4.2 Chi ti ết thuật toán VTL
4.2.1 Nguyên lý ho ạt động đèn giao thông ảo
(a) (b) (c)
Hình 4.2: Nguyên lý hoạt động của VTL[8]
Khi đến vòng LOA, trước tiên các xe sẽ kiểm tra xem có xe ở phía đường vuông góc không. Hai trường hợp sau có thể xảy ra như sau:
- Nếu không có xe ở phía đường vuông góc: xe sẽ chuyển sang trạng thái đèn vàng và băng qua giao lộ với sự cẩn trọng.
- Nếu có xe ở phía đường vuông góc: xe sẽ tiếp tục kiểm tra xem đèn giao thông ảo đã được hình thành hay chưa. Nếu có, xe sẽ tuân theo sự điều khiển của leader. Nếu không, xe nhận thức được rằng đụng độ có thể xảy ra tại giao lộ nên xe sẽ tham gia vào quá trình bầu chọn leader.
Quá trình bầu chọn leader:
Bảng 4.2: Các điều kiện hoạt động của VTL C.I Điều kiện Idle khi D> ФLOA/2
C.A Điều kiện Active, bắt đầu dàn xếp khi ФLOA/2 > D > ФLONR/2 C.N.R.0 Điều kiện đèn vàng khi ФLONR/2<D và NGN=0
C.N.R.X Điều kiện bắt đầu dàn xếp khi ФLONR/2<D và NGN>0 ФLOA: đường kính vòng LOA; ФLONR: đường kính vòng LONR
Các xe định kỳ gửi các thông điệp để thông báo sự hiện diện của chúng. Mỗi giao lộ phải chọn ra một leader. Vị trí leader càng gần tâm giao lộ càng tốt nhằm tối ưu việc thu phát tín hiệu vô tuyến giữa leader và các xe còn lại tại giao lộ. Theo đó, mỗi xe đi qua vòng LOA bắt đầu đề xuất chính nó là leader và bắt đầu gửi ra một kiểu mở rộng củathông điệp beacon định kỳ là proposing beacon (beacon đề xuất) (hình 4.2a). Cùng lúc đó, xe sẽ chuyển từ trạng thái Idle sang Propose.
* Quá trình bầu chọn leader phụ thuộc vào hai yếu tố timestamp và trạng thái (xanh hay đỏ) trước đó của hai luồng thuộc giao lộ:
- Timestamp là giá trị thời gian lấy từ hệ thống GPS nên đảm bảo đủ độ chính xác.
Timestamp chính là thời điểm khi xe đi qua vòng LOA. Nếu so sánh giữa 2 timestamp của 2 xe khác nhau, xe có timestamp nhỏ hơn là xe vượt qua vòng LOA trước. Cách tiếp cận này không đảm bảo rằng leader là xe gần tâm giao lộ nhất, đặc biệt nếu đường có nhiều làn, nhưng đảm bảo rằng leader sẽ là một xe nằm gần tâm giao lộ. Các xe với timestamp thấp nhất của mỗi luồng có khả năng trở thành leader của giao lộ
Khi đến vòng LONR, các xe bắt buộc phải đưa ra quyết định dừng lại hay đi tiếp. N .
- Ngoài timestamp, leader được chọn còn phụ thuộc vào trạng thái trước đó (xanh hoặc đỏ) của hai luồng giao lộ. Các luồng phải đảm bảo thực hiện hết chu kì xanh hoặc đỏ trước khi chuyển sang trạng thái khác. Thiết kế logic này nhằm đảm bảo sự công bằng về chu kì xanh đỏ giữa hai tuyến đường. Theo qui ước, leader của giao lộ sẽ nắm giữ đèn đỏ tại giao lộ đó cho đến khi hết chu kì trước khi chuyển sang trạng thái xanh.
ếu xe đã nhận được beacon từ một leader đã tồn tại hoặc một proposing beacon tốthơn từ những xe khác gần đó nó sẽ chuyển sang trạng thái Non Leader và tuân theo sự điều khiển của leader. Nếu không, xe chuyển sang trạng thái Leader và bắt đầu phát các leader beacon đến tất cả các xe tại giao lộ (hình 4.2b). Leader này duy trì đèn đỏ tại giao lộ cho đến khi hết chu kì. Mỗi giao lộ chỉ có một leader và các xe khác đóng vai trò bị động “passive” chỉ có nhiệm vụ lắng nghe các thông điệp từ leader.
Trong trường hợp một leader đột nhiên ngưng hoạt động, những xe nonleader (không làm leader trước đó) phát hiện sự mất tích các leader beacon khi quá thời gian cho phép (timeout) mà không nhận được leader beacon. Các xe nonleader này bắt đầu một cuộc bình bầu mới bằng cách chuyển về trạng thái Propose. Trong thời gian này, các xe ở luồng còn lại không cùng luồng với leader sẽ nhận được tín hiệu đèn xanh và được phép băng qua giao lộ cho đến khi hết chu kì xanh.
Thông thường, leader phải đợi hết chu kì đèn đỏ mới nhảy sang trạng thái đèn xanh.
Khi đến chu kì đèn xanh dành cho luồng của leader và một leader mới phải được chọn ra trong luồng còn lại tại giao lộ. Nếu có xe dừng lại trên luồng kia trước khi luồng của leader chuyển sang đèn xanh thì leader mới sẽ là một trong những xe đó. Leader mới này sẽ duy trì đèn giao thông ảo như leader trước.
Điểm nổi bật của thuật toán là trong thời gian đợi hết chu kì đỏ, nếu leader phát hiện thấy tuyến đường vuông góc không còn xe thì xe leader sẽ tự chuyển sang trạng thái Yellow và cho phép chính nó cùng các xe cùng nhóm trên luồng đó có thể băng qua giao lộ một cách thận trọng (đề phòng đường vuông góc còn xe mà máy trạng thái nhảysang đèn vàng) (hình 4.2c).
Tuy nhiên, khi phía đường vuông góc lại xuất hiện xe, mỗi tuyến đường sẽ trở về đúng trạng thái của nó (xanh hoặc đỏ) trước đó để tiếp tục hết chu kì còn dang dở. Cụ thể hơn, tuyến đường được hưởng đèn vàng phải bầu lại một leader để trở về trạng thái đèn đỏ và chờ đến khi hết chu kì đỏ (thời gian đèn đỏ vẫn còn trước khi nhảy sang trạng thái đèn vàng). Tuyến đường vuông góc đương nhiên được hưởng đèn xanh cho đến khi hết chu kì xanh (thời gian xanh vẫn còn trước khi không có xe trong vòng LOA).