CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3 Tổng quan về mạng VANET
2.3.6 Truyền thông tin trong VANET
2.3.6.1 Giao tiếp giữa các phương tiện (V2V)
Sự giao tiếp giữa các phương tiện trong VANET sử dụng multi-hop, multicast/broadcast để truyền các thông tin liên quan đến giao thông qua nhiều chặn đến một nhóm node nhận bản tin.
Trong hệ thống giao thông thông minh, mỗi phương tiện chỉ cần quan tâm với các hoạt động phía trước trên đường đi chứ không phải là phía sau nó ( ví dụ cho điều này là một thông điệp khẩn cấp về một vụ va chạm xảy ra phía trước hay thay đổi tuyến đường đi). Có hay hình thức truyền bản tin đi trong giao tiếp giữa các phương tiện:
quảng bá chủ động và quảng bá thông minh.
Trong quảng bá chủ động: các phương tiện sẽ gửi quảng bá bản tin theo chu kì và tại những khoảng thời gian đều đặn. Khi nhận được bản tin, các phương tiện sẽ từ chối bản tin đó nếu như nó đến từ một phương tiện phía sau nó. Nếu như bản tin đến từ một phương tiện phía trước, thì phương tiện nhận bản tin đó sẽ gửi tiếp tục bản tin quảng bá đến phương tiện phía sau nó. Điều này đảm bảo rằng tất cả các phương tiện đang di chuyển hướng về phía trước sẽ nhận được tất cả các bản tin quảng bá. Hạn chế của phương pháp này là một số lượng lớn các bản tin quảng bá broadcast sẽ được tạo ra, chính vì vậy sẽ làm tăng thêm sự đụng độ của các bản tin này, gây ra tình rạng tỉ lệ mất gói xảy ra và gia tăng thời gian nhận bản tin.
Trong khi đó quảng bá thông minh sẽ giới hạn số lượng bản tin quảng bá cho những sự kiện khẩn cấp. Nếu một phương tiện nhận một bản tin từ nhiều hơn một nguồn giống nhau thì nó chỉ hành động quá trình xử lí chỉ trên bản tin đầu tiên nhận được.
2.3.6.2 Giao tiếp giữa phương tiện và các trạm cố định (V2I)
Trong giao tiếp này, thì một đơn vị trạm bên đường ( RSU – Road Side Unit) sẽ gửi bản tin broadcast đến tất cả các phương tiện trong khu vực lân cận của RSU.
Giao tiếp V2I cung cấp một đường kết nối có băng thông tốc độ cao giữa các phương tiện và RSU. RSU có thể được đặt tại mỗi 1 km hoặc ít hơn, cho phép duy trì truyền tốc độ cao trong một mật độ giao thông dày đặc. Ví dụ, khi việc quảng bá trong với một tốc độ giới hạn, RSU sẽ xác định tốc độ phương tiện thích hợp để phù hợp với khoảng thời gian nội bộ và điều kiện giao thông thích hợp. RSU sẽ định kì quảng bá broadcast bản tin kèm theo tốc độ giới hạn và so sánh với dữ liệu các phương tiện để xác định liệu rằng phương tiện đó có vi phạm tốc độ bằng ứng dụng cảnh báo. Nếu như một phương tiện vi phạm giới hạn tốc độ, lúc này RSU sẽ quảng bá broadcast bản tin đến phương tiện dưới hình thức một cảnh báo thính giác hay thị giác, yêu cầu người lái xe giảm tốc độ của mình.
Hình 2.13 Hình giao tiếp giữa phương tiện và RSU 2.3.6.3 Giao tiếp dựa trên định tuyến:
Giao tiếp này là một trường hợp truyền unicast đa chặng, ở đó một bản tin được truyền đi trong một môi trường nhiều node cho đến khi bản tin đi đến đúng đích.
Hình 2.14 Hình giao tiếp dựa trên định tuyến 2.3.6.4 Định tuyến trong VANET
Định tuyến trong VANET đã được nghiên cứu và đầu tư rộng rãi trong vài năm gần đây. VANET thuộc trong nhóm mạng ad-hoc, cụ thể hơn là một trường hợp đặc biệt của mạng MANET, các giao thức định tuyến thường được sử dụng trong mạng MANET đã được thử nghiệm và đánh giá để sử dụng trong môi trường mạng VANET. Việc sử dụng các giao thức định theo dựa trên địa chỉ và cấu trúc liên kết mạng đòi hỏi mỗi node tham
gia phải được định một địa chỉ duy nhất. Điều này ngụ ý rằng cần phải có một cơ chế để định một địa chỉ đến mỗi phương tiện nhưng các giao thức này không đảm bảo việc tránh cấp địa chỉ trùng lắp trong mạng [1]. Như vậy, các cơ chế được sử dụng trong mạng adhoc phần nào đó cũng phù hợp trong môi trường VANET. Các vấn đề liên quan đến VANET chẳng hạn như cấu trúc mạng, mô hình hóa di động, mật độ của phương tiện tại những thời điểm khác nhau trong ngày, sự di chuyển nhanh chóng của các phương tiện trong VANET và thực tế độ rộng của con đường thường nhỏ hơn so với lưu lượng phương tiện, tất cả làm cho việc sử dụng các giao thức định tuyến trong mạng ad- hoc không đủ đáp ứng.
• Giao thức định tuyến chủ động:
Giao thức định tuyến chủ động bao gồm định tuyến theo vector khoảng cách Distance-ventor (ví dụ như giao thức Destination Sequenced Distance Vector – DSDV) hay định tuyến theo trạng thái đường liên kết Link-state ( ví dụ như giao thức Optimized Link State Routing – OLSR).
Nhóm giao thức này duy trì và cập nhật thông tin định tuyến trên tất cả các node của mạng tại tất cả thời điểm dẫu cho tuyến đường đó hiện tại không còn sử dụng. Việc cập
nhật định tuyến được thực hiện định kỳ bất kể về tải của mạng, hạn chế về băng thông, và kích thước của mạng. Hạn chế chính của của giao thức này là vẫn tiếp tục việc duy trì những đường định tuyến không còn sử dụng, điều này có thể chiếm lấy băng thông khả dụng nếu cấu trúc liên kết mạng thay đổi thường xuyên như trong VANET. Vì mạng kết nối giữa các xe là rất biến đổi, vì thế nên giao thức định tuyến chủ động sử dụng không hiệu quả.
• Giao thức định tuyến tác động trở lại:
Các giao thức định tuyến tác động trở lại chẳng hạn như Dynamic Source Routing (DSR), và Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV). Nhóm giao thức này thực hiện định tuyến dựa trên nhu cầu và duy trì chỉ những đường định tuyến nào còn được sử dụng. Do đó làm giảm đi cồng kềnh của mạng khi trong bảng định tuyến chỉ còn những đường định tuyến còn được sử dụng. Việc truyền thông giao tiếp giữa các phương tiện sẽ chỉ sử dụng một số lượng hạn chế tuyến đường định tuyến và do đó giao thức định tuyến tác động trở lại đặc biệt thích hợp trong VANET.
• Giao thức định tuyến dựa trên vị trí:
Giao thức định tuyến dựa trên vị trí đòi hỏi thông tin về vị trí vật lí của các node. Vị trí này được truyền đi đến những node lân cận trong những tín hiệu dẫn đường – beacon định kì. Một node gửi có thể đòi hỏi vị trí của một node nhận bằng dịch vụ định vị. Các quyết định về định tuyến của mỗi node dựa vào vị trí đích đến có chứa trong gói tin và vị trí của các node chuyển tiếp lân cận. Do đó, định tuyến dựa trên vị trí không đòi hỏi việc thiết lập hay duy trì bảng định tuyến. Ví dụ về giao thức định tuyến này chẳng hạn như Greedy Perimeter Stateless Routing (GPRS) và Distance Routing Effect for Mobility (DREAM).
Giao thức định tuyến dựa trên vị trí sử dụng định danh duy nhất chẳng hạn như địa
chỉ IP được sử dụng cho mỗi phương tiện cùng với vị trí địa lí của nó (kết hợp với GPS).
Phương pháp này chỉ yêu cầu phương tiện biết vị trí của nó và của các node lân cận. Giả sử rằng một gói tin chứa đựng vị trí đích đến, hướng định tuyến gói tin đến một node gần để node đó truyền đến đích. Với tốc độ tương đối cao của các phương tiện tham gia, cơ chế này thích ứng và mở rộng với cấu trúc mạng như VANET.