Nghiên cứu về công nghệ truyền dẫn thông tin trong dải ánh sáng nhìn thấy VLC và các ứng dụng trong giao thông thông minh

VLC là một công nghệ truyền thông dữ liệu mà sử dụng các nguồn ánh sáng như là một máy phát tín hiệu, không khí như là môi trường truyền dẫn hay kênh truyền và một thiết bị nhận tín hiệu

trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình

Người viết luận văn

Nguyễn Yến Chi

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 8

MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG BẰNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY 12

1.1 Giới thiệu 12

1.2 Lịch sử phát triển của công nghệ VLC 12

1.3 Đặc điểm của công nghệ VLC 16

1.3.1 Dung lượng 16

1.3.2 Hiệu năng 16

1.3.3 An toàn 17

1.3.4 Bảo mật 17

1.4 Các ứng dụng của công nghệ VLC 18

1.4.1 Hàng không 18

1.4.2 Chiếu sáng thông minh 19

1.4.3 Các môi trường nguy hiểm 19

1.4.4 Kết nối thiết bị 19

1.4.5 Các phương tiện và giao thông 19

1.4.6 Quân đội và bảo mật 20

1.4.7 Thông tin dưới nước 20

1.4.8 Y tế 20

1.5 Các thành phần trong hệ thống VLC 21

1.5.1 Phía phát 21

1.5.1.1 Cấu trúc của phía phát 21

1.5.1.2 Hoạt động của LED 22

1.5.3.3 Bộ tập trung quang 31

1.5.3.4 Bộ lọc quang 32

1.5.4 Điều chế trong VLC 32

1.5.4.1 Giới thiệu 32

1.5.4.2 Cơ chế điều chế khóa đóng mở (OOK) 33

1.6 Ứng dụng của VLC trong hệ thống giao thông thông minh 37

1.7 Kết luận chương 38

CHƯƠNG 2 - HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VLC 39

2.1 Giới thiệu 39

2.1 Giới thiệu hệ thống giao thông thông minh (ITS) 39

2.1.1 Sự cần thiết của hệ thống giao thông thông minh 39

2.1.2 Đặc tính quan trọng của hệ thống giao thông thông minh 39

2.1.2.1 Tính toán tự động 39

2.1.2.2 Kiến trúc phân tán 40

2.2 Truyền thông trong mạng lưới các phương tiện 40

2.3 Kiến trúc của ITS và các phương tiện truyền thông 43

2.3.1 Kiến trúc ITS 43

2.3.2 Kiến trúc truyền thông của ITS 45

2.3.3 So sánh giữa hệ thống VLC và hệ thống vô tuyến 46

2.4 Hệ thống VLC ứng dụng trong ITS 47

2.4.1 Kịch bản thứ nhất 47

2.4.2 Kịch bản thứ hai 48

2.5 Kiến trúc hệ thống VLC ứng dụng trong hệ thống ITS 49

2.5.1 Phía phát VLC trong ITS 49

2.5.2 Phía thu VLC trong ITS 50

2.5.3 Kênh truyền VLC trong hệ thống ITS 51

2.6 Kết luận chương 53

CHƯƠNG 3 - MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT VÀ ĐẶC TÍNH KÊNH TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG VLC ỨNG DỤNG TRONG ITS 54

3.1 Giới thiệu 54

3.2 Phân tích đặc tính thành phần phát trong hệ thống VLC ứng dụng cho hệ thống ITS 55

3.2.1 Đặc điểm thiết bị phát của hệ thống ITS ứng dụng công nghệ VLC 55

3.2.2 So sánh LED cho chiếu sáng đèn đường và cho đèn tín hiệu giao thông 55 3.2.3 Các LED chiếu sáng đường 55

3.2.3.1 Mô hình LED chiếu sáng đèn đường 56

3.2.3.2 Tầm nhìn xa (visibility) của con người 57

3.2.3.3 Cường độ chiếu sáng, sự đồng nhất và phân bố 58

3.2.3.4 Yêu cầu về cường độ chiếu sáng cho các đèn giao thông dựa trên LED 61

3.2.4 LED cho đèn tín hiệu giao thông 62

3.2.4.1 Nguồn điểm LED (LED point source) 63

3.2.4.2 Mô hình nguồn phát đèn tín hiệu giao thông dựa trên LED 65

3.2.4.3 Phân loại ma trận LED cho nguồn phát VLC 68

3.2.4.4 Mô hình nguồn phát VLC đèn tín hiệu giao thông dựa trên LED 70 3.3 Mô hình kênh 72

3.4 Kết luận chương 76

CHƯƠNG 4 - MÔ HÌNH MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 77

4.1 Mô hình mô phỏng 77

4.1.1 Mô tả hệ thống 77

4.1.2 Mô phỏng độ lợi lan truyền quang 79

4.1.3 Mô phỏng tỷ số SNR dưới tác động của nhiễu 81

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ETSI European Telecommunications Standard Institute

IM/DD Intensity Modulation/ Direct Detection

ITS Intelligent Transport System

LDT Luminance Difference Threshold

Bảng 3.2 So sánh các loại LED 66

Bảng 4.1 Tham số mô phỏng 78

Bảng 4.2 Các đặc tính của đèn giao thông dựa trên LED và PD tốc độ cao 81

Bảng 4.3 Các tham số cho tính toán SNR 82

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Dải phổ ánh sáng nhìn thấy 12

Hình 1.2 VLC ở trong một khoang của máy bay 19

Hình 1.3 VLC trong truyền thông dưới nước 20

Hình 1.4 Các thiết bị y tế nhạy cảm với sóng vô tuyến có thể làm việc với VLC 21

Hình 1.5 Mô hình của một hệ thống VLC 21

Hình 1.6 Thành phần phía phát của hệ thống VLC 22

Hình 1.7 Hoạt động của LED 23

Hình 1.8 Phân loại LED 24

Hình 1.9 Hai cách tạo ra ánh sáng trắng từ LED 25

Hình 1.10.Cường độ phổ phát xạ của (a) LED đơn chip, (b) LED RGB 26

Hình 1.11 Mô hình kênh truyền LOS 27

Hình 1.12 Mô hình kênh truyền phân tán 27

Hình 1.13 Thành phần thu của hệ thống VLC 28

Hình 1.14 Cấu trúc Diode PIN 28

Hình 1.15 Cấu trúc Diode thác APD 30

Hình 1.16 Chip cảm biến hình ảnh CMOS 30

Hình 1.17 Bộ tập trung quang CPC 31

Hình 1.18 Quá trình phản xạ tại CPC 31

Hình 1.19 Sơ đồ khối của máy thu của hệ thống IM/DD điển hình 33

Hình 1.20 Biểu diễn khoảng cách nhỏ nhất 36

Hình 1.21 Hệ thống giao thông thông minh sử dụng VLC 37

Hình 2.1 Mô hình tham chiếu cho ITS 44

Hình 2.2 Kiến trúc truyền thông ITS 45

Hình 2.3 Kịch bản ứng dụng ngoài trời của ITS dựa trên VLC 47

Hình 2.4 Kịch bản tích hợp đèn tín hiệu giao thông với ITS 48

Hình 2.5 Kiến trúc hệ thống VLC cho việc quảng bá thông tin trong hệ thống ITS 49 Hình 2.6 (a) Cấu hình hệ thống VLC car-to-car, (b) Sự phản xạ từ mặt đường ( phản xạ phân tán) 52

Hình 3.1 Mô hình LED chiếu sáng đèn đường 57

Hình 3.2 Cường độ chiếu sáng 59

Hình 3.3 Nguồn phát Lambertian 63

Hình 3.4 Mô hình bức xạ: Hàm của m và 64

Hình 3.5 Mô hình kết nối của 370 HB-LED 66

Hình 3.6 Mô hình kết nối của 69 Power LED 67

Hình 3.7 Phân bố độ sáng 67

Hình 3.8 a.Vuông; b Tam giác 68

Hình 3.11 Mô tả LED và sự chiếu sáng 71

Hình 3.12 Mô hình kênh truyền giữa đèn tín hiệu giao thông và phương tiện 73

Hình 3.13 Độ lợi kênh qua khoảng cách 75

Hình 4.1 Mô hình hệ thống ITS đơn giản ứng dụng công nghệ VLC 77

Hình 4.2 Phân bố công suất ở phía thu 84

Hình 4.3 Tỷ số SNR theo tọa độ x và y với tốc độ bit 106bit/s 85

Hình 4.4 Tỷ số SNR theo tọa độ x và y với tốc độ bit 105bit/s 85

Hình 4.5 số SNR theo tọa độ x và y với tốc độ bit 104bit/s 86

Hình 4.6 Tỷ số SNR theo tọa độ x và y với tốc độ 103bit/s 86

Hình 4.7 Tỷ số SNR theo tọa độ x và y với tốc độ 103bit/s 87

Hình 4.8 Tỷ số SNR theo với hai cặp tọa độ (x,y) khác nhau với tốc độ 105bit/s 87

MỞ ĐẦU Ngày nay, truyền thông không dây đã trở thành vấn đề cơ bản trong cuộc

sống của chúng ta và chúng ta truyền một lượng lớn dữ liệu mỗi ngày Cách truyền

dữ liệu không dây chủ yếu là bằng các sóng điện từ, đặc biệt là sóng vô tuyến Tuy nhiên, các sóng vô tuyến chỉ có băng tần giới hạn do phổ tần bị hạn chế và giao thoa Thêm vào đó, phổ tần vô tuyến đã chật chội và khó khăn cho việc tìm kiếm dung lượng vô tuyến để hỗ trợ các ứng dụng truyền thông

Có một loại truyền thông không dây với tương lai hứa hẹn có thể bổ sung cho các sóng vô tuyến đó là truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy-VLC VLC là một công nghệ truyền thông dữ liệu mà sử dụng các nguồn ánh sáng như là một máy phát tín hiệu, không khí như là môi trường truyền dẫn hay kênh truyền và một thiết bị nhận tín hiệu Nói chung máy phát thường là diode phát quang LED trong khi các thiết bị ở phía thu là bộ tách sóng quang, thường là diode tách sóng Bằng cách sử dụng VLC cho các ứng dụng khoảng cách ngắn, chúng ta có thể bổ sung cho các sóng vô tuyến để đạt được các tốc độ dữ liệu cao và một băng thông rộng

Dựa trên sự nghiên cứu chi tiết về nghiên cứu VLC, chúng ta thấy rằng chưa

có nhiều nghiên cứu được thực hiện phát triển công nghệ này cho việc sử dụng thương mại hóa Nhưng do nghiên cứu về VLC là tương đối mới và còn nhiều khả năng mở rộng nghiên cứu, đề tài chọn lựa nghiên cứu về công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy

VLC được áp dụng cho các ứng dụng trong nhà và các ứng dụng ở ngoài trời Hiện nay, giao thông thông minh đang là một hệ thống được xây dựng và phát triển nhằm giảm tắc nghẽn và đảm bảo an toàn giao thông Bởi vì mất an toàn giao thông một vấn đề đang được quan tâm trong xã hội vì nó gây ra nhiều hệ lụy nghiệm trọng Giao thông thông minh (ITS) là hệ thống giao thông ứng dụng các công nghệ, trong đó có công nghệ VLC Công nghệ VLC giúp cho các thành phần trong hệ thống ITS có thể trao đổi thông tin với nhau ví dụ thông tin giữa các phương tiện với nhau, thông tin giữa phương tiện tham gia giao thông và các thiết bị

tắc nghẽn và vấn đề tai nạn giao thông Đồng thời, ứng dụng công nghệ VLC cho hệ thống giao thông thông minh tận dụng dược ưu điểm của đèn LED cho cả hai việc chiếu sáng và truyền tin, giúp tận dụng hạ tầng và giảm giá thành cho các hệ thống

Vì lý do đó, luận văn chọn đề tài “Nghiên cứu về truyền dẫn thông tin trong dải ánh sáng nhìn thấy VLC và các ứng dụng trong giao thông thông minh” Trong luận văn, mô hình hệ thống VLC ngoài trời ứng dụng cho hệ thống giao thông thông minh được đề xuất

Bố cục của luận văn gồm 4 chương:

- Chương 1: Tổng quan về công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy

- Chương 2: Hệ thống giao thông thông minh ứng dụng công nghệ VLC

- Chương 3: Mô hình nguồn phát và đặc tính kênh truyền của hệ thống VLC ứng dụng trong ITS

- Chương 4: Mô hình mô phỏng và đánh giá kết quả

Tiếp theo luận văn trình bày kết luận và hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo

Do hiểu biết còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Viện Điện tử-Viễn thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập Tôi xin cám ơn TS.Hà Duyên Trung đã hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG BẰNG

ÁNH SÁNG NHÌN THẤY 1.1 Giới thiệu

Truyền thông bằng ánh sáng nhìn –VLC là cái tên được đưa ra cho một hệ thống thông tin không dây mang thông tin bằng cách điều chế trong phổ ánh sáng nhìn thấy (400-700nm), dải phổ được sử dụng cho việc chiếu sáng Các tín hiệu truyền thông tin được mã hóa bởi ánh sáng chiếu sáng

Hình 1.1 Dải phổ ánh sáng nhìn thấy

VLC ngày càng được quan tâm với việc sử dụng ánh sáng chiếu sáng cho truyền tin để tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng sự chiếu sáng để mang thông tin sử dụng hạ tầng chiếu sáng có sẵn Hơn nữa, công nghệ VLC thân thiện với môi trường so với công nghệ tần số vô tuyến Sự phát triển thêm một công nghệ vô tuyến VLC là kết quả của nhu cầu ngày một lớn của việc kết nối không dây tốc độ cao

1.2 Lịch sử phát triển của công nghệ VLC

Nhiều năm trước, chúng ta thấy có nghiên cứu về VLC và ý tưởng sử dụng các LED cho cả việc chiếu sáng (illumination) và truyền tin (data communications)

Khái niệm VLC như là một phương thức truyền thông tin được ra đời tư những năm 1870 khi Alexander Granham Bell mô tả thành công truyền dẫn của một tín hiệu âm thanh sử dụng một gương được tạo ra để dao động bởi âm thanh của một người Mô tả thực tế đầu tiên của VLC, được gọi là máy phát âm thanh bằng ánh sáng (photophone), diễn ra vào năm 1880 sử dụng ánh sáng mặt trời như là một nguồn sáng Bell và Tainer thành công trong việc truyền tin một cách rõ ràng qua khoảng cách khoảng 213 mét trong thí nghiệm máy phát âm thanh bằng ánh sáng Tuy nhiên, hệ thống của Bell có một vài nhược điểm như là nó phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời, một loại ánh sáng bị gián đoạn Sự phát triển về hiện tượng trong quang điện tử (optoelectronics), cụ thể là các nguồn sáng bán dẫn trong các thập kỉ qua dẫn đến sự nổi lên một lần nữa của truyền thông tin quang không dây

Ánh sáng bán dẫn là ánh sáng được tạo ra bởi sự phát quang điện Những năm

1990, các LED độ sáng cao với mục đích chiếu sáng nói chung được giới thiệu Chỉ trong vài năm, hiệu quả chiếu sáng của LED được tăng lên nhanh chóng từ 0.1m/W tới hơn 230lm/W và với thời gian sống khá cao 100000 giờ Bây giờ chúng ta có thể thấy có loại nguồn chiếu sáng mới khác như OLED (organic LED) OLED có hiệu quả chiếu sáng tương đối thấp khoảng 100lm/W và thời gian sống khá ngắn so với LED, do đó hạn chế các ứng dụng cho hiển thị màu sắc khác nhau và chiếu sáng nói chung ở hiện tại Trái lại OLED lại là giải pháp thay thế cho chiếu sáng và truyền tin khu vực lớn

So với các đèn chiếu sáng cổ điển với hiệu quả chiếu sáng bị giới hạn 52lm/W

và đèn huỳnh sáng đỉnh của LED trắng vượt quá 260 lm/W, thấp hơn rất nhiều so với hiệu quả chiếu sáng dự đoán trong lý thuyết đạt tới 425 lm/W Trong những năm tới, có những bằng chứng rõ ràng về việc tăng mức độ của chất lượng chiếu

sáng của LED Từ quan điểm nhìn môi trường, ánh sáng bán dẫn (solid-state lighting -SSL) sẽ là một công nghệ cần thiết cho việc tiết kiệm năng lượng và bảo

vệ môi trường Công nghệ sử dụng ánh sáng bán dẫn có ưu điểm như sau:

- Tuổi đời thiết bị dài

- Tiêu thụ năng lượng thấp hơn

- Chuyển mạch nhanh hơn

Vì lý do này mà LED ánh sáng trắng là các nguồn lý tưởng chó các ứng dụng trong tương lai ở cả trong nhà và ngoài trời cho hai mục đích chiếu sáng và truyền

dữ liệu, do đó dẫn đến tiết kiệm năng lượng đáng kể trên toàn cầu Với sự xuất hiện của LED ánh sáng trắng tạo bởi sự kết hợp của ba màu cơ bản đỏ, xanh lá cây và xanh da trời, hay bởi cách sử dụng máy phát ánh sáng xanh kết hợp với một huỳnh quang, các nghiên cứu và sự phát triển của hệ thống VLC trong nhà được thúc đẩy Các nguồn của VLC có công suất đầu ra quang cao và các đặc tính phát lớn để thực hiện cho việc chiếu sáng Hơn nữa, các thiết bị này có đáp ứng kênh không dây riêng biệt, khác so với với truyền tin không dây hồng ngoại

Đầu tiên, VLC được bắt đầu ở phòng thí nghiệm Nakagawa ở đại học Kio ở Nhật năm 2003 Nghiên cứu này tiếp tục được theo đuổi và phát triển ở trên toàn thế giới Bằng cách đóng mạch và ngắt mạch LED ánh sáng trắng phổ lân quang (phosphorescent white LEDs) nhanh chóng, tốc độ dữ liệu lên tới 40Mbps dễ dàng được thực hiện Sử dụng cùng kỹ thuật khóa đóng mở, tốc độ dữ liệu cao hơn vượt 100Mbps có thể đạt được với LED ánh sáng trắng RGB Các LED hốc cộng hưởng

có thể đạt được tốc độ dữ liệu vượt quá 500Mbps Các LED cộng hưởng sử dụng các phản xạ Bragg, hoạt động như các gương để tăng ánh sáng được phát Thêm vào

2004 Công bố hệ thống LED truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao trên thiết

2008

Phát triển các tiêu chuẩn toàn cầu cho mạng gia đình sử dụng ánh sáng và tia hồng ngoại để truyền dẫn thông qua dự án OMEGA của EU Thực hiện truyền dẫn sử dụng 5 đèn LED với tốc độ ~100Mb/s

2009 VLCC đã ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật đầu tiên của họ trong

đó xác định phổ tần số sử dụng VLC

2010 Phát triển công nghệ VLC cho các thiết bị điện như TV, PC,

điện thoại di động ở đại học Califinia, USA

2010 Công bố hệ thống định vị toàn cầu GPS với môi trường trong

nhà ở Nhật Bản

2010 Truyền dẫn với hệ thống VLC đạt tốc độ 500Mb/s với khoảng

cách 5m, thực hiện bởi Siemen và viện Heinrich Het, Đức

2010 Phát triển tiêu chuẩn cho các công nghệ sử dụng VLC bởi

IEEE

2011

Trình diễn hệ thống truyền dẫn VLC-OFDM với tốc độ 124Mb/s, sử dụng LED trắng phủ phosphor, đại học Edinburgh, Anh

Bảng 1.1 Lịch sử phát triển của VLC

1.3 Đặc điểm của công nghệ VLC

1.3.1 Dung lượng

- Băng thông lớn: Phổ tần của sóng ánh sáng nhìn thấy ước tính lớn gấp

10000 lần so với phổ sóng vô tuyến và hoàn toàn miễn phí khi sử dụng

- Mật độ dữ liệu: Công nghệ VLC có thể đạt được mật độ dữ liệu gấp 1000

lần so với WIFI bởi ánh sáng nhìn thấy không xuyên qua vật cản nên chỉ tập trung trong một không gian, trong khi sóng vô tuyến có xu hướng thoát ra ngoài và gây nhiễu

- Tốc độ cao: công nghệ VLC có thể đạt được tốc độ cao nhờ vào nhiễu thấp,

băng thông lớn và cường độ chiếu sáng lớn ở đầu ra

- Dễ dàng quản lý: việc quản lý trở nên khá dễ dàng do không gian chiếu sáng

giới hạn, là ánh sáng nhìn thấy nên dễ dàng quản lý hơn so với sóng vô

tuyến

1.3.2 Hiệu năng

- Chi phí thấp: Công nghệ VLC yêu cầu ít thành phần hơn so với công nghệ sử

dụng sóng vô tuyến

- Sử dụng đèn LED để chiếu sáng có hiệu quả rất cao: tiêu thụ năng lượng

thấp, hiệu quả chiếu sáng, giá thành tương đối rẻ và độ bền cao

- Truyền thông dưới nước: Việc truyền thông tin dưới nước đối với sóng vô

tuyến là rất khó khăn, nhưng đối với công nghệ VLC thì có thể thực hiện việc đó

dễ dàng hơn

1.3.4 Bảo mật

- Vì truyền thông bằng sóng ánh sáng chỉ tập trung ở một khu vực nhất định, không thể đâm xuyên qua các vật thể nên sẽ rất khó để thu thập hay do thám các

tín hiệu thông tin

- Không cần các phương pháp bảo mật phức tạp, do là ánh sáng nhìn thấy nên

việc quản lý truyền dẫn thông tin vô cùng dễ dàng

- Công nghệ VLC rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu đường xuống tốc độ cao, trong khi chỉ cần đường lên với tốc độ thấp như: download video, audio, duyệt Web… Qua đó, ta có thể giải quyết được vấn đề quá tải trong mạng truyền thông tin không dây

- Dưới đây là bảng so sánh các đặc tính của VLC và công nghệ IR và RF

Băng thông

Không bị hạn chế, 400nm-700nm

Không bị hạn chế, 800-1600nm

Tiêu chuẩn

Đang phát triển (IEEE

802.15.7)

Phát triển tốt cho trong nhà (IrDa), đang phát triển cho ngoài trời

Ánh sáng mặt trời và ánh sáng xung quanh khác

Tất cả các thiết

bị điện tử và điện

và các dịch vụ đa phương tiện cho hành khách Thêm vào đó, nó giảm giá thành và

trọng lượng

Hình 1.2 VLC ở trong một khoang của máy bay 1.4.2 Chiếu sáng thông minh

Các tòa nhà thông minh yêu cầu các hệ thống chiếu sáng Chiếu sáng thông minh với VLC cung cấp hạ tầng cho cả chiếu sáng và truyền thông và sẽ giảm thiểu

được hệ thống mạch điện và tiêu thụ năng lượng cho một công trình xây dựng 1.4.3 Các môi trường nguy hiểm

Trong các môi trường như là các nhà máy hóa dầu, các mỏ… sóng vô tuyến rất nguy hiểm bởi vì hiểm họa cháy nổ, vì thế truyền thông trở nên khó khan VLC

có thể là một lĩnh vực ưa thích như là một công nghệ an toàn và cung cấp chiếu

sáng và truyền thông ở cùng một thời điểm

1.4.4 Kết nối thiết bị

Bằng cách chỉ ra một ánh sáng nhìn thấy ở thiết bị khác chúng ta có thể có đường truyền tốc độ dữ liệu rất cao với bảo mật bởi vì chúng ta có thể chiếu một

chum sáng theo một phương thức được điều chỉnh

1.4.5 Các phương tiện và giao thông

Các đèn tín hiệu giao thông và nhiều xe ô tô sử dụng các ánh sáng dựa trên đèn LED Các ô tô có thể giao tiếp với nhau để tránh các tai nạn giao thông và các

đèn tín hiệu giao thông cũng có thể giao tiếp với các ô tô để đảm bảo an toàn

1.4.6 Quân đội và bảo mật

VLC có thể cho phép bảo mật và truyền thông không tốc độ rất cao với các phương tiện và máy bay

1.4.7 Thông tin dưới nước

VLC có thể hỗ trợ các tốc độ dữ liệu cao dưới nước (hình 1.3), nơi mà các công nghệ sóng vô tuyến không thể hoạt động Do đó, truyền thông giữa các thợ lặn

và các phương tiện là có thể

Hình 1.3 VLC trong truyền thông dưới nước 1.4.8 Y tế

Ở trong các bệnh viện, có nhiều thiết bị có xu hướng gây can nhiễu với các

sóng vô tuyến (hình 1.4), vì vậy sử dụng VLC có nhiều lợi ích trong lĩnh vực này

Mặt khác, công nghệ này giúp cho các bác sĩ truy cập và cập nhập dữ liệu của bệnh nhân sử dụng các máy tính bảng ở bên cạnh bệnh nhân thay vì sử dụng văn bản giấy tờ ở bên cạnh bệnh nhân hoặc ở văn phòng Ứng dụng khác là một thiết bị được sử dụng để điều khiển tình trạng của bệnh nhân và các dữ liệu cần thiết

từ xa

Hình 1.4 Các thiết bị y tế nhạy cảm với sóng vô tuyến có thể làm việc với VLC 1.5 Các thành phần trong hệ thống VLC

Một hệ thống VLC bao gồm 3 thành phần chính: Hệ thống phát, kênh truyền

và hệ thống thu Hình 1.5 mô tả mô hình của một hệ thống VLC

Ma trận LED và các thấu kính quang học

Kênh truyền h(t)

Bộ tập trung quang

Bộ tách sóng quang

Bộ lọc quang

Bộ khuếch đại

Dữ liệu vào

1.5.1.1 Cấu trúc của phía phát

Các thành phần của phía phát của VLC là thiết bị phát bán dẫn ánh sáng nhìn thấy, nó có thể là LED hoặc Laser bán dẫn, phụ thuộc vào ứng dụng, mạch

điều chỉnh độ sáng (dimming control) và mạch điều khiển LED (điều chế) (hình 1.6)

cho truyền dẫn dữ liệu

1.5.1.2 Hoạt động của LED

Khi phân cực thuận cho LED (hình 1.7) sẽ có dòng bơm qua LED làm cho các điện tử đang ở vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn Đây là hiện tượng đảo mật độ do ở điều kiện bình thường, nồng độ điện tử ở vùng hóa trị sẽ rất lớn so với nồng độ điện

tử ở vùng dẫn nhưng khi được kích thích, các điện tử nhảy mức năng lượng làm cho nồng độ điện tử ở vùng dẫn lớn hơn so với nồng độ điện tử ở vùng hóa trị Đồng thời, dưới tác dụng của điện trường phân cực thuận, các điện tử từ lớp N sẽ được khuếch tán sang lớp tích cực và các lỗ trống ở lớp P cũng được khuếch tán sang lớp tích cực Tại đây, các cặp điện tử và lỗ trống sẽ tái hợp (re-combine) và phát xạ ra photon ánh sáng Hiện tượng phát xạ ở đây chủ yếu là hiện tượng phát xạ tự phát Hoạt động của LED mô tả như hình vẽ dưới đây:

Hình 1.7 Hoạt động của LED

Cơ chế làm mờ chính xác là trở ngại đối với các đèn dây tóc và đèn phóng điện qua khí, nhưng lại thuận lợi với LED cho việc điều chỉnh mức làm mờ (dimming control) Đó là bởi vì đáp ứng thời gian trong suốt hoạt động chuyển mạch tắt mở của LED rất ngắn (chỉ vài chục nano giây) Do đó, bằng cách điều chế dòng điều khiển (driver current) của LED ở một tần số tương đối cao thì có thể chuyển LED ở trạng thái ON và OFF mà không thể nhận biết bởi mắt người Do đó, ánh sáng phát

xạ từ LED ở dạng của một tần số cao lặp lại và một dòng xung công suất trung bình thấp Dòng bức xạ trung bình phát ra bởi LED tuyến tính với độ rộng tương đối của tín hiệu làm mờ (dimming signal) Phụ thuộc vào các ứng dụng và các yêu cầu an toàn, máy phát có thể là LED hay Laser Nhưng ở các ứng dụng cả cho chiếu sáng

và truyền thông như VLC, người ta ưa chuộng sử dụng LED hơn

1.5.1.3 Phân loại LED

Hệ thống phát sử dụng các đèn LED để truyền tải thông tin với tốc độ lên tới hàng trăm Mb/s Có rất nhiều loại LED được sử dụng để chế tạo ra ánh sáng trắng bao gồm LED đơn màu phủ phosphor (Phosphor based-LED) hoặc LED RGB (Red-Green-Blue) (hình 1.8) Với LED RGB, mỗi một màu ta có thể sử dụng để

truyền một kênh dữ liệu riêng biệt Loại thứ nhất sử dụng một chip bán dẫn xanh (blue) và sau đó phủ thêm một lớp phosphor bên ngoài hay còn gọi là LED màu trắng đơn chip Khi dòng điện được cung cấp cho chip LED màu xanh, chip này sẽ phát ra ánh sáng xanh, phosphor sau đó được kích thích bởi màu xanh và sẽ phát ra huỳnh quang màu vàng Sự kết hợp của hai loại màu này cho ra ánh sáng trắng Loại thứ hai là LED cấu tạo với ba chip màu riêng biệt R (~625nm), G(~525nm), B(~470nm), (Red Green Blue) Sau đó ba màu này trộn lại với nhau để tạo ra ánh sáng trắng

LED đơn chip phủ phosphor có giá thành rẻ hơn, mạch điều khiển ít phức tạp hơn tuy nhiên lại bị hạn chế, thêm nữa, lớp phosphor chỉ phát xạ ánh sáng sau khi chip màu xanh phát xạ, do vậy tốc độ đáp ứng của LED đơn chip thấp hơn so với LED RGB Như chúng ta thấy ở hình 1.8 (a) ta thấy LED đơn chip có hạn chế về băng thông do vậy ta có thể khắc phục bằng cách sử dụng bộ lọc (blue filter) ở phía thu trước khi ánh sáng được đưa đến photodiode Còn ở hình 1.8(b), LED RGB có thể cung cấp 3 kênh truyền dẫn riêng, mỗi kênh ứng với một chip LED, thích hợp cho hệ thống WDM, nhưng một vấn đề cần phải đảm bảo sự cân bằng màu sáng của ánh sáng không bị thay đổi khi truyền dẫn VLC

Hình 1.8 Phân loại LED

Với mục đích sử dụng cả cho chiếu sáng nên LED đơn màu được ưu tiên lựa chọn bởi giá thành rẻ và hiệu quả chiếu sáng cao

Hình 1.9 Hai cách tạo ra ánh sáng trắng từ LED

Do LED được sử dụng vừa chiếu sáng vừa truyền thông nên ta cần phải xác định hai đại lượng đó là cường độ chiếu sáng và công suất quang truyền đi Cường

độ chiếu sáng được dùng để thể hiện độ sáng của một bóng đèn LED còn công suất quang truyền dẫn chỉ ra tổng năng lượng phát xạ từ LED

Cường độ chiếu sáng được tính bằng quang thông qua mỗi góc khối theo (1.1):

Hình 1.10.Cường độ phổ phát xạ của (a) LED đơn chip, (b) LED RGB

Chú ý Lumen (ký hiệu là lm) là đơn vị SI dùng để đo tổng lượng quang thông bức xạ từ nguồn sáng phát ra Tuy nhiên quang thông khác với công suất, quang thông phản ánh sự thay đổi độ nhạy ở mắt người đối với các bước sóng khác nhau trong khi đó công suất quang cho ta thấy toàn bộ năng lượng của ánh sáng được bức xạ ra dù cho mắt có cảm nhận được hay không

1.5.2 Kênh truyền

Kênh truyền quang của hệ thống VLC bao gồm ánh sáng tầm nhìn thẳng (LOS) và một số thành phần không nhìn thẳng (Non-LOS) tương ứng với các đường từ nguồn sáng đến phía thu và các thành phần được tạo ra bởi các phản xạ của tường hay của các thiết bị trong phòng với ứng dụng trong nhà Mô hình LOS

và phân tán được mô tả như hình vẽ 1.11 và 1.12

Hình 1.11 Mô hình kênh truyền LOS Trong luận văn sử dụng mô hình kênh truyền LOS vì sử dụng cho ứng dụng ngoài trời, lý do sẽ được phân tích ở phần sau

Ngoài ra, kênh truyền VLC bị ảnh hưởng bởi các nguồn sáng bên ngoài Các nhiễu do nguồn sáng bên ngoài này có thể gây ra bởi các nguồn sáng khác như các ánh sáng đèn, các đèn huỳnh quang và ánh sáng mặt trời Với các ứng dụng ngoài trời, kênh truyền VLC còn có thể chịu tác động của yếu tố thời tiết

Hình 1.12 Mô hình kênh truyền phân tán 1.5.3 Phía thu

Phía thu của VLC (hình 1.13) bao gồm bộ tập trung quang, bộ lọc quang, bộ

chuyển đổi quang điện, mạch khuếch đại và bộ giải điều chế

Bộ tập trung quang

Bộ lọc quang

Bộ chuyển đổi quang điện

Khuếch đại

Giải điều chế

Hình 1.13 Thành phần thu của hệ thống VLC

Các thành phần chính của diode tách sóng quang là một loại của bộ tách sóng quang có thể chuyển đổi ánh sáng trong một dòng photon Với VLC, diode tách sóng silic được sử dụng, chúng hoạt động ở dải bước sóng 190-1100nm, vì thế có đáp ứng (responsivity) tốt ở khu vực bước sóng nhìn thấy 380-780nm Cả diode tách sóng quang PIN và diode tách sóng quang APD có thể được sử dụng, nhưng với các ứng dụng thông thường sử dụng PIN là đủ PIN không có độ lợi cao như APD nhưng rẻ hơn, đưa ra diện tích miền hoạt tính lớn hơn và nó rất thuận lợi cho các kịch bản nhiễu cao Để tách tín hiệu lớn nhất (về mặt công suất) một diện tích miền hoạt tính lớn cần được yêu cầu, nhưng tăng diện tích này thì bộ tách sóng giảm băng thông Khi các yêu cầu băng thông VLC tương đối thấp, diện tích miền hoạt tính lớn có thể được sử dụng

hoặc bằng năng lượng dải cấm của bán dẫn và kích thích điện tử từ dải hóa trị vượt qua dải cấm đi tới dải dẫn Quá trình này để lại trong dải hóa trị một lỗ trống

do đó hình thành các cặp điện tử-lỗ trống Trong lớp nghèo, dưới tác động của điện trường ngoài, các cặp điện tử-lỗ trống này được tách ra, điện tử trôi về phía n và các

lỗ trống trôi về phía p Chúng đi ra mạch ngoài tạo thành dòng điện và được gọi là dòng tách quang

(1.4) Trong đó: là điện tích của điện tử

là hệ số phản xạ Fresnel tại tiếp giáp bán dẫn – không khí

là độ rộng của miền hấp thụ

là công suất của ánh sáng tới

Diode tách quang thác APD có nguyên tắc hoạt động tương tự nhưng các cặp điện tử-lỗ trống sẽ được qua một miền điện trường và được gia tốc, va đập mạnh vào các nguyên tử của bán dẫn và tạo ra các cặp điện tử-lỗ trống thứ cấp thông qua quá trình ion hóa do va chạm Các hạt tải điện thứ cấp qua miền điện trường lại tiếp tục được gia tốc và tạo ra các cặp điện tử-lỗ trống mới gây ra hiệu ứng thác (hiệu ứng nhân)

Trong VLC thường sử dụng Diode Pin và APD silicon với độ nhạy quang từ 190nm đến 1000nm, phù hợp với khoảng bước sóng của VLC

Hình 1.15 Cấu trúc Diode thác APD 1.5.3.2 Chip cảm biến hình ảnh (Image Sensor – IS)

Chip cảm biến hình ảnh sử dụng trong VLC là loại chip cảm biến điểm ảnh chủ động (Active Pixel Sensor) hay còn được gọi là CMOS (hình 1.16), loại chip này được sử dụng rất rộng rãi, tích hợp trong các smart phone, máy ảnh Cấu tạo của chip cảm biến hình ảnh CMOS chứa một bảng các cảm biến điểm ảnh (pixel) Ánh sáng chiếu qua ống kính sẽ được lưu lại tại các điểm ảnh

Hình 1.16 Chip cảm biến hình ảnh CMOS

Mỗi điểm ảnh lại có một mạch tích hợp chứa diode tách sóng quang, bộ khuếch đại và một số các chi tiết khác Cường độ ánh sáng sau đó sẽ được chuyển thành tín hiệu điện và được giải điều chế

Tác dụng của bộ tập trung quang là tập trung ánh sáng vào máy thu Bộ tập trung quang thường được sử dụng trong VLC là bộ tập trung quang CPC (Compound Parabolic Concentrator)

Tia có góc tới sẽ được phản xạ tới AB, tia có góc tới sẽ

bị phản xạ ra ngoài Đối với bộ tập trung quang CPC 3 chiều, tỉ số tập trung tối đa C được tính theo công thức:

Hệ thống VLC nhạy cảm với ánh sáng mặt trời và các nguồn chiếu sáng khác, vì thế bộ lọc quang là rất quan trọng trong việc nhận tín hiệu ở một dải bước sóng nào đấy và loại bỏ các thành phần nhiễu không mong muốn

1.5.4 Điều chế trong VLC

1.5.4.1 Giới thiệu

Để truyền dữ liệu qua các LED cần phải điều chế thông tin vào trong tín hiệu sóng mang Chuẩn IEEE802.15.7 cho VLC bao trùm cả tầng vật lý (PHY) và tầng điều khiển truy nhập môi trường (MAC), nhưng chúng ta sẽ tập trung vào tầng vật

lý Tầng vật lý được chia thành ba loại: PHY I, PHY II và PHY III Mỗi tầng vật lý chứa các phương thức điều chế khác nhau

- PHY I: Định nghĩa cho một nguồn sáng đơn ở ngoài trời với các ứng dụng tốc độ dữ liệu thấp Nó hoạt động từ 11.6 đến 266 Kb/s và hỗ trợ OOK và VPPM

- PHY II: Định nghĩa cho một nguồn sáng đơn được thiết kế cho các ứng dụng trong nhà với tốc độ dữ từ 1.25 đến 96 Mb/s và hỗ trợ OOK và VPPM

dịch biên độ mà biểu diễn tín hiệu dữ liệu như là sự xuất hiện và sự vắng mặt của một sóng mang Trong dạng đơn giản nhất của nó, sự xuất hiện của sóng mang cho một khoảng cụ thể biểu diễn bit 1, trong khi sự vắng mặt của cùng khoảng như vậy biểu diễn bit 0 Một vài cơ chế phức tạp thay đổi các khoảng để truyền thêm thông tin OOK tương tự như mã đường truyền đơn cực

Sơ đồ khối của một hệ thống thu điển hình thực hiện IM/DD được biểu diễn ở hình 1.10:

Bộ điều

chế

Máy phát quang

Kênh truyền h(t)

Bộ tách sóng

Bộ khuếch

Bộ lọc thích nghi

Nhiễu môi trường xung quanh (Ambient Noise)

NRZ-Tb Pt

Tb

Dữ liệu đầu ra

Hình 1.19 Sơ đồ khối của máy thu của hệ thống IM/DD điển hình

Các bit thông tin là đầu vào của bộ điều chế (NRZ hay Manchester) ở tốc độ bit R bit trên giây (bps) Dạng xung được tạo ra bởi bộ điều chế cho mỗi bit đi đến b

bộ phát quang Tín hiệu quang được điều chế cường độ đi qua kênh truyền đa đường phân tán theo thời gian cái biểu thị đầy đủ đặc tính bằng đáp ứng xung h t c

Tín hiệu quang tới được biến đổi thành tín hiệu điện ở photodiode, sử dụng tách sóng trực tiếp

Các tín hiệu điện nhận bao gồm một bản sao bị méo của tín hiệu điện phát, nhiễu nổ (shot noise)n sh t cũng nhƣ là nhiễu ánh sáng huỳnh quang tuần hoàn

Đỉnh biên độ của xung nhận đƣợc là A, và tỷ lệ trực tiếp với công suất quang Giả sử:

Trong đó: I là dòng photodiode một chiều đƣợc tạo ra bởi ánh sáng bên ngoài cố B

định; i là mức trung bình của nhiễu ánh sáng huỳnh quang và q là điện tích của b

electron

Dạng tín hiệu đƣợc truyền có thể đƣợc mô tả nhƣ một dãy số vô hạn của các

mô hình trễ thời gian của dạng xung cơ bản p(t) :

k

đàu vào bộ lọc thích ứng là:

Trong đó: h F t là đáp ứng xung của bộ lọc thông cao và * là tich chập

Tỷ số lỗi bit BER cho cơ chế điều chế OOK

Máy phát OOK phát ra một xung vuông có độ rộng 1 R và có cường độ b 2 P

(peak power –công suất đỉnh) biểu thị bit 1, và không có xung để biểu diễn bit 0 Băng thông yêu cầu bởi OOK là gần R BER được cho trước trong điều kiện b

khoảng cách nhỏ nhất Với loại máy thu này, máy thu chọn một tín hiệu từ tập tín hiệu đã biết xem cái nào gần nhất với tín hiệu nhận Bởi vì máy thu quan sát các tín hiệu có thể gần nhất với tín hiệu nhận được Do đó, nó có thể ít tạo ra lỗi nhờ nhiễu Một phép đo quan trọng của việc chống nhiễu của một tập tín hiệu cho trước là

khoảng cách nhỏ nhất giữa các tín hiệu:

Trong đó: dmin là khoảng cách nhỏ nhất euclidean

Hình 1.20 biểu diễn hình học của khoảng cách euclidean nhỏ nhất giữa hai tín hiệu

Eb-Eb

dmin

Hình 1.20 Biểu diễn khoảng cách nhỏ nhất

Với trường hợp OOK, khoảng cách nhỏ nhất về mặt năng lượng trên bit được biểu diễn:

( ER)2

1.6 Ứng dụng của VLC trong hệ thống giao thông thông minh

Hàng năm, tắc đường và tai nạn giao thông đang trở thành vấn đề lớn trong xã hội Vấn đề này hoàn toàn có thể giải quyết được nếu có một hệ thống giao thông tiên tiến có khả năng thông báo các thông tin giao thông, dự báo các thông tin giao thông và kiểm soát các thông tin đó Hiện nay, hệ thống giao thông thông minh (ITS) đang nổi lên giải quyết các vấn đề về tăng độ an toàn khi tham gia giao thông

và giảm số lượng tai nạn giao thông cũng như tăng hiệu quả của đèn tín hiệu giao thông (hình 1.21)

Trong hệ thống ITS, công nghệ VLC hiện đang được đề xuất như là một phương tiện cung cấp việc truyền tin giữa các phương tiện và thiết lập kết nối giữa các phương tiện với hệ thống hạ tầng giao thông như là đèn tín hiệu giao thông và bảng báo hiệu Hệ thống này cung cấp các kết nối không dây ở khoảng cách từ ngắn đến trung bình một chiều hay hai chiều Hệ thống này sử dụng đèn pha và đèn sau của các ô tô như là máy phát, và camera và bộ thu như là máy thu Các đèn giao thông là một phần của máy phát ở trong phạm vi này

Hình 1.21 Hệ thống giao thông thông minh sử dụng VLC

Vì lý do đó luận văn tập trung nghiên cứu về hệ thống VLC và ứng dụng của

hệ thống VLC trong hệ thống giao thông thông minh

1.7 Kết luận chương

Chương 1 đã trình bày khái quát về hệ thống truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy với các đặc điểm quan trọng, các thành phần cụ thể và ứng dụng của công nghệ này Đồng thời chương đầu cũng đã phân tích và giải thích động lực triển khai hệ thống VLC và đưa ra lý do nghiên cứu ứng dụng của VLC trong hệ thống giao thông thông minh

Ở chương 1 đã phân tích về các thành phần cơ bản trong hệ thống VLC, đồng thời chứng minh tầm quan trọng của ứng dụng VLC trong hệ thống giao thông thông minh Chương 2 đưa ra khái niệm cơ bản về hệ thống và kiến trúc của giao thông thông minh và ích lợi của việc sử dụng các hệ thống VLC như là các mạng truy nhập và làm thế nào để hệ thống VLC có thể tích hợp được vào trong kiến trúc

hạ tầng của ITS Kiến trúc hệ thống cho quảng bá thông tin được thảo luận làm nổi bật các khác biệt quan trọng và sự vượt trội so với các giải pháp tần số vô tuyến phổ biến nhất

2.1 Giới thiệu hệ thống giao thông thông minh (ITS)

2.1.1 Sự cần thiết của hệ thống giao thông thông minh

Với tăng lên về dân số ở các khu vực thành phố và sự tăng lên đáng kể của số lượng ô tô, các phương tiên ngày càng trở nên hỗn loạn Vấn đề của tắc nghẽn không chỉ ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày của người dân mà còn có ảnh hưởng lớn đến các hoạt động kinh tế và kinh doanh Vấn đề đó làm giảm thu nhập, ảnh hưởng đến sự phát triển cơ bản của các thành phố trên thế giới Vì thế hệ thống giao thông thông minh được nghiên cứu như là các giải pháp trong tương lai

2.1.2 Đặc tính quan trọng của hệ thống giao thông thông minh

2.1.2.1 Tính toán tự động

Tính toán tự động là một yêu cầu quan trọng của ITS Hệ thông giao thông trong tương lai yêu cầu phải tính toán tự động, phân tích các thông tin và hoạt động đầu vào, bắt đầu các hoạt động phối hợp để nâng cao chất lượng của hệ thống Nhu cầu cho tính linh động và tự do lựa chọn là một khía cạnh quan trọng khác về phía người sử dụng Việc thiếu tính linh động trong các hệ thống giao thông giới hạn tiềm năng của người sử dụng ở đó liên quan đến các dịch vụ cá nhân ITS nên mở ra

sự linh động, các phương án khác nhau và các sự lựa chọn điều khiển, cũng như là các dịch vụ cá nhân Khi các hệ thống giao thông đặc biệt phụ thuộc vào các topo mạng và các đặc điểm khác, các hệ thống thông minh trở nên cần thiết Các công nghệ truyền thông mới, bao gồm di động, không dây và các mạng ad-hoc cải thiện các hạ tầng một cách đáng kể, giúp chúng trở thành một phần tích cực và có tính tương tác của hệ thống

2.1.2.2 Kiến trúc phân tán

Kiến trúc phân tán giải thích cho bất đồng bộ, các thuật toán điều khiển, các thành phần tự động quản lý và phối hợp, một trong những lĩnh vực nghiên cứu chính của ITS hiện nay Có một vài yêu cầu cần phải được thỏa mãn từ trung tâm người sử dụng tới các chức năng dựa trên dịch vụ, làm cho hệ thống giao thông thông minh trở nên phức tạp và không đồng nhất Những nghiên cứu gần đây xem xét việc hệ thống ITS phải tìm kiếm các thuật toán phân tán sử dụng thông tin bên ngoài từ các nguồn khác nhau, làm cho sự sử dụng khả năng không đồng bộ và song song của các thực thể

ITS bao gồm một dải rộng các công nghệ điện tử, điều khiển và thông tin có dây và không dây Khi tích hợp vào các hạ tầng các hệ thống và trong bản thân các phương tiện, các công nghệ này giúp cho việc giám sát, điều khiển luồng phương tiện, giảm tắc nghẽn, cung cấp các đường thay thế cho người di chuyển, tăng năng suất và tiết kiệm thời gian và tiền bạc Dựa trên công nghệ không dây khoảng cách ngắn, các phương tiện có thể trao đổi thông tin với các trạm thu phát đặt cố định bên đường (RSUs) một cách tự động Tuy nhiên, với tiến bộ của các hệ thống không dây khoảng cách dài, các phương tiện có thể giao tiếp với nhau

2.2 Truyền thông trong mạng lưới các phương tiện

Một trong các yếu tố quan trọng trong thành công của công nghệ là các loại hình ứng dụng khác nhau và chất lượng dịch vụ được ra Một loạt dịch vụ mới được đưa

ra trong hệ thống mạng lưới các phương tiện như quảng bá có định hướng ưu tiên của việc cảnh báo phương tiện, định tuyến các phương tiện với nhau Các ứng dụng