ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3G CHO HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH Ở VIỆT NAM + Tìm hiểu về hệ thống giao thông thông minh (ITS). + Tìm hiểu những ứng dụng của hệ thống ở Việt Nam + Đề xuất mô phỏng mô hình hệ thống giao thông thông minh Telematics Car Phương pháp nghiên cứu. + Khai thác những tài liệu hiện có về giao thông thông minh hiện nay. + Sử dụng những ứng dụng đã được thực hiện và thành công cả ở trong nước.
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Nguyễn Hải Hòa ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3G CHO HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH Ở VIỆT NAM TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2014 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Đặng Hoài Bắc Phản biện 1: ………………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………………. Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm 2014 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin, tốc độ đô thị hoá ngày càng phát triển, nhu cầu đi lại của con người ngày càng cao. Tuy nhiên cở sở hạ tầng, hệ thống giao thông hiện nay chưa đáp ứng đủ nhu cầu đó. Hiện tượng ùn tắc thường xuyên xảy ra, liên tục trên khắp các tuyến phố, môi trường ngày càng ô nhiễm. Hàng ngày cũng xảy ra không biết bao nhiêu vụ tai nạn. Trước sự bức bách đó đòi hỏi phải có một giải pháp để giải quyết vấn đề nói trên. Hệ thống giao thông thông minh được ra đời để đáp ứng hiện thực đó. Tại các nước phát triển như Mỹ, Trung Quốc, Pháp, Nhật Bản…, khái niệm “Hệ thống giao thông thông minh ITS” không còn xa lạ. Cụ thể, đó là việc đưa công nghệ cao của thông tin - truyền thông ứng dụng vào cơ sở hạ tầng và trong phương tiện giao thông (chủ yếu là ô tô), tối ưu hoá quản lý, điều hành nhằm giảm thiểu ùn tắc, tai nạn, tăng cường năng lực vận tải hành khách… Tất cả những thứ đó đã giúp cải thiện rõ rệt tình hình giao thông. Con người ngày được thoải mái hơn khi đi ra đường không còn chứng kiến những cảnh tắc đường cả cây số. Luận văn sẽ làm nổi bật vai trò của công nghệ viễn thông trong hệ thống giao thông thông minh. - Mục tiêu. + Tìm hiểu về hệ thống giao thông thông minh (ITS). + Tìm hiểu những ứng dụng của hệ thống ở Việt Nam + Đề xuất mô phỏng mô hình hệ thống giao thông thông minh Telematics Car - Phương pháp nghiên cứu. + Khai thác những tài liệu hiện có về giao thông thông minh hiện nay. + Sử dụng những ứng dụng đã được thực hiện và thành công cả ở trong nước. 2 + Tiến hành thử nghiệm trong phạm vi nhỏ có thể thực hiện được rồi dần dần áp dụng rộng rãi. - Nhiệm vụ của đề tài. + Nghiên cứu tổng quan về hệ thống giao thông thông minh. + Tìm hiểu những ứng dụng của hệ thống ở Việt Nam hiện nay và đề xuất mô phỏng mô hình hệ thống giao thông thông minh Telematics Car. - Ý nghĩa của đề tài. Với tình hình giao thông hiện nay, sử dụng hệ thống giao thông thông minh là một trong những đòi hỏi cấp thiết cần được quan tâm, tìm hiểu kỹ lưỡng. Hệ thống giao thông thông minh là một trong những hệ thống an toàn và cần thiết cho chúng ta hiện nay. Vì tất cả những lý do trên mà em đã mạnh dạn bắt tay vào chọn đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng công nghệ 3G cho hệ thống giao thông thông minh ở Việt Nam”. 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 1.1. Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động 3G Mạng thông tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM. Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói. Hình 1.1 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của TTDĐ 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi. RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc BSC: Base Station Controller: bộ điều khiển trạm gốc RNC: Rado Network Controller: bộ điều khiển trạm gốc CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh PS: Packet Switch: chuyển mạch gói SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin Server: máy chủ 4 PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PLMN: Public Land Mobile Network: mang di động công cộng mặt đất Hình 1.1. Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý. Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn. 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN. Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS). Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM). Tài liệu chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS được gọi là 3G WCDMA UMTS 1.2. Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3GWCDMA UMTS hỗ trợ Vì TTDĐ 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhập Internet và lưu lượng thông tin số liệu khác sẽ phát triển nhanh. Ngoài ra TTDĐ 3G cũng được sử dụng cho các dịch vụ tiếng. Nói chung TTDĐ 3G hỗ trợ các dịch vụ tryền thông đa phương tiện. Vì thế mỗi kiểu lưu lượng cần đảm bảo một mức 5 QoS nhất định tuỳ theo ứng dụng của dịch vụ. QoS ở W-CDMA được phân loại như sau: Loại hội thoại (Conversational, rt): Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (thoại chẳng hạn). Loại luồng (Streaming, rt): Thông tin một chiều đòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (phân phối truyền hình thời gian thực chẳng hạn: Video Streaming) Loại tương tác (Interactive, nrt): Đòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất định và tỷ lệ lỗi thấp (trình duyệt Web, truy nhập server chẳng hạn). Loại nền (Background, nrt): Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất được thực hiện trên nền cơ sở (e-mail, tải xuống file: Video Download) Môi trường hoạt động của 3WCDMA UMTS được chia thành bốn vùng với các tốc độ bit R b phục vụ như sau: Vùng 1: trong nhà, ô pico, R b 2Mbps Vùng 2: thành phố, ô micro, R b 384 kbps Vùng 2: ngoại ô, ô macro, R b 144 kbps Vùng 4: Toàn cầu, R b = 12,2 kbps 6 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH 2.1. Lịch sử ra đời và phát triển của ITS. 2.2. Khái niệm về hệ thống giao thông thông minh ITS (Intelligent Transport System) là sự ứng dụng công nghệ cao điện tử tin học và viễn thông để điều hành và quản lý hệ thống giao thông vận tải. ITS được coi là một hệ thống lớn, trong đó con người, phương tiện giao thông, mạng lưới đường giao thông là các thành phần của hệ thống, liên kết chặt chẽ với nhau. ITS được hoạch định để giảm bớt tắc nghẽn giao thông, bảo đảm an toàn, giảm nhẹ những tác động xấu tới môi trường, tăng cường năng lực vận tải hành khách. Không những trong lĩnh vực giao thông đường bộ, ITS còn được áp dụng với hàng không, đường sắt, đường sông và cả trong đường biển; song đa dạng và hiệu quả hơn cả vẫn là trong giao thông vận tải đô thị. 2.3. Các thành phần của hệ thống giao thông thông minh Hệ thống giao thông thông minh là một hệ thống lớn trong đó bao gồm hạ tầng giao thông và phương tiện được kết hợp chặt chẽ với nhau.Cấu trúc của hệ thống được minh họa như Hình 2.1: Hạ tầng giao thông thông minh Quản lý trục đường chính Quản lý đường cao tốc An toàn và ngăn ngừa tại nạn Quản lý đường trong các điều kiện thời tiết Vận hành và bảo trì đường bộ 7 Quản lý vận tải hành khách Quản lý sự cố giao thông Quản lý khẩn cấp Trả tiền và thanh toán điện tử Thông tin du lịch Hệ thống điều hành xe chở container Quản lý vận tải đa phương thức Phương tiện thông minh Hệ thống ngăn ngừa va chạm Hệ thống hỗ trợ người lái Hệ thống cảnh báo va chạm Hình 2.1 : Hệ thống giao thông thông minh. 2.3.1. Hạ tầng giao thông thông minh (Intelligent infrastructure). - Hệ thống quản lý trục giao thông chính (Arterial Management). - Hệ thống quản lý đường cao tốc (Freeway Management). - Hệ thống an toàn và ngăn ngừa tai nạn (Crash Prevention and Safety) - Hệ thống quản lý đường trong các điều kiện thời tiết (Road Weather Management). - Hệ thống vận hành và bảo trì đường bộ (Roadway Operation and Maintenance). - Hệ thống quản lý vận tải hành khách (Transit Management) - Hệ thống quản lý sự cố giao thông (Traffic Inciddent Management). 8 - Hệ thống quản lý khẩn cấp. (Emergency Management). - Hệ thống trả tiền, thanh toán điện tử (Electronic Payment & Pricing). 2.3.2. Phương tiện thông minh (Intelligent Vehicles). - Hệ thống ngăn ngừa va chạm (Collision Avoidance). - Hệ thống hỗ trợ người lái (Driver Assistance). - Hệ thống cảnh báo va chạm (Collision Notification). 2.4. Tình hình triển khai giao thông thông minh tại Việt Nam Hiện nay, Hệ thống giao thông thông minh (Intelligent Transport System - ITS) đã được ứng dụng triển khai ở nhiều nước tiến tiến trên thế giới và khu vực với nhiều ứng dụng tiện ích chủ yếu như: Tổ chức mạng lưới thông tin giữa các trung tâm điều hành giao thông; Thông tin điều hành và kiểm soát giao thông trên đường; Thu phí không dừng; Kiểm soát xe tải trọng nặng; Thông tin về tắc nghẽn và sự cố; Thông tin về thời tiết và tình trạng mặt đường; Thông tin về thời gian đi lại; Hỗ trợ thông tin về xe Bus; Cung cấp thông tin về nơi đỗ xe và thu phí điểm đỗ xe. Ở nước ta, Theo báo cáo của Vụ KHCN Bộ GTVT thì Lộ trình ứng dụng ITS ở Việt Nam chia làm 3 giai đoạn: - Giai đoạn 1 từ nay đến 2015 mục tiêu gồm các ứng dụng sau: + Thống nhất tiêu chuẩn hoá hệ thống ITS toàn quốc. + Qui hoạch và xây dựng các trung tâm điều hành và kiểm soát GT tại 3 khu vực Bắc, Trung, Nam. + Kiểm soát thông tin trên đường tập trung vào các điểm xung yếu. + Thông tin tắc nghẽn giao thông do sự cố. + Hỗ trợ và điều hành giao thông trong trường hợp có sự cố. + Trao đổi dữ liệu giữa các Trung tâm điều hành để thực hiện việc thông tin, kiểm soát giao thông. + Thu phí không dừng và một dừng tại đảo thu phí. + Xây dựng hệ thống cân động lực để kiểm soát xe quá tải. [...]... dựng các trạm thu phí tự động - VOV giao thông - VOV bản đồ giao thông 10 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3G ĐỂ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH Ở VIỆT NAM 3.1 Khái niệm hệ thống giao thông thông minh Telematics Car Về cơ bản, hệ thống giao thông thông minh Telematics Car là sự kết hợp giữa tính toán, công nghệ thông tin và viễn thông ứng dụng vào Ôtô Các công nghệ Telematics Car nổi bật được đưa... tìm hiểu công nghệ 3G và ứng dụng nó vào hệ thống giao thông thông minh Luận văn đã nêu một số biện pháp giảm tình trạng tắc đường Ở chương 3 luận văn em đã đề xuất mô hình hệ thống giao thông thông minh Telematics car, hệ thống này đã đưa ra một số giải pháp cảnh báo làm giảm tình trạng tắc tắc đường, giảm ô nhiễm môi trường của Việt Nam, đặc biệt là các thành phố lớn Hệ thống giao thông thông minh Telematics... thống giao thông thông minh Telematics Car Bằng việc sử dụng công nghệ thông tin tiên tiến, công nghệ thông tin di động 3G các phương tiện giao thông thông minh, cấu trúc hạ tầng thông minh nhận và gửi thông tin thông qua các bộ cảm biến, bộ dò, camera giám sát, thiết bị giám sát trên không và vệ tinh để hỗ trợ việc quản lý hệ thống giao thông và người đang điều khiển phương tiện giao thông Người điều... Các hành thông công cộng 6.Hỗ trợ cho Sử dụng giao các phương thông công giao thông thông tin về giao việc sử dụng khách của (13) Cung cấp thức vận cộng công cộng chuyển khác nhau giao thông (14) Hỗ trợ các hoạt động vận tải công cộng và quản lý hoạt động công cộng Người Giaothông Thực hiện chuyên chở công việc quản lý và các hành cộngthuận hoạt động khách của tiện hơn, giao thông và giao thông quản... các khu đô thị lớn Như vậy với việc ứng dụng công nghệ giao thông thông minh không những hỗ trợ tốt công việc vận hành, quản lý, khai thác hệ thống đường cao tốc mà còn hỗ trợ giải quyết đồng bộ các vấn đề tồn tại bức thiết hiện nay của mạng lưới giao thông đường bộ như tình trạng xe quá tải, tình trạng tắc nghẽn giao thông Các ứng dụng ITS ở Việt Nam hiện nay - Hệ thống ITS vào đường cao tốc - Xây dựng... các cảnh báo Kết quả thu được từ hệ thống giao thông thông minh Telematics Car là rất tốt, nó đáp ứng được yêu cầu đặt ra Hệ thống giao thông thông minh Telematics Car góp phần giảm thiểu ách tắc, cải thiện độ an toàn và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống giao thông vận tải Các tiêu chuẩn công nghệ nghiên cứu gồm: thu phí tự động, hệ thống chỉ đường, hệ thống tự động báo kẹt xe Sản phẩm nghiên... 3.3.1 Hệ thống máy chủ Đây là hệ thống quan trọng nhất trong việc tích hợp các phương thức truyền thông cũng như dữ liệu trong các cấu phần kỹ thuật của hệ thống ITS 18 Hệ thống giao thông thông minh Telematics Car bao gồm 01 máy chủ và nhiều thiết bị đầu cuối được gắn trên phương tiện tham gia giao thông Hệ thống này thực hiện các chức năng của chính nó nhằm đạt tất cả các mục tiêu về giao thông hiệu... và rất dễ hòa cũng với các hệ thống giao thông minh khác hiện có của Việt Nam Ở luận văn này em đã tìm hiểu và xây dựng hệ thống chỉ đường, hệ thống thu phí tự động, định vị vị trí của xe và tự động cảnh báo cho người tham gia giao thông có những điểm xảy ra kẹt xe phía trước nhằm người tham gia giao thông biết trước và tránh các điểm đó 2 KIẾN NGHỊ Để thiết lập được hệ thống ITS, trước mắt nên tin... xa thông qua hệ thống 3G Tùy theo tình trạng giao thông, giờ trong ngày hoặc các trường hợp đặc biệt như trường hợp có các phương tiện giao thông ưu tiên, trung tâm giao thông có thể thay đổi hệ thống đèn đường từ xa theo yêu cầu Thay đổi luồng, tuyến Khi có một sự kiện xảy ra trên đường, trong một số trường hợp cần thay đổi luồng, các tuyến xe thông qua các thông báo hoặc các biển báo Công nghệ 3G. .. các hệ thống thành phần và chuẩn giao tiếp trong hệ thống ITS tại Việt Nam 21 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1 KẾT LUẬN Qua việc nghiên cứu, tìm hiểu về ITS, những ứng dụng trên thế giới và khả năng ứng dụng tại Việt Nam có thể nói trong thời gian tới mạng lưới giao thông của Việt Nam sẽ đạt tiêu chuẩn chung của khu vực và thế giới Tốc độ đô thị hóa ngày càng nhanh Đặc biệt là khu vực Hà Nội và TP Hồ Chí Minh . - VOV giao thông. - VOV bản đồ giao thông 10 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3G ĐỂ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH Ở VIỆT NAM 3.1. Khái niệm hệ thống giao thông thông minh Telematics. Ứng dụng công nghệ 3G cho hệ thống giao thông thông minh ở Việt Nam . 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 1.1. Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động 3G Mạng thông. thông thông minh. - Mục tiêu. + Tìm hiểu về hệ thống giao thông thông minh (ITS). + Tìm hiểu những ứng dụng của hệ thống ở Việt Nam + Đề xuất mô phỏng mô hình hệ thống giao thông thông minh