Nghiên cứu mạng VANET và ứng dụng trong ITS

Nghiên cứu mạng VANET và ứng dụng trong ITS

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.89 MB, 50 trang )

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iii
DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT iv
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI vii
THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
ix
MỞ ĐẦU x
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG VANET 1
1.1. Quan niệm mới phát triển các mạng thông tin 1
1.2. Tự cấu hình mạng trong quan niệm mạng IoT 5
1.3. Mạng VANET 7
1.4. Mạng USN 9
CHƯƠNG 2. MẠNG VANET TRONG HỆ THỐNG ITS 12
2.1. Khái niệm về hệ thống ITS 12
2.2. Kiến trúc chức năng, trạm và các phân hệ trong hệ thống ITS 14
2.3. Các công nghệ không dây sử dụng trong mạng VANET 19
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG CỦA VANET TRONG ITS 31
3.1. Các phương án tổ chức VANET trong ITS 31
3.2. Ứng dụng của VANET trong ITS 33
KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

ii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Mạng Viễn thông – Công nghệ thông tin giai đoạn 2000-2020. 2
Hình 1.2. Các ví dụ sử dụng mạng USN. 2
Hình 1.3. Cấu trúc mô hình mạng SUN. 3
Hình 1.4. Cấu trúc IoT. 3
Hình 1.5. Kiến trúc WoT. 4
Hình 1.6. Cấu trúc M2M. 5
Hình 1.7. Kiến trúc mạng tùy biến. 6
Hình 1.8. Kiến trúc mạng VANET. 8
Hình 1.9. Ví dụ kết nối mạng cảm biến đến mạng công cộng. 10
Hình 1.10. Kiến trúc cụm USN. 11
Hình 2.1. Kiến trúc hệ thống giao thông thông minh. 13
Hình 2.2. Kiến trúc chức năng ITS 14
Hình 2.3. Kiến trúc chức năng trạm ITS. 15
Hình 2.4. Kiến trúc ITS của phân hệ phương tiện (xe). 17
Hình 2.5. Kiến trúc phân hệ bên đường. 18
Hình 2.6. Các công nghệ không dây sử dụng trong mạng VANET. 19
Hình 3.1. Phương án phát theo hướng địa lý. 32
Hình 3.2. Phương án phát quảng bá. 32
Hình 3.3. Kiến trúc hệ thống thông minh cảnh báo tai nạn giao thông đường bộ. 36

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Các tham số kỹ thuật cơ bản của hệ thống thông tin di động 2G GSM,
GPRS, EDGE, EDGE Evolution. 20
Bảng 2.2. Các tham số kỹ thuật cơ bản của hệ thống thông tin di động 3G
WCDMA/HSPA/HSPA+. 22

Bảng 2.3. Các tham số kỹ thuật cơ bản của hệ thống thông tin di động 4G LTE. 23
Bảng 2.4. Các thông số cơ bản lớp vật lý của hệ thống WiMAX. 24
Bảng 2.5. Các thông số các chuẩn lớp liên kết dữ liệu mạng nội bộ không dây họ
802.11. 25
Bảng 2.6. Các tham số kỹ thuật cơ bản của Bluetooth và Bluetooth v2. 27
Bảng 2.7. Bảng thống kê các hệ thống không dây sử dụng trong mạng VANET. 28
Bảng 3.1. Chọn nhóm các ứng dụng VANET. 33

iv

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT

2G
The Second Generation
Mạng di động thế hệ 2
3G
The Third Generation
Mạng di động thế hệ 3
4G
The Fourth Generation
Mạng di động thế hệ 4
8-PSK
8 – Phase Shift Keying
Khóa dịch pha 8 trạng thái
AMC
Adaptive Modulation and Coding

Điều chế và mã hóa thích ứng
BPSK
Binary Phase Shift Keying
Khóa dịch pha 2 trạng thái
DPSK
Different Phase Shift Keying
Khóa dịch pha các trạng thái khác
nhau
DSRC
Dedicatesd Short Range
Communications
Truyền thông chuyên dụng tầm gần
DSSS
Direct Sequence Spread spectrum
Trải phổ chuỗi trực tiếp
ECU
Electronic Control Unit
Khối điều khiển điện tử
EDGE
Enhanced Data rates for GPRS
Evolution
Tốc độ số liệu tăng cường cho phát
triển GPRS
ETSI
European Telecommunications
Standards Institude
Viễn chuẩn hóa viễn thông châu
Âu
FDMA
Frequency Division Multiple

Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
FHSS
Frequency Hoping Spread
Spectrum
Trải phổ nhảy tần
GMSK
Gaussian Minimum Shift Keying
Khóa dịch pha cực tiểu Gauss
GPRS
General Packet Radio Service
Dịch vụ vô tuyến gói chung
GPS
Global Positioning System
Hệ thống định vị toàn cầu
GSM
Global System for Mobile
Hệ thống di động toàn cầu
GW
Gateway
Cổng
HANET
Home Adhoc Networks
Mạng tùy biến trong nhà
HARQ
Hybrid Automatic Repeat request
Yêu cầu phát lại tự động
HSDPA
Hight Speed Downlink Packet
Access

Truy nhập gói đường xuống tốc độ
cao
HSPA
Hight Speed Packet Access
Truy nhập gói tốc độ cao
IMS
IP Multimedia Subsystem
Phân hệ đa phương tiện IP
IN
Intelligent Networks
Mạng thông minh
IoT
Internet of Thing
Internet cho vạn vật
IPTV
Internet Protocol Television
Truyền hình IP
IPv4
Internet Protocol version 4
Giao thức liên mạng phiên bản 4
v

IPv6
Internet Protocol version 6
Giao thức liên mạng phiên bản 6
IPv6-
6LoWPAN
Low energy IPv6 based Wireless
Personal Area Networks Protocol
IPv6 năng lượng thấp dựa trên giao

thức mạng cá nhân không dây
ISDN
Integrated Service Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ
ISM
Industrial, Scientìic and Medical
band
Băng tần dùng cho y tế, khoa khọc
và công nghiệp
ITS
Intelligent Transport System
Hệ thống giao thông thông minh
LTS/SAE
Long Term Evolution/Service
Architecture Evolution
Tiến hóa dài hạn/tiến hóa kiến trúc
dịch vụ
M2M
Machine – to – Machine
Máy – máy
MAC
Media Access Control
Điều khiển truy nhập phương tiện
MANET
Mobile Adhoc Network
Mạng Adhoc di động
MBAN
Medicine Body Area Network
Mạng trong cơ thể người dành cho

y tế
MOC
Machine Oriented
Communnication
Kết nối hướng thiết bị
NGN
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau
OBU
On Board Unit
Khối đặt trên xe
OFDMA
Orthogonal Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
trực giao
OQPSK
Offset Quadrature Phase Shift
Keying
Khóa dịch pha vuông góc bù
PAN
Personal Area Network
Mạng cá nhân
PM
Phase Modulation
Điều chế pha
PSTN
Public Switching Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch

công cộng
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
QPSK
Quadrature Phase Shift Keying
Khóa dịch pha vuông góc
R2V
Roadside to Vehicular
Trạm ven đường – Phương tiện
RFID
Radio Frequency Identification
Nhận dạng bằng sóng vô tuyến
SUN
Smart Ubiquitous Network
Mạng diện rộng thông minh
TCP/IP
Transmission Control
Protocol/Internet Protocol
Giao thức điều khiển lưu
lượng/giao thức liên mạng
TDMA
Time Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
UMTS
Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di động toàn
cầu

vi

USN
Ubiquitous Sensor Network
Mạng cảm biến diện rộng
UWB
Ultra Wideband
Băng cực rộng
V2G
Vehicular to Grid
Phương tiện – Mạng lưới
V2H
Velicular to Home
Phương tiện – Nhà
V2I
Vehicular to Infrastructure
Phương tiện – Hạ tầng
V2R
Vehicular to Roadside
Phương tiện – Trạm ven đường
V2V
Vehicular to Vehicular
Phương tiện – Phương tiện
VANET
Vehicular Adhoc Network
Mạng tùy biến dành cho phương
tiện giao thông
VMS
Variable Message Signs
Biển báo biển số xe

VoIP
Voice over Internet Protocol
Thoại qua IP
WAVE
Wireless Access in Vahicular
Environments
Truy nhập không dây trong môi
trường phương tiện giao thông
WiFi
Wireless Fidelity
Mạng không dây sử dụng sóng vô
tuyến
WiMax
Worldwide Interoperability for
Microware Access
Mạng truy cập không dây thành
WLAN
Wireless LAN
Mạng LAN không dây
WoT
Web of Things
Web cho vạn vật

vii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
– Tên đề tài: “Nghiên cứu mạng VANET và các ứng dụng trong hệ thống giao

thông thông minh ITS”.
– Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Quý Tuấn Anh

Cao Văn Đức

Triệu Trung Hiếu

Bùi Thị Trang

Chu Thị Yến
– Lớp: Kỹ thuật Viễn thông K52
Khoa: Điện – Điện tử
– Năm thứ: 4
Số năm đào tạo: 4
– Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Cảnh Minh
2. Mục tiêu đề tài:
 Các công nghệ không dây sử dụng trong mạng VANET (Vehicular Ad hoc
Network).
 Các phương án tổ chức mạng VANET trong hệ thống ITS.
3. Tính mới và sáng tạo:
 Nghiên cứu mạng Ad Hoc dành cho các phương tiện giao thông VANET là một
trong các hướng mới có nhiều triển vọng nhất trong phát triển các hệ thống truy
nhập không dây.
4. Kết quả nghiên cứu:
 Các phương án tổ chức mạng VANET trong hệ thống ITS.
 Ứng dụng của mạng VANET trong hệ thống ITS.
5. Đóng góp về mặt kinh tế – xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài:
 Tăng độ an toàn và hiệu quả các quá trình vận tải;

 Cải thiện lưu lượng thông qua và tối ưu hóa mạng các tuyến đường;
 Giảm hậu quả và rủi ro xuất hiện trong các tình huống bất thường;
 Cung cấp các thông tin cho các người tham gia giao thông và cho các trung tâm
quản lý giao thông về tình trạng trên các tuyến đường.
viii

6. Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp
chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu
có):

Ngày tháng 03 năm 2015

Sinh viên chịu trách nhiệm
chính thực hiện đề tài

CHU THỊ YẾN

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực
hiện đề tài:

Ngày tháng 03 năm 2015

Xác nhận của trường Đại học

Người hướng dẫn

TS. NGUYỄN CẢNH MINH

ix

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH
NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN
Họ và tên: Chu Thị Yến
Sinh ngày: 04 tháng 10 năm 1993
Nơi sinh: Quảng Minh – Việt Yên – Bắc Giang
Lớp: Kỹ thuật Viễn thông Khóa: 52
Khoa: Điện – Điện tử
Địa chỉ liên hệ: Quảng Minh – Việt Yên – Bắc Giang
Điện thoại: 01696.769.662 Email: yenk52bg@gmail.com
II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
* Năm thứ 1:

Ngành học: Kỹ thuật Viễn thông Khoa: Điện – Điện tử
Kết quả xếp loại học tập: Điểm TBC tích lũy : 3.23/4
* Năm thứ 2:
Ngành học: Kỹ thuật Viễn thông Khoa: Điện – Điện tử
Kết quả xếp loại học tập: Điểm TBC tích lũy : 3.66/4
* Năm thứ 3:
Ngành học: Kỹ thuật Viễn thông Khoa: Điện – Điện tử
Kết quả xếp loại học tập: Điểm TBC tích lũy : 3.69/4
* Năm thứ 4:
Ngành học: Kỹ thuật Viễn thông Khoa: Điện – Điện tử
Kết quả xếp loại học tập: Điểm TBC tích lũy : 3.95/4

Ngày tháng 03 năm 2015
Xác nhận của trường đại học

Sinh viên chịu trách nhiệm
chính thực hiện đề tài

CHU THỊ YẾN

Ảnh
x

MỞ ĐẦU

Ngày nay, công nghệ mạng không dây đã thực sự rất phát triển ở hầu hết các

nước trên thế giới. Những chiếc điện thoại đi động tiên tiến ra đời tương thích với các
thế hệ di động tiên tiến. Mô hình mạng MANET (Mobile Adhoc Network) đã được
triển khai và ứng dụng phổ biến tại thị trường Việt Nam từ nhiều năm nay. Nó giúp
cho các thiết bị di động có thể kết nối với nhau mọi lúc mọi nơi dựa trên công nghệ
truy cập của mạng Ad Hoc mà không cần thiết phải triển khai cơ sở hạ tầng phức tạp.
Tuy nhiên, không dừng ở đó, thế giới đang tiến tới một công nghệ mới hơn, đó chính
là mạng di động tùy biến VANET (Vehicular Ad hoc Network). Với mạng di động tùy
biến VANET, nhiều nước đã đưa vào hệ thống giao thông thông minh. Mỗi chiếc xe
chuyển động trên đường được coi như một node mạng, chúng trao đổi thông tin với
nhau theo các giao thức định tuyến của mạng Ad Hoc nói chung và của mạng VANET
nói riêng. Việc triển khai mạng VANET trong hệ thống giao thông là rất thực tế và
hữu dụng. Nhờ công nghệ này, tình trạng tắc đường, tai nạn giao thông sẽ được kiểm
soát. Việc thu phí đường cũng trở nên nhanh gọn và dễ kiểm soát hơn mà không cần
tốn nhân lực.
Từ đó nhóm em chọn đề tài “Nghiên cứu mạng VANET và các ứng dụng trong hệ
thống giao thông thông minh ITS” để có cái nhìn tổng quan về mạng VANET và các
ứng dụng của nó trong lĩnh vực giao thông đường bộ.
 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
 Nghiên cứu mạng VANET và các công nghệ không dây được sử dụng
 Nghiên cứu hệ thống ITS về kiến trúc chức năng, trạm và các phân hệ
 Các phương án tổ chức của mạng VANET trong hệ thống ITS
 Các nhóm ứng dụng được đưa ra theo ITU-T và ETSI
 Ứng dụng của VANET trong hệ thống thông minh cảnh báo tai nạn giao thông
 Phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tích kết hợp nghiên cứu lý thuyết cơ sở và
dựa vào các bài báo, báo cáo chuyên môn, sách tham khảo mới đăng tải trên các tạp
chí, hội thảo quốc tế để giải quyết các vấn đề đưa ra trong báo cáo.
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
xi

Nghiên cứu mạng VANET và các ứng dụng trong hệ thống giao thông thông minh
ITS với ứng dụng cụ thể trong hệ thống cảnh báo tai nạn giao thông.
 Kết cấu của báo cáo: Báo cáo gồm 3 chương:
 Chương 1: Tổng quan về mạng VANET
 Chương 2: Mạng VANET trong hệ thống ITS
 Chương 3: Ứng dụng của VANET trong ITS
Do còn hạn chế về kiến thức và chưa có kinh nghiệm thực tế nên bài nghiên cứu
không tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong được các Thầy cô chỉnh sửa và
góp ý để bài nghiên cứu được hoàn chỉnh hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn sự
hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn Cảnh Minh và các Thầy cô trong bộ môn đã giúp
nhóm em thực hiện nghiên cứu này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG VANET

Chương 1 gồm các nội dung: Quan niệm mới phát triển các mạng thông tin; Tự
cấu hình mạng trong quan niệm mạng IoT; Mạng VANET; Mạng USN. Trước tiên là
giới thiệu về xu hướng phát triển của mạng viễn thông trong giai đoạn 2010-2020, sau
đó đưa ra khái niệm mạng tự cấu hình Ad Hoc và những nét khái quát về mạng tùy
biến trong xe hơi VANET và mạng cảm biến diện rộng USN.

1.1. Quan niệm mới phát triển các mạng thông tin
Khái niệm mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Networks) được đưa vào sử
dụng và công nhận từ rất lâu. Thuật ngữ này càng được sử dụng rộng rãi chính là do
nó không chỉ ra cụ thể chỉ chính một công nghệ mạng này hoặc công nghệ mạng khác.
Cho đến đầu năm 2013, đã có hơn 100 khuyến nghị của ITU cho NGN giai đoạn 1
(NGN Release 1) dựa trên công nghệ chuyển mạch mềm. Tiếp theo ITU đã bắt đầu các
công việc cho NGN giai đoạn 2 (NGN Release 2) dựa trên quan niệm phân hệ đa

phương tiện IMS. Với NGN vào những năm khác nhau người ta đưa vào các công
nghệ mới, điển hình như:
 Mạng thoại – IP Н.323, và mạng được cải biến của chúng xây dựng trên cơ sở
giao thức SIP;
 Mạng thế hệ 3G của thông tin di động với công nghệ UMTS (Universal Mobile
Telecommunications System) và các kiến trúc mạng với chuyển mạch mềm
Softswitch và các cổng đa phương tiện;
 Mạng WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access);
và chính trong những năm gần đây nhất:
 Phân hệ đa phương tiện IMS (IP Multimedia Subsystem);
 Kiến trúc mạng mới LTE/SAE (Long Term Evolution/Service Architecture
Evolution).
Mạng viễn thông – công nghệ thông tin cho hai mươi năm đầu thế kỷ 21 có thể
đưa ra trên hình 1.1.
Trong thời kỳ phát triển mạnh quan niệm NGN trong những năm 2000, các cấu
trúc mạng của các mạng cảm biến không dây diện rộng USN (Ubiquitous Sensor
Networks) đã được đưa vào NGN như một thành phần. Tuy nhiên sự phát triển nhanh
2

chóng của công nghệ mới này, sự xuất hiện quan niệm IoT (Internet of Things) và
WoT (Web of Things) đã đưa đến việc xem xét lại triển vọng phát triển của các mạng
cảm biến, còn theo các dự đoán mới đây số các thiết bị không dây sẽ là 7 nghìn tỷ trên
7 tỷ người tính đến năm 2017-2020.

Hình 1.1. Mạng Viễn thông – Công nghệ thông tin giai đoạn 2000-2020.

Hình 1.2 đưa ra ví dụ sử dụng các nút cảm biến, kể cả các bộ nhận dạng tần số vô
tuyến RFID, trong số đó có các ứng dụng mới nhất của USN như giám sát tăng trưởng
của động vật và thực vật.

USN
Mạng tự động hóa
trong tòa nhà
Mạng tự động hóa
trong sản xuất
Mạng logistic
Mạng cho các phương
tiện giao thông
Mạng thu thập
dữ liệu
trong môi trường
Mạng trong
cơ thể người
Giám sát sự tăng
trưởng động vật
Giám sát sự
tăng trưởng
thực vật
Mạng cho lĩnh
vực nông nghiệp
Mạng cảm biến
trong quân sự

Hình 1.2. Các ví dụ sử dụng mạng USN.

IoT
Mạng 2010-2020
IMS
Mạng 2010-2020
SAE/LTE-A

Mạng 2010-2020
Mạng các
phần tử nano
Mạng 2010-2020

USN
Mạng 2010-2020
VANET
Mạng 2010-2020
PSTN/ISDN/IN/GSM/GPRS/UMTS
Các mạng 1990-2020
3

Bộ phận chuẩn hóa tổ chức viễn thông quốc tế ITU vào đầu năm 2011 đã xem
xét khả năng thay thế quan niệm NGN bằng quan niệm mạng thông minh rộng khắp
SUN (Smart Ubiquitous Networks), bao gồm quan niệm NGN như một thành phần.
Cấu trúc mô hình SUN được miêu tả ở hình 1.3.

Hình 1.3. Cấu trúc mô hình mạng SUN.

Trong thành phần của mô hình SUN gồm có IoT, mạng NGN mà được mô hình
hóa đến lớp hỗ trợ kết nối hướng thiết bị МОС (Machine Oriented Communications),
các mạng nano, các mạng VANET (mạng của các phương tiện giao thông ) và các
mạng thiết bị – thiết bị М2М (Machine-to-Machine).
Ở hình 1.4. miêu tả cấu trúc mạng IoT gồm các kiến trúc mạng USN được xây
dựng trên cơ sở giao thức IPv6 – 6LoWPAN (Low energy IPv6 based Wireless
Personal Area Networks protocol – IPv6 năng lượng thấp dựa trên giao thức mạng cá
nhân không dây). Giao thức IPv6 – 6LoWPAN đảm bảo khả năng gắn địa chỉ IP cho
các nút cảm biến hoặc các nhóm cảm biến và RFID.

Hình 1.4. Cấu trúc IoT.

WoT là một thành phần của IoT và cung cấp khả năng giám sát, quản lý các vật
dụng nhờ trang www. Ở hình 1.5 mô tả cấu trúc tổ chức WoT, từ đó cho thấy Web of
IoT
WoT
WEB of Things
USN
Ubigutous Sensor
Networks, 6LoWPAN
SUN
Mạng Nano
NGN
IoT
M2M
VANET
4

Things Blocker đóng vai trò then chốt trong sử dụng web. Web of Things Blocker cho
phép sử dụng web để bắt đầu kết nối đến các vật dụng này cũng như cho các vật dụng
khác mà chúng cần các cổng GW tương ứng, ví dụ đối với các vật dụng hoạt động theo
giao thức Zigbee hoặc Bluetooth. Trong hình 1.5, các ứng dụng của WoT được chia
thành giám sát, điều khiển, dịch vụ, hỗn hợp…

CÁC ỨNG DỤNG

Hình 1.5. Kiến trúc WoT.

5

Hình 1.6 đưa ra cấu trúc mạng M2M. Rõ ràng, khác biệt cơ bản của M2M với
IoT là ở chỗ M2M hỗ trợ tất cả các khả năng tương tác giữa các thiết bị mà địa chỉ IP
không phải là điều kiện để thiết lập kết nối. Cũng cần nhấn mạnh rằng, trong ITU-T có
các khuyến nghị, xem M2M như hệ thống con của IoT.

Hình 1.6. Cấu trúc M2M.

Các nút cảm biến và RFID hoạt động theo giao thức IEEE 802.15.4, Bluetooth và
các thiết bị UWB, được xem như các thiết bị không hỗ trợ địa chỉ IP. Khi có các cổng
tương ứng, các thiết bị có thể kết nối đến các mạng IoT.
Ứng dụng rộng rãi giao thức IPv6 với số lượng địa chỉ không hạn chế cùng với
sử dụng giao thức 6LoWPAN giúp giải quyết vấn đề địa chỉ hóa cho các thiết bị không
dây. Chuẩn hóa trong lĩnh vực các mạng y tế cũng hướng đến các nguyên tắc sử dụng
mạng IoT.

1.2. Tự cấu hình mạng trong quan niệm mạng IoT
Dự đoán sự phát triển của các công nghệ không dây cho thấy, số các nút cảm
biến đa dạng đến năm 2017 đạt con số là 7 nghìn tỷ. Ngày hôm nay các mạng hiện có
được xây dựng để phục vụ hàng tỷ người nhưng không chỉ hàng nghìn tỷ thiết bị. Qua
một số năm trên thế giới các nghiên cứu đã hướng đến xây dựng các mạng theo các
nguyên tắc khác so với mạng hiện tại. Nói về các mạng tự tổ chức (tùy biến), mà
chúng, khác với các mạng thông tin truyền thống, không có kiến trúc hạ tầng cụ thể ở
trong khoảng chu kỳ thời gian nào đó.
Mạng tùy biến được gọi là mạng, mà trong đó số các nút là đại lượng ngẫu nhiên
theo thời gian và có độ dài thay đổi từ 0 đến giá trị N
max

nào đó. Các mối liên hệ qua
lại giữa các nút ở mạng này cũng mang tính ngẫu nhiên theo thời gian và được tạo
thành mạng để đạt được mục đích nào đó hoặc để truyền thông tin vào mạng công
cộng hoặc vào mạng khác.
M2M
Bluetooth
UWB
(Ultra Wideband)
USN
(ZigBee, 6LoWPAN)
6

Kiến trúc mạng tùy biến được đưa ra trên hình 1.7.

Hình 1.7. Kiến trúc mạng tùy biến.

Mạng tùy biến cũng như tất cả các mạng thông tin, gồm các mạng truy nhập và
mạng chuyển tiếp.
Mạng truy nhập được gọi là mạng Ad Нос (mạng đích), còn mạng chuyển tiếp –
là mạng mesh (mạng mắt lưới, tế bào). Như thấy trên hình 1.7, các nút của mạng Ad
Нос không có các chức năng định tuyến và có thể kết nối qua lại chỉ với các nút gần
nhất. Vì thế các nút Ad Нос thường gọi là các nút con. Tiếp đó, ở sự tự cấu hình mạng,
hoàn toàn không có nghĩa là nút con bị trói buộc đến nút mẹ có thể gần nhất bất kỳ, mà
ở các điều kiện xác định tự nó có thể chuyển hóa tạm thời hoặc luôn luôn chuyển hóa
thành nút mẹ, ví dụ trong các mạng không dây cùng loại.
Xuất phát từ mạng tùy biến Ad Hoc người ta đưa ra khái niệm về mạng tùy biến
di động MANET (Mobile Ad-hoc Network) là hệ thống mạng tự cấu hình của các định
tuyến di động sử dụng các kết nối không dây. Mạng MANET là một mạng trong đó
các nút mạng có thể di chuyển tự do và không lệ thuộc vào bất kỳ nút mạng hay thiết

bị mạng nào. Môi trường mạng này có thể thiết lập dễ dàng ở bất kỳ nơi nào và không
tốn nhiều chi phí. Trong môi trường mạng này, hai nút mạng có thể liên lạc trực tiếp
với nhau nếu chúng nằm trong vùng phủ sóng của nhau. Ngược lại, nếu hai nút mạng
xa nhau muốn trao đổi dữ liệu với nhau thì chúng cần sự hỗ trợ của các nút mạng lân
cận để chuyển tiếp thông tin. Một mạng MANET có thể hoạt động độc lập, cũng có
thể kết nối vào một mạng lớn hơn như là Internet.

Nút mẹ

Nút con

Ad Hoc
Mesh
Các cổng

MẠNG CHUNG
7

Các nút mesh có gắn các chức năng định tuyến và có thể hỗ trợ thiết lập kết nối
không chỉ đến nút gần nhất, mà đến nhiều nút khác. Chế độ như vậy của mạng được
gọi là multi-hop (kết nối nhiều bước) khác biệt với kết nối các nút con của mạng Ad
Нос được tổ chức thiết lập kết nối một bước (one-hop).
Các nút Mesh thường được gọi đầy đủ là các nút mẹ, điều này nhấn mạnh chức
năng chuyển tiếp của mạng. Rõ ràng, các nút của mạng tự tùy biến có thể kết hợp các
chức năng mẹ và con ví dụ giống các tổng đài thoại tự động kết hợp đường dài và khu
vực.
Trên cơ sở quan niệm IоТ là các mạng tùy biến, trong số các ứng dụng của mạng
tùy biến có thể chia thành các mạng có hiện nay như:
 Mạng cảm biến không dây diện rộng USN;

 Mạng của các phương tiện giao thông VANET (Vehicular Ad Hoc Networks);
 Mạng tùy biến trong nhà HANET (Home Ad Hoc Networks);
 Mạng MBAN (Medicine Body Area Network).

1.3. Mạng VANET
Nghiên cứu mạng Ad Hoc dành cho các phương tiện giao thông VANET
(Vehicular Adhoc Network) là một trong các hướng có nhiều triển vọng nhất trong
phát triển các hệ thống truy nhập không dây.
Mạng VANET thuộc nhóm mạng Ad Hoc di động MANET. Nó có một loạt các
đặc thù (xét cả về quan điểm sử dụng cũng như quan điểm các giao thức được sử
dụng). Tuy nhiên cần phải nhận thấy mặc dù gọi là VANET, nhưng ở mạng này xem
xét không chỉ chế độ hoạt động Ad hoc mà còn cả chế độ phối hợp khi mà các phần tử
mạng VANET có thể kết nổi với các nút kiến trúc hạ tầng của mạng. Ngoài ra, việc sử
dụng rộng rãi các cảm biến để thu nhận thông tin khác nhau trong các mạng giao thông
đường bộ cũng được xem xét đến.
Mạng VANET là một trong các thành phần nền tảng của hệ thống giao thông
thông minh ITS. Trong thành phần ITS cùng với VANET còn gồm:
 Hệ thống định vị vệ tinh (GLONASS/GPS/GALILEO);
 Mạng thông tin di dộng với các chuẩn khác nhau;
 Cơ sở hạ tầng ven đường;
 Các hệ thống tương tác và thanh toán trên cơ sở giao thức DSRC;
8

 Các hệ thống gọi khẩn cấp trong trường hợp tình huống hư hỏng – tai nạn e-call
và ERA-GLONASS.
Trên hình 1.8 là sơ đồ kiến trúc mạng VANET.

Hình 1.8. Kiến trúc mạng VANET.

Mạng
công cộng
NGN
IEEE 802.15.1 Bluetooth
GeoNetworking
IEEE 802.11p
IEEE 802.11 Wifi
2G/3G/4G
Vùng phủ ITS

Trạm ITS

GLONASS/GPS/GALINEO

Trạm trung tâm ITS
9

Việc chuẩn hóa ITS, bao gồm cả VANET, hiện nay được thực hiện bởi tất cả các
tổ chức chuẩn hóa hàng đầu:
 ITU-T đưa ra khuyến nghị Y2281 “Cấu trúc dịch vụ và ứng dụng sử dụng tài
nguyên NGN cho mạng lưới các phương tiện giao thông”.
 ETSI đưa ra các chuẩn sêri 102 636 cho kiến trúc và các giao thức ITS, sêri
 102 637 cho các ứng dụng và dịch vụ.
 Tổ chức chuẩn hóa Châu Âu CEN đã đưa ra các tiêu chuẩn cho giao thức DSRC
 ISO và IETF là các thành viên của đề án GeoNET, thực hiện các công việc của
chương trình № 7 – phát triển cộng đồng chung Châu Âu.

1.4. Mạng USN
Trong mục 1.2 đã đưa ra khái niệm mạng Ad Нос. Cần nhấn mạnh mạng Ad Нос
là mạng tự cấu hình mà trong đó số các phần tử mạng không cố định, trong trường hợp
chung, có thể thay đổi trong giới hạn từ 0 đến N
mах
.
Các mạng cảm biến không dây chính là một ví dụ như vậy của các mạng Ad hoc
tự cấu hình. Ở nó không có hạ tầng cơ sở chung trừ các cổng liên hệ với các mạng
khác. Mỗi nút mạng cảm biến cần có khả năng hoạt động như một nút đầu cuối và
cũng như một nút chuyển tiếp. Rõ ràng, việc truyền dữ liệu vào các mạng cảm biến
được thực hiện bằng cách chuyển lại hướng đến nút gần nhất từng bước một.
Các mạng như vậy được gọi là mạng đa bước nhảy (multi-hop). Cần nhấn mạnh,
rằng có thể có các thuật toán định tuyến phức tạp hơn, khi nút tiếp theo được chọn trên
cơ sở phân tích các đặc tính của nó, ví dụ, tiêu hao năng lượng, độ tin cậy, … Khi có
các nút cảm biến di động kiến trúc của mạng cảm biến tùy biến trở nên “động”.
Trong các mạng cảm biến được xác định như mạng phân phối gồm các nút nhỏ
không dây với chức năng giới hạn trong một số lượng lớn (ngẫu nhiên) trên bề mặt
hoặc phạm vi nào đó (hình 1.9). Như vậy, mạng cảm biến là một tập hợp tương đối lớn
của các cảm biến không dây được phân bố trong trong phạm vi nào đó với một mật độ
cao. Ở phạm vi vùng phủ tín hiệu vô tuyến thuộc mỗi cảm biến cần có ít nhất một cảm
biến nữa, trường hợp này cảm biến gọi là cảm biến lân cận. Càng nhiều “lân cận” ở
mỗi cảm biến, thì mạng cảm biến có độ chính xác và độ tin cậy càng cao – rõ ràng,
rằng cảm biến với chức năng giới hạn bị giới hạn bởi phạm vi thu, công suất tính, bộ
nhớ và nguồn. Các công nghệ truy nhập sử dụng trong các cảm biến dựa trên chuẩn
10

802.15.4, cho phép truyền dữ liệu qua một khoảng cách đến vài chục mét.

NGN

Internet
Người sử dụng Người sử dụng
Người sử dụngNgười sử dụng
Cổng
Cổng
Máy chủ
+
Bảo mật thông tin
Mạng cảm biến

Hình 1.9. Ví dụ kết nối mạng cảm biến đến mạng công cộng.
Hiển nhiên, rằng số lượng các cảm biến “lân cận” của mỗi cảm biến càng lớn, thì
mạng cảm biến có độ chính xác và độ ổn tin cậy càng cao – vì thế, giả thiết rằng trong
khoảng không gian nào đó, trong đó xây dựng mạng cảm biến, các cảm biến sẽ được
phân bố với mật độ đủ lớn, tương ứng, với một số lượng lớn. Mạng này, theo qui định,
có kết nối đến mạng sử dụng chung để truyền dữ liệu nhận được. Kết nối được thực
hiện bằng một số cổng mà đồng thời có thể thực hiện chức năng bảo mật. Rõ ràng
cổng thường không là cảm biến mà là nút mạng ổn định hơn (với quan niệm nguồn cấp
và tài nguyên). Dữ liệu có thể được truyền để xử lý ở các máy chủ, cũng như trực tiếp
cho người sử dụng có nhu cầu. Dễ thấy rằng, mạng cảm biến cấu tạo từ một số các
cảm biến cần được cấu trúc, bởi vì một số dung lượng lớn thông tin được truyền có thể
làm giảm độ tin cậy của chính các nút mà chúng được đặt rất gần cổng – truyền thường
xuyên dữ liệu chuyển tiếp có thể làm hỏng nguồn cung cấp, còn dung lượng lưu lượng
lớn – làm quá tải bộ đệm thu.
Tổ chức cụm là tổ chức qui mô và được cho là hiệu quả để giải quyết các vấn đề
tương tự (hình 1.10), nhưng chỉ trong điều kiện chọn nút chủ hợp lý trong mạng cụm
và vào thời điểm thích hợp.
11

Cụm 1
Cụm 2
Cụm 3
Nút chủ
Nút cảm biến
Đầu cuối người
sử dụng
KPK
NGN
hoặc Internet
Cổng

Hình 1.10. Kiến trúc cụm USN.

Mặc dù mạng cảm biến USN có rất nhiều điểm tương đồng với các mạng có dây
và mạng tùy biến (Ad hoc), tuy nhiên, chúng vẫn có những đặc điểm riêng. USN
không có cấu hình cố định, bị giới hạn bởi kích thước – giá thành cảm biến và các tài
nguyên khác như: năng lượng, bộ nhớ, công suất tính toán. Việc nghiên cứu các thuật
toán định tuyến mới cho USN luôn mang tính cấp thiết và luôn được các nhà nghiên
cứu, sản xuất và các tổ chức chuẩn hóa quan tâm.

KẾT LUẬN CHƯƠNG
Xu hướng phát triển của mạng viễn thông – công nghệ thông tin trong giai đoạn
2010-2020 là mạng thông minh diện rộng SUN. Cấu trúc mạng SUN gồm các mạng
IoT, VANET, M2M, NGN và mạng Nano. Trên cơ sở quan niệm IoT là các mạng tùy
biến, mạng VANET và mạng SUN là hai trong số những ứng dụng của mạng tùy biến.
12

CHƯƠNG 2. MẠNG VANET TRONG HỆ THỐNG ITS

Khái niệm VANET đã được làm rõ ở chương 1. Trong chương 2 này sẽ đi tìm
hiểu về hệ thống giao thông thông minh ITS và các công nghệ không dây sử dụng cho
mạng VANET trong hệ thống giao thông thông minh ITS. Nội dung nghiên cứu gồm:
 Khái niệm về hệ thống ITS
 Kiến trúc chức năng, trạm và các phân hệ trong hệ thống ITS
 Các công nghệ không dây sử dụng trong mạng VANET

2.1. Khái niệm về hệ thống ITS
Hệ thống giao thông thông minh bắt đầu được sử dụng ở Mỹ, Nhật và Châu Âu
vào đầu năm 1960 ở Mỹ, Nhật và Châu Âu với mục đích :
 Tăng độ an toàn và hiệu quả các quá trình vận tải;
 Cải thiện lưu lượng thông qua và tối ưu hóa mạng các tuyến đường thành phố;
 Cải thiện môi trường sinh thái bằng cách giảm chất thải từ các phương tiện giao
thông;
 Giảm hậu quả và rủi ro xuất hiện trong các tình huống bất thường;
 Cung cấp các thông tin cho các người tham gia giao thông và cho các trung tâm
quản lý giao thông về tình trạng trên các tuyến đường.
Ở Mỹ các hệ thống này gọi là ITS (Intelligent Transportation Systems). Ở Châu
Âu gọi là hệ thống “Telematics trong giao thông”. Trên toàn thế giới các hệ thống này
được xác định như tổ hợp các hệ thống tự động hóa kết nối giải quyết các vấn đề quản
lý giao thông tuyến đường, giám sát và quản lý hoạt động của tất cả các dạng giao
thông (cá nhân, tập thể, chở hàng), thông tin về các dịch vụ vận chuyển, …
Hệ thống giao thông thông minh bao gồm các dữ liệu công nghệ thông tin khác
nhau và tất cả các loại hình thông tin trong các phương tiện giao thông, giữa các
phương tiện giao thông cũng như giữa các phương tiện giao thông và cơ sở hạ tầng
bên đường.
Tuy nhiên ITS không giới hạn chỉ giao thông đường bộ, mà còn bao gồm việc sử

dụng các công nghệ truyền thông và công nghệ thông tin cho giao thông đường sắt,
đường thủy, trong số đó có hệ thống định vị.
Công nghệ không dây và các giao thức đặc thù để truyền các dữ liệu được chuẩn
13

hóa bởi ETSI là nền tảng của tất cả các dịch vụ thông tin. Ứng với chuẩn ETSI
302665, trên hình đưa ra kiến trúc hệ thống giao thông thông minh.
Mạng của các trạm ITS là nền tảng cơ bản của hệ thống. Các trạm ITS qua các
nút cổng kết nối tất cả các phân hệ với các mạng tổng và các mạng công cộng. Tương
tác của tất cả các phần tử của hệ thống được thực hiện theo công nghệ không dây, mà
các chuẩn được mô tả trên hình 2.1. Lõi của hệ thống là trạm trung tâm ITS thực hiện
quản lý toàn cầu lưu lượng tuyến đường và đảm bảo an toàn giao thông.

Hình 2.1. Kiến trúc hệ thống giao thông thông minh.

Các công nghệ cơ bản được ITS sử dụng đối với lĩnh vực đường bộ là:
 Công nghệ viễn thông gồm công nghệ thông tin di động, công nghệ thu thập, lưu
giữ và xử lý thông tin trên máy tính;
 Công nghệ định vị và tọa độ – thời gian;
 Công nghệ thông tin địa lý.
Công nghệ viễn thông: Đảm bảo truyền dữ liệu trong vùng hoạt động của các hệ
thống giao thông thông minh. Các yêu cầu chính cần đảm bảo là:
 Vùng hoạt động của các dịch vụ viễn thông được cung cấp;
 Tốc độ truyền dữ liệu;
 Độ ổn định kênh thông tin (khả năng truy nhập, khả năng không bị từ chối, độ tin
cậy, khả năng bảo mật);
 Giá thành dịch vụ truyền dữ liệu.
Trạm
trung tâm ITS

Nút
truy nhập

Phân hệ
bên đường
Phân hệ
cá nhân

Mạng NGN
Mạng tổng
VANET
Phân hệ
XE

Trạm ITS

IEEE 802.11 Wifi
IEEE 802.11p
IEEE 802.15.1 Bluetooth
IEEE 802.15.4 ZigBee
TCP/IP
2G/3G/4G
GeoNetworking
14

Công nghệ định vị và tọa độ – thời gian: Được sử dụng để xác định tọa độ địa
lý, tốc độ, hướng đi các phương tiện giao thông được giám sát. Áp dụng công nghệ
định vị và tọa độ – thời gian của phương tiện dựa trên cơ sở sử dụng hệ thống vệ tinh
định vị toàn cầu.

Công nghệ thông tin địa lý: Chúng đảm bảo khả năng thể hiện thông tin về sự di
chuyển của phương tiện được giám sát trên máy tính nhờ sử dụng bản đồ khu vực ở
dạng điện tử cũng như sử dụng các thông tin hiện thời khi giải quyết các vấn đề quản
lý. Công nghệ thông tin địa lý đảm bảo thiết lập tự động, lưu giữ và hỗ trợ (ở) trạng
thái cấp thiết thông tin bản đồ cần thiết ở khu vực.

2.2. Kiến trúc chức năng, trạm và các phân hệ trong hệ thống ITS
2.2.1. Phân hệ chức năng
Kiến trúc chức năng của hệ thống giao thông thông minh với mạng nội bộ các
trạm ITS được đưa ra trên hình 2.1. Mạng nội bộ ITS đảm bảo cung cấp cho người sử
dụng một danh sách đầy đủ các dịch vụ ITS, được kết nối với:
 Mạng tổng VANET;
 Các mạng riêng;
 Các mạng truy nhập ITS;
 Các mạng truy nhập của mạng công cộng;
 Mạng truy nhập của các mạng viễn thông để liên lạc với mạng lõi dùng chung
hoặc mạng Internet.

Hình 2.2. Kiến trúc chức năng ITS.

Mạng ấn định
(VANET)
Mạng riêng
Mạng nội bộ
ITS
Mạng chung
và/hoặc
Internet
Mạng truy
nhập thuộc

công cộng

Mạng
truy nhập
ITS

Mạng
truy nhập
từng phần
Hình 1.1. Mạng Viễn thông – Công nghệ thông tin quy trình tiến độ 2000 – 2020. 2H ình 1.2. Các ví dụ sử dụng mạng USN. 2H ình 1.3. Cấu trúc quy mô mạng SUN. 3H ình 1.4. Cấu trúc IoT. 3H ình 1.5. Kiến trúc WoT. 4H ình 1.6. Cấu trúc M2M. 5H ình 1.7. Kiến trúc mạng tùy biến. 6H ình 1.8. Kiến trúc mạng VANET. 8H ình 1.9. Ví dụ liên kết mạng cảm ứng đến mạng công cộng. 10H ình 1.10. Kiến trúc cụm USN. 11H ình 2.1. Kiến trúc mạng lưới hệ thống giao thông vận tải mưu trí. 13H ình 2.2. Kiến trúc công dụng ITS 14H ình 2.3. Kiến trúc công dụng trạm ITS. 15H ình 2.4. Kiến trúc ITS của phân hệ phương tiện đi lại ( xe ). 17H ình 2.5. Kiến trúc phân hệ bên đường. 18H ình 2.6. Các công nghệ tiên tiến không dây sử dụng trong mạng VANET. 19H ình 3.1. Phương án phát theo hướng địa lý. 32H ình 3.2. Phương án phát tiếp thị. 32H ình 3.3. Kiến trúc mạng lưới hệ thống mưu trí cảnh báo nhắc nhở tai nạn đáng tiếc giao thông vận tải đường đi bộ. 36 iiiDANH MỤC CÁC BẢNG BIỂUBảng 2.1. Các tham số kỹ thuật cơ bản của mạng lưới hệ thống thông tin di động 2G GSM, GPRS, EDGE, EDGE Evolution. 20B ảng 2.2. Các tham số kỹ thuật cơ bản của mạng lưới hệ thống thông tin di động 3GWCDMA / HSPA / HSPA +. 22B ảng 2.3. Các tham số kỹ thuật cơ bản của mạng lưới hệ thống thông tin di động 4G LTE. 23B ảng 2.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản lớp vật lý của mạng lưới hệ thống WiMAX. 24B ảng 2.5. Các thông số kỹ thuật các chuẩn lớp link tài liệu mạng nội bộ không dây họ802. 11. 25B ảng 2.6. Các tham số kỹ thuật cơ bản của Bluetooth và Bluetooth v2. 27B ảng 2.7. Bảng thống kê các mạng lưới hệ thống không dây sử dụng trong mạng VANET. 28B ảng 3.1. Chọn nhóm các ứng dụng VANET. 33 ivDANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT2GThe Second GenerationMạng di động thế hệ 23GT he Third GenerationMạng di động thế hệ 34GT he Fourth GenerationMạng di động thế hệ 48 – PSK8 – Phase Shift KeyingKhóa dịch pha 8 trạng tháiAMCAdaptive Modulation and CodingĐiều chế và mã hóa thích ứngBPSKBinary Phase Shift KeyingKhóa dịch pha 2 trạng tháiDPSKDifferent Phase Shift KeyingKhóa dịch pha các trạng thái khácnhauDSRCDedicatesd Short RangeCommunicationsTruyền thông chuyên sử dụng tầm gầnDSSSDirect Sequence Spread spectrumTrải phổ chuỗi trực tiếpECUElectronic Control UnitKhối tinh chỉnh và điều khiển điện tửEDGEEnhanced Data rates for GPRSEvolutionTốc độ số liệu tăng cường cho pháttriển GPRSETSIEuropean TelecommunicationsStandards InstitudeViễn chuẩn hóa viễn thông châuÂuFDMAFrequency Division MultipleAccessĐa truy nhập phân loại theo tần sốFHSSFrequency Hoping SpreadSpectrumTrải phổ nhảy tầnGMSKGaussian Minimum Shift KeyingKhóa dịch pha cực tiểu GaussGPRSGeneral Packet Radio ServiceDịch vụ vô tuyến gói chungGPSGlobal Positioning SystemHệ thống xác định toàn cầuGSMGlobal System for MobileHệ thống di động toàn cầuGWGatewayCổngHANETHome Adhoc NetworksMạng tùy biến trong nhàHARQHybrid Automatic Repeat requestYêu cầu phát lại tự độngHSDPAHight Speed Downlink PacketAccessTruy nhập gói đường xuống tốc độcaoHSPAHight Speed Packet AccessTruy nhập gói vận tốc caoIMSIP Multimedia SubsystemPhân hệ đa phương tiện IPINIntelligent NetworksMạng thông minhIoTInternet of ThingInternet cho vạn vậtIPTVInternet Protocol TelevisionTruyền hình IPIPv4Internet Protocol version 4G iao thức liên mạng phiên bản 4IP v6Internet Protocol version 6G iao thức liên mạng phiên bản 6IP v6 – 6L oWPANLow energy IPv6 based WirelessPersonal Area Networks ProtocolIPv6 nguồn năng lượng thấp dựa trên giaothức mạng cá thể không dâyISDNIntegrated Service DigitalNetworkMạng số đa dịch vụISMIndustrial, Scientìic and MedicalbandBăng tần dùng cho y tế, khoa khọcvà công nghiệpITSIntelligent Transport SystemHệ thống giao thông vận tải thông minhLTS / SAELong Term Evolution / ServiceArchitecture EvolutionTiến hóa dài hạn / tiến hóa kiến trúcdịch vụM2MMachine – to – MachineMáy – máyMACMedia Access ControlĐiều khiển truy nhập phương tiệnMANETMobile Adhoc NetworkMạng Adhoc di độngMBANMedicine Body Area NetworkMạng trong khung hình người dành choy tếMOCMachine OrientedCommunnicationKết nối hướng thiết bịNGNNext Generation NetworkMạng thế hệ sauOBUOn Board UnitKhối đặt trên xeOFDMAOrthogonal Frequency DivisionMultiple AccessĐa truy nhập phân loại theo tần sốtrực giaoOQPSKOffset Quadrature Phase ShiftKeyingKhóa dịch pha vuông góc bùPANPersonal Area NetworkMạng cá nhânPMPhase ModulationĐiều chế phaPSTNPublic Switching TelephoneNetworkMạng điện thoại thông minh chuyển mạchcông cộngQoSQuality of ServiceChất lượng dịch vụQPSKQuadrature Phase Shift KeyingKhóa dịch pha vuông gócR2VRoadside to VehicularTrạm ven đường – Phương tiệnRFIDRadio Frequency IdentificationNhận dạng bằng sóng vô tuyếnSUNSmart Ubiquitous NetworkMạng diện rộng thông minhTCP / IPTransmission ControlProtocol / Internet ProtocolGiao thức tinh chỉnh và điều khiển lưulượng / giao thức liên mạngTDMATime Division Multiple AccessĐa truy nhập phân loại theo thờigianUMTSUniversal MobileTelecommunications SystemHệ thống viễn thông di động toàncầuviUSNUbiquitous Sensor NetworkMạng cảm ứng diện rộngUWBUltra WidebandBăng cực rộngV2GVehicular to GridPhương tiện – Mạng lướiV2HVelicular to HomePhương tiện – NhàV2IVehicular to InfrastructurePhương tiện – Hạ tầngV2RVehicular to RoadsidePhương tiện – Trạm ven đườngV2VVehicular to VehicularPhương tiện – Phương tiệnVANETVehicular Adhoc NetworkMạng tùy biến dành cho phươngtiện giao thôngVMSVariable Message SignsBiển báo biển số xeVoIPVoice over Internet ProtocolThoại qua IPWAVEWireless Access in VahicularEnvironmentsTruy nhập không dây trong môitrường phương tiện đi lại giao thôngWiFiWireless FidelityMạng không dây sử dụng sóng vôtuyếnWiMaxWorldwide Interoperability forMicroware AccessMạng truy vấn không dây thànhWLANWireless LANMạng LAN không dâyWoTWeb of ThingsWeb cho vạn vậtviiTRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVTTHÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI1. tin tức chung : – Tên đề tài : “ Nghiên cứu mạng VANET và các ứng dụng trong mạng lưới hệ thống giaothông mưu trí ITS ”. – Sinh viên thực thi : Nguyễn Quý Tuấn AnhCao Văn ĐứcTriệu Trung HiếuBùi Thị TrangChu Thị Yến – Lớp : Kỹ thuật Viễn thông K52Khoa : Điện – Điện tử – Năm thứ : 4S ố năm huấn luyện và đào tạo : 4 – Người hướng dẫn : TS. Nguyễn Cảnh Minh2. Mục tiêu đề tài :  Các công nghệ tiên tiến không dây sử dụng trong mạng VANET ( Vehicular Ad hocNetwork ).  Các giải pháp tổ chức triển khai mạng VANET trong mạng lưới hệ thống ITS. 3. Tính mới và phát minh sáng tạo :  Nghiên cứu mạng Ad Hoc dành cho các phương tiện đi lại giao thông vận tải VANET là mộttrong các hướng mới có nhiều triển vọng nhất trong tăng trưởng các mạng lưới hệ thống truynhập không dây. 4. Kết quả điều tra và nghiên cứu :  Các giải pháp tổ chức triển khai mạng VANET trong mạng lưới hệ thống ITS.  Ứng dụng của mạng VANET trong mạng lưới hệ thống ITS. 5. Đóng góp về mặt kinh tế tài chính – xã hội, giáo dục và giảng dạy, bảo mật an ninh, quốc phòng vàkhả năng vận dụng của đề tài :  Tăng độ bảo đảm an toàn và hiệu suất cao các quy trình vận tải đường bộ ;  Cải thiện lưu lượng trải qua và tối ưu hóa mạng các tuyến đường ;  Giảm hậu quả và rủi ro đáng tiếc Open trong các trường hợp không bình thường ;  Cung cấp các thông tin cho các người tham gia giao thông vận tải và cho các trung tâmquản lý giao thông vận tải về thực trạng trên các tuyến đường. viii6. Công bố khoa học của sinh viên từ hiệu quả nghiên cứu và điều tra của đề tài ( ghi rõ tên tạpchí nếu có ) hoặc nhận xét, nhìn nhận của cơ sở đã vận dụng các hiệu quả điều tra và nghiên cứu ( nếucó ) : Ngày tháng 03 năm 2015S inh viên chịu trách nhiệmchính thực thi đề tàiCHU THỊ YẾNNhận xét của người hướng dẫn về những góp phần khoa học của sinh viên thựchiện đề tài : Ngày tháng 03 năm 2015X ác nhận của trường Đại họcNgười hướng dẫnTS. NGUYỄN CẢNH MINHixTRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVTTHÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCHNHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀII. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊNHọ và tên : Chu Thị YếnSinh ngày : 04 tháng 10 năm 1993N ơi sinh : Quảng Minh – Việt Yên – Bắc GiangLớp : Kỹ thuật Viễn thông Khóa : 52K hoa : Điện – Điện tửĐịa chỉ liên hệ : Quảng Minh – Việt Yên – Bắc GiangĐiện thoại : 01696.769.662 E-Mail : yenk52bg@gmail.comII. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP * Năm thứ 1 : Ngành học : Kỹ thuật Viễn thông Khoa : Điện – Điện tửKết quả xếp loại học tập : Điểm TBC tích góp : 3.23 / 4 * Năm thứ 2 : Ngành học : Kỹ thuật Viễn thông Khoa : Điện – Điện tửKết quả xếp loại học tập : Điểm TBC tích góp : 3.66 / 4 * Năm thứ 3 : Ngành học : Kỹ thuật Viễn thông Khoa : Điện – Điện tửKết quả xếp loại học tập : Điểm TBC tích góp : 3.69 / 4 * Năm thứ 4 : Ngành học : Kỹ thuật Viễn thông Khoa : Điện – Điện tửKết quả xếp loại học tập : Điểm TBC tích góp : 3.95 / 4N gày tháng 03 năm 2015X ác nhận của trường đại họcSinh viên chịu trách nhiệmchính triển khai đề tàiCHU THỊ YẾNẢnhMỞ ĐẦUNgày nay, công nghệ tiên tiến mạng không dây đã thực sự rất tăng trưởng ở hầu hết cácnước trên quốc tế. Những chiếc điện thoại thông minh đi động tiên tiến sinh ra thích hợp với cácthế hệ di động tiên tiến và phát triển. Mô hình mạng MANET ( Mobile Adhoc Network ) đã đượctriển khai và ứng dụng thông dụng tại thị trường Nước Ta từ nhiều năm nay. Nó giúpcho các thiết bị di động hoàn toàn có thể liên kết với nhau mọi lúc mọi nơi dựa trên công nghệtruy cập của mạng Ad Hoc mà không thiết yếu phải tiến hành hạ tầng phức tạp. Tuy nhiên, không dừng ở đó, quốc tế đang tiến tới một công nghệ tiên tiến mới hơn, đó chínhlà mạng di động tùy biến VANET ( Vehicular Ad hoc Network ). Với mạng di động tùybiến VANET, nhiều nước đã đưa vào mạng lưới hệ thống giao thông vận tải mưu trí. Mỗi chiếc xechuyển động trên đường được coi như một node mạng, chúng trao đổi thông tin vớinhau theo các giao thức định tuyến của mạng Ad Hoc nói chung và của mạng VANETnói riêng. Việc tiến hành mạng VANET trong mạng lưới hệ thống giao thông vận tải là rất thực tiễn vàhữu dụng. Nhờ công nghệ tiên tiến này, thực trạng tắc đường, tai nạn đáng tiếc giao thông vận tải sẽ được kiểmsoát. Việc thu phí đường cũng trở nên nhanh gọn và dễ trấn áp hơn mà không cầntốn nhân lực. Từ đó nhóm em chọn đề tài “ Nghiên cứu mạng VANET và các ứng dụng trong hệthống giao thông vận tải mưu trí ITS ” để có cái nhìn tổng quan về mạng VANET và cácứng dụng của nó trong nghành giao thông vận tải đường đi bộ.  Mục tiêu điều tra và nghiên cứu của đề tài :  Nghiên cứu mạng VANET và các công nghệ tiên tiến không dây được sử dụng  Nghiên cứu mạng lưới hệ thống ITS về kiến trúc tính năng, trạm và các phân hệ  Các giải pháp tổ chức triển khai của mạng VANET trong mạng lưới hệ thống ITS  Các nhóm ứng dụng được đưa ra theo ITU-T và ETSI  Ứng dụng của VANET trong mạng lưới hệ thống mưu trí cảnh báo nhắc nhở tai nạn đáng tiếc giao thông vận tải  Phương pháp điều tra và nghiên cứu : Sử dụng chiêu thức tổng hợp, nghiên cứu và phân tích phối hợp nghiên cứu và điều tra triết lý cơ sở vàdựa vào các bài báo, báo cáo giải trình trình độ, sách tìm hiểu thêm mới đăng tải trên các tạpchí, hội thảo chiến lược quốc tế để xử lý các yếu tố đưa ra trong báo cáo giải trình.  Đối tượng và khoanh vùng phạm vi nghiên cứu và điều tra : xiNghiên cứu mạng VANET và các ứng dụng trong mạng lưới hệ thống giao thông vận tải thông minhITS với ứng dụng đơn cử trong mạng lưới hệ thống cảnh báo nhắc nhở tai nạn thương tâm giao thông vận tải.  Kết cấu của báo cáo giải trình : Báo cáo gồm 3 chương :  Chương 1 : Tổng quan về mạng VANET  Chương 2 : Mạng VANET trong mạng lưới hệ thống ITS  Chương 3 : Ứng dụng của VANET trong ITSDo còn hạn chế về kỹ năng và kiến thức và chưa có kinh nghiệm tay nghề thực tiễn nên bài nghiên cứukhông tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong được các Thầy cô chỉnh sửa vàgóp ý để bài nghiên cứu và điều tra được hoàn hảo hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn sựhướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn Cảnh Minh và các Thầy cô trong bộ môn đã giúpnhóm em thực thi nghiên cứu và điều tra này. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG VANETChương 1 gồm các nội dung : Quan niệm mới tăng trưởng các mạng thông tin ; Tựcấu hình mạng trong ý niệm mạng IoT ; Mạng VANET ; Mạng USN. Trước tiên làgiới thiệu về khuynh hướng tăng trưởng của mạng viễn thông trong quá trình 2010 – 2020, sauđó đưa ra khái niệm mạng tự thông số kỹ thuật Ad Hoc và những nét khái quát về mạng tùybiến trong xe hơi VANET và mạng cảm ứng diện rộng USN. 1.1. Quan niệm mới tăng trưởng các mạng thông tinKhái niệm mạng thế hệ sau NGN ( Next Generation Networks ) được đưa vào sửdụng và công nhận từ rất lâu. Thuật ngữ này càng được sử dụng thoáng đãng chính là donó không chỉ ra đơn cử chỉ chính một công nghệ tiên tiến mạng này hoặc công nghệ tiên tiến mạng khác. Cho đến đầu năm 2013, đã có hơn 100 khuyến nghị của ITU cho NGN tiến trình 1 ( NGN Release 1 ) dựa trên công nghệ tiên tiến chuyển mạch mềm. Tiếp theo ITU đã khởi đầu cáccông việc cho NGN quy trình tiến độ 2 ( NGN Release 2 ) dựa trên ý niệm phân hệ đaphương tiện IMS. Với NGN vào những năm khác nhau người ta đưa vào các côngnghệ mới, điển hình như :  Mạng thoại – IP Н. 323, và mạng được cải biến của chúng kiến thiết xây dựng trên cơ sởgiao thức SIP ;  Mạng thế hệ 3G của thông tin di động với công nghệ UMTS ( Universal MobileTelecommunications System ) và các kiến trúc mạng với chuyển mạch mềmSoftswitch và các cổng đa phương tiện ;  Mạng WiMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access ) ; và chính trong những năm gần đây nhất :  Phân hệ đa phương tiện IMS ( IP Multimedia Subsystem ) ;  Kiến trúc mạng mới LTE / SAE ( Long Term Evolution / Service ArchitectureEvolution ). Mạng viễn thông – công nghệ thông tin cho hai mươi năm đầu thế kỷ 21 có thểđưa ra trên hình 1.1. Trong thời kỳ tăng trưởng mạnh ý niệm NGN trong những năm 2000, các cấutrúc mạng của các mạng cảm ứng không dây diện rộng USN ( Ubiquitous SensorNetworks ) đã được đưa vào NGN như một thành phần. Tuy nhiên sự tăng trưởng nhanhchóng của công nghệ tiên tiến mới này, sự Open ý niệm IoT ( Internet of Things ) vàWoT ( Web of Things ) đã đưa đến việc xem xét lại triển vọng tăng trưởng của các mạngcảm biến, còn theo các Dự kiến mới gần đây số các thiết bị không dây sẽ là 7 nghìn tỷ trên7 tỷ người tính đến năm 2017 – 2020. Hình 1.1. Mạng Viễn thông – Công nghệ thông tin quy trình tiến độ 2000 – 2020. Hình 1.2 đưa ra ví dụ sử dụng các nút cảm ứng, kể cả các bộ nhận dạng tần số vôtuyến RFID, trong số đó có các ứng dụng mới nhất của USN như giám sát tăng trưởngcủa động vật hoang dã và thực vật. USNMạng tự động hóa hóatrong tòa nhàMạng tự động hóa hóatrong sản xuấtMạng logisticMạng cho các phươngtiện giao thôngMạng thu thậpdữ liệutrong môi trườngMạng trongcơ thể ngườiGiám sát sự tăngtrưởng động vậtGiám sát sựtăng trưởngthực vậtMạng cho lĩnhvực nông nghiệpMạng cảm biếntrong quân sựHình 1.2. Các ví dụ sử dụng mạng USN.IoTMạng 2010 – 2020IMSM ạng 2010 – 2020SAE / LTE-AMạng 2010 – 2020M ạng cácphần tử nanoMạng 2010 – 2020USNM ạng 2010 – 2020VANETM ạng 2010 – 2020PSTN / ISDN / IN / GSM / GPRS / UMTSCác mạng 1990 – 2020B ộ phận chuẩn hóa tổ chức triển khai viễn thông quốc tế ITU vào đầu năm 2011 đã xemxét năng lực thay thế sửa chữa ý niệm NGN bằng ý niệm mạng mưu trí rộng khắpSUN ( Smart Ubiquitous Networks ), gồm có ý niệm NGN như một thành phần. Cấu trúc quy mô SUN được miêu tả ở hình 1.3. Hình 1.3. Cấu trúc quy mô mạng SUN.Trong thành phần của quy mô SUN gồm có IoT, mạng NGN mà được mô hìnhhóa đến lớp tương hỗ liên kết hướng thiết bị МОС ( Machine Oriented Communications ), các mạng nano, các mạng VANET ( mạng của các phương tiện đi lại giao thông vận tải ) và cácmạng thiết bị – thiết bị М2М ( Machine-to-Machine ). Ở hình 1.4. miêu tả cấu trúc mạng IoT gồm các kiến trúc mạng USN được xâydựng trên cơ sở giao thức IPv6 – 6L oWPAN ( Low energy IPv6 based WirelessPersonal Area Networks protocol – IPv6 nguồn năng lượng thấp dựa trên giao thức mạng cánhân không dây ). Giao thức IPv6 – 6L oWPAN bảo vệ năng lực gắn địa chỉ IP chocác nút cảm ứng hoặc các nhóm cảm ứng và RFID.Hình 1.4. Cấu trúc IoT. WoT là một thành phần của IoT và phân phối năng lực giám sát, quản trị các vậtdụng nhờ trang www. Ở hình 1.5 miêu tả cấu trúc tổ chức triển khai WoT, từ đó cho thấy Web ofIoTWoTWEB of ThingsUSNUbigutous SensorNetworks, 6L oWPANSUNMạng NanoNGNIoTM2MVANETThings Blocker đóng vai trò then chốt trong sử dụng web. Web of Things Blocker chophép sử dụng web để mở màn liên kết đến các đồ vật này cũng như cho các vật dụngkhác mà chúng cần các cổng GW tương ứng, ví dụ so với các đồ vật hoạt động giải trí theogiao thức Zigbee hoặc Bluetooth. Trong hình 1.5, các ứng dụng của WoT được chiathành giám sát, tinh chỉnh và điều khiển, dịch vụ, hỗn hợp … CÁC ỨNG DỤNGHình 1.5. Kiến trúc WoT. Hình 1.6 đưa ra cấu trúc mạng M2M. Rõ ràng, độc lạ cơ bản của M2M vớiIoT là ở chỗ M2M tương hỗ toàn bộ các năng lực tương tác giữa các thiết bị mà địa chỉ IPkhông phải là điều kiện kèm theo để thiết lập liên kết. Cũng cần nhấn mạnh vấn đề rằng, trong ITU-T cócác khuyến nghị, xem M2M như mạng lưới hệ thống con của IoT. Hình 1.6. Cấu trúc M2M. Các nút cảm ứng và RFID hoạt động giải trí theo giao thức IEEE 802.15.4, Bluetooth vàcác thiết bị UWB, được xem như các thiết bị không tương hỗ địa chỉ IP. Khi có các cổngtương ứng, các thiết bị hoàn toàn có thể liên kết đến các mạng IoT. Ứng dụng thoáng rộng giao thức IPv6 với số lượng địa chỉ không hạn chế cùng vớisử dụng giao thức 6L oWPAN giúp xử lý yếu tố địa chỉ hóa cho các thiết bị khôngdây. Chuẩn hóa trong nghành nghề dịch vụ các mạng y tế cũng hướng đến các nguyên tắc sử dụngmạng IoT. 1.2. Tự thông số kỹ thuật mạng trong ý niệm mạng IoTDự đoán sự tăng trưởng của các công nghệ tiên tiến không dây cho thấy, số các nút cảmbiến phong phú đến năm 2017 đạt số lượng là 7 nghìn tỷ. Ngày ngày hôm nay các mạng hiện cóđược kiến thiết xây dựng để Giao hàng hàng tỷ người nhưng không chỉ hàng nghìn tỷ thiết bị. Quamột số năm trên quốc tế các nghiên cứu và điều tra đã hướng đến thiết kế xây dựng các mạng theo cácnguyên tắc khác so với mạng hiện tại. Nói về các mạng tự tổ chức triển khai ( tùy biến ), màchúng, khác với các mạng thông tin truyền thống cuội nguồn, không có kiến trúc hạ tầng đơn cử ởtrong khoảng chừng chu kỳ luân hồi thời hạn nào đó. Mạng tùy biến được gọi là mạng, mà trong đó số các nút là đại lượng ngẫu nhiêntheo thời hạn và có độ dài đổi khác từ 0 đến giá trị Nmaxnào đó. Các mối liên hệ qualại giữa các nút ở mạng này cũng mang tính ngẫu nhiên theo thời hạn và được tạothành mạng để đạt được mục tiêu nào đó hoặc để truyền thông tin vào mạng côngcộng hoặc vào mạng khác. M2MBluetoothUWB ( Ultra Wideband ) USN ( ZigBee, 6L oWPAN ) Kiến trúc mạng tùy biến được đưa ra trên hình 1.7. Hình 1.7. Kiến trúc mạng tùy biến. Mạng tùy biến cũng như tổng thể các mạng thông tin, gồm các mạng truy nhập vàmạng chuyển tiếp. Mạng truy nhập được gọi là mạng Ad Нос ( mạng đích ), còn mạng chuyển tiếp – là mạng mesh ( mạng mắt lưới, tế bào ). Như thấy trên hình 1.7, các nút của mạng AdНос không có các tính năng định tuyến và hoàn toàn có thể liên kết qua lại chỉ với các nút gầnnhất. Vì thế các nút Ad Нос thường gọi là các nút con. Tiếp đó, ở sự tự thông số kỹ thuật mạng, trọn vẹn không có nghĩa là nút con bị trói buộc đến nút mẹ hoàn toàn có thể gần nhất bất kể, màở các điều kiện kèm theo xác lập tự nó hoàn toàn có thể chuyển hóa trong thời điểm tạm thời hoặc luôn luôn chuyển hóathành nút mẹ, ví dụ trong các mạng không dây cùng loại. Xuất phát từ mạng tùy biến Ad Hoc người ta đưa ra khái niệm về mạng tùy biếndi động MANET ( Mobile Ad-hoc Network ) là mạng lưới hệ thống mạng tự thông số kỹ thuật của các địnhtuyến di động sử dụng các liên kết không dây. Mạng MANET là một mạng trong đócác nút mạng hoàn toàn có thể vận động và di chuyển tự do và không chịu ràng buộc vào bất kể nút mạng hay thiếtbị mạng nào. Môi trường mạng này hoàn toàn có thể thiết lập thuận tiện ở bất kể nơi nào và khôngtốn nhiều ngân sách. Trong thiên nhiên và môi trường mạng này, hai nút mạng hoàn toàn có thể liên lạc trực tiếpvới nhau nếu chúng nằm trong vùng phủ sóng của nhau. trái lại, nếu hai nút mạngxa nhau muốn trao đổi tài liệu với nhau thì chúng cần sự tương hỗ của các nút mạng lâncận để chuyển tiếp thông tin. Một mạng MANET hoàn toàn có thể hoạt động giải trí độc lập, cũng cóthể liên kết vào một mạng lớn hơn như là Internet. Nút mẹNút conAd HocMeshCác cổngMẠNG CHUNGCác nút mesh có gắn các công dụng định tuyến và hoàn toàn có thể tương hỗ thiết lập kết nốikhông chỉ đến nút gần nhất, mà đến nhiều nút khác. Chế độ như vậy của mạng đượcgọi là multi-hop ( liên kết nhiều bước ) độc lạ với liên kết các nút con của mạng AdНос được tổ chức triển khai thiết lập liên kết một bước ( one-hop ). Các nút Mesh thường được gọi rất đầy đủ là các nút mẹ, điều này nhấn mạnh vấn đề chứcnăng chuyển tiếp của mạng. Rõ ràng, các nút của mạng tự tùy biến hoàn toàn có thể phối hợp cácchức năng mẹ và con ví dụ giống các tổng đài thoại tự động hóa tích hợp đường dài và khuvực. Trên cơ sở quan niệm IоТ là các mạng tùy biến, trong số các ứng dụng của mạngtùy biến hoàn toàn có thể chia thành các mạng có lúc bấy giờ như :  Mạng cảm ứng không dây diện rộng USN ;  Mạng của các phương tiện đi lại giao thông vận tải VANET ( Vehicular Ad Hoc Networks ) ;  Mạng tùy biến trong nhà HANET ( trang chủ Ad Hoc Networks ) ;  Mạng MBAN ( Medicine Body Area Network ). 1.3. Mạng VANETNghiên cứu mạng Ad Hoc dành cho các phương tiện đi lại giao thông vận tải VANET ( Vehicular Adhoc Network ) là một trong các hướng có nhiều triển vọng nhất trongphát triển các mạng lưới hệ thống truy nhập không dây. Mạng VANET thuộc nhóm mạng Ad Hoc di động MANET. Nó có một loạt cácđặc thù ( xét cả về quan điểm sử dụng cũng như quan điểm các giao thức được sửdụng ). Tuy nhiên cần phải nhận thấy mặc dầu gọi là VANET, nhưng ở mạng này xemxét không chỉ chính sách hoạt động giải trí Ad hoc mà còn cả chính sách phối hợp khi mà các phần tửmạng VANET hoàn toàn có thể kết nổi với các nút kiến trúc hạ tầng của mạng. Ngoài ra, việc sửdụng thoáng đãng các cảm ứng để thu nhận thông tin khác nhau trong các mạng giao thôngđường bộ cũng được xem xét đến. Mạng VANET là một trong các thành phần nền tảng của mạng lưới hệ thống giao thôngthông minh ITS. Trong thành phần ITS cùng với VANET còn gồm :  Hệ thống xác định vệ tinh ( GLONASS / GPS / GALILEO ) ;  Mạng thông tin di dộng với các chuẩn khác nhau ;  Cơ sở hạ tầng ven đường ;  Các mạng lưới hệ thống tương tác và thanh toán giao dịch trên cơ sở giao thức DSRC ;  Các mạng lưới hệ thống gọi khẩn cấp trong trường hợp trường hợp hư hỏng – tai nạn đáng tiếc e-callvà ERA-GLONASS. Trên hình 1.8 là sơ đồ kiến trúc mạng VANET.Hình 1.8. Kiến trúc mạng VANET.Mạngcông cộngNGNIEEE 802.15.1 BluetoothGeoNetworkingIEEE 802.11 pIEEE 802.11 Wifi2G / 3G / 4GV ùng phủ ITSTrạm ITSGLONASS / GPS / GALINEOTrạm TT ITSViệc chuẩn hóa ITS, gồm có cả VANET, lúc bấy giờ được thực thi bởi toàn bộ cáctổ chức chuẩn hóa số 1 :  ITU-T đưa ra khuyến nghị Y2281 “ Cấu trúc dịch vụ và ứng dụng sử dụng tàinguyên NGN cho mạng lưới các phương tiện đi lại giao thông vận tải ”.  ETSI đưa ra các chuẩn sêri 102 636 cho kiến trúc và các giao thức ITS, sêri  102 637 cho các ứng dụng và dịch vụ.  Tổ chức chuẩn hóa Châu Âu CEN đã đưa ra các tiêu chuẩn cho giao thức DSRC  ISO và IETF là các thành viên của đề án GeoNET, triển khai các việc làm củachương trình № 7 – tăng trưởng hội đồng chung Châu Âu. 1.4. Mạng USNTrong mục 1.2 đã đưa ra khái niệm mạng Ad Нос. Cần nhấn mạnh vấn đề mạng Ad Носlà mạng tự thông số kỹ thuật mà trong đó số các thành phần mạng không cố định và thắt chặt, trong trường hợpchung, hoàn toàn có thể biến hóa trong số lượng giới hạn từ 0 đến NmахCác mạng cảm ứng không dây chính là một ví dụ như vậy của các mạng Ad hoctự thông số kỹ thuật. Ở nó không có hạ tầng cơ sở chung trừ các cổng liên hệ với các mạngkhác. Mỗi nút mạng cảm ứng cần có năng lực hoạt động giải trí như một nút đầu cuối vàcũng như một nút chuyển tiếp. Rõ ràng, việc truyền tài liệu vào các mạng cảm biếnđược triển khai bằng cách chuyển lại hướng đến nút gần nhất từng bước một. Các mạng như vậy được gọi là mạng đa bước nhảy ( multi-hop ). Cần nhấn mạnh vấn đề, rằng hoàn toàn có thể có các thuật toán định tuyến phức tạp hơn, khi nút tiếp theo được chọn trêncơ sở nghiên cứu và phân tích các đặc tính của nó, ví dụ, tiêu tốn nguồn năng lượng, độ đáng tin cậy, … Khi cócác nút cảm biến di động kiến trúc của mạng cảm ứng tùy biến trở nên “ động ”. Trong các mạng cảm ứng được xác lập như mạng phân phối gồm các nút nhỏkhông dây với công dụng số lượng giới hạn trong một số lượng lớn ( ngẫu nhiên ) trên bề mặthoặc khoanh vùng phạm vi nào đó ( hình 1.9 ). Như vậy, mạng cảm ứng là một tập hợp tương đối lớncủa các cảm ứng không dây được phân bổ trong trong khoanh vùng phạm vi nào đó với một mật độcao. Ở khoanh vùng phạm vi vùng phủ tín hiệu vô tuyến thuộc mỗi cảm ứng cần có tối thiểu một cảmbiến nữa, trường hợp này cảm ứng gọi là cảm ứng lân cận. Càng nhiều “ lân cận ” ởmỗi cảm ứng, thì mạng cảm ứng có độ đúng mực và độ đáng tin cậy càng cao – rõ ràng, rằng cảm ứng với công dụng số lượng giới hạn bị số lượng giới hạn bởi khoanh vùng phạm vi thu, hiệu suất tính, bộnhớ và nguồn. Các công nghệ tiên tiến truy nhập sử dụng trong các cảm ứng dựa trên chuẩn10802. 15.4, được cho phép truyền tài liệu qua một khoảng cách đến vài chục mét. NGNInternetNgười sử dụng Người sử dụngNgười sử dụngNgười sử dụngCổngCổngMáy chủBảo mật thông tinMạng cảm biếnHình 1.9. Ví dụ liên kết mạng cảm ứng đến mạng công cộng. Hiển nhiên, rằng số lượng các cảm ứng “ lân cận ” của mỗi cảm ứng càng lớn, thìmạng cảm ứng có độ đúng mực và độ ổn đáng tin cậy càng cao – vì vậy, giả thiết rằng trongkhoảng khoảng trống nào đó, trong đó thiết kế xây dựng mạng cảm ứng, các cảm ứng sẽ đượcphân bố với tỷ lệ đủ lớn, tương ứng, với một số lượng lớn. Mạng này, theo qui định, có liên kết đến mạng sử dụng chung để truyền tài liệu nhận được. Kết nối được thựchiện bằng một số ít cổng mà đồng thời hoàn toàn có thể thực thi công dụng bảo mật thông tin. Rõ ràngcổng thường không là cảm ứng mà là nút mạng không thay đổi hơn ( với ý niệm nguồn cấpvà tài nguyên ). Dữ liệu hoàn toàn có thể được truyền để giải quyết và xử lý ở các sever, cũng như trực tiếpcho người sử dụng có nhu yếu. Dễ thấy rằng, mạng cảm ứng cấu trúc từ 1 số ít cáccảm biến cần được cấu trúc, chính do một số ít dung tích lớn thông tin được truyền có thểlàm giảm độ an toàn và đáng tin cậy của chính các nút mà chúng được đặt rất gần cổng – truyền thườngxuyên tài liệu chuyển tiếp hoàn toàn có thể làm hỏng nguồn cung ứng, còn dung tích lưu lượnglớn – làm quá tải bộ đệm thu. Tổ chức cụm là tổ chức triển khai qui mô và được cho là hiệu suất cao để xử lý các vấn đềtương tự ( hình 1.10 ), nhưng chỉ trong điều kiện kèm theo chọn nút chủ hài hòa và hợp lý trong mạng cụmvà vào thời gian thích hợp. 11C ụm 1C ụm 2C ụm 3N út chủNút cảm biếnĐầu cuối ngườisử dụngKPKNGNhoặc InternetCổngHình 1.10. Kiến trúc cụm USN.Mặc dù mạng cảm ứng USN có rất nhiều điểm tương đương với các mạng có dâyvà mạng tùy biến ( Ad hoc ), tuy nhiên, chúng vẫn có những đặc thù riêng. USNkhông có thông số kỹ thuật cố định và thắt chặt, bị số lượng giới hạn bởi size – giá tiền cảm ứng và các tàinguyên khác như : nguồn năng lượng, bộ nhớ, hiệu suất giám sát. Việc nghiên cứu và điều tra các thuậttoán định tuyến mới cho USN luôn mang tính cấp thiết và luôn được các nhà nghiêncứu, sản xuất và các tổ chức triển khai chuẩn hóa chăm sóc. KẾT LUẬN CHƯƠNGXu hướng tăng trưởng của mạng viễn thông – công nghệ thông tin trong giai đoạn2010-2020 là mạng mưu trí diện rộng SUN. Cấu trúc mạng SUN gồm các mạngIoT, VANET, M2M, NGN và mạng Nano. Trên cơ sở quan niệm IoT là các mạng tùybiến, mạng VANET và mạng SUN là hai trong số những ứng dụng của mạng tùy biến. 12CH ƯƠNG 2. MẠNG VANET TRONG HỆ THỐNG ITSKhái niệm VANET đã được làm rõ ở chương 1. Trong chương 2 này sẽ đi tìmhiểu về mạng lưới hệ thống giao thông vận tải mưu trí ITS và các công nghệ tiên tiến không dây sử dụng chomạng VANET trong mạng lưới hệ thống giao thông vận tải mưu trí ITS. Nội dung điều tra và nghiên cứu gồm :  Khái niệm về mạng lưới hệ thống ITS  Kiến trúc công dụng, trạm và các phân hệ trong mạng lưới hệ thống ITS  Các công nghệ tiên tiến không dây sử dụng trong mạng VANET2. 1. Khái niệm về mạng lưới hệ thống ITSHệ thống giao thông vận tải mưu trí mở màn được sử dụng ở Mỹ, Nhật và Châu Âuvào đầu năm 1960 ở Mỹ, Nhật và Châu Âu với mục tiêu :  Tăng độ bảo đảm an toàn và hiệu suất cao các quy trình vận tải đường bộ ;  Cải thiện lưu lượng trải qua và tối ưu hóa mạng các tuyến đường thành phố ;  Cải thiện môi trường sinh thái bằng cách giảm chất thải từ các phương tiện đi lại giaothông ;  Giảm hậu quả và rủi ro đáng tiếc Open trong các trường hợp không bình thường ;  Cung cấp các thông tin cho các người tham gia giao thông vận tải và cho các trung tâmquản lý giao thông vận tải về thực trạng trên các tuyến đường. Ở Mỹ các mạng lưới hệ thống này gọi là ITS ( Intelligent Transportation Systems ). Ở ChâuÂu gọi là mạng lưới hệ thống “ Telematics trong giao thông vận tải ”. Trên toàn quốc tế các mạng lưới hệ thống nàyđược xác lập như tổng hợp các mạng lưới hệ thống tự động hóa kết nối xử lý các yếu tố quảnlý giao thông vận tải tuyến đường, giám sát và quản trị hoạt động giải trí của tổng thể các dạng giaothông ( cá thể, tập thể, chở hàng ), thông tin về các dịch vụ luân chuyển, … Hệ thống giao thông vận tải mưu trí gồm có các tài liệu công nghệ thông tin khácnhau và tổng thể các mô hình thông tin trong các phương tiện đi lại giao thông vận tải, giữa cácphương tiện giao thông vận tải cũng như giữa các phương tiện đi lại giao thông vận tải và cơ sở hạ tầngbên đường. Tuy nhiên ITS không số lượng giới hạn chỉ giao thông vận tải đường đi bộ, mà còn gồm có việc sửdụng các công nghệ tiên tiến truyền thông online và công nghệ thông tin cho giao thông vận tải đường tàu, đường thủy, trong số đó có mạng lưới hệ thống xác định. Công nghệ không dây và các giao thức đặc trưng để truyền các tài liệu được chuẩn13hóa bởi ETSI là nền tảng của tổng thể các dịch vụ thông tin. Ứng với chuẩn ETSI302665, trên hình đưa ra kiến trúc mạng lưới hệ thống giao thông vận tải mưu trí. Mạng của các trạm ITS là nền tảng cơ bản của mạng lưới hệ thống. Các trạm ITS qua cácnút cổng liên kết tổng thể các phân hệ với các mạng tổng và các mạng công cộng. Tươngtác của tổng thể các thành phần của mạng lưới hệ thống được thực thi theo công nghệ tiên tiến không dây, màcác chuẩn được diễn đạt trên hình 2.1. Lõi của mạng lưới hệ thống là trạm TT ITS thực hiệnquản lý toàn thế giới lưu lượng tuyến đường và bảo vệ bảo đảm an toàn giao thông vận tải. Hình 2.1. Kiến trúc mạng lưới hệ thống giao thông vận tải mưu trí. Các công nghệ tiên tiến cơ bản được ITS sử dụng so với nghành nghề dịch vụ đường đi bộ là :  Công nghệ viễn thông gồm công nghệ thông tin di động, công nghệ tiên tiến tích lũy, lưugiữ và giải quyết và xử lý thông tin trên máy tính ;  Công nghệ xác định và tọa độ – thời hạn ;  Công nghệ thông tin địa lý. Công nghệ viễn thông : Đảm bảo truyền tài liệu trong vùng hoạt động giải trí của các hệthống giao thông vận tải mưu trí. Các nhu yếu chính cần bảo vệ là :  Vùng hoạt động giải trí của các dịch vụ viễn thông được phân phối ;  Tốc độ truyền tài liệu ;  Độ không thay đổi kênh thông tin ( năng lực truy nhập, năng lực không bị phủ nhận, độ tincậy, năng lực bảo mật thông tin ) ;  Giá thành dịch vụ truyền tài liệu. Trạmtrung tâm ITSNúttruy nhậpPhân hệbên đườngPhân hệcá nhânMạng NGNMạng tổngVANETPhân hệXETrạm ITSIEEE 802.11 WifiIEEE 802.11 pIEEE 802.15.1 BluetoothIEEE 802.15.4 ZigBeeTCP / IP2G / 3G / 4GG eoNetworking14Công nghệ xác định và tọa độ – thời hạn : Được sử dụng để xác lập tọa độ địalý, vận tốc, hướng đi các phương tiện đi lại giao thông vận tải được giám sát. Áp dụng công nghệđịnh vị và tọa độ – thời hạn của phương tiện đi lại dựa trên cơ sở sử dụng mạng lưới hệ thống vệ tinhđịnh vị toàn thế giới. Công nghệ thông tin địa lý : Chúng bảo vệ năng lực biểu lộ thông tin về sự dichuyển của phương tiện đi lại được giám sát trên máy tính nhờ sử dụng map khu vực ởdạng điện tử cũng như sử dụng các thông tin hiện thời khi xử lý các yếu tố quảnlý. Công nghệ thông tin địa lý bảo vệ thiết lập tự động hóa, lưu giữ và tương hỗ ( ở ) trạngthái cấp thiết thông tin map thiết yếu ở khu vực. 2.2. Kiến trúc tính năng, trạm và các phân hệ trong mạng lưới hệ thống ITS2. 2.1. Phân hệ chức năngKiến trúc tính năng của mạng lưới hệ thống giao thông vận tải mưu trí với mạng nội bộ cáctrạm ITS được đưa ra trên hình 2.1. Mạng nội bộ ITS bảo vệ cung ứng cho người sửdụng một list rất đầy đủ các dịch vụ ITS, được liên kết với :  Mạng tổng VANET ;  Các mạng riêng ;  Các mạng truy nhập ITS ;  Các mạng truy nhập của mạng công cộng ;  Mạng truy nhập của các mạng viễn thông để liên lạc với mạng lõi dùng chunghoặc mạng Internet. Hình 2.2. Kiến trúc công dụng ITS.Mạng ấn định ( VANET ) Mạng riêngMạng nội bộITSMạng chungvà / hoặcInternetMạng truynhập thuộccông cộngMạngtruy nhậpITSMạngtruy nhậptừng phần

Rate this post
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments