VANET-18161111

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG – VIỄN THÔNG TIỂU LUẬN MẠNG VANET (Verhicular Ad-hoc Network) NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Sinh Viên: MSSV: ĐINH TRƯỜNG NAM 18161111 TP HỒ CHÍ MINH – 1/2021 TĨM TẮT An tồn đường vấn đề khó quan tâm hàng đầu Việt Nam, chưa thực có nhiều nỗ lực, giải pháp để giảm thiểu tác động tai nạn giao thông đường Việt Nam Gần đây, tiến công nghệ không dây mang lại cách thức đầy hứa hẹn để tạo thuận lợi cho an toàn đường quản lý giao thơng, phương tiện, trang bị giao tiếp không dây thiết bị phép giao tiếp với phương tiện phép giao tiếp với đơn vị bên đường, đặt phần quan trọng đường, chẳng hạn đèn giao thông biển báo dừng Với hai hình thức giao tiếp trên, mạng tự tổ chức gọi mạng dành cho xe cộ VANET hình thành Điều này, hứa hẹn tăng tính an toàn hiệu đường cải thiện trải nghiệm lái xe Những mục tiêu đề cho tốn xe cộ hồn thành thơng qua nhiều ứng dụng xe kích hoạt liên lạc phương tiện, chẳng hạn cảnh báo phanh khẩn cấp Trong xã hội ngày phát triển đạt lợi ích to lớn từ việc áp dụng cơng nghệ mới, song song đối mặt với thách thức Và nhận thấy thách thức lớn làm để giải vấn đề áp dụng vào thực tiễn, xã hội ngày phát triển nhu cầu người ngày cao Vì cần có cơng nghệ để đáp ứng vấn đề Các tính VANET bước tiến ngoạn mục phát triển xã hội sở hạ tầng Sinh viên thực đề tài Đinh Trường Nam MỤC LỤC TÓM TẮT .i MỤC LỤC .ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH iv DANH SÁCH CÁC BẢNG v BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT vi CHƯƠNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CƯU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC CHƯƠNG 2.1 GIỚI THIỆU NGUỒN GỐC VANET 2.2 MẠNG VANET CHƯƠNG 3.1 PHÂN BỐ VÀ KHAI THÁC BĂNG TẦNG CỦA DRSC 3.2 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT TRONG DSRC CHƯƠNG 4.1 CÁC VẤN ĐỀ VỀ ĐỊNH TUYẾN .9 4.2 PHÂN LOẠI ĐỊNH TUYẾN 10 4.2.1 Giao thức định tuyến dựa cấu trúc liên kết 11 4.2.1.1 Giao thức định tuyến phản ứng phổ biến AODV 12 4.2.1.2 Các giao thức định tuyến chủ động phổ biến OLSR 13 4.2.1.3 Giao thức định tuyến kết hợp phổ biến HLAR 13 4.2.2 Kết luật cho giao thức định tuyến dựa cấu trúc liên kết 14 4.2.3 Định tuyến dựa vị trí phổ biến 15 4.2.3.1 Giao thức định tuyến dựa vị trí phổ biến GPSR 15 4.2.3.2 Nhận xét định tuyến dựa vị trí .16 4.2.3 Định tuyến dựa cụm 17 4.2.3.1 Nguyên tắc định tuyến dựa cụm 17 4.2.3.1 Nguyên tắc định tuyến dựa cụm phổ biến COIN 18 4.2.4 kết luận định tuyến dựa cụm 19 CHƯƠNG 21 5.1 GIAO THỨC MAC 21 5.2.1 Giao thức MAC tranh chấp 21 5.2.2 Giao thức MAC không tranh chấp .22 5.2.3 Giao thức MAC kết hợp 22 5.2.3 kết luận 23 CHƯƠNG 24 6.1 PHÂN TÍCH LỚP VẬT LÝ 24 6.2 OFDM TRONG VANET 24 6.3 BỘ THU PHÁT TRONG VANET 25 6.3.1 Các khối phát 25 6.3.1 Các khối thu 26 CHƯƠNG 28 7.1 KẾT LUẬN – ĐÁNH GIÁ 28 7.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 2.1 Các giao tiếp VANET .4 Hình 3.1 Các kênh có DSRC Hình 4.1 Định tuyến dựa multi-hop .10 Hình 4.2 Phân loại giao thức định tuyến VANET thông thường 11 Hình 4.3 Các danh mục định tuyến VANET dựa cấu trúc liên kết 11 Hình 4.4 Nguyên tắc AODV cho định tuyến VANET 12 Hình 4.5 Quy trình định tuyến OLSR sử dụng MPR nút lân cận 13 Hình 4.6 truyền gói định tuyến HLAR 14 Hình 4.7 Các giao thức định tuyến dựa địa lý cho VANET 15 Hình 4.8 Chuyển tiếp lan truyền GPSR 15 Hình 4.9 Chuyển tiếp chu vi GPSR 16 Hình 4.10 Phân cụm giao thức định tuyến dựa cụm 18 Hình 4.11 Các giao thức định tuyến dựa cụm cho VANET 18 Hình 4.12 Phân cụm giao thức COIN 19 Hình 5.1 Phân loại giao thức MAC .21 Hình 6.1 Các khối phát 25 Hình 6.2 Các khối thu 27 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1 Tiêu chuẩn khu vực cho DSRC Nhật Bản, Châu Âu Hoa Kỳ Bảng 6.1 So sánh chuẩn IEEE 24 BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT MANET VANET DSRC Mobile ad hoc network Vehicular ad-hoc network Dedicated Short Range Mạng đặc biệt cho di động Mạng đặc biệt cho xe cộ Công nghệ truyền không dây Communications tầm ngắn MAC PHY V2V V2I V2X ITS FCC Medium Access Control Physical Vehicle to Vehicle Vehicle to Infrastructure Vehicle to Any Intelligent Transportation System Federal Communications Môi trường phát triển tích hợp Lớp vật lý Truyền từ xe sang xe Truyền từ xe sang sở hạ tầng Truyền từ xe sang thứ Hệ thống giao thông thông minh Ủy ban Truyền thông Liên bang EIRP Commission Effective Isotropic Radiated Power Hoa Kỳ Công suất đẳng hướng hiệu ASK Amplitude Shilf Keying Điều chế biên độ PSK Frequency Shift Keying Điều chế biên pha OFDM Orthogonal frequency-division Ghép kệnh Phân chia tần số FFT multiplexing Fast Fourier transform Biến đổi Fourier RUS Road Side Unit Cơ sở hạ tầng cạnh đường OBU Onboard Units Đơn vị tích hợp PDR Packet Delivery Ratio Tỷ lệ phân phối gói RTT Round Trip Time Thời gian GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu DSR Dynamic source routing Định tuyến nguồn động CBRP Cluster-based routing protocol Giao thức định tuyến dựa QoS Quality of Service cụm Chất lượng dịch vụ RREQ The route request Gói yêu cầu định tuyến RREP The route reply Gói trả lời yêu cầu định tuyến AODV Ad Hoc on Demand Distance Định tuyến theo vector OLSR Vector Optimized Link State Routing Định tuyến liên kết tối ưu Multipoint relays hóa Dừng đa điểm MPR HLAR Hybrid Location-based Giao thức định tuyến dựa vị ETX Ad-hoc Routing The expected transmission count trí Số lần truyền dự kiến GPSR The greedy perimeter Khỏng định tuyến tan truyền COIN stateless routing Clustering algorithm for Thuật toán phân cụm cho CGSRP open inter-vehicle networks Cluster headgateway switch mở mạng lưới liên phương tiện Phân luồng định tuyến CSMA routing protocol Carrier Sense Multiple Access Đa Truy cập DSSS Direct-sequence spread spectrum Trải phổ trực tiếp TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia FDMA Frequency division theo thời gian Ghép kênh phân chia truy cập D-MAC multiplexing access Directional Medium theo tần số Định hướng Kiểm soát truy cập ACK Access Control Acknowledgement Tín hiệu xác nhận MCTRP A multichannel Đa kênh giao thức vịng mã thơng CA token ring protocol Collision Avoidance báo Tránh va chạm CBMMAC A clustering-based Phân nhóm MAC đa kênh PRBS multichannel MAC Pseudo-random binary sequence Chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên RF Radio frequency Tần số sóng mang CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sự di chuyển cùa xe cộ ngày gia tăng không nước nói riêng mà giớ nói chung, dẫn tới việc cần nâng cấp hệ thống giao thông từ truyền thống (xe cô công cụ giúp cho người di chuyển) lên đến đại (xe cộ giao tiếp có ứng dụng an tồn cho người vận hành nó) Nhận thấy việc “tiến hóa” cho xe tiềm lớn đưa kinh tế vấn đề khác nâng tầm cao mới, giới từ năm 1811 xe ô tô đời việc “tiến hóa” khơng ngừng tiếp diễn.Và gần đây, cơng nghệ phát triên đưa giao thông lên hướng mới, xe cộ giao tiếp với dựa vào nghiên cưu liên quan tới mạng tùy biến không dây (mobile ad hoc network - MANET), có mạng ứng dụng cho giao thông đường mang xe cộ (Vehicular ad-hoc network – VANET) 1.2 MỤC TIÊU Tìm hiểu VANET, hiểu cách thức tổ chức, vận hành khó khăn thách thức áp dụng thực tiễn Tương lai phát triển VANET tiềm kết hợp với công nghệ truyền thông khác 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CƯU Công nghệ truyền liệu không dây tầm ngắn DSRC Các giao thưc định tuyến Lớp kiểm sốt truy cập trung bình MAC lớp vật PHY lý dựa IEEE 802.11 Bảo mật VANET 1.4 GIỚI HẠN Những nghiên cưu chương trình mơ thực tiễn thực hiên nước phát triển, Việt Nam chưa có cơng trình nghiên cưu 1.5 BỐ CỤC Chương 1: Tổng quan Trình bày vấn đề, lý chọn đề tài, mục tiêu, giới hạn nghiên cứu bố cục đồ án Chương 2: Giới thiệu VANET Tìm hiểu nguồn gốc mạng xe cô , khái niệm minh họa liên kết sở mạng VANET (V2V, V2I, V2X) Chương 3: Giao tiếp không dây tầm ngắn DSRC Phân bố khai thác giải tần nước sử dụng , chức kênh phân chia, lớp vật lý đặc tính kỹ thuật DSRC Chương 4: Các giao thức định tuyến Gồm có loại định tuyến khác chúng bới yếu tố ưu điểm nhược điểm dạng định tuyến Chương 5: Lớp kiểm sốt truy cập trung bình MAC Nói vấn đề tín hiệu trang để kết nối với tiết bị nhận, tạo tắc nghẽn Chương 6: Lớp vật PHY Bộ thu, phát dựa giao thức định tuyến Chương 7: Kết luận - đánh giá hướng phát triển Đánh giá sơ mang VANET hướng phát triển Hình 4.7 Các giao thức định tuyến dựa địa lý cho VANET 4.2.3.1 Giao thức định tuyến dựa vị trí phổ biến GPSR GPSR giả định nút biết vị trí riêng mình, vị trí nút lân cận vị trí điểm đến Hơn nữa, điều giao thức cho phép nút phát nút lân cận gần cách sử dụng đèn hiệu trình Để tính tốn đường, GPSR sử dụng thuật tốn chuyển tiếp lan rộng gửi thơng tin đến đích cuối cách sử dụng đường dẫn hiệu Để đạt điều này, nút chọn, theo cách lan rộng, bước hướng tới đích nhận gói tin gần đích nhất, Hình 4.8 Hình 4.8 Chuyển tiếp lan truyền GPSR Nếu chuyển tiếp lan truyền không thành công, chuyển tiếp chu vi sử dụng mà tuyến xung quanh chu vi khu vực Nói cách khác, khơng có giao cắt phạm vi người gửi phạm vi đích, phương pháp chuyển tiếp chu vi Thực thi Chuyển tiếp chu vi dựa quy tắc bên phải, nút chuyển tiếp gói tin qua chu vi đến hàng xóm chiều kim đồng hồ chinh no Chuyển chu vi minh họa Hình 3.8 Điều đáng theo thay đổi cấu trúc liên kết thường xuyên dẫn đến tính di động 23 phương tiện, GPSR sử dụng thơng tin cấu trúc liên kết cục để tìm sửa tuyến đường cách nhanh chóng Hình 4.9 Chuyển tiếp chu vi GPSR Giao thức thực hiện, mô ns-2 qua IEEE 802.11 đầy đủ so sánh với DSR chi phí định tuyến số lượng liệu gói giao Kết cho thấy khả mở rộng GPSR triển khai dày đặc mạng không dây Tuy nhiên, thuật toán chuyển tiếp lan truyền thất bại nội nút khơng có lân cận cung góc 2Π / Ngồi ra, chu vi thuật tốn chuyển tiếp tìm tuyến đường khơng tối ưu từ nguồn đến đích lâu hiệu [3] 4.2.3.2 Nhận xét định tuyến dựa vị trí Loại giao thức biết đến với ổn định tuyến phát như giảm số lượng tin nhắn bị rơi thời gian tắc nghẽn Tuy nhiên, giao thức dựa địa lý thường gây chậm trễ đáng kể từ đầu đến cuối Hơn nữa, giao thức dẫn đến đích khơng xác sử dụng khơng theo thời gian thực thơng tin (ví dụ: sử dụng liệu lộ trình tĩnh) liên quan đến vị trí phương tiện, giới hạn GPS Ngồi ra, nút hop tối ưu khơng đảm bảo tìm kiếm điểm đến, đặc biệt tình dựa thành phố Điều vấn đề không tồn giao tiếp trực tiếp hai nút chướng ngại vật gây tòa nhà, cối, vv Một nhược điểm khác giao thức định tuyến dựa địa lý vòng lặp cố hữu gây tính động xe vị trí nghiêm ngặt phát bảo dưỡng tuyến đường Các vịng lặp dẫn đến thời gian hết hạn lưu lượng gói liệu làm ghi nhớ dấu vết lưu lượng gói khứ ,tức lịch sử khám phá tuyến đường thường sử dụng để 24