Nghiên cứu công nghệ c v2x

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - PHẠM MINH TIẾN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ C-V2X LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2018 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - PHẠM MINH TIẾN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ C-V2X CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRƯƠNG TRUNG KIÊN HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn khoa học Tiến sỹ Trương Trung Kiên Để hồn thành đồ án, tơi sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, ngồi khơng sử dụng tài liệu tham khảo khác mà không ghi Tôi xin cam đoan nội dung luận văn không giống hồn tồn với cơng trình hay thiết kế tốt nghiệp có trước Hà Nội, ngày 23 tháng 11 năm 2018 Tác giả luận văn Phạm Minh Tiến ii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực hiện, để hồn thành luận văn tơi nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, anh chị khóa, tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy cô anh chị Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Quốc tế Đào tạo Sau Đại học Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng thầy giáo, giáo truyền đạt kiến thức bổ ích giúp tơi nghiên cứu hồn thiện luận văn Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học, Tiến sỹ Trương Trung Kiên dành nhiều thời gian tâm huyết dẫn giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng, thầy khoa Quốc tế Đào tạo Sau Đại học giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập Do hạn chế thân hạn hẹp thời gian Luận văn không tránh khỏi sai sót, tơi mong nhận thơng cảm đóng góp ý kiến thầy bạn Xin chân thành cảm ơn ! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ C-V2X 1.1 Giới thiệu chung V2X 1.1.1 Khái niệm V2X 1.1.2 Phân loại ứng dụng V2X 1.1.3 Một số nhóm ứng dụng V2X 1.1.4 Những lợi ích V2X 1.2 Một số yêu cầu triển khai V2X 1.2.1 Các yêu cầu dịch vụ 1.2.2 Các yêu cầu bảo mật quyền riêng tư 1.3 Các tảng hỗ trợ triển khai V2X 1.3.1 V2X dựa công nghệ IEEE802.11 1.3.2 V2X dựa mạng di động tế bào (C-V2X) 11 1.3.3 So sánh hai tảng kỹ thuật 12 1.4 Công nghệ C-V2X 14 1.4.1 Lộ trình chuẩn hóa cơng nghệ C-V2X 14 1.4.2 Kiến trúc hệ thống dịch vụ C-V2X 16 1.4.3 Cách thức hoạt động C-V2X 17 1.5 Kết luận chương 18 CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G-LTE/5G-NR 19 2.1 Mạng thông tin di động 4G/LTE 19 2.1.1 Kiến trúc mạng thông tin di động 4G 19 2.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật 22 2.1.3 Kỹ thuật đa truy nhập 25 2.1.4 Một số cải tiến kỹ thuật phát hành LTE-Rel.14 27 iv 2.2 Mạng thông tin di động 5G/NR 32 2.2.1 Giới thiệu chung 32 2.2.2 Kiến trúc mạng tiêu biểu 34 2.2.3 Các kỹ thuật tiên tiến mạng 5G 36 2.3 Kết luận chương 41 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ C-V2X DỰA TRÊN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G-LTE/5G-NR 42 Giải pháp kỹ thuật kịch ứng dụng cho C-V2X dựa 4G-LTE 42 3.1 3.1.1 Giải pháp kỹ thuật 42 3.1.2 Kịch ứng dụng 45 3.2 Giải pháp kỹ thuật kịch ứng dụng cho C-V2X dựa 5G-NR 52 3.2.1 Giải pháp kỹ thuật 52 3.2.2 Kịch ứng dụng 58 3.3 So sánh đánh giá giải pháp kỹ thuật dành cho C-V2X, đề xuất hướng nghiên cứu khả triển khai Việt Nam 64 3.3.1 So sánh đánh giá giải pháp kỹ thuật dành cho C-V2X 64 3.3.2 Đề xuất hướng nghiên cứu khả triển khai Việt Nam 67 3.4 Kết luận chương 71 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 2G Second Generation Thế hệ thứ hai 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3GPP 3rd Generation Partnership Project Đề án đối tác hệ thứ 4G Fourth Generation Thế hệ thứ tư 5G Fifth Generation Thế hệ thứ năm BS Base Station Trạm gốc Cooperative Intelligent Hệ thống vận tải thơng minh có Transport Systems hợp tác Cycle Prefix Tiền sửa lỗi vòng Channel State Information Thơng tin trạng thái kênh có tín Reference Signal hiệu tham chiếu Carrier Sense Multiple Access - Đa truy nhập cảm biến sóng Collision Avoidance mang tránh xung đột C-ITS CP CSI-RS CSMA-CA Ơ tơ với vạn vật tảng C-V2X Cellular - Vehicle to Everything D2D Device to Device Thiết bị tới thiết bị Dedicated Short Range Giao tiếp phạm vi ngắn dành Communication riêng DSRC eMTC EPC E-UTRAN FDM enhanced Machine Type Communications Evolved Packet Core Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network Frequency Division mạng tế bào Giao tiếp dạng máy cải tiến Mạng lõi chuyển mạch gói cải tiến Mạng truy nhập toàn cầu cải tiến Ghép kênh theo tần số vi Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Multiplexing FDMA GSM Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần Access số Global System for Mobile Communications Thơng tin di động tồn cầu Hybrid Automatic Repeat Cơ chế lai yêu cầu truyền lại tự Request động HMI Human Machine Interface Giao diện người máy HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HSS Home Subscriber Server IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier ngược nhanh IoT Internet of Things Vạn vật kết nối interet IP Internet Protocol Giao thức liên kết mạng HARQ ITS Intelligent Transportation System Máy chủ đăng kí thuê bao thường trú Hệ thống vận tải thông minh LAA Licensed Assisted Access Truy nhập có hỗ trợ cấp phép LoS Line of Sight Tầm nhìn thẳng LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn Multimedia Broadcast Multicast Dịch vụ quảng bá phát đa Service hướng đa phương tiện MIMO Multiple-Input Multiple-Output Đa đầu vào đa đầu MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động MTC Machine Type Communications Giao tiếp dạng máy MBMS MU-MIMO Multiple-User MIMO MIMO đa người dùng NB-IoT Narrow Band Internet of Things Vạn vật kết nối interet băng hẹp NLoS Non Line of Sight Ngồi tầm nhìn thẳng vii Viết tắt NR OFDM OFDMA Tiếng Anh Tiếng Việt New Radio Vô tuyến Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số Multiplexing trực giao Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo tần Multiple Access số trực giao Tỷ số công suất đỉnh trung PAPR Peak-to-Average Power Ratio PC5 Sidelink Interface Giao diện liên kết biên PC5 Policy and Charging Rules Chức kiểm soát sách Function cước P-GW PDN Gateway Cổng PDN QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase-Shift Keying Điều chế dịch pha cầu phương RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RSU Roadside Unit Khối bên đường PCRF Single Carrier SC-FDMA Frequency Division Multiple Access bình Đa truy nhập phân chia theo tần số sóng mang đơn Tỷ số xác định theo phần SDR Sotware Defined Radio SFN System Frame Number Số hiệu khung hệ thống S-GW Service Gateway Cổng dịch vụ SU-MIMO Single User MIMO MIMO đơn người dùng TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thời gian UE User Equipment Thiết bị người dùng V2I Vehicle to Infrastructure Ơ tơ tới sở hạ tầng V2N Vehicle to Network Ô tô tới mạng mềm viii Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt V2P Vehicle to Pedestrian Ơ tơ tới người V2V Vehicle to Vehicle Ơ tơ tới tơ V2X Vehicle to Everything Ơ tơ với vạn vật VANET Vehicular Ad-hoc Network Mạng kết nối ô tô VLC Visible Light Communication VRU Vulnerable Road User Người sử dụng dễ bị tổn hại Vehicular Visible Light Giao tiếp ánh sáng nhìn Communication thấy cho tơ Wideband Code Division Đa truy nhập phân chia theo mã Multiple Access băng rộng World Healthy Organization Tổ chức Y tế Thế giới VVLC WCDMA WHO Giao tiếp ánh sáng nhìn thấy 60 • Cung cấp giải pháp dự phòng cho phương tiện tự trị: suốt giai đoạn đầu việc triển khai phương tiện tự trị, phương tiện môi trường xa lạ gặp khó khăn điều hướng, cần nhà điều hành thực việc kiểm sốt từ xa • Cung cấp dịch vụ lái xe từ xa: dành cho thiếu niên, người già số người không cấp phép lái xe hay khơng có khả lái xe • Cho phép chủ sở hữu nhóm phương tiện kiểm sốt từ xa phương tiện họ: di chuyển xe tải từ nơi đến nơi khác, điều chuyển xe thuê cho khách hàng cung cấp dịch vụ lái xe taxi từ xa • Cho phép vận chuyển công cộng dựa đám mây xe đưa đón riêng: tình đặc biệt phù hợp cho dịch vụ di chuyển có điểm dừng tuyến đường xác định • Hỗ trợ đỗ xe tự động bãi đỗ công cộng Điều khiển lái xe từ xa sử dụng phương pháp lái xe tự động với chi phí thấp u cầu kỹ thuật thấp (như số lượng cảm biến xe hơn, giải thuật tính toán phức tạp hơn) Dưới vài yêu cầu dành cho dịch vụ V2X để hỗ trợ cho điều khiển lái xe từ xa: [7] • Tốc độ liệu lên tới Mbps cho đường xuống 25 Mbps cho đường lên • Độ tin cậy cực cao lên tới 99.999% • Độ trễ tồn trình 5ms phương tiện máy chủ ứng dụng • Hỗ trợ tốc độ phương tiện lên tới 250 km/h Điều khiển phương tiện từ xa yêu cầu xuất chướng ngại vật ngăn cản phương tiện tự trị, khiến khơng thể đưa định việc lựa chọn đường hay cách thức di chuyển cách an toàn xung quanh chướng ngại vật Chướng ngại vật đường bị chặn lại tai nạn, tắc đường, ô tô đỗ hết không vượt qua,… từ phương tiện khơng thể tự đưa định hành động an toàn Khi xe gặp tình vậy, dừng lại tìm vị trí rủi ro nhất, sau phát yêu cầu hỗ trợ nhà điều 61 hành kiểm soát từ xa để điểu khiển di chuyển xe xung quanh chướng ngại vật Với điều khiển từ xa, để hiểu chướng ngại vật xác định đường mà xe phải theo, điều khiển sử dụng thông tin cảm biến trực tuyến (như video, rada) tạm thời có Sau qua khỏi chướng ngại vật, luồng liệu tới điều khiển ngừng xe trở lại tuyến đường hướng tới đích với khả kiểm sốt đầy đủ Giải pháp đòi hỏi độ xác cao cần phải giới hạn để đảm bảo hài lòng cao khách hàng, hạn chế trở ngại giao thông việc dừng tự động gây 3.2.2.3 Thu thập thông tin đồ độ nét cao Một hệ thống riêng thu thập tất thông tin từ nhiều nguồn khác theo phân lớp khác nhau, nhà cung cấp đồ (lớp tĩnh) cảm biến hợp tác có sẵn phương tiện khác (lớp tạm thời động) để xây dựng nên đồ tuyến đường tối ưu Thông tin tối ưu phân chia theo hình đa giác để phân phối phương pháp ấn định thăm dò cho phương tiện Phương pháp thăm dò sử dụng với dạng tần suất thơng tin thông thường, phương pháp ấn định sử dụng trường hợp có thay đổi lớn hay kiện nguy hiểm Mục đích kịch để cập nhật đồ động cục phương tiện di chuyển đường Nó áp dụng môi trường đô thị hay cao tốc,… cho phép vận hành phương tiện cách bán tự động tự động hoàn toàn [7] ❖ Điều kiện ban đầu: phương tiện thu nhận đồ phải nằm vùng phủ sóng di động để thu nhận cập nhật đồ, phương tiện trang bị khả giao tiếp không dây để tương tác với máy chủ ứng dụng ❖ Sự kiện kích hoạt: Có hai kiện khác kích hoạt hoạt động cập nhật đồ • Thứ nhất, làm định kì thơng tin thăm dò với tần xuất xác định điều kiện lái xe (tốc độ, môi trường, lái tự động hay thủ cơng, 62 • Thứ hai, lệnh đẩy xuống bất thường từ máy chủ ứng dụng gửi tới phương tiện khu vực xác có yêu cầu cập nhật đồ quan trọng có thay đổi nguy hiểm điều kiện lái xe ❖ Thành phần: • Máy chủ ứng dụng chịu trách nhiệm xử lý tổng hợp thông tin thu thập từ nguồn khác bao gồm cảm biến phương tiện, xây dựng đồ độ nét cao truyền tải thông tin liên quan đến phương tiện • Các phương tiện thực tiếp nhận đồ độ nét cao thông tin ghép nối từ máy chủ ứng dụng • Các thành phần RSU tham gia khơng, thực thu thập thông tin từ hệ thống cảm biến kết nối với chúng, cung cấp tới máy chủ ứng dụng ❖ Các luồng kiện: • Lớp đồ: Máy chủ ứng dụng thu thập thông tin từ nguồn khác tổ chức lại theo lớp Lớp 1, đồ thông tin tĩnh từ nhà cung cấp dịch vụ đồ Lớp 2, thông tin dấu mốc để tham chiếu không gian dựa tính tự nhiên nhân tạo có liên quan Lớp 3, thông tin tạm thời khu vực xác thu thập từ hạ tầng hay phương tiện khác xuất sương mù dày đặc (thông qua camera đèn sương mù) hay vùng trơn trượt đường Lớp 4, thơng tin động đến từ phương tiện gần có sử dụng phương pháp nhận thức hợp tác, quỹ đạo di chuyển chia sẻ chế chuyển động có hợp tác • Khi thơng tin tổ chức lại cục hóa, đồ phân chia thành mảng, giao diện vận hành phụ thuộc vào điều kiện lái xe (như cao tốc, thị,…) 63 • Bộ xử lý trung tâm phương tiện liên lạc với máy chủ ứng dụng, xác nhận điều kiện cần thiết vùng phủ sóng di động nhận biết nhà cung cấp đồ • Khi xử lý trung tâm xác định đích đến xe, tải lần đầu đồ lớp lớp đường theo kế hoạch Hai lớp tải xuống có tần suất cập nhật thấp (có thể theo ngày tuần) phụ thuộc vào bề mặt khu vực thông qua đồ tải xuống • Hoạt động tải đồ (lớp hay lớp 4) kích hoạt dạng kiện: thứ nhất, xử lý cập nhật đầy đủ đồ cho phương tiện tùy theo tần suất trao đổi suốt trình kết nối, tần suất phụ thuộc vào điều kiện lái xe (dưới 10s với hỗ trợ từ lái xe) Thứ hai, máy chủ ứng dụng đẩy lệnh cập nhật quan trọng có thay đổi nghiêm trọng thông tin đồ như: điều kiện đường nguy hiểm, xe cấp cứu, tình nguy hiểm,… Bộ xử lý trung tâm phương tiện xử lý thơng tin tùy theo tình lái xe thể giao diện người – máy (HMI) phù hợp với hỗ trợ người lái xe chuyển đổi thành lệnh vận hành lái xe trường hợp sử dụng kỹ thuật tổng hợp liệu cho vận hành phương tiện tự động ❖ Một số yêu cầu cần thiết để vận hành: • Phương tiện cần trang bị khả giao tiếp không dây để liên kết tới máy chủ ứng dụng • Máy chủ ứng dụng phải có khả giao tiếp, tính tốn lưu trữ thơng tin • Cơ sở hạ tầng với hệ thống cảm biến cần để thu thập thơng tin mơi trường có khả giao tiếp không dây để truyền thông tin thu thập tới máy chủ ứng dụng 64 3.3 So sánh đánh giá giải pháp kỹ thuật dành cho C-V2X, đề xuất hướng nghiên cứu khả triển khai Việt Nam 3.3.1 So sánh đánh giá giải pháp kỹ thuật dành cho C-V2X Như đề cập chương số 1, công nghệ C-V2X xây dựng phù hợp để hỗ trợ nhóm dịch vụ liên quan đến an tồn giao thơng, tối ưu hóa hiệu khai thác hạ tầng giao thơng kết hợp cung cấp dịch vụ thông tin giải trí nâng cao nhờ vào ưu mạng di động băng rộng tốc độ cao Các chuẩn hóa kỹ thuật C-V2X xây dựng tảng 3GPP Release 14, coi hệ mạng 4.5G Do giải pháp kỹ thuật cho dịch vụ C-V2X dựa chủ yếu tảng mạng truy nhập vô tuyến LTE công nghệ IEEE 802.11p, hoạt động băng tần GHz băng tần GHz không cần cấp phép, thông qua hai giao diện Uu PC5 tương ứng Do tích chất dải tần thấp băng thông kênh chưa đủ lớn nên tốc độ liệu giao diện vô tuyến hạn chế, độ trễ tương đối cao Do đó, với giải pháp kỹ thuật có dành cho dịch vụ V2X tảng mạng LTE đáp ứng cho dịch vụ thơng tin an tồn bản, bổ sung số dịch vụ thơng tin giải trí, giao thơng mơi trường,… Để thực hóa kịch ứng dụng phức tạp cho C-V2X với yêu cầu cao tốc độ liệu, độ trễ cực thấp, độ tin cậy cao gần tuyệt đối, nhà nghiên cứu kì vọng mạng 5G-NR mang đến giải pháp kỹ thuật hiệu Phát hành 3GPP Release 15 khởi đầu mạng 5G-NR áp dụng công nghệ vô tuyến vượt trội mmWave, VLC,… công nghệ vô tuyến nhận thức, IoT, mạng cảm biến phức tạp với trí tuệ nhân tạo, liệu lớn,… góp phần hồn thiện việc xây dựng kịch dịch vụ C-V2X cải tiến, với nhiều ứng dụng an toàn nâng cao, dịch vụ thông tin thời gian thực, video trực tiếp,… Dưới số so sánh thể khả hỗ trợ giải pháp kỹ thuật tảng mạng LTE 5G-NR dành cho nhóm kịch dịch vụ V2X 65 Bảng 3.1 So sánh khả hỗ trợ công nghệ kịch ứng dụng dịch vụ V2X [13] Dạng kịch ứng dụng LTE-V2X 802.11p mmWave VVLC Nhận thức hợp tác Cảnh báo phương tiện khẩn cấp ✓✓ ✓✓ - - Cảnh báo va chạm phía trước ✓✓ ✓✓ ✓ ✓ Nhìn xuyên qua (chia sẻ camera) ✓ ✓ ✓✓ ✓ Chia sẻ cảm biến ✓ ✓ ✓ ✓ ✓✓ ✓ ✓ ✓ - - - - ✓ ✓ - - ✓ ✓ - - ✓ ✓ - - ✓✓ ✓ - - ✓ - - - Cảm biến hợp tác Chuyển động hợp tác Đoàn phương tiện (Platooning) Đoàn phương tiện mật độ cao Điều khiển hành trình thích ứng có hợp tác Kiểm sốt giao lộ có hợp tác Người sử dụng đường dễ tổn thương Hiệu giao thơng Lái xe có điều khiển từ xa Trong bảng 3.1 trên: • “✓✓”: thể công nghệ phù hợp hỗ trợ cho kịch ứng dụng yêu cầu trường hợp • “✓”: thể công nghệ phù hỗ trợ cho kịch ứng dụng số yêu cầu chất lượng vài điều kiện cụ thể • “-”: thể cơng nghệ khơng phù hợp Nhìn vào bảng so sánh thấy, cơng nghệ mạng LTE IEEE 802.11p giải pháp phù hợp với nhiều nhóm kịch ứng dụng, nhờ vào việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cần thiết Quan trọng hơn, nhờ vào vùng phủ sóng mạng rộng khắp tiêu chuẩn kỹ thuật cải tiến 3GPP Release 14 có 66 thể đáp ứng tốt yêu cầu V2X Đối với mạng 5G-NR, xây dựng dựa tảng mạng LTE có, áp dụng kỹ thuật vô tuyến dải tần số cao, mạng 5G tập trung giải vấn đề liên quan đến đòi hỏi tốc độ liệu cao, độ trễ thấp tính tin cậy cao, đặc biệt tính thời gian thực Ví dụ như, với kịch “Nhìn xuyên qua”, mmWave hỗ trợ việc chia sẻ camera hành trình xe phía trước với xe phía sau với tốc độ liệu cao thời gian thực Trên thực tế xây dựng mạng lưới, nhà khai thác nâng cấp dần mạng lưới có từ 3G lên 4G 5G Việc triển khai mạng 5G tảng mạng 4G sẵn có giúp tiết kiệm chi phí, tối ưu hóa vùng phủ sóng di động, từ tận dụng ưu mạng LTE/5GNR để triển khai dịch vụ di động liệu gia tăng phù hợp, C-V2X số Trong tương lai, dịch vụ CV2X coi dịch vụ chủ chốt tảng mạng di động LTE/5GNR Hình 10 Mạng đa cơng nghệ truy nhập vô tuyến hỗ trợ kịch ứng dụng V2X Hình 3.10 thể mơ hình tồn song song mạng LTE/5GNR với giải pháp kỹ thuật trình bày chương 67 3.3.2 Đề xuất hướng nghiên cứu khả triển khai Việt Nam 3.3.2.1 Hướng nghiên cứu thời gian tới Ý tưởng tạo liên kết giúp phương tiện giao thơng giao tiếp với giao tiếp với hệ thống hạ tầng cơng cộng có từ lâu, thúc đẩy nghiên cứu để hình thành nên mạng VANET dựa công nghệ IEEE 802.11p Trong thời gian đầu sau chuẩn hóa IEEE 802.11p năm 2009, VANET triển khai số quốc gia phát triển châu Âu, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đài Loan, quốc gia có hạ tầng phát triển đồng Tuy nhiên, hạn chế công nghệ IEEE 802.11p (như đề cập chương số 1), hệ thống VANET khó phát triển rộng rãi với quy mô lớn, thêm việc phát triển hệ thống RSU tiêu tốn kinh phí lớn Chính thế, lựa chọn tảng hàng đầu dành cho V2X đến từ mạng thông tin di động tế bào, hệ thống thơng tin có tốc độ phát triển mạnh mẽ toàn giới Đặc biệt với thực tế thương mại hóa 4G diễn tồn cầu hệ thống 5G có mặt tới đây, cơng nghệ C-V2X chuẩn hóa năm 2017 bắt đầu vào thử nghiệm triển khai nước phát triển GSA nghiên cứu đưa báo cáo sơ thị trường tham gia nhà khai thác mạng hãng thiết bị viễn thông, hãng công nghiệp điện tử, hãng công nghiệp ô tô [9] Năm 2017 Việt Nam nhanh chóng khai trương mạng 4G với ba nhà mạng lớn Vinaphone, Viettel, Mobifone, tạo động lực tốt cho nhiều ngành nghề kỹ thuật công nghệ khác, rút ngắn khoảng cách viễn thông so với quốc gia khác Tuy nhiên, công nghệ C-V2X lĩnh vực Việt Nam, chủ yếu nghiên cứu đơn lẻ mang tính khái quát từ phía trường đại học vài đề cập mang tính khái niệm hội thảo công nghệ viễn thông C-V2X nhánh cơng nghệ mang đến nhóm dịch vụ hỗ trợ thiếu tương lai, với định hướng xây dựng hạ tầng giao thông đại thông minh - phần không tách rời thành phố thông minh (Smart City) C-V2X triển khai hồn hảo tảng thị thông minh, với hạ tầng giao thông thông minh ứng dụng tiện ích cơng cộng đồng 68 Theo quan điểm cá nhân, việc nghiên cứu sâu cơng nghệ C-V2X nhóm dịch vụ V2X xu hướng tất yếu, cần có tham gia nhiều đơn vị liên quan, định hướng rõ ràng Chính Phủ Từ đó, nhìn nhận thấy tính khả thi cần thiết phải xây dựng hệ thống dịch vụ V2X tương lai Việt Nam nằm nhóm nước có tốc độ phát triển viễn thông nhanh giới Hệ thống mạng 4G Việt Nam hoạt động theo chuẩn phát hành Release 11 Chính Phủ yêu cầu nhà khai thác mạng lên kế hoạch thử nghiệm 5G sớm Dựa tảng mạng 4G có sẵn, nhà mạng có lộ trình nâng cấp hệ thống lên phát hành cao tới Release 14, trước đặt viên gạch cho mạng thương mại 5G Như vậy, tảng kỹ thuật thuận lợi cho việc nghiên cứu, thử nghiệm triển khai bước công nghệ C-V2X Căn theo định số 950/QĐ-TTg Thủ Tướng Chính phủ “Phê duyệt Đề án phát triển đô thị thông minh bền vững Việt Nam giai đoạn 2018-2025 định hướng đến năm 2030”, Việt Nam có định hướng rõ nét cơng xây dựng đô thị thông minh với đồng sở hạ tầng, giao thơng thơng minh,… Do đó, có sở để tin tưởng đến 10 năm tới số ứng dụng C-V2X bật áp dụng Việt Nam Dựa nghiên cứu ban đầu công nghệ C-V2X, luận văn xin đề nghị số giải pháp định hướng để thúc đẩy khả thực hóa C-V2X sớm ❖ Các nhà mạng cần có kế hoạch đẩy nhanh lộ trình nâng cấp mạng 4G lên phát hành cao hơn, khoảng 2-3 năm tới nhanh nâng cấp mạng lõi mạng vơ tuyến lên chuẩn Release 14 Bên cạnh đó, cần sớm triển khai phối hợp với hãng viễn thông tiến hành thử nghiệm hệ thống 5G vào năm 2019 để sớm đưa vào thương mại hóa Để đạt mục tiêu sớm, cần có chế sách khuyến khích tạo điều kiện từ Bộ Thơng tin Truyền thông ❖ Dựa theo định hướng xây dựng đô thị thông minh Nhà nước, quan liên quan cần có đạo rõ ràng việc nghiên cứu, thử nghiệm lộ 69 trình triển khai nhóm ứng dụng, dịch vụ C-V2X với tham gia viện nghiên cứu trường đại học, nhà khai thác mạng, hãng công nghệ,… ❖ Tổ chức hội thảo chuyên sâu công nghệ C-V2X với tham gia hãng viễn thông lớn, hãng công nghiệp điện tử, ô tô,… thử nghiệm giải pháp đối tác, qua đánh giá tính khả thi, lựa chọn hướng phù hợp thực tế Việt Nam ❖ Quảng bá rộng rãi công nghệ C-V2X với dịch vụ tiên tiến lợi ích thiết thực, để bước cơng nghệ tiếp cận gần với người sử dụng Khi tảng kỹ thuật bước hồn thiện, áp dụng bước ứng dụng công nghệ, qua nâng cấp đồng dần giai đoạn ❖ Nghiên cứu kinh nghiệm triển khai nước phát triển để áp dụng phù hợp Việt Nam ❖ Do nhóm dịch vụ V2X chủ yếu dạng ứng dụng mang tính lợi ích cơng cộng, hỗ trợ xã hội phi thương mại, chi phí đầu tư lại lớn, nên Nhà nước đóng vai trò quan trung gian kết nối bên tham gia chuỗi dịch vụ cho C-V2X với sách ưu đãi tạo điều kiện, nhà nước đơn vị chủ quản triển khai ứng dụng để dễ dàng thực sách quyền điều hành 3.3.2.2 Khả triển khai C-V2X Việt Nam Như đề cập trên, với định hướng xây dựng đô thị thông minh Việt Nam, tin tưởng C-V2X có điều kiện để triển khai thực tế Tuy nhiên, CV2X thuộc nhóm cơng nghệ mức cao, xây dựng kỹ thuật công nghệ tiên tiến thuộc lĩnh vực viễn thông, công nghệ thông tin, điển tử, ô tô,… Do đó, C-V2X xây dựng vận hành tốt hệ thống hạ tầng đô thị thơng minh hồn chỉnh Đối với Việt Nam, nhiều năm để tiến tới thị thơng minh hồn chỉnh, khơng C-V2X không khả thi Tùy vào điều kiện cụ thể, có giải pháp lộ trình phù hợp để triển khai C-V2X Việt Nam 70 a) Một số đặc điểm điển hình hạ tầng giao thông Việt Nam ❖ Quy hoạch hạ tầng hệ thống giao thơng đường thiếu đồng bộ, mang tính chắp vá thời vụ ❖ Quỹ đất phát triển hạ tầng giao thơng hạn hẹp, chi phí vốn đầu tư eo hẹp ❖ Hạ tầng giao thông chất lượng kém, xuống cấp nhanh chóng, lạc hậu ❖ Phương tiện tham gia giao thông chủ yếu phương tiện cá nhân đặc biệt xe máy, với ý thức giao thơng tạo tình trạng giao thơng hỗn loạn, lộn xộn, ùn tắc nghiêm trọng vào cao điểm ❖ Còn tồn nhiều hạn chế yếu điều hành quản lý giao thông Trên số đặc điểm hạn chế điển hình hạ tầng giao thông Việt Nam Tuy nhiên, năm gần đây, nhà nước tập trung nhiều nguồn lực để tăng cường cải thiện hệ thống hạ tầng giao thông công tác tuyên truyền quảng bá luật văn hóa giao thơng Chất lượng hạ tầng tình trạng tai nạn giao thông cải thiện rõ rệt b) Các dịch vụ V2X triển khai giai đoạn đầu Việt Nam Hiện hệ thống mạng di động Việt Nam triển khai tới LTE Release 11, chưa đủ điều kiện triển khai dịch vụ chuẩn C-V2X, vấn đề tương lai hàng rào kỹ thuật hồn chỉnh Tuy nhiên, số nhóm dịch vụ mang tính sơ khai triển khai giai đoạn đầu dựa mạng WCDMA/LTE-A, với điều kiện phương tiện trang bị module giao tiếp với mạng ❖ Dịch vụ đỗ xe thông minh thu phí tự động: Bên thứ xây dựng dịch vụ máy chủ ứng dụng, liên kết cấp phép với quan quản lý hạ tầng, dựa tảng mạng di động, để cung cấp dịch vụ đỗ xe thu phí tự động ❖ Dịch vụ thông tin giao thông du lịch: tương tự Đây nhóm dịch vụ cơng ích, giúp cho phương tiện tiếp cận kịp thời với thông tin cần thiết 71 ❖ Các dịch vụ cảnh báo an tồn hạ tầng giao thơng đại khu đô thị mới, đường cao tốc, khu kinh tế đặc thù,… Tại đây, xây dựng hệ thống hạ tầng đồng bộ, đại, ứng dụng công nghệ thông tin quản lý vận hành, cần xây dựng thử nghiệm hệ thống giám sát giao thông đại, cảnh báo nguy hay cố giao thông cho phương tiện khu vực 3.4 Kết luận chương Trong chương trình bày giải pháp kỹ thuật hỗ trợ cho việc triển khai C-V2X, nhóm dịch vụ tiềm LTE-V2X vận hành linh hoạt kịch ứng dụng thông qua hai giao diện Uu PC5, dải tần 2GHz 6GHz Qua cung cấp dịch vụ thơng tin dịch vụ an tồn mức bản, với tham gia chế MBMS Bước đầu, LTE-V2X hình thành nên mạng lưới dịch vụ giản đơn, tiện dụng, dễ sử dụng dễ tiếp cận với phần đông người sử dụng, yếu tố lợi ích cơng cộng nhấn mạnh đặc biệt Đối với 5G-V2X, phát triển C-V2X đạt đến bước ngoặt Với nhiều kỹ thuật vô tuyến mới, 5G mang đến nhiều giải pháp kỹ thuật dành cho C-V2X, chương trình bày số giải pháp mmWave, VVLC Với tiến kỹ thuật vượt trội trình bày, 5G-V2X mang đến nhóm dịch vụ tiên tiến đòi hỏi chất lượng cao gần tuyệt đối, chủ thể tham gia vào xây dựng vận hành dịch vụ linh hoạt đa dạng Đặc biệt, với nghiên cứu ban đầu C-V2X, luận văn có số nhận định hướng giải pháp tính khả thi dịch vụ C-V2X thị trường Việt Nam 72 KẾT LUẬN C-V2X công nghệ tiềm năng, nhiều quốc gia phát triển giới xây dựng phương án lộ trình thử nghiệm C-V2X số khu vực có hạ tầng thông minh đại, Việt Nam không nằm ngồi xu hướng Sự phát triển mạng di động 4G/5G đẩy mạnh, chí có chạy đua triển khai 5G quốc gia phát triển nhằm chiếm lấy ưu tảng kỹ thuật công nghệ phục vụ cho phát triển kinh tế Xu hướng tận dụng tảng mạng viễn thông để phát triển kỹ thuật công nghệ tất yếu Hạ tầng giao thơng Việt Nam lạc hậu quy hoạch thiếu đồng bộ, nhiên với định hướng mạnh mẽ Chính phủ triển khai đề án thị thơng minh, tin tưởng C-V2X sớm thực hóa phần khu vực đô thị đại, thông minh Việt Nam Sau mội thời gian nghiên cứu, tham khảo tài liệu, dẫn tận tình TS Trương Trung Kiên, luận văn “Nghiên cứu cơng nghệ C-V2X” hồn thành Việc thực luận văn giúp học viên có điều kiện nghiên cứu sâu công nghệ mạng 4G/5G, kỹ thuật vô tuyến mới, xu hướng công nghệ dịch vụ đa dạng quan tâm giới Bên cạnh đó, học viên trau dồi cập nhật kiến thức mới, phương pháp học tập nghiên cứu chuyên sâu Tuy nhiên thân nhiều hạn chế, học viên mong nhận góp ý thầy giáo đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Hướng nghiên cứu tiếp theo: Học viên tiếp tục tìm hiểu kỹ thuật vơ tuyến áp dụng làm giải pháp kỹ thuật cho C-V2X kịch ứng dụng Nghiên cứu sâu dẫn kỹ thuật hệ thống chuẩn hóa C-V2X 3GPP, cập nhật thông tin báo quốc tế, hội thảo chuyên đề CV2X, nắm bắt tình hình triển khai C-V2X giới, đúc rút kinh nghiệm để xây dựng đề xuất phù hợp với Việt Nam báo cáo nghiên cứu 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 5G Americas White Paper, March 2018, Cellular V2X Communications Towards 5G [2] 3GPP, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);User Equipment (UE) radio transmission and reception, in 3GPP TS 36.101 version 14.3.0 Release 14 [3] 3GPP, Service requirements for V2X services, in 3GPP TS 22.185 version 14.3.0 Release 14 [4] 3GPP, Study on LTE-based V2X Services, in 3GPP TR 36.885 V14.0.0 (2016.06) [5] 5G Americas White Paper, October 2016, V2X Cellular Solutions [6] 5G Automotive Association, The Case for Cellular V2X for Safety and Cooperative Driving [7] 5GCAR, (2017), 5GCAR Scenarios, Use Cases,Requirements and KPIs [8] Alessio Filippi, Kees Moerman, Gerardo Daalderop, Paul D Alexander, Franz Schober, and Werner Pfliegl, “Ready to roll: Why 802.11p beats LTE and 5G for V2x” [9] GSA, (2018), C-V2X Market Report [10] GSMA, Cellular VehiCle-to-eVerything (C-V2X) Enabling Intelligent Transport [11] Junil Choi, Vutha Va, Nuria Gonzalez-Prelcic, Robert Daniels, Chandra R Bhat, and Robert W Heath Jr, (2016), “Millimeter Wave Vehicular Communication to Support Massive Automotive Sensing” [12] Martin Sauter, (2014), From GSM To LTE-Advanced: An Introduction To Mobile Netwroks And Mobile Bradband, 2nd Edittion, John Wiley & Sons, Ltd [13] Mate Boban, Apostolos Kousaridas, Konstantinos Manolakis, Joseph Eichinger, Wen Xu Huawei Technologies, German Research Center, (2017), “Use Cases, Requirements, and Design Considerations for 5G V2X” 74 [14] Michelle X Gong and Shiwen Mao, (2017), “ An Overview Of 3GPP Cellular Vehicle-To-Everything Standards” [15] NGMN, (2018), V2X White Paper V1.0 [16] NXP Semiconductors, IEEE 802.11p ahead of LTE-V2V for safety applications [17] Ronathan Rodriguez, (2015), Fundermentals Of 5G Mobile Network, John Wiley & Sons, Ltd [18] Shanzhi Chen, Jinling Hu, Yan Shi, Ying Peng, Jiayi Fang, Rui Zhao, and Li Zhao, June 2017, Vehicle-to-Everything (v2x) Services Supported by LTEbased Systems and 5g, in IEEE Communications Standards Magazine, pp 7076 [19] Christian Hoymann, David Astely, Magnus Stattin, Gustav Wikström, Jung-Fu (Thomas) Cheng, Henning Wiemann, Niklas Johansson, Mattias Frenne, Ricardo Blasco, Joerg Huschke, Andreas Höglund, Fredrik Gunnarsson, LTE Release 14 Outlook, Erisson Research ... Tính tin c y cao Băng thông rộng Độ trễ thấp IEEE 802.11p C LTE-Rel14 C- V2X 5G C- V2X C C C C C giới hạn C Khơng C C C C C C C C C C Khơng Khơng Khơng Khơng Khơng Khơng C C Khơng... Khơng Khơng C C C C C C 14 1.4 C ng nghệ C- V2X 1.4.1 Lộ trình chuẩn hóa c ng nghệ C- V2X Từ kì vọng đưa mơ hình ứng dụng c ng nghệ C- V2X trở thành th c gia tăng lợi ích cho lĩnh v c kinh tế... th c thể kh c thành mạng lưới dựa tảng mạng thông tin di động, h c viên lựa chọn đề tài: Nghiên c u c ng nghệ C- V2X Bố c c luận văn gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan C- V2X Chương 2: C c vấn