Phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện trong hệ thống giao thông thông minh (lntelligent transport system ITS)

PHẦN MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài: Hệ thống giao thông thông minh (lntelligent Transport System ITS) là việc ứng dụng kỹ thuật công nghệ bao gồm các thiết bị cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học, và viễn thông với cơ sở hạ tầng giao thông để điều hành và quản lý hệ thống giao thông vận tải một cách hiệu quả, đảm bảo an toàn giao thông, giảm thời gian và chi phí đi lại, bảo vệ môi trường... Hệ thống giao thông thông minh ra đời, với sự tối ưu của các thiết bị truyền thông, công nghệ thông tin và viễn thông làm cho vai trò của con người trong việc điều hành giao thông giảm đi đáng kể mà vẫn đảm bảo tính an toàn. Các thành phần chính của hệ thống ITS bao gồm có con người, phương tiện tham gia giao thông và cơ sở hạ tầng giao thông. Những thành phần này được liên kết chặt chẽ với nhau. Do đó khả năng giao tiếp giữa phương tiện với phương tiện (V2V) để trao đổi thông tin không dây về tốc độ và vị trí của các phương tiện xung quanh cho thấy nhiều hứa hẹn. Nhưng lợi ích lớn nhất chỉ có thể đạt được khi tất cả các phương tiện giao thông có thể giao tiếp với nhau. Giao tiếp giữa các phương thức đã thúc đẩy sự gia tăng ứng dụng của các hệ thống giao thông thông minh. Các dịch vụ và ứng dụng liên quan sử dụng các phương tiện để cảm nhận một khu vực cụ thể của thành phố hoặc thậm chí theo dõi tình trạng giao thông trong một khu vực đô thị nhất định. Các ứng dụng này sử dụng giao tiếp giữa các phương tiện để phổ biến thông tin và truyền dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả. II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:  Nêu khái quát, định nghĩa về hệ thống giao thông thông minh ITS tại Việt Nam cũng như một số nước tiêu biểu.  Nghiên cứu các phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện trong hệ thống ITS. III.Kết quả của đề tài:  Nêu ra các phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện, các ưu đặc điểm kỹ thuật và khả năng ứng dụng đại trà trong ITS IV. Phương pháp nghiên cứu:  Sử dụng các tài liệu, các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong nước.  Tìm kiếm các tài liệu nước ngoài, những nước có công nghệ phát triển đang tiến hành các thử nghiệm thực tế. V. Kết cấu của đề tài: Chương 1: Cấu trúc của hệ thống giao thông thông minh ITS Chương 2: Các phương thức truyền thông của phương tiện trong hệ thống ITS Chương 3: Phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện trong hệ thống Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 Sinh viên thực hiện Mục lục CHƯƠNG I: CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ITS 11 1.1 Lịch sử ra đời của ITS 11 1.1.1 Khái niệm 11 1.1.2 Lịch sử phát triển 13 1.1.3 Cơ sở hạ tầng giao thông thông minh 16 1.1.4 Phương tiện giao thông thông minh 17 1.1.5 Lợi ích của hệ thống giao thông thông minh 20 1.2 Cấu trúc mô hình của hệ thống ITS 22 1.2.1 khái niệm về cấu trúc hệ thống giao thông thông minh 22 1.2.1.1 Kiến trúc logic 23 1.2.1.2 Luồng dữ liệu 24 1.2.1.3 Kiến trúc vật lý 24 1.2.2 Các dịch vụ người dùng 24 1.2.2.1 Nhóm dịch vụ quản lý và điều hành giao thông 25 1.2.2.2 Nhóm dịch vụ thông tin giao thông 25 1.2.2.3 Nhóm dịch vụ hỗ trợ hoạt động xe cứu hộ 26 1.2.2.4 Nhóm dịch vụ hỗ trợ vận tải công cộng 26 1.2.2.5 Nhóm dịch vụ thanh toán điện tử 26 1.2.2.6 Nhóm dịch vụ nâng cao hiệu quả hoạt động xe thương mại 27 1.2.2.7 Nhóm dịch vụ hỗ trợ lái xe an toàn 27 1.2.3 Kiến trúc vật lý hệ thống giao thông thông minh 28 1.2.4 Tiêu chí đánh giá hệ thống giao thông thông minh 30 1.2.4.1 Đánh giá công nghệ 30 1.2.4.2 Đánh giá môi trường xã hội 31 1.2.4.3 Đánh giá kinh tế 31 1.3 Mô hình ITS tại Việt Nam và một số nước phát triển 32 1.3.1 Hệ thống ITS ở Nhật Bản 32 1.3.2 Hệ thống ITS tại singapore 36 1.3.3 Mô hình ITS tại việt nam 38 1.3.3.1 Lộ trình ứng dụng ITS tại Việt Nam 38 1.3.3.2 Làn thu phí tự động không dừng ETC và những lợi ích nổi bật 40 1.3.3.3 Hệ thống giám sát hành trình các phương tiện giao thông 41 1.3.3.4 Camera giám sát, chỉ huy điều hành giao thông 42 1.4 Kết luận chương 43 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG CỦA PHƯƠNG TIỆN TRONG HỆ THỐNG ITS 43 2.1 Giới thiệu về phương thức truyền thống trong V2X 43 2.1.1 Khái niệm 44 2.1.2 Cách thức hoạt động 44 2.1.3 Các thành phần của công nghệ V2X 45 2.1.4 Phương thức giao tiếp giữa phương tiện với cơ sở hạ tầng (V2I) 46 2.1.5 Phương thức giao tiếp giữa phương tiện với môi trường (V2E) 49 2.1.6 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến mạng (V2N) 52 2.1.7 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến đám mây (V2C) 52 2.1.8 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến người đi bộ (V2P) 53 2.1.9 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến thiết bị (V2D) 53 2.1.10 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến lưới điện (V2G) 54 2.2 Một số yêu cầu về triển khai V2X 54 2.2.1 Các yêu cầu về dịch vụ. 54 2.2.2 Các yêu cầu về bảo mật và quyền riêng tư. 54 2.3 Các nền tảng hỗ trợ triển khai V2X 55 2.3.1 V2X dựa trên công nghệ IEEE802.11p 55 2.3.2 V2X dựa trên mạng di động tế bào (CV2X) 55 2.3.3 So sánh hai nền tảng kỹ thuật 56 2.4 Công nghệ CV2X 57 2.4.1 Lợi thế về hiệu suất CV2X cho giao tiếp V2V 58 2.4.2 Truy cập CV2X vào phổ toàn cầu 59 2.4.3 Cách thức hoạt động của CV2X 60 2.5 Kết luận chương 61 CHƯƠNG III :PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG GIỮA PHƯƠNG TIỆN VỚI PHƯƠNG TIỆN TRONG HỆ THỐNG ITS 62 3.1 Giới thiệu về phương thức truyền thông V2V 62 3.1.1 Giới thiệu 62 3.2 Các khái niệm về giao tiếp giữa phương tiện với phương tiện 63 3.2.1 Kỹ thuật xử lý ngắt kết nối mạng 64 3.2.2 Kỹ thuật đối phó với bức xạ sóng (Broadcast Storm) 66 3.3 Các phương thức truyền thông V2V trong ITS 68 3.3.1 Định tuyến Ad Hoc 69 3.3.2 Giao thức định vị địa lý 71 3.3.3 Giao thức cụm 77 3.3.4 Giao thức Broadcast 80 3.3.5 Giao thức Multicast 82 3.3.6 Giao thức Geocast 85 3.4 Những thách thức gặp phải 89 3.5. Các yêu cầu về bảo mật V2V 90 3.6 Hướng nghiên cứu và ứng dụng của V2V 91 3.6.1 Ứng dụng 91 3.6.2 Hướng nghiên cứu mới của V2V 94 3.7 Kết luận chương 96

1 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung kết nghiên cứu đồ án em thực hướng dẫn trực tiếp thầy giáo TS Trịnh Quang Khải Mọi tham khảo đồ án trích dẫn rõ ràng Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Người cam đoan PHẦN MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài: Hệ thống giao thông thông minh (lntelligent Transport System - ITS) việc ứng dụng kỹ thuật công nghệ bao gồm thiết bị cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học, viễn thông với sở hạ tầng giao thông để điều hành quản lý hệ thống giao thông vận tải cách hiệu quả, đảm bảo an tồn giao thơng, giảm thời gian chi phí lại, bảo vệ mơi trường Hệ thống giao thông thông minh đời, với tối ưu thiết bị truyền thông, công nghệ thông tin viễn thơng làm cho vai trị người việc điều hành giao thông giảm đáng kể mà đảm bảo tính an tồn Các thành phần hệ thống ITS bao gồm có người, phương tiện tham gia giao thông sở hạ tầng giao thông Những thành phần liên kết chặt chẽ với Do khả giao tiếp phương tiện với phương tiện (V2V) để trao đổi thơng tin khơng dây tốc độ vị trí phương tiện xung quanh cho thấy nhiều hứa hẹn Nhưng lợi ích lớn đạt tất phương tiện giao thơng giao tiếp với Giao tiếp phương thức thúc đẩy gia tăng ứng dụng hệ thống giao thông thông minh Các dịch vụ ứng dụng liên quan sử dụng phương tiện để cảm nhận khu vực cụ thể thành phố chí theo dõi tình trạng giao thơng khu vực đô thị định Các ứng dụng sử dụng giao tiếp phương tiện để phổ biến thông tin truyền liệu cách nhanh chóng hiệu II Mục tiêu nghiên cứu đề tài:  Nêu khái quát, định nghĩa hệ thống giao thông thông minh - ITS Việt Nam số nước tiêu biểu  Nghiên cứu phương thức truyền thông phương tiện với phương tiện hệ thống ITS III.Kết quả đề tài:  Nêu phương thức truyền thông phương tiện với phương tiện, ưu đặc điểm kỹ thuật khả ứng dụng đại trà ITS IV Phương pháp nghiên cứu:  Sử dụng tài liệu, kết nghiên cứu cơng bố nước  Tìm kiếm tài liệu nước ngồi, nước có cơng nghệ phát triển tiến hành thử nghiệm thực tế V Kết cấu đề tài: Chương 1: Cấu trúc hệ thống giao thông thông minh - ITS Chương 2: Các phương thức truyền thông phương tiện hệ thống ITS Chương 3: Phương thức truyền thông phương tiện với phương tiện hệ thống Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 Sinh viên thực Mục lục CHƯƠNG I: CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ITS 11 1.1 Lịch sử đời ITS 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Lịch sử phát triển 1.1.3 Cơ sở hạ tầng giao thông thông minh 1.1.4 Phương tiện giao thông thông minh 1.1.5 Lợi ích hệ thống giao thơng thơng minh 11 11 13 16 17 20 1.2 Cấu trúc mơ hình hệ thống ITS 1.2.1 khái niệm cấu trúc hệ thống giao thông thông minh 1.2.1.1 Kiến trúc logic 1.2.1.2 Luồng liệu 1.2.1.3 Kiến trúc vật lý 1.2.2 Các dịch vụ người dùng 1.2.2.1 Nhóm dịch vụ quản lý điều hành giao thơng 1.2.2.2 Nhóm dịch vụ thơng tin giao thơng 1.2.2.3 Nhóm dịch vụ hỗ trợ hoạt động xe cứu hộ 1.2.2.4 Nhóm dịch vụ hỗ trợ vận tải cơng cộng 1.2.2.5 Nhóm dịch vụ tốn điện tử 1.2.2.6 Nhóm dịch vụ nâng cao hiệu hoạt động xe thương mại 1.2.2.7 Nhóm dịch vụ hỗ trợ lái xe an toàn 1.2.3 Kiến trúc vật lý hệ thống giao thông thông minh 1.2.4 Tiêu chí đánh giá hệ thống giao thơng thơng minh 1.2.4.1 Đánh giá công nghệ 1.2.4.2 Đánh giá môi trường xã hội 1.2.4.3 Đánh giá kinh tế 22 22 23 24 24 24 25 25 26 26 26 27 27 28 30 30 31 31 1.3 Mơ hình ITS Việt Nam số nước phát triển 1.3.1 Hệ thống ITS Nhật Bản 1.3.2 Hệ thống ITS singapore 32 32 36 1.3.3 Mơ hình ITS việt nam 1.3.3.1 Lộ trình ứng dụng ITS Việt Nam 1.3.3.2 Làn thu phí tự động khơng dừng ETC lợi ích bật 1.3.3.3 Hệ thống giám sát hành trình phương tiện giao thơng 1.3.3.4 Camera giám sát, huy điều hành giao thông 1.4 Kết luận chương 38 38 40 41 42 43 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG CỦA PHƯƠNG TIỆN TRONG HỆ THỐNG ITS 43 2.1 Giới thiệu phương thức truyền thống V2X 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Cách thức hoạt động 2.1.3 Các thành phần công nghệ V2X 2.1.4 Phương thức giao tiếp phương tiện với sở hạ tầng (V2I) 2.1.5 Phương thức giao tiếp phương tiện với môi trường (V2E) 2.1.6 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến mạng (V2N) 2.1.7 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến đám mây (V2C) 2.1.8 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến người (V2P) 2.1.9 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến thiết bị (V2D) 2.1.10 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến lưới điện (V2G) 43 44 44 45 46 49 52 52 53 53 54 2.2 Một số yêu cầu triển khai V2X 2.2.1 Các yêu cầu dịch vụ 2.2.2 Các yêu cầu bảo mật quyền riêng tư 54 54 54 2.3 Các tảng hỗ trợ triển khai V2X 2.3.1 V2X dựa công nghệ IEEE802.11p 2.3.2 V2X dựa mạng di động tế bào (C-V2X) 2.3.3 So sánh hai tảng kỹ thuật 55 55 55 56 2.4 Công nghệ C-V2X 2.4.1 Lợi hiệu suất C-V2X cho giao tiếp V2V 2.4.2 Truy cập C-V2X vào phổ toàn cầu 2.4.3 Cách thức hoạt động C-V2X 57 58 59 60 2.5 Kết luận chương 61 CHƯƠNG III :PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG GIỮA PHƯƠNG TIỆN VỚI PHƯƠNG TIỆN TRONG HỆ THỐNG ITS 62 3.1 Giới thiệu phương thức truyền thông V2V 3.1.1 Giới thiệu 62 62 3.2 Các khái niệm giao tiếp phương tiện với phương tiện 3.2.1 Kỹ thuật xử lý ngắt kết nối mạng 3.2.2 Kỹ thuật đối phó với xạ sóng (Broadcast Storm) 63 64 66 3.3 Các phương thức truyền thông V2V ITS 3.3.1 Định tuyến Ad Hoc 3.3.2 Giao thức định vị địa lý 3.3.3 Giao thức cụm 3.3.4 Giao thức Broadcast 3.3.5 Giao thức Multicast 3.3.6 Giao thức Geocast 68 69 71 77 80 82 85 3.4 Những thách thức gặp phải 89 3.5 Các yêu cầu bảo mật V2V 90 3.6 Hướng nghiên cứu ứng dụng V2V 3.6.1 Ứng dụng 3.6.2 Hướng nghiên cứu V2V 91 91 94 3.7 Kết luận chương 96 DANH MỤC KÝ HIỆU , THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt ITS V2V CACS Tên tiếng anh lntelligentTransport System Vehicle to vehicle The Comprehensive Automobile Traffic Control System (CACS) ERTICO VICS Vehicle Information and Communication System Tên tiếng việt Hệ thống giao thông thông minh Phương tiện đến phương tiện Hệ thống kiểm sốt giao thơng tơ tồn diện Tổ chức Hệ thống Giao thông Thông minh Châu Âu Hệ thống thông tin liên lạc cho phương tiện UTMS SSVS ASV ARTS TRACS STREAMS Version C2I V2I DSRC V2V AHS ASV RSU OBU GPS OCC EMAS Pre-crash Safety Centre to Infrastructure Vehicle to Infrastructure Dedicated Short Range Communications Automated Highway Systems Advanced Safety Vehicle Trung tâm Kiểm soát Hoạt động Hệ thống tư vấn giám sát đường cao tốc GLIDE PGS J-Eyes Hệ thống xác định liên kết xanh Hệ thống hướng dẫn đỗ xe Hệ thống Junction Electronic Eyes DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Lộ trình ứng dụng ITS Việt Nam Bảng 2.2 So sánh số lợi kỹ thuật C-V2X so với IEEE802.11p Bảng So sánh thuộc tính dịch vụ IEEE802.11p với C-V2X 41 58 59 10 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình khái qt hệ thống giao thơng thơng minh ITS Hình 1.2 Các phận hệ thống giám sát vi phạm giao thơng Hình 1.3 Phạm vi ứng dụng dịch vụ thơng tin giao thơng Hình 1.4 Hệ thống hỗ trợ quản lý điều hành giao thơng cơng cộng Hình 1.5 Hệ thống tránh va chạm tơ thơng minh Hình 1.6 Mơ hình kiến trúc vật lý hệ thống ITS Việt Nam Hình 1.7 Hệ thống thơng tin liên lạc xe VICS Nhật Bản Hình 1.8 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Smartway Nhật Bản Hình 1.9 Mơ phịng trạm thu phí khơng dừng ETC Hình 1.10 Hệ thống giám sát hành trình GPS Hình 2.1 Các ứng dụng V2X Hình 2.2 DSRC cảm biến bên đường Hình 3.1 Minh họa kịch giao tiếp V2V Hình 3.2 Ví dụ đoạn mạng mơi trường thị Hình 3.3 Ví dụ vùng truyền dẫn để đối phó với phân mảnh mạng Hình 3.4 Lưu trữ chuyển tiếp, dựa vị trí hướng Mạng Xe cộ Hình 3.5 Hoạt động giao thức GPSR Hình 3.6 Giao thức GPCR Hình 3.7 Giao thức dịnh tuyến địa lý dự đoán dựa lưới Hình 3.8 Các chế độ chuyển tiếp VADD Hình 3.9 mơ hình định tuyến theo cụm Hình 3.10 Giao thức định tuyến dựa vùng di chuyển (MoZo) Hình 3.11 Hoạt động tham gia MAODV Hình 3.12 Ví dụ chuyển tiếp gói chế độ chuyển tiếp dựa giao lộ Hình 3.13 Ví dụ khu vực ZOR Hình 3.14 Tạo vùng định tuyến Hình 3.15 Ví dụ an tồn V2V Hình 3.16 Ví dụ phân luồng lưu lượng giao thơng 14 27 28 29 30 31 34 37 42 43 47 50 64 66 67 68 73 75 76 77 79 80 85 87 88 89 93 94 83 Phổ biến liệu lai (HyDi) Nó giao thức phổ biến liệu cho tình đường HyDi sử dụng hướng chuyển động phương tiện; giao thức sử dụng hướng liệu phương tiện cần tn theo, hướng phổ biến thơng điệp Ngoài ra, giao thức xử lý bão phát sóng mạng kết nối tốt thơng qua kết hợp phương pháp dựa người gửi người nhận Sử dụng chế dựa người gửi, xe chọn rơle trước Tuy nhiên, với chế dựa người nhận, phương tiện nhận tin nhắn có trách nhiệm chuyển tiếp tin nhắn Tin nhắn chọn gửi sau Nếu phương tiện tìm thấy phương tiện khác để gửi tin nhắn đến, thực kỹ thuật vận chuyển chuyển tiếp cách giữ tin nhắn kết nối công nhận phương tiện trả lại tin nhắn tuyến đường nhận dạng trước Sau đó, xe truyền thơng điệp Kết thử nghiệm trình bày cho thấy HyDi có hiệu suất tốt, chưa thử nghiệm mơi trường thị 3.3.5 Giao thức Multicast Giao thức Multicast có mục tiêu truyền liệu đến nhóm phương tiện; phương tiện gửi thông tin định đến số phương tiện Loại giao thức kế thừa từ mạng có dây mạng khơng dây, cấu trúc liên kết ổn định có độ thay đổi thấp so với mạng xe cộ Do đó, cần phải điều chỉnh giao thức để chúng thực thi cách hiệu môi trường đô thị, giữ cho thông tin liên kết cập nhật Tuy nhiên, mạng xe cộ hưởng lợi từ loại giao thức chất khơng dây cho phép số phương tiện gửi liệu chúng nhận Để thiết lập kết nối phương tiện gửi liệu nhóm phương tiện nhận liệu này, giao thức sử dụng cấu trúc lưới, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý nhóm phát đa hướng muốn nhận số liệu định Các 84 giao thức dựa cấu trúc tạo trì chia sẻ phương tiện nhận số thông tin định Chiến lược hoạt động môi trường thị với tính di chuyển phương tiện cao thẻ xử lý, số lượng lớn thông báo điều khiển tạo để trì xây dựng lại Giao thức dựa lưới liên quan đến việc tạo lưới chứa tất phương tiện kết nối nhóm phát đa hướng cụ thể Một số giao thức định tuyến đa hướng mô tả sau MAODV phần mở rộng giao thức AODV Nó trì chia sẻ cho nhóm multicast Nó sử dụng quảng bá để tìm đường theo yêu cầu xây dựng định tuyến Nút nhóm đa hướng trở thành nhóm trưởng Người lãnh đạo nhóm phát đa hướng chịu trách nhiệm trì số thứ tự nhóm gửi số cho tất thành viên Theo Hình 3.11, nút muốn tham gia nhóm phát đa hướng gửi yêu cầu quảng bá (RREQ) Thông báo phát tới tất nút trung gian tìm thấy nút Sau đó, nút gửi phản hồi yêu cầu unicast (RREP) thông qua đường dẫn ngược lại đến nút yêu cầu Nút yêu cầu nhận nhiều tin RREP Sau đó, chọn tuyến đường ngắn (dựa số lần nhảy) tuyến đường (dựa số thứ tự) cách gửi thơng báo kích hoạt unicast (MACT) thơng qua tuyến đường chọn Toàn nút trung gian nút chuyển tiếp Các bảng định tuyến cập nhật thơng tin cho thấy có thêm thành viên nhóm phát đa hướng nút định tuyến khác Theo cách này, có đường dẫn cặp nút Khi xảy lỗi, phải thực lại trình khám phá tuyến đường Nếu nút muốn rời khỏi nhóm phát đa hướng, nút khơng có Nếu có con, rời khỏi nhóm đa hướng, khơng rời khỏi đa hướng phải chuyển tiếp thơng báo đến nút 85 Giao thức (MAV-AODV) giao thức sử dụng nguyên tắc MAODV để thực định tuyến đa hướng VANET Giao thức MAV-AODV sử dụng thông tin di chuyển xe cộ để cố gắng cung cấp ổn định định tuyến đa hướng VANET Ngoài ra, MAV-AODV sử dụng chế để tối ưu hóa việc xây dựng trì phát đa hướng Hình 3.23 Hoạt động tham gia MAODV MAV-AODV sử dụng đèn hiệu để cung cấp thơng tin tóm tắt tốc độ, hướng vị trí phương tiện Những đèn hiệu người điều phối thông báo cho người khác phương tiện cụ thể biết số phương tiện khác khu vực lân cận Khi phương tiện nhận liên kết, tính tốn thời gian ước tính liên kết phương tiện Sau thực phép tính, phương tiện lưu trữ giá trị bảng định tuyến chúng Sử dụng thông tin di chuyển phương tiện, giao thức MAV-AODV xác định phương pháp yêu cầu tuyến đường tạo thành phát đa hướng Đối với yêu cầu định tuyến, giao thức sử dụng hai tin chính: tin yêu cầu đường (AntRREQ-J) tin trả lời (Ant-RREP) Yêu cầu định tuyến có chức kiến, khám phá đường dẫn mạng để tìm kiếm thành viên muốn tham gia nhóm phát đa hướng Tin nhắn gửi qua quảng bá Mỗi tin Ant-RREP bao 86 gồm số bước nhảy tới nút đích thời gian tồn liên kết Thời gian tồn liên kết tính thơng qua thông báo đèn hiệu cập nhật liên tục 3.3.6 Giao thức Geocast Định tuyến địa lý giao thức định tuyến đa hướng dựa định vị nhằm mục đích gửi thơng điệp từ phương tiện nguồn đến tất phương tiện khác thuộc khu vực địa lý cụ thể (ZOR) Các phương tiện bên ngồi khu vực khơng cảnh báo, ngăn chặn việc gửi tin nhắn không cần thiết Tuy nhiên, ZOR định nghĩa vùng địa lý nơi phương tiện nhận liệu xếp Geocast triển khai với dịch vụ đa hướng đơn giản cách xác định nhóm đa hướng vùng địa lý Hầu hết phương pháp sử dụng để định tuyến địa lý dựa ngập lụt có hướng, cố gắng hạn chế chi phí thơng báo mạng cách làm cho ngập lụt xảy khu vực có liên quan Loại định tuyến giao thức không hoạt động tốt môi trường thị mật độ thấp có mức độ phân mảnh mạng cao Một số giao thức định tuyến mô tả sau Giao thức UGAD giao thức định tuyến điều chỉnh sơ đồ dựa độ trễ cho môi trường đô thị địa lý Giống giao thức Mobicast, phương tiện chọn vùng liên quan mà chúng gọi vùng địa lý (GR) Ngoài ra, tác giả sử dụng vùng chuyển tiếp chúng định nghĩa vùng gần GR người gửi Do đó, máy phát gửi liệu, phương tiện nhận liệu xác minh xem chúng có vùng chuyển tiếp hay khơng Nếu phương tiện vùng chuyển tiếp GR, chúng tính tốn thời gian truyền lại thơng điệp truyền lại Nếu xe nhận gói trùng lặp, xe hủy q trình truyền lại 87 Hình 3.24 Ví dụ chuyển tiếp gói chế độ chuyển tiếp dựa giao lộ Hình 3.12 mơ tả hoạt động UGAD Khi phương tiện S muốn truyền liệu, truyền thơng tin mạng Các xe nhận thơng tin tính tốn thời gian chờ họ Các phương tiện A, B C giao lộ đoạn đường có thời gian chờ ngắn đó, xác suất thực truyền lại cao Ngoài ra, thời gian chờ dựa khoảng cách xe máy phát tính tốn Phương tiện có thời gian truyền lại ngắn Trong trường hợp này, xe B chuyển tiếp liệu Các xe khác hủy truyền lại chúng nhận liệu từ xe B Mobicast giao thức định tuyến đa hướng /địa lý theo không gian mà khơng xác định thời gian mà cịn khơng gian để thực định tuyến Mục đích giao thức truyền liệu từ phương tiện nguồn đến tất phương tiện khu vực liên quan (ZOR) thời điểm t định ZOR vùng hình elip liệu truyền có liên quan; khu vực chia thành bốn góc phần tư, góc phần tư vùng phụ mức độ liên quan phương tiện truyền tải tâm góc phần tư này, thể Hình 3.14 88 Hình 3.25 Ví dụ khu vực ZOR Để thông báo truyền bên ZOR khoảng thời gian cách hiệu quả, Mobicast sử dụng vùng gọi vùng chuyển tiếp (ZOF) để xử lý việc phân vùng mạng ZOFs có nhiều định dạng kích thước khác Do đó, lỗi xảy khoanh vùng ZOF Nếu diện tích lớn, số xe chuyển tiếp gói hàng cách khơng cần thiết Tuy nhiên, kích thước khu vực nhỏ, vấn đề phân vùng xảy Để dự đốn kích thước ZOF , đề xuất vùng tiếp cận (ZOA) vùng hình elip phương tiện gần với người nhận tin nhắn chọn để truyền lại tin nhắn Hình 3.15 mơ tả việc tạo vùng định tuyến, xe V3 V4 khơng thể tìm thấy xe khác ZOR, Z1 Z2 tạo Xe V8 khơng thể tìm thấy xe khác Z2 bên cạnh xe thuộc ZOR, khởi động Z3 Do đó, ZOF định nghĩa sau: ZOF=ZOR+Z1+Z2+Z3 Do đó, thơng tin truyền đến tất phương tiện vùng quan tâm Mặc dù giao thức Mobicast giải vấn đề phân mảnh mạng, liệu bị 89 khơng tìm thấy phương tiện lân cận vùng chuyển tiếp Để giải vấn đề Lin cộng đề xuất chế lưu trữ chuyển tiếp phép thông điệp bị q trình truyền thơng tin ZOR, tăng khả cung cấp thông tin giao thức Mobicast Hình 3.26 Tạo vùng định tuyến Cấu trúc đệm cách chọn vùng lân cận để xử lý tình tốc độ cao VANET so với giao thức geocast thơng thường Ý tưởng đệm ẩn địa lý tham lam, giao thức ZOR, thêm đệm nhỏ vào lớp định tuyến chứa gói mà nút khơng thể truyền thiếu vùng lân cận Khi nút đến, thơng báo có nhớ cache chuyển đến nút phát Chiến lược kiến thức khoảng cách vùng lân cận chọn điểm đến gần bán kính r, thay nút cuối phạm vi truyền, mơ hình định tuyến tham lam Trong mơ hình tham lam, nút trung gian chọn nút gần với nút nằm rìa phạm vi truyền truyền lại thơng báo để nút chọn có hội tốt để rời khỏi phạm vi truyền đến tính di động cao nút Kết mô cho thấy nhớ đệm cho thông báo truyền phân mảnh mạng thiếu 90 phương tiện lân cận có cải thiện đáng kể tốc độ gửi thông báo geocast Chiến lược lựa chọn vùng lân cận dẫn đến giảm tải thông điệp mạng giảm độ trễ việc cung cấp thông tin Giao thức định tuyến xe cộ (ROVER) mạnh mẽ phát triển Đây giao thức đa hướng địa lý đáng tin cậy, tin nhắn điều khiển gửi qua quảng bá mạng tin nhắn khác gửi riêng lẻ unicast ROVER nhằm mục đích gửi tin nhắn đến tất phương tiện khu vực cụ thể Tin nhắn xác định ba A, M Z, xác định ứng dụng sử dụng, tin nhắn nhận dạng vùng quảng cáo Do đó, xe nhận tin nhắn, kiểm tra xem có nằm ZOR hay khơng xe xử lý hình ảnh; không, tin nhắn bị loại bỏ 3.4 Những thách thức gặp phải Một giao thức hiệu để định tuyến phổ biến liệu mạng phương tiện cần phải xem xét hạn chế mạng xe cộ thời gian truyền thấp, tốc độ phương tiện cao cấu trúc liên kết động cao Ngoài ra, yêu cầu ứng dụng cụ thể phải tính đến Do đó, giao thức phải cung cấp thông điệp khoảng thời gian ngắn với gói khơng gây q tải cho mạng với thông điệp điều khiển không cần thiết thông điệp trùng lặp Một số công trình tìm cách phát triển giao thức giải vấn đề lưu lượng khác nhau, tìm kiếm khả truyền tải thông điệp lớn hơn, giảm nhiễu va chạm thông điệp mạng Hơn nữa, giao thức cung cấp khả mở rộng lớn việc gửi thông điệp, nói cách khác, cho phép gửi khoảng thời gian ngắn Mặc dù giao thức phương pháp định tuyến có cố gắng đối phó với hạn chế mạng xe cộ, chẳng hạn số thách thức liên quan đến việc sử dụng không giống giao thức Một giao thức định tuyến phải đủ chung chung để trì hoạt động môi 91 trường đô thị đường cao tốc Ngồi ra, phải hỗ trợ điều kiện mật độ giao thơng khác cho hai tình chạy Những thách thức khác mà giao thức phải vượt qua sau: Ngắt kết nối mạng Mặc dù có số phương pháp để giải vấn đề này, cần có chế để giảm độ trễ tin nhắn mạng bị ngắt kết nối Điều liên quan đến việc phân tích hành vi người lái xe việc cố gắng dự đoán hành động mạng, giúp kéo dài thời gian tồn kết nối điều kiện đường dựa hành vi người Yếu tố bảo mật Bảo mật thông tin mạng di động thách thức lớn Bởi thơng tin chuyển mạng ảnh hưởng đến định sinh tử can thiệp bất hợp pháp gây hậu tai hại Do đó, việc đưa chế bảo mật vào giao thức định tuyến trở nên quan trọng để ngăn chặn thông tin sai độc hại không ảnh hưởng đến việc định tuyến thơng tin mà cịn tính bí mật thơng tin định tuyến Chỉ số QoS Hầu hết giao thức định tuyến không xem xét yêu cầu chất lượng dịch vụ tối thiểu ứng dụng tập hợp luồng cụ thể truyền Do đó, giao thức định tuyến xem xét hạn chế mạng xe cộ mà phải xem xét tham số QoS băng thông khả dụng, độ trễ đầu cuối để ứng dụng thực thi theo cách tốt Khả mở rộng Với số lượng phương tiện ngày tăng thành phố, điều cần thiết giao thức phải cung cấp khả mở rộng Ngay bắt gặp lượng lớn phương tiện đường, lượng thông báo điều khiển mạng thông báo trùng lặp ảnh hưởng đến hiệu suất 3.5 Các yêu cầu bảo mật V2V Cơ sở hạ tầng thiết lập tốt sử dụng để áp dụng dịch vụ bảo mật liên tục bảo mật liệu quan trọng liên quan đến mạng Phương tiện - Phương tiện Ngoài ra, điều quan trọng để người dùng mạng cảm thấy thoải mái an toàn 92 việc liệu cá nhân họ không bị truyền tin nhắn nào, nên sử dụng hệ thống điện toán đám mây để lưu giữ tất liệu liên quan đến mạng Điều có nghĩa hệ thống điện toán đám mây kết nối với tất ô mạng để nhận gửi liệu, số phương tiện giao tiếp với trực tiếp với ô gần bao phủ khu vực Các mục tiêu an ninh nghiên cứu V2V dựa điều sau đây: - Khả mở rộng bảo mật: Mơ hình an ninh mạng V2V phải linh hoạt quản lý số lượng lớn phương tiện mạng - Kết nối xác thực: Tất kết nối hốn đổi tơ phải xác thực Hệ thống xác thực chịu trách nhiệm kiểm soát hành động phê duyệt bị từ chối thông qua quyền xác định trước trung tâm quản lý giao thông quản lý - Kết nối mã hóa: Tất kết nối (Gửi Nhận) ô tô phải mã hóa Điều bao gồm mơ hình truyền thông đồng không đồng Thông tin xác thực tham số bảo mật quản lý kiểm sốt thơng qua thơng điệp truyền để loại bỏ thử nghiệm hack - V2V không sử dụng liệu cá nhân liên quan đến người dùng thông báo truyền đạt, liệu an toàn chung điều kiện giao thông gửi 3.6 Hướng nghiên cứu ứng dụng V2V 3.6.1 Ứng dụng Giao tiếp V2V cho phép nhiều trường hợp sử dụng chủ yếu liên quan đến việc cải thiện an toàn lái xe hiệu giao thông cung cấp thông tin giải trí cho người lái xe Định nghĩa trường hợp sử dụng đề cập dựa Tuyên ngôn Hiệp hội Truyền thông CAR CAR An tồn giao thơng : Các trường hợp sử dụng an tồn trường hợp có lợi ích an tồn phương tiện vào tình áp dụng cho trường hợp sử 93 dụng Các ứng dụng an tồn sau phù hợp với trợ giúp giao tiếp V2V - Cảnh báo vào giao lộ khỏi đường cao tốc - Cảnh báo vị trí nguy hiểm: phát chướng ngại vật, báo cáo tai nạn - Cảnh báo dừng đột ngột: cảnh báo va chạm phía trước, cảnh báo trước va chạm cảnh báo - Cảnh báo / hỗ trợ chuyển / giữ đường - Xe cứu thương, xe cứu hỏa xe cảnh sát Hình 3.27 Ví dụ an tồn V2V Nâng cao hiệu lưu lưọng giao thông: Các trường hợp sử dụng Hiệu Giao thông trường hợp nhằm nâng cao hiệu mạng lưới giao thông cách cung cấp thông tin cho chủ sở hữu mạng lưới giao thông cho người lái xe mạng lưới - Hướng dẫn điều hướng tuyến đường nâng cao - Nút giao thông thông minh :Kiểm sốt nút giao thơng tự động - Hỗ trợ hợp nhất: vào đoạn đường nối vào đường hạn chế (nó ứng dụng an tồn) - Giới hạn tốc độ thay đổi 94 Hình 3.28 Ví dụ phân luồng lưu lượng giao thơng Thơng tin giải trí tốn: : Các ứng dụng toán điện tử giúp toán thuận tiện tránh tắc nghẽn thu phí làm cho việc định giá dễ quản lý linh hoạt - Truy cập Internet Thơng báo POI Thu phí Thanh tốn tiền gửi xe Các ứng dụng khác : Hệ thống giao tiếp V2V hỗ trợ hệ thống hỗ trợ người lái có Với trợ giúp thơng số xe phát, cải thiện chức điều khiển hành trình thích ứng chức thí điểm đỗ xe Với đơn vị ven đường đặc biệt chi phí thấp (RSU), chức nhận dạng biển báo đường hỗ trợ độ tin cậy cải thiện Trong trường hợp đặc biệt, cung cấp chức an toàn trường hợp chiều cao cầu đường hầm chiều rộng cổng Một lĩnh vực sử dụng quan trọng khác lập sách thực thi Cảnh sát sử dụng giao tiếp V2V theo số cách, đặc biệt kiểm tra quy tắc giao thơng như: - Giám sát (ví dụ: tìm xe bị đánh cắp) 95 - Các phép đo tốc độ - Gíam sát vượt đèn đỏ 3.6.2 Hướng nghiên cứu V2V V2V bao gồm nhiều hướng nghiên cứu nhiều lĩnh vực có chung quan niệm quan điểm có hệ thống quản lý giao thơng hồn tồn tự động nâng cao tính an toàn Đánh giá hiệu suất V2V : Theo hướng này, số nghiên cứu nói việc đánh giá hiệu suất dựa số giao thức (DSR AODV) thiết kế cho Hệ thống Giao thơng Thơng minh Một số tình liên quan đến phương tiện liên lạc với phương tiện Các kịch sử dụng để đo lường việc thực thi tổng thể đầu mạng, giải phẫu việc nhận gửi liệu cách sử dụng điều biến mơ phỏng, bắt chước quy trình kết nối nó, cho thấy phương pháp tốt để nâng cao phát triển VANET Các KPI đánh giá hiệu suất cho V2V độ trễ gói, tỷ lệ rớt gói, Thời gian xử lý, độ trễ mạng lượng phổ vô tuyến Một báo khác nói việc đánh giá hiệu suất từ góc độ khác, kiểm tra dải phổ thích hợp cho giao tiếp V2V (xe với xe) ổn định thương mại ngành ITS Đặc điểm phổ biến chương trình an tồn giao thơng sử dụng việc truyền thơng điệp thường xun bao gồm tốc độ trạng thái vị trí ô tô nguồn Từ ủng hộ họ, hai chế sử dụng cho Phương tiện đến Phương tiện, STDMA (Đa truy cập phân chia theo thời gian tự tổ chức) IEEE 802.11p Tích hợp V2V: Để cung cấp ITS hoàn toàn tự động, V2V cần phải tích hợp với cơng nghệ điện toán điện toán đám mây để tận dụng lợi nhóm tài nguyên tùy chỉnh chung tương tác với tài nguyên thấp nhà cung cấp dịch vụ thực việc cung cấp với nỗ lực liên quan đến tài nguyên quản lý Các tài nguyên chương trình, lưu trữ máy chủ 96 Thiết kế giao thức V2V: Theo hướng này, số nghiên cứu nói việc thiết kế giao thức thay giao thức có sẵn, sau mơ chúng công cụ mô VANET so sánh chúng với giao thức có theo hướng (Độ trễ gói, Thời gian xử lý, Hiệu suất, Gói Drop Rate, v.v ) để tìm tương lai giao thức tiêu chuẩn phù hợp coi thách thức Các bước chung để thiết kế giao thức V2V sau: - Xác định mục tiêu - Thu thập thông tin - Nghiên cứu giao thức V2V (Ưu nhược điểm cho giao - thức) Nghiên cứu mô hình giao tiếp V2V tiêu chuẩn "Nếu có" Đặc điểm kỹ thuật giao thức nghiên cứu Giao diện giao thức thiết kế Xử lý ràng buộc Giai đoạn thực Phiên nguyên mẫu cho mục đích thử nghiệm Giai đoạn thử nghiệm Giai đoạn xác thực Giai đoạn UAT Cải tiến triển khai V2V: Hướng quan trọng liên kết lý thuyết thực tế, triển khai V2V số thành phố giống mẫu thử nghiệm để phát triển đồ lộ trình cho việc triển khai V2V / V2I mơ hình kinh doanh chiến lược triển khai thực tế để tăng tốc thâm nhập thị trường, sau để thực thi hài hịa tiêu chuẩn toàn cầu V2V Đầu kết luận cho nghiên cứu thảo luận va chạm hợp tác Tính dễ bị tổn thương hiệu suất kênh truyền thông không ổn định Ngoài ra, kết sử dụng để mô tả biện minh cho yêu cầu thiết yếu việc ưu tiên thông tin dựa mức độ quan trọng chương trình an tồn 97 3.7 Kết luận chương Giao tiếp Phương tiện với Phương tiện yếu tố thay đổi chơi thực sự, tầm quan trọng sống hàng ngày chúng ta, thách thức lớn giải theo thời gian Nó bao gồm nhiều điểm cần quan tâm để khai báo phát triển, thiết kế giao thức để có mơ hình truyền thơng chuẩn Sau để khám phá giai đoạn triển khai cho mục đích sử dụng thương mại với khơng phần trăm lỗi cuối khám phá chế tích hợp để phát hành giải pháp ITS hoàn toàn tự động sẵn sàng sử dụng cho sống thực.Trong chương này, giới thiệu khái niệm giao tiếp V2V Mô tả giao thức định tuyến phổ biến liệu mạng xe cộ, đánh dấu vấn đề số kỹ thuật truyền thống biết mạng không dây áp dụng mạng xe cộ Những vấn đề bao gồm giao thức truyền thống cho mạng không dây giao thức phát triển đặc biệt Phân loại giao thức thành đặc biệt, dựa vị trí, cụm, quảng bá, đa hướng địa lý, cho thấy lợi ích việc sử dụng cơng nghệ việc áp dụng giao thức định tuyến phổ biến liệu ... nghệ V2X 2. 1.4 Phương thức giao tiếp phương tiện với sở hạ tầng (V2I) 2. 1.5 Phương thức giao tiếp phương tiện với môi trường (V2E) 2. 1.6 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến mạng (V2N) 2. 1.7... hội 1 .2. 4.3 Đánh giá kinh tế 22 22 23 24 24 24 25 25 26 26 26 27 27 28 30 30 31 31 1.3 Mơ hình ITS Việt Nam số nước phát triển 1.3.1 Hệ thống ITS Nhật Bản 1.3 .2 Hệ thống ITS singapore 32 32 36... việt Hệ thống giao thông thông minh Phương tiện đến phương tiện Hệ thống kiểm sốt giao thơng tơ tồn diện Tổ chức Hệ thống Giao thông Thông minh Châu Âu Hệ thống thông tin liên lạc cho phương tiện