 1609.4)
Sự kết hợp giữa IEEE 802.11p và IEEE 1609.x tạo thành cấu trúc WAVE như hình
Hình 2.16- WAVE, IEEE 1609, IEEE 802.11p và mô hình OSI
2.5.2 IEEE 802.11p: WAVE PHY and MAC
Lớp vật lí và lớp MAC của WAVE được định nghĩa dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11p Nó dựa trên chuẩn 802.11 vì đây là một tiêu chuẩn được biết đến rộng rãi trong ngành công nghiệp với nhiều nhà sản xuất đảm bảo khả năng tương tác của nó Sự cải tiến của tiêu chuẩn 802.11p là:
Thiết lập kết nối nhanh:
Trong vanet thường có một cấu trúc mạng lưới rất năng động, lượng thời gian mà hai xe giao tiếp là ít Trường hợp xấu nhất là khi hai xe đi ngược chiều với tốc độ cao Cho nên việc thiết lập kết nối nhanh hơn để đảm bảo đủ thời gian để giao tiếp dữ liệu cho đến lúc ngắt kết nối
Mỗi kênh có độ rộng 10 MHz:
Từ phổ tần 75MHz được cấp phát thành những kệnh điều khiển và dịch vụ có độ rộng 10 MHz Theo chuẩn châu âu, sẽ hổ trợ 4 kênh dịch vụ và 1 kênh điều khiển Kênh điều khiển được sử dụng cho giao tiếp Wave Short Messages và để giới thiệu các dịch vụ của WAVE Các kênh dịch vụ được sử dụng để cho các ứng dụng tương tác
Hình 3.2 - Các kênh truyền trong 802.11p
Địa chỉ MAC ngẫu nhiên: để các xe không thể bị phát hiện ra nhằm lấy cắp thông tin, việc hổ trợ ngẫu nhiên địa chỉ MAC được bổ sung vào Điều này sẽ làm cho nó khó khăn thu thập dữ liệu thông qua VANET đến một xe “mờ ám” để theo dõi phương tiện sử dụng dữ liệu này
Điều khiển ưu tiên: điều này giúp cho chất lương dịch vụ QoS trong các ứng dụng VANET Dữ liệu liên quan đến các ứng dụng khác nhau sẽ được ưu tiên cung cấp dữ liệu quan trọng vào kênh truyền
Điều khiển năng lượng: tính năng này cho phép các ứng dụng xác định năng lượng được sử dụng để truyền tải mỗi gói tin qua kênh truyền Điều này rất hữu ích cho việc quản lý công suất phát thông minh với các ứng dụng phụ thuộc vào đặc điểm địa hình xung quanh
Tốc độ dữ liệu giảm còn một nữa: tốc độ dữ liệu của chuẩn 802.11p giảm còn một nữa so với 802.11a Điều này giúp cho việc giảm thiểu lỗi xảy ra trong việc truyền dữ liệu ở môi trường có tính di động cao
Bảng 3.1 cho thấy sự so sánh giữa IEEE 802.11a và IEEE 802.11p ở lớp vật lý
Bảng 2.17 - So sánh WAVE và Wifi
Các tiêu chuẩn IEEE 1609.4 giúp hổ trợ tính năng hoạt động đa kênh truyền
Các kênh vật lý sử dụng ghép kênh phân chia theo thời gian được sử dụng trong kênh truyền điều khiển và kênh dịch vụ Tiêu chuẩn này cho cũng hổ trợ thêm các tính năng sau đây:
Theo dõi kênh truyền điều khiển: tất cả thiết bị WAVE phải theo dõi kênh điều khiển CCH trong thời gian cụ thể được gọi là “thời gian điều khiển kênh truyền” liên quan đến các bản tin và dịch vụ quảng cáo cá nhân cho các dịch vụ chạy trên các kênh truyền dịch vụ SCH khác IEEE 1609.4 xử lý việc chuyển đổi giữa CCH và SCH
Đồng bộ chuyển đổi: các thiết bị chỉ có một kênh truyền sẳn cho việc giao tiếp không thể giám sát CCH và SCH cùng thời điểm Đối với các thiết bị như vậy để giao tiếp hiệu quả cần phải đồng bộ thiết bị WAVE để nó có thể giám sát các kênh điều khiển CCH trong cùng khoảng thời gian và truyền dữ liệu trên những kênh dịch vụ xảy ra trong những khoảng thời gian sau đó Tiêu chuẩn này cung cấp những hướng dẩn để đạt được đồng bộ hóa với tham chiếu đến một tham chiếu thời gian tuyệt đối bên ngoài UTC (Coordinated Universal Time), thường đường cung cấp bởi hệ thống định vị toàn cầu GPS
Kênh truyền định tuyến: Định tuyến của dữ liệu nhận được từ các lớp cao hơn đến đúng kênh truyền điều khiển CCH hay một trong các kênh truyền dịch vụ SCH được thực hiện ở đây Ngoài ra, dữ liệu nhận được từ lớp thấp hơn được định tuyến đến đúng giao thức mạng ở lớp cao hơn – IPV6 hay WSMP ( Wave Short Message Protocol)
2.5.4 IEEE 1609.3: Wave Short Message Protocol (WSMP)
Kiến trúc WAVE hổ trợ UDP/TCP tại lớp vận chuyển và IPV6 tại lớp mạng tương ứng Ngoài việc cung cấp sự hổ trợ này, nó cung cấp giao thức mới – WSMP, nhằm hướng tới VANET kết hợp chức năng cả hai lớp vận chuyển (OSI lớp 4) và lớp mạng (OSI lớp 3) đến một giao thức thức duy nhất gọi là giao thức bản tin ngắn WAVE (WSMP) Các tiêu chuẩn IEEE 1609.3 định nghiwx cho WSMP Nó cung cấp các dịnh vụ mạng để chấp nhận dữ liệu từ các lớp cao hơn truyền tải qua WSMP và cung cấp dữ liệu WSM nhận được đến các lớp cao hơn
SOTIC
Một trong những bài báo đầu tiên với cơ chế phát hiện nghẽn như ở bài báo [6], ở đó hệ thống thông tin giao thông được gọi là SOTIC ( Seft-Organizing Traffic Information System) [14] Hệ thống này giả sử rằng mỗi phương tiện theo dõi tình trạng giao thông xung quanh với việc phân tích các gói dữ liệu nhận được với thông tin từ những phương tiện khác, mỗi phương tiện sẽ gửi thông tin về vị trí, tốc độ, hướng di chuyển… SOTIC được đánh giá bằng mô phỏng trong môi trường đường cao tốc, và nó giả định rằng sẽ quảng bá thông tin theo chu kì như là một cách để trao đổi thông tin
Hình 3.1 - Các phương tiện với hệ thống SOTIC
Traffic View
Traffic View[15] là một framework cho việc phổ biến và thu thập các thông tin giao thông từ các phương tiện, nhất là sự phổ biến thông tin về tốc độ trung bình của các phương tiện trên đường Ngoài ra mỗi phương tiện sẽ tiếp nhận thông tin của các node và sẽ giữ lại tất cả thông tin của các node này hơn là khu vực nhất định Mỗi phương tiện khi đó sẽ quảng bá broadcast bản tin về những phương tiện nó biết Cách tiếp cận này chỉ được mô phỏng dựa trên chuẩn 802.11b và trong môi trường đường cao tốc
Hình 4.2 - Ví dụ về hiển thị thông tin giao thông bởi Traffic View
Một nghiên cứu khác liên quan đến việc phát hiện tắc nghẽn giao thông được trình bày trong bài báo [16], trong đó tác giả đưa ra định nghĩa mới về tắc nghẽn giao thông Trong nghiên cứu này định nghĩa đường bị tắc nghẽn chỉ khi xác suất tìm thấy trên đường này bị tình trạng tương tự trong tương lai gần là cao Giải thuật giả định rằng mỗi đoạn đường cần phải được quan sát trong một ngày và những phương tiện lưu thông sẽ gửi thời gian di chuyển của chúng đến thực thể trung tâm
Ngoài ra, nó không rõ cách thức giao tiếp nào giữa các phương tiện để trao đổi các bản tin
Trong bài báo [17] tác giả đã giới thiệu cách tiếp cận hợp tác để phát hiện nghẽn dựa trên thông tin liên lạc giữa các phương tiện V2V và logic mờ Các phương tiện sử dụng bản tin broadcast định kì để phát hiện ra sự tắc nghẽn cùng nhau với hệ thống phân loại tắc nghẽn giao thông được phát triển bởi Skycomp Hệ thống này xác định số liệu bằng cách phân tích các dữ liệu giao thông thu thập thông qua khảo sát trên không của các đường cao tốc khác nhau
Cuối cùng, ở bài báo [18] các tác giả đã phát triển hệ thống quản lý giao thông dựa trên giao tiếp V2V, và đánh giá hiệu quả của nó dựa trên ngữ cảnh giao thông thực tế Hệ thống dựa trên định tuyến Gossip Routing – các phương tiện sẽ broadcast các bản tin theo chu kì với nội dung chứa sự chậm trễ của con đường như một đơn vị để đo lường sự tắc nghẽn Khi phương tiện nhận được thông tin nó sẽ ước chừng tình trạng giao thông Các tác giả kết luận rằng việc cập nhật thông tin giao thông theo thời gian thực có thể làm giảm tắc nghẽn giao thông
Trong chương này chúng ta sẽ dùng giao tiếp giữa các phương tiện với nhau V2V để phát hiện nghẽn, quản lý và dự báo Mặc dù phương thức dựa trên giao tiếp
V2V vẫn còn những hạn chế nhất định Bao gồm:
Sự phụ thuộc vào các thông tin nhận thêm về các điều điện giao thông thu được từ các bên thứ ba hoặc chính quyền địa phương
Một số giải pháp được thiết kế chỉ dành cho môi trường đường cao tốc, trong khi hầu hết trong số
Đa số các giải pháp trên giả định rằng các bản tin trao đổi dựa trên sự quảng bá broadcast các bản tin theo định kì mà không xem xét khả năng bổ sung như là sự thích ứng của khoảng thời gian quảng bá Điều này là đặc biệt quan trọng vì sự tắc nghẽn giao thông cùng với việc quảng bá định kì các bản tin như thế này sẽ dẩn đên một trong những vấn đề như là bão broarcast và tình trạng mạng bị quá tải
Do đó ở chương này, sẽ đề xuất thuật toán thích hợp hướng tới giao tiếp V2V về phát hiện tắc nghẽn giao thông trong môi trường đô thị Nghiên cứu này cho phép mỗi phương tiện xác định điều kiện giao thông của chính nó và sau đó cùng nhau chia sẻ thông tin này với các phương tiện khác.
Cơ chế phát hiện tắc nghẽn giao thông
Theo tiêu chuẩn WAVE [4], các ứng dụng VANET dựa trên việc quảng bá định kì của các bản tin sóng ngắn Wave Short Messages (WSMs) Trong các trường hợp khi số lượng nút lớn, chẳng hạn như bị kẹt xe, tắc nghẽn giao thông, thì nhiều khả năng sẽ xảy ra các vấn đề như bão broadcast, ẩn thiết bị đầu cuối – hidden terminal
Giả định rằng, mỗi phương tiện sẽ được trang bị một thiết bị GPS để xác định vị trí của nó Ngoài ra chúng ta giả sử rằng mỗi đoạn đường có định danh riêng của nó, và những định danh này thì sẽ luôn được biết đến với mỗi phương tiện Cuối cùng thì tất cả các phương tiện nơi dữ liệu riêng, nơi mà để lưu trữ các bản tin nhận được từ các phương tiện khác
Trên giả định như đã đề cập đến, mỗi phương tiện sẽ trao đổi dữ liệu về vị trí hiện tại, tốc độ, hướng di chuyển… Và mỗi phương tiện sẽ thực hiện quá trình nhận dữ liệu và sẽ tìm ra nơi tắc nghẽn giao thông Trong nghiên cứu sẽ đề nghị rằng thay vì quảng bá đi nhiều thông số, thì mỗi nút phương tiện sẽ quảng bá 2 thông số đơn giản, đó là:
Vị trí định danhA id
Đại lượng tắc nghẽnC p , đại lượng này sẽ cho biết thông tin phương tiện có bị tắc nghẽn hay là không Ưu điểm của phương pháp này là đòi hỏi ít số lần để xử lí thông tin tại mỗi phương tiện khi nhận được bản tin, vì mỗi phương tiện bây giờ sẽ nhận được thông tin tắc nghẽn đã được xử lí rồi Điều này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng nhạy cảm về độ trễ thời gian
Các định nghĩa thông thường về tắc nghẽn giao thông được sử dụng trong sách vở được định nghĩa như là thời gian di chuyển hay là độ trễ vượt quá thông thường do tín hiệu đèn hay điều kiện lưu thông tự do Trong trường hợp này việc định nghĩa về sự tắc nghẽn mỗi phương tiện cần có thông tin trước về thời gian các luồng giao thông di chuyển tự do cho tất cả các môi trường, chẳng hạn như một thành phố Nhưng điều này lại không thực tế vì thời gian di chuyển của các phương tiện thì sẽ thay đổi trong ngày Nên cần phải có phương pháp tiếp cận khác đi [29]
Thuật toán sẽ bao gồm 5 tiến trình được thực hiện liên tiếp bởi mỗi phương tiện một cách độc lập, bao gồm:
Tốc độ là thông số quan trọng để chỉ đến tình trạng tắc nghẽn giao thông và mức độ của sự tắc nghẽn, tốc độ cần được xác định theo suốt các khoảng thời gian mỗi phương tiện có phạm vi tốc độ nhất định Nếu ở đây định nghĩa V t là ngưỡng tốc độ, V c là tốc độ hiện tại, trong trường hợp V c nhỏ hơn so với tốc độ ngưỡng, thì lúc này các thông số về tắc nghẽn sẽ chỉ ra mức độ của sự tắc nghẽn
Sự khác biệt của V c so với V t là điểm khởi đầu của giải thuật phát hiện nghẽn
Kết quả của quá trình phát hiện nghẽn là thôngsố C p , tham số này có giá trị nhất định dựa trên khoảng thời gian mà trong đó tốc độ hiện tại của phương tiện nhỏ hơn hoặc là lớn hơn tốc độ ngưỡng V t 1/ 3 V lim itroad Các phương tiện dành thời gian nhất định p cho tốc độ này và sau đó thông số phát hiện nghẽn sẽ được thiết lập để có giá trị nhất định Có 6 giá trị có thể có của thông số C p và mỗi thông số này được xác định bởi lượng thời gian đã trải qua trong suốt điều kiện này
Giá trị của C p được xác định bởi:
0,1, 2,3, 4,5 n phụ thuộc vào khoảng thời gian p
Thông số C p được bao gồm trong bản tin WSM khi phương tiện quảng bá bản tin đi Ngoài ra, còn có giá trị tham số tắc nghẽn từ cơ sỡ dữ liệu C d
Như đã thảo luận trước đó, mỗi đoạn đường có một thông số định danh duy nhất Sau khi nút xác định trạng thái hiện tại của nó, cho dù ở đây là đang bị ùn tắc hay là không, nó vẫn sẽ thực hiện quá trình định vị trí Quá trình này lấy ra vị trí hiện tại của nút và đặt thông số A id đến giá trị này, và thông số A id bao gồm trong bản tin cùng với thông số C p Quá trình này cũng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu nhận được từ các phương tiện khác vào cơ sở dữ liệu database
Quá trình tổng hợp được thực hiện sau khi phát hiện ra ùn tắc và kết của nó sẽ quyết định nút phương tiện đó sẽ quảng bá bản tin đi hay là không Quá trình này chịu trách nhiệm cho sự thích nghi của khoảng thời gian quảng bá theo thông tin của phương tiện và thông tin mà nó nhận được từ những phương tiện khác
Quyết định về việc có nên quảng bá bản tin đi hay là không là dựa vào sự so sánh giữa thông số C p và C d trong cùng một vùng A id
Trong trường hợpV c V t phương tiện sẽ quảng bá thông tin chỉ khi p d
C C Điều này có nghĩa là phương tiện sẽ quảng bá thông tin chỉ trong trường hợp nó phát hiện ra mức độ ùn tắc cao hơn các phương tiện khác trong cùng một vùng A id Điều này là do tự nhiên của sự tắc nghẽn giao thông, giao thông không thể thay đổi trạng thái trong một khoảng thời gian ngắn được
Trong trường hợp V c V t , bản tin sẽ được quảng bá đi nếu C p C d
Cuối cùng, sau tất các quá trình được thực hiện xong thì, phương tiện có thể quảng bá bản tin chứa đựng thông số C p và A id Bằng cách này, tất cả các nút nhận được bản tin sẽ biết về tình trạng giao thông tại vùng có định danh A id Các phương tiện sẽ cùng nhau và chỉ vài trong số chúng sẽ được chọn để quảng bá thay vì tất cả sẽ quảng bá định kì bản tin.
MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Công cụ mô phỏng OMNeT++ (The Objective Modular Network Testbed)
OMNeT++ là một ứng dụng cung cấp cho người sử dụng môi trường để tiến hành mô phỏng hoạt động của mạng Mục đích chính của ứng dụng là mô phỏng hoạt động mạng thông tin, tuy nhiên do tính phổ cập và linh hoạt của nó, OMNeT++ còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như mô phỏng các hệ thống thông tin phức tạp, các mạng kiểu hàng đợi (queueing networks) hay các kiến trúc phần cứng
OMNeT++ cung cấp sẵn các thành phần tương ứng với các mô hình thực tế
Các thành phần này (còn được gọi là các module) được lập trình theo ngôn ngữ C++, sau đó được tập hợp lại thành những thành phần hay những mô hình lớn hơn bằng một ngôn ngữ bậc cao (NED) OMNeT++ hỗ trợ giao diện đồ hoạ, tương ứng với các mô hình cấu trúc của nó đồng thời phần nhân mô phỏng (simulation kernel) và các module của OMNeT++ cũng rất dễ dàng nhúng vào trong các ứng dụng khác
4.1.2 Các thành phần chính của OMNeT:
Thư viện phần nhân mô phỏng (simulation kernel)
Trình biên dịch cho ngôn ngữ mô tả hình trạng (topology description language) - NED (nedc)
Trình biên tập đồ hoạ (graphical network editor) cho các file NED
Giao diện đồ hoạ thực hiện mô phỏng, các liên kết bên trong các file thực hiện mô phỏng (Tkenv)
Giao diện dòng lệnh thực hiện mô phỏng (Cmdenv)
Công cụ (giao diện đồ hoạ) vẽ đồ thị kết quả vector ở đầu ra (Plove)
Công cụ (giao diện đồ hoạ) mô tả kết quả vô hướng ở đầu ra (Scalars)
Công cụ tài liệu hoá các mô hình
Các tài liệu hướng dẫn, các ví dụ mô phỏng
OMNeT++ là một công cụ mô phỏng các hoạt động mạng bằng các module được thiết kế hướng đối tượng OMNeT++ thường được sử dụng trong các ứng dụng chủ yếu như:
Mô hình hoạt động của các mạng thông tin
Mô hình hoá các mạng kiểu hàng đợi
Mô hình hoá các hệ thống đa bộ vi xử lý (multiprocesser) hoặc các hệ thống phần cứng theo mô hình phân tán khác (distributed hardware systems)
Đánh giá kiến trúc phần cứng
Đánh giá hiệu quả hoạt động của các hệ thống phức tạp
Một mô hình trong OMNeT++ bao gồm các module lồng nhau có cấu trúc phân cấp
Hình 4.1 - Mô hình phân cấp các module Độ sâu của của các module lồng nhau là không giới hạn, điều này cho phép bằng các cấu trúc mô hình Các module trao đổi thông tin với nhau thông qua việc gửi các bản tin (message) Các message này có thể có cấu trúc phức tạp tuỳ ý Các module có thể gửi các message này theo hai cách, một là gửi trực tiếp tới địa chỉ nhận, hai là gửi đi theo một đường dẫn được định sẵn, thông qua các cổng và các kết nối Các module có thể có các tham số của riêng nó Các tham số này có thể được sử dụng để chỉnh sửa các thuộc tính của module và để biểu diễn cho topology của mô hình Các module ở mức thấp nhất trong cấu trúc phân cấp đóng gói các thuộc tính Các module này được coi là các module đơn giản, và chúng được lập trình trong ngôn ngữ C++ bằng cách sử dụng các thư viện mô phỏng
Sau khi cài đặt OMNet++, thư mục omnetpp trên hệ thống máy của bạn nên chứa các thư mục con dưới đây:
Omnetpp/ Thư mục gốc của OMNeT++ bin/ Các công cụ trong OMNeT++ (GNED, nedtool…) include/ Các file header cho mô hình mô phỏng lib/ Các file thư viện bitmaps/ Các biểu tượng đồ họa doc/ Các file hướng dẩn, readme… manual/ File hướng dẩn dạng html tictoc-tutorial/ Giới thiệu sử dụng OMNeT++ api/ API tham chiếu dạng HMTL nedxml-api API tham chiếu cho thư viện NEDXML src/ Mã nguồn của OMNeT++ nedc/ Nettool, trình biên dịch message sim/ Phần nhân mô phỏng sim/parsim Các file dành cho việc thực hiện phân tán sim/netbuilder Các file dành cho việc đọc động các file NED envir/ Mã nguồn cho giao diện người sử dụng cmdenv/ Giao diện người dùng dòng lệnh tkenv/ Giao diện người sử dụng dựa trên Tcl/tk gned/ Công cụ soạn thảo file NED plove/ Công cụ vẽ và phân tích đầu ra dạng vector scalars/ Công cụ vẽ và phân tích đầu ra dạng vô hướng netxml/ Thư viện NEDXML utils/ Các tiện ích khác… test/ Bộ kiểm thử lùi… core/ Bộ kiểm thử lùi cho thư viện mô phỏng
Các quá trình mô phỏng đươc chứa trong thư mục samples: samples/
Thư mục contrib chứa các chương trình có thể kết hợp với OMNeT++: contrib/
4.1.6.1 Xây dựng và chạy thử các mô hình mô phỏng:
Một mô hình OMNeT++ bao gồm những phần sau:
Ngôn ngữ mô tả topology - NED (file có phần mở rộng ned): mô tả cấu trúc của module với các tham số, các cổng Các file ned có thể được viết bằng bất kỳ bộ soạn thảo hoặc sử dụng chương trình GNED có trong OMNeT++
Định nghĩa cấu trúc của các message (các file có phần mở rộng msg):
Người sử dụng có thể định nghĩa rất nhiều kiểu messsage và thêm các trường dữ liệu cho chúng OMNeT++ sẽ dịch những định nghĩa này
Mã nguồn của các module đơn giản Đây là các file C++ với phần mở rộng là h hoặc cc
Hệ thống mô phỏng cung cấp cho ta các thành phần sau:
Phần nhân mô phỏng Phần này chứa code để quản lý quá trình mô phỏng và các thư viện lớp mô phỏng Nó được viết bằng C++, được biên dịch và được đặt cùng dạng với các file thư viện (các file có phần mở rộng là a hoặc lib)
Giao diện người sử dụng Giao diện này được sử dụng khi thực hiện quá trình mô phỏng, tạo sự dễ dàng cho quá trình sửa lỗi, biểu diễn (demonstration) hoặc khi thực hiện mô phỏng theo từng khối (batch execution of simulations) Có một vài kiểu giao diện trong OMNeT++, tất cả đều được viết bằng C++, được biên dịch và đặt cùng nhau trong các thư viện (các file có phần mở rộng là a hoặc lib)
4.1.6.2 Thực hiện mô phỏng và phân tích kết quả
Các chương trình thực hiện mô phỏng (the simulation executable) là các chương trình độc lập, tức là nó có thể chạy trên các máy khác không cài đặt OMNeT++ hay các file mô hình tương ứng Khi chương trình khởi động, nó bắt đầu đọc file cấu hình (thông thường là file omnetpp.ini) File này chứa các thiết lập để điều khiển quá trình mô phỏng thực hiện, các biến cho các tham số của mô hình File cấu hình cũng có thể được sử dụng để điều khiển nhiều quá trình mô phỏng, trong trường hợp đơn giản nhất là các quá trình mô phỏng này sẽ được thực hiện lần lượt bởi một chương trình mô phỏng
(simulation program) Đầu ra của quá trình mô phỏng là các file dữ liệu Các file này có thể là các file vector, các file vô hướng hoặc các file của người sử dụng
OMNeT++ cung cấp một công cụ đồ hoạ Plove để xem và vẽ ra nội dung của các file vector Tuy nhiên chúng ta cũng nên hiểu rằng khó mà có thể xử lý đầy đủ các file kết quả mà chỉ dùng riêng OMNeT++; các file này đều là các file có định dạng để có thể đọc được bởi các gói xử lý toán học của các chương trình như Matlab hay Octave, hoặc có thể được đưa vào bảng tính của các chương trình như OpenOffice Calc, Gnumeric hay Microsoft Excel
Tẩt cả các chương trình này đều có chức năng chuyên dụng trong việc phân tích số hoá, vẽ biểu diễn (visualization) vượt qua khả năng của OMNeT++
Các file vô hướng cũng có thể được biểu diễn bằng công cụ Scalar
Nó có thể vẽ được các biểu đồ, các đồ thị dựa vào tập hợp các toạ độ (x, y) và có thể xuất dữ liệu vào clipboard để có thể sử dụng trong các chương trình khác nhằm đưa những phân tích chi tiết hơn
Mục đích chính của giao diện người sử dụng là che những phần phức tạp bên trong cấu trúc của các mô hình đối với người sử dụng, dễ dàng điều khiển quá trình mô phỏng, và cho phép người sử dụng có khả năng thay đổi các biến hay các đối tượng bên trong của mô hình Điều này là rất quan trọng đối với pha phát triển và sửa lỗi trong dự án Giao diện đồ hoạ cũng có thể được sử dụng để trình diễn hoạt động của mô hình Cùng một mô hình người sử dụng có thể trên nhiều giao diện khác nhau mà không cần phải thay đổi gì trong các file mô hình Người sử dụng có thể kiểm thử và sửa lỗi rất dễ dàng qua giao diện đồ hoạ, cuối cùng có thể chạy nó dựa trên một giao diện đơn giản và nhanh chóng có hỗ trợ thực hiện theo khối (batch execution)
4.1.6.4 Các thành phần thư viện:
Các kiểu module có thể được lưu tại những vị trí độc lập với chỗ mà chúng thực sự được sử dụng Đặc điểm này cung cấp cho người sử dụng khả nhóm các kiểu module lại với nhau và tạo ra các thư viện thành phần
4.1.6.5 Các chương trình mô phỏng độc lập:
Các chương trình thực hiện quá trình mô phỏng có thể được lưu nhiều lần, không phụ thuộc vào các mô hình, sử dụng cùng một thiết lập cho các module đơn giản Người sử dụng có thể chỉ ra trong file cấu hình mô hình nào sẽ được chạy Điều này tạo khả năng cho người sử dụng có thể xây dựng phân phối nó như một công cụ mô phỏng độc lập Khả năng linh hoạt của ngôn ngữ mô tả topology cũng hỗ trợ cho hướng tiếp cận này.
Công cụ mô phỏng SUMO (Simulation of Urban MObility)
SUMO là một mã nguồn mở, có tính di động cao, là một công cụ mô phỏng microscopic giao thông đường bộ được thiết kế để xử lý mạng lưới giao thông lớn SUMO được phát triển bởi các nhân viên của viện hệ thống vận tải tại trung tâm không gian vũ trụ cả Đức - German Aerospace Center từ năm 2001
Việc mô phỏng giao thông thuận lợi cho việc đánh giá các thay đổi của cơ sở hạ tầng cũng như các chính sách áp dụng trước khi triển khai chúng trên thực tế
Chẳng hạn, tính hiệu quả của thuật toán tín hiệu đèn giao thông có thể được kiểm tra và tối ưu trong một mô phỏng trước khi áp dụng chúng ngoài thực tế
SUMO cho phép mô hình hóa các hệ thống giao thông bao gồm phương tiện đường bộ, giao thông công cộng và người đi bộ Kèm với SUMO là những công cụ hổ trợ mạnh mẽ chẳng hạn như công cụ định tuyến, mô phỏng, tính toán xuất nhập mạng SUMO có thể được hổ trợ thêm bởi các mô hình tùy chỉnh và cung cấp các APIs khác nhau để điều khiển mô phỏng từ xa
Công cụ mô phỏng SUMO có những chức năng sau:
Mô phỏng giao thông - microscope: các phương tiện, người đi bộ và phương tiện giao thông công cộng được mô hình hóa một cách rõ ràng
Hình 4.2 Sự khác nhau của các kiểu mô phỏng ( từ trái qua phải: macroscopic, microscopic, sub- microscopic)
Tương tác trực tuyến: điều khiển các mô phỏng với TraCI (Traffic Control Interface)
Mô phỏng giao thông đa phương tiện - multimodality, ví dụ: xe cộ, phương tiện giao thông công cộng và người đi bộ
Lịch thời gian của tín hiệu đèn giao thông có thể được nhập vào hoặc tạo ra tự động bởi SUMO
Không giới hạn quy mô mạng lưới cũng như số lượng mô phỏng của xe cộ
Hổ trợ nhập các định dạng như: OpenStreetMap, Visum, VISSIM,
SUMO được phát triển dựa trên C++ và chỉ sử dụng các thư viện di động
SUMO đãđược sử dụng trong một vài dự án để trả lời một lượng lớn các câu hỏi nghiên cứu:
Đánh giá hiệu suất của đèn giao thông
Đánh giá việc lựa chọn tuyến đường
SUMO đã được sử dụng để cung cấp dự báo cho các cơ quan thẩm quyền của thành phố Cologne trong suốt chuyến viếng thăm của Đức giáo hoàng nằm 2005 và trong suốt diễn ra World Cup 2006
SUMO đã được sử dụng để hỗ trợ mô phỏng hành vi của điện thoại trong xe để đánh giá hiệu quả của hoạt động giám sát lưu lượng truy cập dựa trên GSM
SUMO được sử dụng rộng rãi bởi cộng đồng V2X ( Vehicel to X)
4.2.4 Các ứng dụng thành phần:
Gói dữ liệu SUMO chứa đựng những ứng dụng sau:
Tên ứng dụng Mô tả
SUMO Công cụ mô phỏng giả lập microscopic với ứng dụng dòng lệnh
SUMO-GUI Công cự mô phỏng giả lập microscopic với giao diện người dùng GUI
NETCONVERT Network importer and generator -đọc mạng lưới đường giao thông từ những chuẩn định dạng khác nhau và chuyển đổi chúng thành định dạng của SUMO
NETGENERATE Tạo ra những mạng tóm lược cho mô phỏng SUMO
DUAROUTER Tính toán đường định tuyến nhanh nhất qua mạng, nhập vào những loại khác nhau của miêu tả được đòi hỏi
JTRROUTER Tính toán định tuyến từ những định nghĩa nhu cầu sử dụng tỉ lệ phần trăm
DFROUTER Tính toán định tuyến từ các phép đo cảm ứng vòng lặp
OD2TRIPS Phân tích ma trận O/D vào chuyển động xe độc lập
POLYCONVERTNhập vào các điểm quan tâm và đa giác từ các định dạng khác nhau và chuyển chúng thành một mô tả có thể mô phỏng được bằng SUMO-GUI
ACTIVITYGEN Tạo ra một nhu cầu dựa trên nguyện vọng di động của một mô hình dân số
Additional Tools Vài giải pháp cho những vấn đề khác nhau có thể dùng những công cụ này
Bảng 4.1 Các thành phần chính của SUMO
SUMO cho phép mô phỏng một yêu cầu giao thông đặt ra hay một mạng lưới bao gồm di chuyển của một chiếc xe qua một lộ trình nhất định [17] Mô phỏng này cho phép giải quyết một số lượng lớn của các chủ đề quản lý giao thông Mỗi phương tiện được mô hình hóa một cách rõ ràng, có tuyến đường đi riêng của mình và di chuyển độc lập qua một mạng cung cấp Để xây dựng mộ mạng lưới trong SUMO, một hệ thống đường giao thông chứa đựng các nút ví dụ như các điểm giao giữa các con đường – junctions và cạnh biên – edges là sự cần thiết
Một tập tin – file mạng lưới SUMO mô tả phần liên quan đến giao thông trong một bản đồ Nó bao gồm mạng lưới những con đường, những đoạn đường giao nhau và tín hiệu đèn giao thông trong một bản đồ
Một mạng SUMO bao gồm các thông tin giao thông tin liên quan sau:
Mỗi con đường như là một tập hợp của các làn xe
Vị trí, hình dạng và tốc độ giới hạn của mỗi làn
Hướng đi đúng của con đường
Sự kết nối giữa các làn xe tại các điểm giao lộ
Vị trí và chính sách của tín hiệu đèn giao thông
Các tập tin được sử dụng trong SUMO để tạo nên mô phỏng bản đồ giao thông:
Tất cả các nút có một vị trí xác định ( tọa độ x và y, mô tả khoảng cách so với gốc tọa độ, tính bằng m) và cũng có một định danh id để tham chiếu Một tập tin đơn giản như sau:
Tập tin có thể được chỉnh sửa với công cụ soạn thảo text và được lưu lại ví dụ như “name.nod.xml” ở đây “.nod.xml” là hậu tố tập tin
Bây giờ, phải kết nối các nút giao lộ với đường giao thông Ta có ID nút đến, ID nút nguồn và id của đường giao thông để tham chiếu Đường giao thông có hướng, do đó mỗi phương tiện đang di chuyển trên đoạn đường này sẽ bắt đầu tại nút cho bởi from và kết thúc tại nút cho bởi to
Lưu dữ liệu này đến một tập tin có tên là “name.edg.xml” Khi ta có các nút giao lộ và các đường giao thông chúng ta có thể gọi các công cụ của SUMO để tạo ra một mạng lưới
Câu lệnh này sẽ ra một mạng lưới giao thông với tên gọi là name.edg.xml
Sau khi đã có tập tin về mạng lưới, giờ phải cần tới những phương tiện mô phỏng trên mạng lưới này Trong SUMO các phương tiện có những loại khác nhau, được xác định bởi các tính chất cơ bản như: chiều dài, gia tốc và tốc độ tối đa Hơn nữa, nó cần một thứ gọi là tham số xích- ma (sigma), tham số này biểu hiện ngẫu nhiên các hành vi theo mô hình được sử dụng
Dữ liệu định tuyến này được lưu thành tập tin “name.rou.xml”
Configuration file (.sumo.cfg.xml) Gắn kết tất cả các tập tin trên vào chung một tập tin cấu hình
Mô phỏng kết hợp hai hướng [18]
Như đã đề cập trước đó, Veins là dự kết hợp của hai công cụ mô phỏng: công cụ mô phỏng mạng OMNeT++ và công cụ mô phỏng đường giao thông SUMO bởi việc mở rộng thêm mỗi công cụ một module đã được thiết kế Trong suốt quá trình chạy mô phỏng, những module này sẽ trong đổi thông tin giao tiếp với nhau cũng như theo dõi di động thông qua kết nối TCP
OMNeT++ là một công cụ mô phỏng dựa trên sự kiện, vì thế nó kiểm soát việc di động bằng lập lịch chuyển động của các nút đều đặn Điều này cũng phù hợp với phương thức của SUMO, công cụ mô phỏng theo các khoảng thời gian
Hình 4.4 – Mô phỏng kết hợp hai hướng: OMNeT++ và SUMO
Như trong hình 4.4, các module điều khiển được tích hợp với OMNeT++ và SUMO đã có khả năng đưa vào hàng đợi buffer bất cứ lệnh nào đến trong giữa khoảng thời gian để đảm bảo việc thực hiện đồng bộ ở các bước thời gian timestep xác định Tại mỗi timestep, OMNeT++ sẽ gửi tất cả các lệnh sau khi được đệm đến SUMO và kích hoạt đúng timestep của mô phỏng giao thông Sau khi hoàn thành các timestep trong mô phỏng giao thông SUMO, SUMO sẽ gửi một chuỗi lệnh và vị trí của tất cả các xe đã được khởi tạo lại đến module OMNeT++ Điều này cho phép OMNeT++ tác động trở lại đến Trace đã nhận được bởi việc giới thiệu các nút mới, bằng cách xóa đi các nút đã đi đến đích của chúng và bằng cách di chuyển các nút tương ứng theo mô phỏng giao thông của các nút đó Sau khi xử lí tất cả các lệnh đã nhận được và di chuyển tất cả các nút theo thông tin di động, OMNeT++ sau đó sẽ thực hiện thúc đẩy mô phỏng (Advance Simulation) cho đến khi bước thời gian timestep tiếp theo, điều này cho phép các nút phản ứng lại với điều kiện mội trường thay đổi, ví dụ như: tốc độ, tuyến đường đi
Hình 4.5 – Các bản tin trao đổi giữa SUMO và OMNeT++
Hình 4.5 cho thấy sự tương tác giữa hai mô phỏng Việc sử dụng một giao thức yêu cầu/ đáp ứng đơn giản, mô phỏng giao thông đường bộ SUMO có thể bị ảnh hưởng bởi OMNeT++ trong một số trường hợp Quan trọng nhất, các bước nhảy thời gian timestep được tạo ra để thúc đẩy mô phỏng trước trong SUMO Hơn nữa, các phương tiện có thể bị dừng lại để tạo ra ùn tắc giao thông, chúng có thể được tiếp tục di chuyển lại để giải quyết những ùn tắc và mỗi phương tiện được mô phỏng có thể được định tuyến lại riêng biệt quanh những đoạn đường tùy ý Bằng cách này, Veins phản ánh chính xác làm thế nào người lái xe có thể biết được về ùn tắc giao thông và sẽ cố để tránh nó
Hình 4.5 mô tả xen kẽ của hai giai đoạn của mô phỏng kết hợp Trong giai đoạn đầu, các lệnh yêu cầu được gửi đến SUMO và trong giai đoạn thứ hai, các lệnh được thực thi và kết quả nhận được dữ liệu Trace di động Bằng cách này, cả hai công cụ mô phỏng được gắn kết chặt chẽ và SUMO chỉ có thể thực hiện một bước mô phỏng sau khi tất cả các sự kiện trong một bước thời gian timestep đã được xử lí trong mô phỏng mạng OMNeT++
Hình 4.6 – Giao diện người sử dụng chạy mô phỏng mạng và giao thông đường bộ song song
Có thể thấy vị trí của các nút, đại diện cho những dấm chấm tròn trên OMNeT++ là chính xác giống với vị trí các phương tiện trong SUMO – hình 4.6
Phần mềm mô phỏng VEINS
Veins là một khung làm việc mã nguồn mở thực hiện mô phỏng liên lạc truyền thông giữa các phương tiện tham gia giao thông Inter-Vehicular Communication (IVC) bao gồm một công cụ giả lập sự kiện mạng OMNeT++ (The
Objective Modular Network Testbed) và một công cụ mô phỏng giao thông đường bộ SUMO (Simulation of Urban MObility)
Hình 4.7 - Công cụ mô phỏng Veins
4.4.1 Các tính năng của Veins:
Veins có những tính năng sau[http://veins.car2x.org/features/]:
Dựa trên 100% phần mềm mã nguồn mở cung cấp khả năng mở rộng không hạn chế
Cho phép cấu hình lại và định tuyến lại trực tuyến của các phương tiện mô phỏng
Dựa trên mô hình phương tiện di động tin cậy và việc triển khai đã được thực hiện bởi cộng đồng vận tải và các nhà khoa học nghiên cứu giao thông
Dựa trên đầy đủ chi tiết các mô hình của chuẩn IEEE 802.11p và
IEEE 1609.4 DSRC/WAVE tầng mạng Network, bao gồm cả hoạt động đa kênh, truy cập kênh QoS, nhiễu và hiệu ứng giao thoa
Có thể bao gồm các mô hình Cell mạng di động, ví dụ: LTE…
Có thể mô phỏng thành phó ở cấp độ các khối trong thời gian thực trên một máy trạm
Có thể được triển khai trên một cụm máy tính cho việc mô phỏng
Có thể nhập vào các ngữ cảnh mô phỏng từ OpenStreetMap, bao gồm các tòa nhà, giới hạn tốc độ, số lượng làn đường, tín hiệu đèn giao thông, cho phép và hạn chế rẽ
Tính toán hiệu ứng bóng râm (shadowing) gây ra bởi các tòa nhà cũng như các phương tiện
Cung cấp các nguồn dữ liệu cho một một vùng số liệu rộng lớn, bao gồm thời gian di chuyển và khí thải
Được hổ trợ bởi cộng đồng người sử dụng ở khắp thế giới
Veins được tạo thành từ hai mô phỏng riêng biệt, OMNET ++ để mô phỏng mạng và SUMO cho mô phỏng giao thông đường bộ Để thực hiện đánh giá IVC, cả hai công cụ mô phỏng này sẽ chạy song song với nhau, kết nối với nhau thông qua một Socket TCP Các giao thức cho sự giao tiếp này đã được tiêu chuẩn hóa gọi là giao diện điều khiển giao thông Traffic Control Interface ( TraCI)
Hình 4.8 – Cấu trúc mô-đun của Veins
Công cụ này cho phép mô phỏng hai hướng kết hợp gồm giao thông đường bộ và mạng giao thông Chuyển động của các phương tiện trên đường giao thông trong công cụ mô phỏng SUMO được phản ánh trong chuyển động của các nút trong công cụ mô phỏng OMNet++
Veins khởi tạo một nút mạng cho mỗi phương tiện trong SUMO Tác vụ này được kiểm soát bởi mô-đun TraCIScenarioManagerLaunchd, mô đun này kết nối đến một TraCI Servervà mô tả các sự kiện như là sự tạo ra và di chuyển của phương tiện Đối với mỗi phương tiện được tạo ra trong SUMO, nó sẽ được gán với một mô đun ghép OMNeT++ trong mô phỏng OMNeT++ Mô-đun này được giả định là chứa một mô-đun phụ di động của loại mô-đun TraCIMobility
Tại những khoảng thời gian thông thường nó sẽ sử dụng mô đun này để thúc đẩy mô phỏng trong SUMO và cập nhật thông tin di động của các nút chẳng hạn như vị trí, tốc độ và hướng, dựa trên hành vi của các phương tiện Đối với các bài kiểm tra nhanh, mô-đun TraCIMobilitycũng bao gồm chức năng dừng một phương tiện tại một điểm thời xác định trước, điều này được cấu hình thông qua thông số accidentStart và accidentDuration
Các tham số hay dùng của mô-đun TraCIScenarioManagerLaunchd là:
Tên tham số Mô tả updateinterval Khoảng thời gian giữa những lần cập nhật của mô phỏng SUMO moduleType Loại mô-đun OMNeT++ gán cho mỗi phương tiện port Port TCP đển kết nối đến sumo- launchd seed Số ngẫu nhiên để cấu hình cho SUMO
Bảng 4.2 – Các tham số của mô-đun TraCIScenarioManagerLaunchd
Các tham số hay dùng của mô-đun TraCIMobility là:
Tên tham số Mô tả accidentCount Số lượng các tai nạn giao thông accidentStart Thời gian cho đến khi tai nạn đầu tiên, so với thời gian khởi hành accidentDuration Khoảng thời gian xảy ra tai nạn accidentInterval Thời gian giữa các tai nạn
Bảng 4.3 – Các tham số của mô-đun TraCIMobility
Mô đun ứng dụng có thể sử dụng TraCICommandInterface, thuận tiện truy cập từ TraCIMobility, để tương tác với mô phỏng đang chạy.
Mô phỏng
Truy cập OpenStreetMap để tải về bản đồ số, OpenStreetMap là nguồn dữ liệu bản đồ của hàng ngàng trang web, ứng dụng di động và thiết bị phần cứng [https://www.openstreetmap.org/about]
Khu vực được lựa chọn để mô phỏng là khu vực xung quanh hồ Con Rùa, trung tâm Thành Phố Hồ Chí Minh như hình 4.9
Hình 4.9 – Khu vực bản đồquanh hồ Con Rùa, trung tâm Thành Phố Hồ Chí Minh
Truy cập đến http://sumo.dlr.de/wiki/Networks/Import/OpenStreetMap và chép thành phần poly cho bản đồ và lưu với định dạng file xml
Tiếp theo đó chúng ta sử dụng hàm lệnh NETCONVERT để chuyển đổi thành bản đồ số phù hợp với mô phỏng SUMO
$netconvert osm-files map.osm -o map.net.xml output.street-names true output.original-names true
$polyconvert net-file map.net.xml osm-files map.osm type-file typemap.xml -o map.poly.xml
$python C:/Users/datld/src/sumo-0.19.0/tools/trip/randomTrips.py -n map.net.xml -e 100 -l
$python C:/Users/datld/src/sumo-0.19.0/tools/trip/randomTrips.py -n map.net.xml -r map.rou.xml -e 100 -l
Sau quá trình này chúng ta sẽ được các file chính map.net.xml, map.poly.xml, map.rou.xml danh cho mô phỏng
Ta có bản đồ được mô phỏng trong SUMO như sau:
Hình 4.10 – Bản đồ mô phỏng trong SUMO
Trong SUMO thì các việc định nghĩa các tuyến được thực hiện như sau:
Trong mô phỏng có 5 luồng xe chạy, bao gồm tất cả 200 phương tiện lưu thông, mỗi luồng chia thành 40 xe như trong hình 4.11 Trong mô phỏng sẽ định các tuyến đường đi cho các xe giao nhau tại các giao lộ để mô phỏng trường hợp một số lượng lớn phương tiện tập trung lại một chổ mà ở đó lớn hơn khả năng đáp ứng của phần đường đó, điều này sẽ tạo ra trường hợp bị tắc nghẽn giao thông, mà em muốn ứng dụng để cảnh báo về vấn đề tắc nghẽn
Hình 4.11 – Các luồng traffic trong mô phỏng.
Mức độ tắc nghẽn của mỗi xe được thể hiện thành những màu được mô phỏng trong Omnet++ theo bảng:
Mức độ nghẽn Màu Thời gian nghẽn (s)
Bảng 4.4 - Thống kê mức độ nghẽn
Mỗi luồng xe được tạo ra trong mô phỏng tương ứng với các bảng thống kê như sau:
Luồng Màu Limit Speed of
Speed of vehicle Period Số lượng
Bảng 4.5 - Thông kê luồng xe mô phỏng 1 Ở đây thông số Speed of vehicle là tốc độ tối đa của xe trong mô phỏng, 8.33 m/s tương ứng với tốc độ 30 km/h và được tạo ra trong SUMO:
Thông số Limit speed of road là tốc độ tối đa cho phép của làn đường được tao ra trong SUMO:
Period là thông số lượng xe được tạo ra mỗi giây của luồng
Xét trường hợp Vt = 1/3 Vlimitroad
Xét trường hợp Vt = 1/2 Vlimitroad
Mỗi luồng xe được tạo ra trong mô phỏng tương ứng với các bảng thống kê như sau:
Luồng Màu Limit Speed of
Speed of vehicle Period Số lượng
Bảng 4.6 - Thống kê luồng xe mô phỏng 2
Trong trường hợp này ta mô phỏng tốc độ của xe là 13.88 m/s tương ứng với 50 km/h, tuy nhiên tốc độ này phụ thuộc vào tốc độ giới hạn của con đường, không thể vượt quá tốc độ cho phép của con đường được
Trong suốt quá trình mô phỏng, em ghi nhận lại các thông số như sau:
Tốc độ của phương tiện và mức độ nghẽn tương ứng
Tổng thời gian trung bình của số lượng gói tin dữ liệu đã nhận được
Số lượng trung bình của các gói tin gửi đi
Trong qúa trình mô phỏng, mức độ tắc nghẽn cũng được biểu thi qua những màu sắc của các phương tiện trong omnet, tương ứng với vị trí của phương tiện của phương tiện như trong hình 4.12
Hình 4.12 - Các phương tiện đang di chuyển trong SUMO
Hình 4.13 - Biểu thị Mức độ tắc nghẽn trong Omnet++ Ở đây em ghi nhận tốc độ của các phương tiện trong suốt quá trình mô phỏng để xác định phương tiện đó có đang trong tình trạng bị nghẽn hay không Và chọn ra một trong số các phương tiện đang trong tình trạng bị tắc nghẽn và vẽ đồ thị tốc độ của phương tiện đó cùng với mức độ nghẽn trên cùng một đồ thị
Trường hợp mô phỏng một: Ở trường hợp này, tốc độ của phương tiện được thiết lập nhỏ hơn tốc độ giới hạn cho phép của con đường Ta thu được kết quả như biểu đồ trong hình 4.14:
Hình 4.14 - Biểu đồ thông số mức độ nghẽn tương ứng với tốc độ của phương tiện mô phỏng 1
Kết quả mô phỏng cho thấy rằng, sự phát hiện tắc nghẽn phân theo từng mức độ tắc nghẽn tương ứng với tốc độ phương tiện theo thời gian, ngay khi tốc độ của xe bắt đầu giảm hơn mức ngưỡng tốc độ cho phép của con đường thì giải thuật bắt đầu tính toán mức độ nghẽn theo tốc độ và theo thời gian, và mức độ tắc nghẽn đạt mức C p 5cho đến khi tốc độ của xe trở nên lớn hơn mức ngưỡng cho phép của con đường
Xét trường hợp Vt = 1/3 Vlimitroad
Xét trường hợp Vt = 1/2 Vlimitroad
Trường hợp mô phỏng hai:
Lúc này tốc độ của phương tiện được tăng lên 13.88 m/s so với 8.3 m/s so với trường hợp một Ta thu được kết quả như biểu đồ hình 4.15:
Hình 4.15 - Biểu đồ thông số mức độ nghẽn tương ứng với tốc độ của phương tiện mô phỏng 2 Ở đây tốc độ của phương tiện là 13.88 m/s nhưng so với tốc độ giới hạn của con đường chỉ cho phép chạy tối đa 11.11 m/s đều này dẩn đến tốc độ thực tế
Speed Congestion của phương tiện chỉ đạt mức tối đa là 11.11 m/s Hơn nữa, việc tăng tốc độ di chuyển của phương tiện so với trường hợp một về mức độ nghẽn lại có phần nhiều hơn so với trường hợp một vì tình trạng “bị nghẽn cổ chai” và có lượng thời gian di chuyển đến đích lại lâu hơn so với trường hợp một như trong bảng 4.7 và biểu đồ
Bảng 4.7 - So sánh tổng thời gian di chuyển của phương tiện trong mô phỏng 1 và mô phỏng 2
Hình 4.16 - So sánh thời gian di chuyển giữa phương mô phỏng 1 và mô phỏng 2
Hình 4.17 - So sánh tốc độ và mức độ nghẽn giữa hai mô phỏng 1 và mô phỏng 2
Ngoài ra ta còn phải quan tâm đến vấn đề mất gói dữ liệu khi các phương tiện đang trong tình trạng bị tắc nghẽn, trong quá trình mô phỏng ta thu thập
TR AV EL TIME (S ) được tổng số gói tin bị mất gói của 200 phương tiện đã trong cả hai mô phỏng như sau:
Hình 4.18 – Tổng lượng mất gói tin trong cả hai mô phỏng Điều này thể hiện rõ tình trạng bão broadcast xảy ra khi các phương tiện tập trung khi bị ùn tắc giao thông Ta có thể thấy rằng, nhóm phương tiện từ 13 đến 49 bị tình trạng mất gói rất nhiều như hình 4.19, điều nay phản ánh chính xác quá trình di chuyển của các phương tiện mô phỏng khi thời gian đầu lượng phương tiện được tạo ra rất nhiều, tập trung lại gây ra tình trạng ùn tắc, từ đó làm xuất hiện tình trạng bão broadcast dẩn đến vấn đề gây ra mất gói tin trong đổi giữa các phương tiện với nhau
Total packet loss 1 Total packet loss 2
Hình 4.19 – Số lượng mất gói tin từ node 13 – 49
Trong khi đó nhóm phương tiện từ 169 – 199 Lúc này tình trạng ùn tắc giao thông đã giảm rõ rệt và gần như hết Thì tình trạng bị mất gói tin cũng giảm đi rất rõ, thậm chí phương tiện mất gói tin bằng 0, như hình 4.20:
Hình 4.20 – Số lượng mất gói tin từ node 169 - 199
Như vậy có thể thấy rằng, cần phải có một phương pháp định tuyến hiệu quả hơn nhằm giảm thiểu tình trạng bị mất gói tin cho các phương tiện trong môi trường đô thị nơi có nhiều phương tiện di chuyển và những môi trường khác nơi có sự tắc nghẽn giao thông thường xuyên xảy ra
Total packet loss 1 Total packet loss 2
Total packet loss 1 Total packet loss 2
Trong mô phỏng cũng đưa vào ứng dụng chuyển hướng phương tiện trong cùng một luồng phát hiện ra có sự tắc nghẽn, khi đó sẽ tự chuyển hướng di chuyển để tránh nơi bị tắc nghẽn này
Hình 4.21 - Phát hiện nghẽn và đổi hướng di chuyển trong SUMO
Hình 4.22 - Phát hiện nghẽn và đổi hướng di chuyển trong Omnet++
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Hiện nay, tình trạng ùn tắc giao thông đang là vấn đề cấp thiết cần phải có giải pháp trong tương lai gần Hệ thống giao thông thông minh đã và đang được nghiên cứu để giải quyết vấn đề này cả trong và ngoài nước Và VANET (Vehicular Ad Hoc Network) là một công nghệ sử dụng các xe di chuyển như các nút trong một mạng để tạo nên một mạng di động, gần đây công nghệ này đang được rất nhiều tổ chức quan tâm nghiên cứu phát triển Công nghệ này có rất nhiều ứng dụng dành cho hệ thống giao thông thông minh từ ứng dụng thu phí tự động, dịch vụ internet, dịch vụ quảng cáo…
Luận văn này nhằm nghiên cứu một giải pháp phát hiện ùn tắc giao thông dựa vào VANETnhư là một giải pháp để giảm tình trạng ùn tắc giao thông hiện nay
Luận văn đưa ra giao tiếp giữa các phương tiện với nhau V2V, giải pháp chia mức độ tắc nghẽn của phương tiện thành nhiều mức độ khác nhau tùy thuộc vào tốc độ ngưỡng cho phép của các tuyến đường, để từ đó quảng bá bản tin đính kèm mức độ ngưỡng này đến các phương tiện khác cùng với vị trí bị tắc nghẽn Từ đó các phương tiện đưa ra quyết định về việc chuyển hướng di chuyển khác nhằm tránh đi vào tuyến đường đã bị ùn tắc, điều này sẽ giảm thiểu được tình trạng ùn tắc thêm
Ngoài ra, vấn đề bão broadcast gây ra tình trạng mất nhiều gói tin là vấn đề còn tồn đọng của luận văn này
Các kết quả được thực hiện dựa trên khung làm việc mô phỏng Veins, một công cụ mô phỏng dành cho giao thông đường bộ được phát triển từ năm 2006
Khung làm việc này được sử dụng ở cả năm châu lục, bao gồm các trường đại học, cơ quan chính phủ và các việc nghiên cứu độc lập cũng như các trung tâm nghiên cứ và phát triển của các nhà sản xuất ô tô lớn Điều này tạo thuận lợi cho sự phát triển của luận văn sau này Và hướng phát triển của luận văn là sẽ thêm các RSU ( Road Side Unit) vào mô hình mạng VANET để tăng thêm tốc độ xử lí các bản tin trong khu vực có mật độ phương tiện dày đặc như khu vực trong thành phố, đồng thời nghiên cứu thêm các giải thuật định tuyến phù hợp hơn cho môi trường đô thị và nghiên cứu sâu hơn về các cơ chế phát hiện tắc nghẽn cũng như việc cảnh báo khi có xảy ra tai nạn trong giao thông để phù hợp hơn với tình trạng giao thông ngày càng phức tạp như hiện nay.
