VANET sẽ không được triển khai thương mại trừ phi có những ứng dụng mang lại lợi ích từ công nghệ này. Những nghiên cứu đầu tiên tập trung chủ yếu vào việc gia tăng an toàn giao thông. Với sự giúp đỡ của thông tin giao thông, số vụ tai nạn sẽ giảm và cuộc sống của con người sẽ được cứu.
Do đó, hai loại ứng dụng thu hút sự chú ý nhất trong thời gian vừa qua liên quan đến an toàn cộng đồng, ví dụ, các ứng dụng tránh va chạm giao thông và phối hợp lưu thông, ở đó phương tiện phối hợp nhau để di chuyển một cách hợp lý. Một khối lượng công việc đáng kể cũng đã được thực hiện trên các ứng dụng có liên quan quản lý giao
thông, có thể giúp giảm bớt tình trạng tắc nghẽn và do đó làm giảm số vụ tai nạn, cũng như giảm thời gian đi lại.
Nhiều ứng dụng khác cũng đã được đề xuất liên quan đến các mục đích khác ngoài việc đảm bảo an toàn giao thông. Khá nhiều các ứng dụng này trong số này có thể được phân loại thuộc comfort application. Mục tiêu của các ứng dụng này là để cải thiện sự thoải mái khi đi trên đường cho cả lái xe (ví dụ, thông tin về các nhà hàng bên đường) và hành khách (ví dụ, truy cập Internet và hệ thống video theo yêu cầu).
2.3.1 Các ứng dụng an toàn công cộng
Các ứng dụng an toàn công cộng định hướng chủ yếu vào việc phòng tránh tai nạn và dẫn đến hậu quả thiệt hại về người. Đặc điểm chính của loại ứng dụng này là dữ liệu cần được quảng bá nhanh chóng và đáng tin cậy. Có hai loại chính của các ứng dụng liên quan đến an toàn công cộng là hợp tác phòng tránh va chạm và thông điệp cảnh báo khẩn cấp.
Trong ứng dụng hợp phòng tránh va chạm CCA (cooperative collision avoidance), mục tiêu chính là phòng tránh va chạm, bao gồm cả va chạm dây chuyền trên đường cao tốc và va chạm do xe đấu đầu trên các con đường nhỏ. Các phương tiện lưu thông sẽ tự động dừng lại khi nhận được thông điệp có va chạm hoặc có cảm giác đã xảy ra tai nạn khi các xe đi trước giảm tốc độ đột ngột. Rõ ràng các ứng dụng phòng tránh va chạm yêu cầu rất nghiêm ngặt về thời gian thực, cả về độ tin cậy và độ trễ. Theo một số nghiên cứu thì một ứng dụng tránh va chạm cần có độ trễ chỉ được tối đa là 100ms.
Hình 2.2: Các mô hình phòng tránh va chạm (CCA) (a) Tránh va chạm dây chuyền trên đường cao tốc đa luồng
(b) Tránh và chạm đấu đầu trên các đường nhỏ
Trong ứng dụng thông tin cảnh báo khẩn cấp EWM (Emergency warning message), xe gửi cảnh báo về tai nạn, điều kiện đường xá nguy hiểm cho các xe khác trong hoặc gần khu vực này. Hiện tại EWM được chia làm 2 loại:
• Instant EWM: Một thông điệp cảnh báo cần được phổ biến cho tất cả các xe trong một khu vực lân cận. Ví dụ khi một xe gặp tai nạn và thắng lại đột ngột, ứng dụng sẽ gửi thông điệp khẩn cấp tức thời cho các xe trong khu vực để thông báo tình trạng. Khi một thông điệp được truyền cho các xe khác trong khu vực lân cận (có thể có đường kính vài km), bản tin có thể sẽ bị mất. Do đó công nghệ vô tuyến sử dụng ở đay có thể là cả IEEE 802.11 trong mạng adhoc hay mạng di động. Trong trường hợp mạng adhoc, thuật toán broadcast chọn lọc thường được sử dụng để truyền dữ liệu. Trong trường hợp mạng di động được sử dụng, các phương tiện giao thông gửi thông điệp đến base station, sau đó mạng di động sẽ làm nhiệm vụ broadcast thông điệp này đến tất cả các phương tiện trong khu vực lân cận. Ưu điểm chính của việc sử dụng mạng di động là thông điệp cảnh báo có thể được truyền đi ngay cả khi mật độ xe cộ trong khu vực thấp, điều này có nghĩa là khoảng cách giữa các phương tiện có thể lớn hơn so với tầm phát của chuẩn IEEE 802.11. Tuy nhiên nhược điểm của giải pháp này là ở thời điểm hiện tại mạng di động không được thiết kế để xử lý loại thông
điệp trong giao thông và có khả năng bị nghẽn trong thời gian cao điểm của đường cao tốc nhiều luồng.
• Abiding EWM: Mục tiêu của ứng dụng Abiding EWM là gửi cảnh báo đến các lái xe khác về tai nạn hoặc điều kiện đường xá nguy hiểm suốt một thời gian dài. Thông điệp cần phải được giữ lại trong khu vực và khi một phương tiện đi vào khu vực sẽ lập tức nhận được thông tin này. Ứng dụng Abiding EWM sử dụng phương pháp truyền tin được gọi là abiding geocast sử dụng các tín hiệu giao thông ảo. Một thách thức đối với ứng dụng Abiding EWM là phải đạt được khả năng truyền tin đáng tin cậy trên đường có mật độ xe thấp (ví dụ như vào ban đêm).
Hình 2.3: Minh họa Abiding geocast 2.3.2 Quản lý mật độ lưu lượng giao thông
Ứng dụng quản lý giao thông đường bộ được tập trung vào việc cải thiện lưu lượng giao thông, làm giảm cả hai vấn đề ùn tắc và thời gian di chuyển. Sự khác biệt chính
giữa các ứng dụng quản lý giao thông đường bộ và các ứng dụng an toàn công cộng là yêu cầu về thời gian thực. Như đã đề cập ở trên, các ứng dụng an toàn công cộng có yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ và thông tin liên lạc đáng tin cậy bởi vì nếu chỉ một thông điệp bị trì hoãn hoặc bị mất, một vụ va chạm nghiêm trọng có thể xảy ra. Nhu cầu thời gian thực trên các ứng dụng quản lý giao thông đường bộ là ít nghiêm ngặt hơn. Mục tiêu là cung cấp cho lái xe các thông tin liên quan đến giao thông, hoặc trong các khu vực xung quanh, hoặc tại một địa điểm cụ thể, ví dụ, một giao lộ. Do đó, độ trễ có thể dài hơn và việc mất mát một số dữ liệu có thể được chấp nhận.
2.3.2.1 Giám sát giao thông
Chức năng cơ bản của một ứng dụng giám sát giao thông là: Giả sử tất cả các xe đều trang bị một hệ thống định vị hoặc ít nhất là một bản đồ kỹ thuật số với các định dạng chuẩn cho từng đoạn đường. Đồng thời, giả định những chiếc xe có cảm biến có thể đo các số liệu có liên quan, ví dụ, tốc độ và nhiệt độ. Mỗi chiếc xe thu thập dữ liệu, ví dụ, tốc độ trên đoạn đường hiện tại của nó, và sau đó, trong những khoảng thời gian đều đặn, truyền dữ liệu này đến tất cả các xe trong một khu vực, có thể có đường kính lên đến vài km. Xe khi nhận được dữ liệu giao thông trên đoạn đường hiện tại, lưu trữ dữ liệu đó trong một bảng, có khả năng sau đó kết hợp với các dữ liệu khác về cùng một đoạn đường. Các thông tin được lưu trữ sau đó có thể được sử dụng để hoặc chỉ đơn giản là thông báo cho lái xe hoặc để cải thiện hiệu suất của hệ thống định vị của xe 2.3.2.2 Hỗ trợ ở các giao lộ
Rất nhiều nghiên cứu đã đưa ra các giải pháp khác nhau liên quan đến xử lý tại các giao lộ, bởi vì rất nhiều tai nạn giao thông xảy ra ở khu vực này. Mục tiêu của các ứng dụng loại này là hỗ trợ cho các lái xe tránh tai nạn giao thông. Đối với ứng dụng loại này thì IEEE 802.11 có lẽ là sự lựa chọn tốt nhất do khả năng ứng dụng rộng rãi của nó. Ngoài ra ứng dụng hỗ trợ tại các giao lộ cũng có thể kết nối với hệ thống đèn giao thông để tối ưu hóa thời gian đèn xanh, đèn đỏ. Ví dụ xe cấp cứu có thể được áp dụng kết nối với hệ thống đèn giao thông để nhận đèn xanh ở tất cả giao lộ.
2.3.3 Ứng dụng giải trí
Mục tiêu chính của loại ứng dụng này là làm cho chuyến đi thoải mái hơn. Lớp ứng dụng này có thể được chú trọng bởi mong muốn của hành khách là có thể giao tiếp với xe khác hoặc với các điểm cố định, mạng Internet hoặc mạng điện thoại công cộng dịch vụ (PSTN). Các ứng dụng giải trí như DVD, âm nhạc, tin tức, sách nói, chương trình có thể được tải lên hệ thống giải trí của xe. Ngoài ra, các ứng dụng thông tin du lịch khác nhau cũng thuộc lớp ứng dụng này. Ví dụ, người lái xe có thể nhận được thông tin của địa phương trên hành trình của mình liên quan đến nhà hàng, khách sạn, trạm dừng…. Hầu hết các công việc loại ứng dụng này tập trung vào việc kết nối và truy cập Internet vì Internet là công nghệ quan trọng đối với hầu hết các ứng dụng giải trí.
Ngày nay, một số nhà sản xuất ô tô cung cấp luôn khả năng truy cập Internet trong các phương tiện thông qua mạng di động. Thông tin liên lạc theo chuẩn IEEE 802.11 cho phép tất cả các hành khách trong xe có thể truy cập Internet, còn truyền hình thì thông qua các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình thông thường. Vì vậy một giải pháp toàn diện hơn bao gồm thông tin hành trình cũng như cung cấp các ứng dụng tiện nghi khác là khả thi thông qua cùng một công nghệ truy cập.
Vấn đề chính của giải pháp trên nền IEEE 802.11 là giới hạn về tầm phát sóng. Sẽ khá tốn kém nếu đặt đủ trạm gốc dọc đường đi để cung cấp đủ tầm phủ cho 802.11. Do đó một giải pháp lai là tốt hơn, sử dụng truyền thông multi-hop đến một trạm gốc gọi là gateway. Tuy nhiên, bởi vì giải pháp này đòi hỏi phải chuẩn bị cơ sở hạ tầng mới cũng như các giao thức, tiêu chuẩn mới cho mạng adhoc, do đó tại thời điểm này giải pháp vẫnchưa thể cạnh tranh được với các mạng di động.