LUẬN văn THẠC sỹ kỹ THUẬT VIỄN THÔNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------------------------------------------------------

NGUYỄN HỒ BÁ HẢI
NGUYỄN

NGHIÊN CỨU GIAO THỨ
THỨC
C ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN HƯỚNG
DI CHUYỂN CỦA PHƯƠNG TIỆN CH
CHO
O MẠNG VANET
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 13460526

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. VÕ QUẾ SƠN

H
HỒ
Ồ CHÍ MINH – 2014


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

MỤC LỤC
NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN HƯỚNG DI CHUYỂN CỦA

PHƯƠNG TIỆN CHO MẠNG VANET ..................................................................................... 3
I.

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 3

II.

NỘI DUNG.......................................................................................................................... 5

1.

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..................................................................... 5

2.

MỤC TIÊU VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ...................................................... 6

3.

MÔ HÌNH GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN HƯỚNG DI CHUYỂN CỦA
PHƯƠNG TIỆN ................................................................................................................. 9

4.

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ...................................................................................................... 11

III.

KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 12

IV.

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................. 13

V.

DỰ KIẾN KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ............................................................................ 15

2


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN HƯỚNG
DI CHUYỂN CỦA PHƯƠNG TIỆN CHO MẠNG VANET
I.

MỞ ĐẦU

Ngày nay, một số lượng lớn các loại xe ô tô tham gia giao thông đã làm tăng lên sự
quan tâm trong việc phát triển các kỹ thuật truyền thông dành cho các phương tiện xe cộ.
Trong khía cạnh này, một vài dịch vụ di động mới và hiệu quả kinh tế và các ứng dụng
cho các mạng giao thông đã được đặt dưới sự nghiên cứu, đặt nền tảng cho hệ thông vận
tải thông minh (Intelligent Transportation Systems - ITS)[18]. ITS đã trở thành một lĩnh
vực nghiên cứu cuốn hút trong nhiều năm. Nhiều công nghệ đã được đề xuất cho ITS
nhằm mục đích tăng sư an toàn trên các tuyến đường và vận tải hiệu quả và cung cấp kết
nối Internet không dây ở khắp mọi nơi. Thêm vào đó là các ý nghĩa truyền thông khác,
chẳng hạn các tài xế có thể nhanh chóng cập nhập thông tin giao thông nổi bậc về các
tuyến đường với chi phí thấp. Với những lý do này, truyền thông vô tuyến dành cho
phương tiện giao thông đã trở thành một công nghệ rất quan trọng.

Các mạng thông tin vô tuyến được chia thành hai dạng là các mạng có cơ sở hạ tầng
và các mạng Ad-hoc. Hầu hết các mạng thông tin vô tuyến ngày nay là mạng có cơ sở hạ
tầng, bao gồm các mạng thông tin di động và mạng LAN không dây. Trong một mạng
thông tin vô tuyến có cơ sở hạ tầng, các trạm gốc sẽ quản lý các thiết bị đầu cuối di
chuyển trong phạm vi vùng phủ của chúng. Mặt khác, các mạng di động Ah-hoc (Mobile
Ad-hoc Networks - MANETs) [1] được sử dụng và quản lý mà không có một cơ sở hạ
tầng được thiết lập trước. Thực tế, trong mạng MANET, các thiết bị đầu cuối liên lạc trực
tiếp với các thiết bị khác mà không thông qua một thiết bị quản lý trung tâm.
Các mạng MANET hiện tại đang nhận được sự quan tâm đặc biệt trong cả lĩnh vực
công nghiệp và giáo dục. Chúng là thành phần quan trọng của các mạng thế hệ kế tiếp.
Trong khi MANETs ban đầu được thiết kế cho mục đích quân sự, thì hiện nay các lợi ích
trong các kỹ thuật vô tuyến, như mạng khu vực cá nhân (Personal Area Network - PAN)
(ví dụ. Bluetooth 802.15.1, ZigBee) và mạng LAN không dây (802.11), đã mang đến một
sự thây thế trong việc sử dụng MANETs. Chúng cho phép hỗ trợ một phạm vi rộng của
các ứng dụng thương mại mới trên MANETs. Bên cạnh các kỹ thuật đã kể trên, truyền
thông khoảng cách ngắn (Dedicated Short Range Communications - DSRC) đã làm cho

3


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

việc thông tin liên phương tiện (Inter-Vehicular Communications - IVC) và thông tin
phương tiện – tuyến đường (Road-Vehicle Communications – RVC) trở nên khả thi trong
các mạng MANET. Điều này đã khai sinh một dạng mới của mạng MANET được biết
đến như là mạng Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) [2].
Mạng VANET là một trường hợp đặc biệt của MANET. Chúng giống với mạng
MANET với sơ đồ mạng (topology) biến đổi nhanh vì sự di chuyển ở tốc độ cao của các
phương tiện. Tuy nhiên, không giống như MANET, tính di động của các phương tiện
trong VANET bị ràng buộc chung bởi các tuyến đường được định trước. Vận tốc của

phương tiện cũng được ràng buộc theo các giới hạn tốc độ, mức độ tắc nghẽn trên tuyến
đường, và các cơ chế điều khiển lưu lượng (như đèn giao thông). Thêm vào đó, các
phương tiện giao thông có thể được trang bị thiết bị phát sóng khoảng cách xa hơn, nguồn
năng lượng có khả năng phục hồi, và khả năng lưu trữ cao hơn. Do đó, công suất xử lý và
khả năng lưu trữ không phải là vấn đề trong mạng VANET như trong mạng MANET.
Cùng với sự phát triển hiện tại trong lĩnh vực VANET, một số lượng các ứng dụng
cho việc bố trí phương tiện đã được đưa ra. Các ứng dụng VANET bao gồm các hệ thống
an toàn hoạt động trên xe để hỗ trợ các tài xế trong việc tránh va chạm và điều phối họ tại
các điểm nóng như tại các giao lộ hay các lối vào đường cao tốc. Các hệ thống an toàn có
thể phổ biến thông tin tuyến đường một cách thông minh, như các sự cố, tắc nghẽn lưu
lượng thời gian thực, việc thu phí đường cao tốc, hay điều kiện mặt đường đến các
phương tiện trong lân cận vị trí được đề cập. Điều này giúp tránh việc các phương tiện bị
dồn ứ và theo đó cải thiện hiệu suất sử dụng các tuyến đường. Bên cạnh các ứng dụng an
toàn đã được đề cập, việc truyền thông liên phương tiện IVC có thể được sử dụng để
cung cấp các ứng dụng tiện ích, chẳng hạn như thông tin thời tiết, vị trí các trạm xăng hay
nhà hàng, và các ứng dụng truyền thông tương tác như truy cập Internet, tải nhạc, và phân
phối nội dung. Với những ứng dụng thiết thực và tính cấp thiết để triển khai các ứng dụng
đó vào hệ thống giao thông hiện nay nên em đã chọn thực hiện đề tài này.
Mục đích của đề tài nhằm nghiên cứu về một cơ chế định tuyến dựa trên hướng di
chuyển của các phương tiện giao thông để tránh việc các liên kết bị cắt đứt dẫn đến sự
gián đoạn trong khi truyền thông tin. Phạm vi của đề tài nghiên cứu áp dụng cơ chế đinh
tuyến dựa trên hướng di chuyển của phương tiện vào một giao thức định tuyến hoạt động
trong mạng VANET. Phương pháp nghiên cứu của đề tài là sử dụng các công cụ mô

4


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

phỏng để thực hiện và đánh giá khả năng thi hành của giao thức định tuyến áp dụng cơ

chế được đề xuất.
II.

NỘI DUNG

1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Để đưa mạng VANET vào sử dụng trên diện rộng thì một số lượng lớn các thách thức
nghiên cứu cần được giải quyết. Một trong những vấn đề cấp thiết là việc thiết kế các giải
thuật định tuyến có khả năng mở rộng, các giải thuật đó phải đủ mạnh để thích ứng với sự
gián đoạn thường xuyên của các đường truyền gây ra bởi sự di chuyển của các phương
tiện. Các giao thức định tuyến được thiết kế cho MANET không phù hợp với các đặc tính
riêng biệt của VANET và việc thông tin phương tiện đến phương tiện (Vehicle to Vehicle
- V2V) qua mạng VANET. Có nhiều cải tiến đáng chú ý có thể đạt được bởi việc điều
chỉnh các giao thức định tuyến đó để phản ánh cấu trúc mạng biến đổi động của VANET
khi bao gồm các thông tin về sự di chuyển của phương tiện như vị trí, hướng di chuyển,
tốc độ, và lập bản đồ số của các tuyến đường. Chính vì vậy, ý tưởng cơ bản của luận văn
này là sử dụng thông tin trên vector vận tốc của phương tiện để tránh việc phá vỡ các
tuyến thông tin và theo đó thêm vào các điều chỉnh tương ứng đến giao thức định tuyến
được sử dụng. Cụ thể trong luận văn sẽ xem xét đến trường hợp của giao thức định tuyến
Destination-Sequenced Distance Vector (DSDV) [3]. Các phương tiện được nhóm vào
một số các tập hợp theo hướng di chuyển của chúng. Các đường truyền thông được duy
trì giữa các phương tiện thuộc về cùng nhóm. Nếu một nút định tuyến trung gian thây đổi
hướng di chuyển và thuộc về một nhóm khác. Điều này có thể dẫn đến xảy ra sự gián
đoạn kết nối trong quãng thời gian truyền. Do đó, thông lượng có thể bị giảm, và một
tuyến mới được thiết lập mà không đưa sự ổn định và chất lượng của các kết nối mạng
vào trong sự tính toán. Để tránh sự gián đoạn các kết nối và để thiết lập các tuyến tin cậy,
giải thuật định tuyến tìm kiếm tuyến ổn định nhất gồm chỉ các nút thuộc về cùng một
nhóm. Cơ chế này được gọi là Giao Thức Định Tuyến Dựa Trên Hướng Di Chuyển Của
Phương Tiện (Vehicle-Heading based Routing Protocol - VHRP).
Cấu trúc của luận văn sẽ gồm 5 phần, phần đầu tiên sẽ đưa ra cho người đọc một số

nền tảng kiến thức về kỹ thuật thông tin vô tuyến và mạng VANET, phần thứ 2 sẽ đề cập
đến các giao thức định tuyến sử dụng trong mạng VANET và cách thức hoạt động. Phần
thứ 3 thảo luận chi tiết về giao thức định tuyến dựa trên hướng di chuyển của phương

5


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

tiện. Phần thứ 4 sẽ tập trung vào kết quả mô phỏng, so sánh những cải tiến của giao thức
định tuyến dựa trên hướng di chuyển của phương tiện trong việc giúp làm giảm khả năng
phá vỡ các liên kết và làm tăng thông lượng. Phần cuối sẽ là một vài tổng kết và công
việc tương lai.
2. MỤC TIÊU VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
Truyền thông liên mạng qua mạng VANET đang nhận được sự chú ý ngày càng nhiều
bởi các nhà sản xuất xe hơi lớn trên thế giới như Toyota, Nissan, BMW và Ford. Việc
thiết kế sự truyền thông giữa các phương tiện một cách hiệu quả đặt ra nhiều thách thức
về kỹ thuật. Việc đảm bảo một cơ chế định tuyến ổn định và tin cậy qua mạng VANET là
một bước quan trọng hướng đến thực hiện truyền thông giữa các phương tiện một cách
hiệu quả. Các nỗ lực hiện nay là nhằm áp dụng các giao thức định tuyến trong MANET
đến mạng VANET. Hiện nay, một số lượng lớn các giao thức định tuyến đã được đề xuất
trong phạm vi làm việc của tổ chức “Internet Engineering Task Force” (IETF) cho việc
thi hành định tuyến trong mạng MANET. Chúng có thể được phân ra thành các loại là
giao thức phản ứng (reactive), giao thức chủ động (proactive), và giao thức lai (hybrid)
[4].
Trong các giao thức định tuyến phản ứng (Reactive Routing Protocols – RRPs), việc
xác định tuyến được thực hiện theo yêu cầu hoặc theo sự cần thiết cơ bản. Do đó, nếu
một nút muốn khởi đầu việc thông tin với một nút khác mà nó không có đường truyền để
đi đến, một tiến trình tìm kiếm toàn cục được sử dụng. Hoạt động tìm kiếm đường truyền
này được dựa trên các giải thuật tìm kiếm làm tràn (flooding) cổ điển. Thực vậy, một bản

tin “Route Request” (RREQ) được tạo ra và làm tràn ngập đến các nút khác. Khi bản tin
RREQ đến được nút đích hoặc một nút trung gian có lưu trữ tuyến truyền dẫn có hiệu lực
để đi đến nút đích, một bản tin “Route Reply” (RREP) được gửi trở lại đến nút khởi tạo
RREQ. Một tuyến truyền dẫn sau đó được thiết lập giữa nguồn và đích. Các giao thức
phản ứng sau đó sẽ trở nên thụ động cho đến khi các tuyến được thiết lập trở nên không
còn hiệu lực hoặc bị phá vỡ. Sự phá vỡ liên kết được thông báo đến nguồn thông qua một
bản tin “Route Error” (RERR). Một vài giao thức thuộc về loại này, chẳng hạn như “Ad
hoc On-Demand Distance Vector” (AODV) [5] và “Dynamic Source Routing” (DSR)
[6]. Các giao thức phản ứng phải chịu một lưu lượng điều khiển đáng kể và được ưu tiên
sử dụng cho các môi trường thây đổi động trong đó mỗi nút có một vài tuyến thông tin

6


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

hoạt động. Lưu lượng điều khiển phát sinh có thể được giải quyết một phần bởi việc lựa
chọn hướng chuyển tiếp của các bản tin điều khiển dựa trên vị trí địa lý của nút đích.
Trong khi lưu lượng điều khiển phát sinh có thể được giảm bớt một cách thích hợp thì độ
trễ thêm vào ban đầu bởi quá trình tìm kiếm tuyến thông tin đặt ra các thách thức lớn cho
các giao thức phản ứng. Vì lý do này, các giao thức phản ứng không phù hợp cho các ứng
dụng nghiêm ngặt về thời gian chẳng hạn như ứng dụng hợp tác tránh va chạm
(Cooperative Collision Avoidance – CCA).
Các giao thức định tuyến chủ động (Proactive Routing Protocols – PRPs), đối lập với
các giao thức phản ứng, duy trì và cập nhập thông tin định tuyến giữa tất cả các nút của
một mạng được đưa ra tại mọi thời điểm. Việc cập nhập các tuyến thông tin được thực
hiện theo chu kỳ bất kể lượng tải của mạng, các ràng buộc băng thông và kích thướt của
mạng. Thông tin định tuyến được lưu trữ trong các bảng khác nhau và được dựa trên lưu
lượng điều khiển nhận được. Việc tạo ra các bản tin điều khiển và tính toán các tuyến
thông tin được đưa ra bởi các bảng định tuyến. Đặc tính chính của các giao thức chủ động

đó là các nút duy trì sự hiểu biết sơ đồ mạng được cập nhập định kỳ. Vì vậy, một tuyến
thông tin đến một nút bất kỳ trong mạng luôn luôn khả dụng bất kể nó có được cần đến
hay không. Trong khi việc cập nhập định kỳ các bảng định tuyến dẫn đến phí tổn điều
khiển báo hiệu đáng kể, sự phục hồi ngay lập tức của các tuyến thông tin khắc phục vấn
đề trễ thiết lập tuyến ban đầu trong trường hợp của các giao thức phản ứng. Một vài giao
thức tiêu biểu trong loại giao thức chủ động bao gồm Optimized Link State Routing
(OLSR) [7], Hazy Sighted Link State Routing (HSLSR) [8], Topology Broadcast based
on Reverse Path Forwarding (TBRPF) [9], và Destination-Sequenced Distance Vector
(DSDV). So sánh với các giao thức phản ứng, các giao thức chủ động dễ dàng thi hành
hơn và đưa ra sự ổn định tương đối. Việc áp dụng các giao thức chủ động đến môi trường
có tính di động cao, một cơn bão các bản tin điều khiển được yêu cầu để duy trì một cách
nhìn chính xác về sơ đồ mạng. Bằng trực giác ta có thể thấy được điều này gây ra một sự
lãng phí đáng kể băng thông khan hiếm của mạng không dây. Do đó, các giao thức chủ
động phù hợp tốt nhất cho môi trường có tính di động không cao.
Các giao thức định tuyến lai (Hybrid Routing Protocols - HRPs) kết hợp cả hai cách
tiếp cận chủ động và phản ứng. Giao thức định tuyến vùng (Zone Routing Protocol ZRP)[10] là một ví dụ đáng chú ý. ZRP phân chia sơ đồ mạng thành các khu vực khác
nhau. Định tuyến bên trong các vùng (intra-zone routing) được thi hành bởi một giao

7


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

thức chủ động. Do đó, việc định tuyến giữa các nút trong cùng một vùng sẽ không có trễ
ban đầu. Mặt khác, để tăng khả năng mở rộng của hệ thống, định tuyến giữa các vùng
(inter-zone routing) được thực hiện bởi giao thức phản ứng. Trong khi cách tiếp cận hỗn
hợp đưa ra một chiến lược định tuyến hiệu quả và có khả năng mở rộng, một số lượng
các vấn đề vẫn chưa được giải quyết và việc thi hành chúng không đạt được nhiều sự phổ
biến trong cộng đồng nghiên cứu.
Dựa trên các khái niệm định tuyến được đề cập ở trên, một bộ các giao thức đã được

đề xuất cho việc truyền thông giữa các phương tiện trong mạng VANET. Đối với các ứng
dụng an toàn, một cơ chế chuyển tiếp gói tin định hướng quảng bá với báo nhận tường
minh đã được đề xuất cho việc hợp tác tránh va chạm giữa các xe di chuyển theo đội hình
trong [11]. CarNet đề xuất một hệ thống định tuyến có khả năng mở rộng sử dụng chuyển
tiếp địa lý và dịch vụ xác định vị trí phân tán có khả năng mở rộng để định tuyến các gói
tin từ phương tiện đến phương tiện mà không tràn ngập mạng [12]. Để tránh sự gián đoạn
liên kết trong khi truyền dữ liệu, một giao thức định tuyến dựa trên dự đoán sự di chuyển
(Movement Prediction based Routing - MOPR) đã được đề xuất trong [13]. MOPR dự
đoán vị trí tương lai của phương tiện và ước lượng thời gian cần cho việc truyền dữ liệu
để quyết định xem một tuyến truyền dẫn có bị phá vỡ hay không trong suốt thời gian
truyền dữ liệu. Việc thi hành cơ chế này phụ thuộc rất lớn vào sự dự đoán chính xác và
ước lượng thời gian truyền mà theo đó phụ thuộc vào một vài hệ số như tình trạng nghẽn
mạng, cách xử lý của tài xế, và các giao thức truyền dẫn được sử dụng.
Hiện tại trong các giao thức định tuyến, các bản tin điều khiển trong các giao thức chủ
động và phản ứng không được sử dụng để dự đoán sự phá vỡ liên kết. Chúng chỉ duy
nhất chỉ thị sự tồn tại hoặc không tồn tại của một tuyến (route) đến một nút cho trước.
Quá trình duy trì một tuyến trong cả hai kiểu giao thức được bắt đầu chỉ sau khi một sự
phá vỡ liên kết đã xảy ra. Trong khi luận văn này sẽ đề cập đến việc sử dụng thông tin về
hướng di chuyển của phương tiện để dự đoán khả năng xuất hiện sự phá vỡ liên kết trước
khi nó xảy ra. Mục tiêu của luận văn này sẽ bám theo những điểm chính sau:
 Các phương tiện lưu thông trên các tuyến đường được phân thành các nhóm dựa
trên hướng di chuyển của chúng. Các phương tiện có khả năng tự nhận biết nhóm
mà chúng thuộc về. Do đó, các phương tiện lưu thông trên một khu vực có thể tự
hình thành các nhóm di chuyển, điều này giúp cho các giao thức định tuyến có thể
thích nghi với sự thây đổi nhanh của sơ đồ mạng.
8


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

 Phương tiện sẽ liên tục cập nhập nhóm mà nó thuộc về đến các phương tiện xung
quanh. Một liên kết giữa hai phương tiện thuộc về hai nhóm khác nhau đươc xem
xét là không ổn định. Do đó, dữ liệu sẽ được đưa vào trong việc tính toán các
tuyến truyền thông.
 Một giao thức định tuyến Ad-hoc sẽ được điều chỉnh để thực hiện các cơ chế đã đề
cập ở trên. Trong trường hợp của luận văn này sẽ xem xét đến giao thức DSDV.
3. MÔ HÌNH GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN HƯỚNG DI CHUYỂN
CỦA PHƯƠNG TIỆN
Trong phần này mô tả thiết kế then chốt và các đặc tính riêng biệt được kết hợp trong
cơ chế được đề xuất. Trong khi VHRP có thể được thực hiện trên một giao thức định
tuyến bất kỳ, trong luận văn này giao thức được chọn là DSDV. Trước khi nghiên cứu
sau vào chi tiết của cơ chế, vấn đề cần giải quyết sẽ được đưa ra thông qua một ví dụ đơn
giản như sau. Hình 1 diễn tả tình huống của năm phương tiện tại một giao lộ nơi xe B rẽ
vào một con đường mới và bốn xe còn lại tiếp tục đi thẳng trên cùng một tuyến đường.
Một kết nối được thiết lập giữa xe A và E. Thông tin có thể thực hiện được trên hai
tuyến: một thông qua xe B (tuyến A-B-D-E) và một tuyến khác thông qua xe C (tuyến AC-D-E).

N
B

A

D

Source

E
Destination

C

Hình 1. Trình bày vấn đề: khả năng gián đoạn liên kết có thể xảy ra
giữa các xe A, B và D.

Khi xe B rẽ trái và xe A tiếp tục đi thẳng, tuyến thứ nhất có thể bị gián đoạn sau một
thời điểm nhất định. Do đó, sự lựa chọn tuyến thứ hai là một lựa chọn hợp lý hơn và có

9


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

khuynh hướng thêm vào nhiều sự tin cậy và ổn định hơn cho đường truyền thông giữa xe
A và E. Phần tiếp theo của đề cương sẽ giải thích cách thức lựa chọn có thể được thực
hiện sử dụng thông tin trên vector vận tốc của phương tiện.
Trong cơ chế được đề xuất, các phương tiện được nhóm vào trong bốn nhóm khác
nhau dựa trên vector vận tốc của chúng. Trong không gian Cartesian, mỗi nhóm được đặc
trưng bởi một vector đơn vị, S1 = (1, 0), S2 = (0, 1), S3 = (-1, 0), S4 = (0, -1), như trong
Hình 2.
N

Group 2

A
Group 3

Group 1

Group 4

Hình 2. Phân nhóm các phương tiện dựa trên vector vận tốc.

Các phương tiện được được giả định được trang bị hệ thống định vị toàn cầu GPS để
xác định vị trí địa lý của chúng. Việc định vị được thực hiện cách nhau một khoảng thời
gian một giây. Giả sử vector vận tốc của phương tiện được biểu diễn trong hệ trục tọa độ
Cartesian là (vx, vy). Thực hiện nhân vector vận tốc với bốn vector đơn vị, nếu kết quả
phép nhận với vector đơn vị nào đạt giá trị cực đại thì phương tiện sẽ được quyết định
thuộc về nhóm đó.
Trong các mạng Ad-hoc, việc định tuyến được dựa trên thông tin chứa đựng trong bản
tin “Route Update” được trao đổi định kỳ giữa các nút kế cận. Thông tin này bao gồm địa
chỉ nút kế tiếp, metric, và số tuần tự cho từng địa chỉ đích. Trong cơ chế được đề xuất,
thông tin trên các nhóm cũng được bao gồm trong các bản tin điều khiển. Khi một
phương tiện nhận được một bản tin điều khiển từ một phương tiện khác. Phương tiện đó
sẽ so sánh ID của nhóm của phương tiện gửi bản tin đó với nhóm của chính nó. Nếu hai
phương tiện thuộc về hai nhóm khác nhau, liên kết giữa chúng sẽ được xem xét là không
10


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

ổn định. Khi đó một hệ số đánh giá sẽ được thêm vào metric định tuyến giữa hai phương
tiện và các tuyến được cập nhập. Theo cách thức này, hệ số đánh giá được thêm vào có
thể phản ánh thông tin của các nhóm trong quá trình định tuyến.
Received Control
Message

Check Destination

Have a route to
Destination?

YES

Check Sequence
Number

NO

Compare group
ID

YES

Sequence
Number is
smaller?

NO
Not modify
Routing Metric

YES

Sender belong to
same group?

Not update
Routing Table

NO

Update Routing
Table

Routing Metric +
Penalty

Hình 3. Sơ đồ giải thuật quá trình cập nhập bảng định tuyến.

4. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Phần tiếp theo của luận văn là thực hiện đánh giá sự thi hành của cơ chế được đề xuất
thông qua các công cụ mô phỏng như sau:
 Sử dụng công cụ mô phỏng Veins [14] là một chương trình khung (framework)
cho mô phỏng truyền thông liên phương tiện IVC mã nguồn mở. Veins được tạo
thành từ hai bộ mô phỏng riêng biệt, OMNeT++ [15] cho mô phỏng mạng và
SUMO (Simulation of Urban Mobility) [16] cho mô phỏng giao thông đường bộ.
11


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

 Các chuyển động của phương tiện được thực hiện trên SUMO và được phản ánh
thành chuyển động của các nút trong một mô phỏng OMNeT++. Sự tương tác giữa
các nút như gửi bản tin quảng bá, trao đổi bản tin điều khiển được thực hiện trên
OMNeT++.
 Các bản đồ số để thực hiện mô phỏng giao thông đường bộ được lấy từ website
. Ngôn ngữ XML được sử dụng để khai báo các
luồng giao thông trên SUMO và ngôn ngữ lập trình C++ được dùng để thực hiện
các giải thuật định tuyến cho các nút trên OMNeT++.
Sơ đồ mạng dự kiến được sử dụng trong mô phỏng là là một phần sơ đồ giao thông
của Thành phố Hồ Chí Minh. Quá trình mô phỏng sẽ khởi tạo các luồng xe với các tốc độ

di chuyển khác nhau với một gia tốc và tốc độ tối đa được thiết lập và thây đổi ở mỗi lần
thực hiện mô phỏng. Các phương tiện đang di chuyển sẽ thực hiện thông tin liên lạc với
các trạm phát sóng được bố trí tại các vị trí trên sơ đồ mạng. Các xe di chuyển ngoài
vùng phủ sóng của các trạm phát thực hiện kết nối thông qua các xe khác trên cùng
tuyến. Hoàn cảnh được đặt ra trong mô phỏng là một số xe trong luồng sẽ rẽ hướng tại
các ngã tư dẫn đến khả năng gây ra gián đoạn liên kết. Quá trình mô phỏng nhằm đánh
giá thông lượng mạng và tỉ lệ mất gói tương ứng với các tốc độ tối đa của các luồng xe
khi sử dụng cơ chế được đề xuất so với khi sử dụng giao thức DSDV không hỗ trợ cơ chế
VHRP.
III.

KẾT LUẬN

Luận văn này nhằm nghiên cứu giao thức định tuyến dựa trên hướng di chuyển của
phương tiện cho mạng VANET. Ý tưởng cơ bản trong cơ chế được đề xuất là nhóm các
phương tiện tương ứng theo các vector vận tốc. Hệ thống có thể dự đoán khả năng phá vỡ
của một tuyến thông tin khi nó được thiết lập giữa hai phương tiện từ hai nhóm khác
nhau. Để tránh sự gián đoạn liên kết và theo đó đảm bảo các tuyến ổn định cho truyền
thông, các tuyến thông tin giữa các phương tiện từ cùng một nhóm được ưu tiên lựa chọn.
Đối với mục đích này, các hệ số đánh giá được thêm vào các số đo định tuyến (metrics)
của các liên kết được thiết lập giữa các phương tiện giữa các nhóm khác nhau. Việc thi
hành của cơ chế được đề xuất được đánh giá thông qua mô phỏng và được so sánh với cơ
chế định tuyến chủ động là DSDV.

12


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

IV.

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]

K. Chin, J. Judge, A. Williams, and R. Kermode, “Implementation experience
with MANET routing protocols”, ACM Sigcomm Com. Commun. Review, Vol.
32, No. 5, Nov. 2002.

[2]

Carolina Tripp Barba, “Contribution to design a communication framework for
Vehicular Ad hoc Networks in urban scenarios”, Thesis of Doctor of Philosophy
in Telematics, Department of Telematics Engineering, Universitat Politècnica de
Catalunya, 2013.

[3]

C. Perkins, “Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing
(DSDV) for Mobile Computers”, in Proc. of ACM SIGCOMM 1994, London,
UK, Aug. 1994, pp. 234-244.

[4]

S. Sesay, Z. Yang, and J. He, “A Survey on Mobile Ad Hoc Wireless Network”,
Information Technology Journal, vol. 3, issue 2, pp. 168-175, 2004.

[5]

C. Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das, “Ad hoc On-Demand DistanceVector

(AODV) Routing”, Network Working Group, RFC 3561, Jul. 2003.

[6]

D.B. Johnson, D.A. Maltz, and Y.-C. Hu, “The Dynamic Source RoutingProtocol
for Mobile Ad Hoc Networks (DSR)”, IETF MANET Working Group, Internet
Draft, Jul. 2004.

[7]

T. Clausen, and P. Jacquet, “Optimized Link State Routing Protocol (OLSR)”,
Network Working Group, RFC 3626, Oct. 2003.

[8]

C. Santivanez, R. Ramanathan, and I. Stavrakakis, “Making link-state routing
scale for ad hoc networks”, in Proc. of ACM MobiHoc 2001, Long Beach, USA,
Oct. 2001.

[9]

R. Ogier, F. Templin, and M. Lewis, “Topology Dissemination Based on
Reverse-Path Forwarding (TBRPF)”, Network Working Group, RFC3684, Feb.
2004.

13


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

[10]

T. Thongpook, and T. Thumthawatworn, “Adaptive Zone Routing Technique for
Wireless Ad hoc Network”, in Proc. of ITC-CCSC 2002, Phuket, Thailand, Jul.
2002.

[11]

A.Nandan, S. Das, G. Pau, M.Y. Sanadidi, and M. Gerla, “Cooperative
downloading in Vehicular Ad Hoc Networks”, in Proc. of WONS 2005, St.
Moritz, Switzerland, Jan. 2005.

[12]

R. Morris, J. Jannoti, F. Kaashoek, J. Li, and D. Decouto, “CarNet: A scalable
Ad-hoc wireless network system”, in Proc. of the 9th ACM SIGOPS European
Workshop, Kolding, Denmark, Sep. 2000.

[13]

H. Menouar, M. Lenardi, and F. Filali, “A movement prediction based routing
protocol for vehicle-to-vehicle communications”, in Proc. of V2VCOM 2005,
San Diego, USA, Jul. 2005.

[14]

“Veins – Vehicle in Network Simulation”, Feb. 2014, Veins research project.
Available: />
[15]

“OMNeT++ Network Simulation Framework”,
Community. Available: />
[16]

“SUMO – Simulation of Urban Mobility”, 2011-2014, German Aerospace
Center, Institute of Transportation Systems. Available: />
[17]

T.Taleb, M.Ochi, A.Jamalipour, N.Kato, and Y.Nemoto, “An Efficient VehicleHeading Based Routing Protocol for VANET Networks”, Wireless
Communications and Networking Conference, 2006. WCNC 2006. IEEE.

[18]

G. Dimitrakopoulos and P. Demestichas, “Intelligent Transportation Systems",
IEEE Vehicular Technology Magazine, vol. 5, no. 1, pp. 77-84, March 2010.

14

2001-2013,

OMNeT++


ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

V.

DỰ KIẾN KẾ HOẠCH THỰC HIỆN

TT

Nội dung

Thời gian

1

Nền tảng kiến thức về kỹ thuật thông tin vô
tuyến và mạng VANET

01/07/2014 – 14/07/2014
(2 tuần)

2

Các giao thức định tuyến sử dụng trong
mạng VANET và cách thức hoạt động

15/07/2014 – 28/07/2014
(2 tuần)

3

Chi tiết về giao thức định tuyến dựa trên
hướng di chuyển của phương tiện

29/07/2014 – 18/08/2014
(3 tuần)

4

Thực hiện mô phỏng và đánh giá kết quả

19/08/2014 – 02/11/2014
(12 tuần)

5

Kết luận và công việc tương lai

03/11/2014 – 15/11/2014
(2 tuần)

15