Nghiên cứu giao thức định tuyến dựa trên hướng di chuyển của phương tiện cho mạng vanet

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỒ BÁ HẢI

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

CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ

: 60520208

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2014


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học :............................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 :..................................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 :..................................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM

ngày 30 tháng 12 năm 2014 .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. TS. Huỳnh Phú Minh Cường.
2. TS. Đỗ Hồng Tuấn.
3. PGS.TS. Hồng Đình Chiến.
4. TS. Nguyễn Minh Hoàng.
5. TS. Mai Linh.
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau
khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Hồ Bá Hải

MSHV: 13460526

Ngày, tháng, năm sinh: 13/10/1985

Nơi sinh: Quảng Ngãi

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông

Mã số : 60520208

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu giao thức định tuyến dựa trên hướng di chuyển của
phương tiện cho mạng VANET.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
 Nghiên cứu về mạng VANET.
 Nghiên cứu các giao thức định tuyến trong mạng VANET.
 Nghiên cứu cải tiến giao thức định tuyến trong mạng VANET với cơ chế định
tuyến dựa trên hướng di chuyển của phương tiện.
 Nghiên cứu công cụ mô phỏng mạng OMNeT++ và công cụ mô phỏng giao thông
đường bộ SUMO.
 Thực hiện mô phỏng đánh giá sự thi hành của cơ chế định tuyến được đề xuất.
 Rút ra các kết luận, vấn đề còn tồn tại, và hướng phát triển.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) : 07/07/2014.
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ (Ghi theo trong QĐ giao đề tài): 07/12/2014.
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): Tiến sĩ. Võ Quế Sơn.

Tp. HCM, ngày 07 tháng 12 năm 2014.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Võ Quế Sơn, người đã trực tiếp
hướng dẫn em hoàn thành Luận văn. Với những lời chỉ dẫn, những tài liệu, sự tận tình
hướng dẫn và những lời động viên của Thầy đã giúp em vượt qua nhiều khó khăn trong
q trình thực hiện Luận văn này.
Em cũng xin cám ơn quý Thầy Cô giảng dạy chương trình cao học Bộ mơn “Kỹ
Thuật Viễn Thơng” đã truyền dạy những kiến thức quý báu, những kiến thức này rất hữu
ích và giúp em rất nhiều khi thực hiện nghiên cứu.
Trong thời gian hữu hạn việc thực hiện đề tài của em khơng thể tránh những thiếu sót
trong Luận văn. Kính mong q Thầy Cơ thơng cảm và chỉ dạy thêm.
Thân chúc quý Thầy Cô lời chúc sức khỏe, niềm vui và hạnh phúc trong công việc và
cuộc sống!

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 12 năm 2014
Học viên thực hiện
Nguyễn Hồ Bá Hải


TĨM TẮT
Sự kết nối mạng phương tiện có tiềm năng quan trọng cho phép các ứng dụng đa
dạng liên quan đến an tồn giao thơng, hiệu quả giao thơng và thơng tin giải trí. Có rất
nhiều thách thức nghiên cứu cần được giải quyết cho đến khi việc triển khai rộng rãi của
mạng kết nối phương tiện (VANET) trở nên khả thi. Một trong những vấn đề quan trọng
bao gồm việc thiết kế các thuật tốn định tuyến có khả năng mở rộng, mạnh hơn với sự
gián đoạn thường xuyên của các đường truyền gây ra bởi sự di chuyển của các phương
tiện. Luận văn này đưa ra việc sử dụng thông tin về hướng di chuyển của các phương tiện
để dự đoán khả năng liên kết bị phá vỡ trước khi nó xảy ra. Các phương tiện được nhóm
theo vector vận tốc của chúng. Kiểu phân nhóm này đảm bảo rằng các phương tiện, thuộc
cùng một nhóm, có nhiều khả năng để thiết lập đường truyền đơn và qua nhiều nút ổn

định khi chúng đang di chuyển cùng nhau. Cơ chế được đưa ra trong luận văn làm giảm
tần suất của các yêu cầu làm tràn ngập mạng bởi việc kéo dài khoảng thời gian liên kết
của các tuyến được lựa chọn. Sự thi hành của cơ chế được đề xuất được đánh giá thông
qua các công cụ mô phỏng trên máy tính. Các kết quả mơ phỏng chỉ thị những lợi ích của
chiến lược định tuyến được đề xuất trong việc làm giảm tỉ lệ mất gói tin và tăng thông
lượng mạng.

ABSTRACT
Vehicular networking has significant potential to enable diverse applications
associated with traffic safety, traffic efficiency and infotainment. There are numerous
research challenges that need to be addressed until a wide deployment of Vehicular Adhoc Networks (VANET) becomes possible. One of the critical issues consists of the
design of scalable routing algorithms, which are robust to frequent path disruptions
caused by vehicles’s mobility. This thesis argues the use of information on vehicles’
direction to predict a possible link-breakage event prior to its occurrence. Vehicles are
grouped according to their velocity vectors. This kind of grouping ensures that vehicles,
belonging to the same group, are more likely to establish stable single and multihop paths
as they are moving together. The scheme presented in this thesis also reduces the
frequency of flood requests by elongating the link duration of the selected paths. The
performance of the scheme is evaluated through computer simulations. Simulation results
indicate the benefits of the proposed routing strategy in terms reducing packet loss and
increasing the end-to-end throughput.


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện. Các số liệu và kết luận
nghiên cứu trình bày trong luận văn chưa từng được công bố ở các nghiên cứu khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Học viên thực hiện

Nguyễn Hồ Bá Hải


Mục lục

MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ...............................................................................x
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................... xii
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................xiv
Chương 1 GIỚI THIỆU .................................................................................................1
1.1 Tổng quan .............................................................................................................1
1.2 Phác thảo sơ lược luận văn ....................................................................................3
Chương 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG VẬN TẢI THÔNG MINH ..............................5
2.1 Hệ thống vận tải thông minh .................................................................................5
2.2 Các chuẩn IEEE 802 .............................................................................................6
2.3 Chuẩn IEEE 802.11 ..............................................................................................6
2.3.1

Các mơ hình hoạt động ..................................................................................8

2.3.2

IEEE 802.11 - 1997 .......................................................................................9

2.3.3

IEEE 802.11a (OFDM) ...............................................................................10

2.3.4

IEEE 802.11b ..............................................................................................10

2.3.5

IEEE 802.11g ..............................................................................................10

2.3.6

IEEE 802.11n ..............................................................................................11

2.3.7

IEEE 802.11p ..............................................................................................11

2.3.8

IEEE 802.11 – 2012 ....................................................................................12

2.3.9

IEEE 802.11ac ............................................................................................12

2.3.10 Tổng quan của IEEE 802.11 lớp vật lý ........................................................12
2.4 Kiến trúc và các tiêu chuẩn của hệ thống vận tải thông minh ..............................13
2.4.1

Kiến trúc và các tiêu chuẩn tại Hoa Kỳ ........................................................13

2.4.2

Kiến trúc và các tiêu chuẩn tại Nhật Bản .....................................................16

2.4.3

Kiến trúc và các tiêu chuẩn tại châu Âu .......................................................17

2.5 Các yêu cầu đối với phương tiện hoạt động trong mạng VANET ........................20
2.6 Các ứng dụng trong mạng VANET .....................................................................21
2.6.1

Hệ thống hỗ trợ lái xe an toàn......................................................................21

2.6.2

Các phương tiện hợp tác nâng cao an toàn ...................................................22

2.6.3

Dịch vụ thông tin ITS ..................................................................................23

2.7 Kết luận ..............................................................................................................23
vii


Mục lục

Chương 3 CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG VANET .................25
3.1 Các giao thức phản ứng.......................................................................................25
3.1.1

Giao thức định tuyến AODV .......................................................................26

3.1.2

Kết luận .......................................................................................................27

3.2 Các giao thức chủ động .......................................................................................28
3.2.1

Giao thức DSDV .........................................................................................28

3.2.2

Kết luận .......................................................................................................34

3.3 Các giao thức lai (Hybrid) ...................................................................................34
3.3.1

Giao thức ZRP.............................................................................................34

3.3.2

Kết luận .......................................................................................................38

3.4 Một số giao thức thi hành trong mạng VANET ...................................................38
3.4.1

Giao thức CarNet ........................................................................................38

3.4.2

Định tuyến dựa trên dự đoán sự di chuyển MOPR .......................................40

3.5 Kết luận ..............................................................................................................42
Chương 4 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN HƯỚNG DI CHUYỂN CỦA
PHƯƠNG TIỆN ..........................................................................................44
4.1 Giao thức định tuyến dựa trên hướng di chuyển của phương tiện ........................45
4.1.1

Cơ chế phân nhóm phương tiện dựa trên hướng di chuyển ..........................46

4.1.2

Cơ chế định tuyến dựa trên sự phân nhóm phương tiện .............................48

4.2 Ứng dụng cơ chế định tuyến dựa trên hướng di chuyển vào giao thức định tuyến
DSDV .................................................................................................................52
4.3 Kết luận ..............................................................................................................55
Chương 5 MƠ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ .......................................................................56
5.1 Các mơ hình di động cho mạng VANET .............................................................56
5.1.1

Mơ hình ngẫu nhiên .....................................................................................58

5.1.2

Mơ hình luồng .............................................................................................59

5.1.3

Mơ hình giao thơng .....................................................................................60

5.1.3

Mơ hình hành vi ..........................................................................................60

5.1.4

Mơ hình dựa trên sự giám sát ......................................................................61

5.1.5

Kết luận .......................................................................................................61

5.2 Cơng cụ mô phỏng ..............................................................................................62
5.2.1

Công cụ mô phỏng mạng OMNeT++ ..........................................................62
viii


Mục lục

5.2.2

Công cụ mô phỏng giao thông đường bộ SUMO .........................................64

5.2.3

Mô phỏng kết hợp hai chiều ........................................................................65

5.2.4

Khung mô phỏng INET ...............................................................................71

5.3 Mơ hình mơ phỏng..............................................................................................72
5.4 Kết quả mơ phỏng ...............................................................................................76
5.4.1

Kết quả mơ phỏng mơ hình 1.......................................................................76

5.4.2

Kết quả mơ phỏng mơ hình 2.......................................................................79

5.2.3

Một số kết quả mơ phỏng khác ....................................................................81

5.5 Kết luận ..............................................................................................................84
Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................88
PHỤ LỤC ...................................................................................................................92
A.

Kết quả mô phỏng mô hình 1 ..............................................................................92

B.

Kết quả mơ phỏng mơ hình 2 ..............................................................................95

SƠ YẾU LÝ LỊCH (TRÍCH NGANG) ........................................................................98

ix


Danh sách các từ viết tắt

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADASE2
AODV
API
ASTM
BRP
CA
CALM
CALM
CAMP
CCA
DPSK
DQPSK
DSDV
DSR
DSRC
DSSS
ENOC
FCC
GPS
HRPs
HSLSR

IARP
IERP
IETF
IHVS
IP
ISM
ISTEA
ITS
ITSA
IVC
LAN
LLC

Advanced Driver Assistance Systems
Ad hoc On-Demand Distance Vector
Application Programming Interfaces
American Society for Testing and Materials
Bordercast Resolution Protocol
Certificate Authority
Communications, Air-interface, Long and Medium Range
Communications Access for Land Mobiles
Crash Avoidance Metrics Partnership
Cooperative Collision Avoidance
Differential Phase Shift Keying
Differential Quaternary Phase Shift Keying
Destination-Sequenced Distance Vector
Dynamic Source Routing
Dedicated Short Range Communications
Driving Safety Support Systems
Enterprise Network Operation Center

Federal Communications Commission
Global Positioning System
Hybrid Routing Protocols
Hazy Sighted Link State Routing
IntrA-zone Routing Protocol
IntEr-zone Routing Protocol
Internet Engineering Task Force
Intelligent Vehicle Highway Systems
Internet Protocol
Industrial, Scientific and Medical
Intermodal Surface Transportation Efficiency Act
Intelligent Transportation Systems
Intelligent Transportation Society of America
Inter-Vehicular Communications
Local Area Network
Logical Link Control

x


Danh sách các từ viết tắt

MAC
MACT
MANET
MDRP
MIMO
MOPR
NDP

Media Access Control
Multicast ACTivation
Mobile Ad-hoc NETworks
Moving Direction based Routing Protocol
Multiple-Input Multiple-Output
MOvement Prediction based Routing

NITSA

Neighbor Discovery Protocol
National Intelligent Transportation System Architecture

OBE
OBU

On Board Equipment
On-Board Unit

OLSR
PAN

Optimized Link State Routing
Personal Area Network

PATH
PRPs
RERR
RFID
RITA
RPGM

RREP

California Partners for Advanced Transit and Highways
Proactive Routing Protocols
Route ERRor

RREQ
RRPs
RSE
RVC
RWM
SAE
SDN
SUMO
TBRPF
V2I
V2V
VANET
VHRP
WAVE
ZRP

Radio Frequence IDentification
Research and Innovative Technology Administration
Reference Point Group Mobility
Route REPly
Route REQuest
Reactive Routing Protocols
Road-Side Equipment
Road - Vehicle Communications

Random Waypoint Model
Society of Automotive Engineers
Service Delivery Node
Simulation of Urban MObility
Topology Broadcast based on Reverse Path Forwarding
Vehicle-to-Roadside Infrastructure
Vehicle-to-Vehicle
Vehicular Ad-hoc NETworks
Vehicle-Heading based Routing Protocol
Wireless Access in Vehicular Environments
Zone Routing Protocol

xi


Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2-1: Mơ hình phân lớp OSI. .....................................................................................6
Hình 2-2: 802 LLC, MAC và PHY. ..................................................................................6
Hình 2-3: Lớp MAC và lớp Vật lý [35].............................................................................7
Hình 2-4: Mơ hình mạng vơ tuyến có hạ tầng cố định [32]. ..............................................9
Hình 2-5: Mơ hình mạng WLAN ad-hoc. .........................................................................9
Hình 2-6: Các thông số băng tần DSRC tại châu Âu, Bắc Mỹ, và Nhật Bản [1]. .............14
Hình 2-7: Kiến trúc ITS của Hoa Kỳ [1]. ........................................................................15
Hình 2-8: Bộ giao thức WAVE [1]. ................................................................................16
Hình 2-9: Kiến trúc ITS Smartway định vị, tìm đường, và truyền thơng [1]. ...................17
Hình 2-10: Kiến trúc ITS ISO CALM [1]. ......................................................................18
Hình 2-11: Kiến trúc hệ thống ITS của châu Âu [1]. .......................................................19
Hình 2-12: Kiến trúc chung bộ giao thức CALM sử dụng các lớp OSI [1]. .....................19

Hình 2-13: Các trang thiết bị cần thiết của một phương tiện. ..........................................20
Hình 2-14: Hệ thống hỗ trợ lái xe an tồn DSSS [9]........................................................21
Hình 2-15: Các hệ thống DSSS [9]. ................................................................................22
Hình 2-16: Các hệ thống an tồn ITS [7]. .......................................................................22
Hình 2-17: Các hệ thống ITS Spot [8]. ............................................................................23
Hình 3-1: Quy trình truy vấn RREQ/RREP [12]. ............................................................27
Hình 3-2: Minh họa của một mạng di động ad-hoc. ........................................................29
Hình 3-3: Quảng bá thơng tin định tuyến. .......................................................................30
Hình 3-4: Quảng bá thơng tin định tuyến. .......................................................................30
Hình 3-5: Cập nhập thơng tin định tuyến. .......................................................................31
Hình 3-6: Cập nhập liên kết bị phá vỡ.............................................................................31
Hình 3-7: Cập nhập liên kết bị phá vỡ.............................................................................31
Hình 3-8: Minh họa vấn đề của giao thức DSDV [13].....................................................32
Hình 3-9: Minh họa vùng định tuyến với ρ = 2 [15]. .......................................................35
Hình 3-10: Kiến trúc ZRP [15]. ......................................................................................36
Hình 3-11: Vùng định tuyến của nút S [15].....................................................................37
Hình 3-12: Vùng định tuyến của nút I [15]. ....................................................................37
Hình 3-13: Dịch vụ định vị Grid [33]. .............................................................................39
Hình 3-14: Ước lượng thời gian tồn tại liên kết [17]. ......................................................41
Hình 4-1: Trình bày vấn đề: khả năng gián đoạn liên kết có thể xảy ra ...........................46
Hình 4-2: Phân nhóm các phương tiện dựa trên vector vận tốc [20]. ...............................46
Hình 4-3: Xác định vector vận tốc (Vx, Vy) dựa trên hai vị trí liên tiếp. .........................47
Hình 4-4: Minh họa sự phân nhóm các phương dựa trên hướng di chuyển. .....................48

xii


Danh mục hình vẽ

Hình 4-5: Định dạng gói tin của một bản tin cập nhập tuyến [20]. ..................................49

Hình 4-6: Lưu đồ giải thuật q trình phân nhóm tại mỗi nút. .........................................50
Hình 4-7: Lưu đồ giải thuật quá trình cập nhập bản định tuyến tại mỗi nút. ....................51
Hình 4-8: Sơ đồ mạng minh họa sự di chuyển của các phương tiện. ...............................52
Hình 4-9: Thơng tin trong bảng định tuyến của các phương tiện. ....................................53
Hình 4-10: Ơ tơ thực hiện rẽ hướng tại giao lộ. ...............................................................53
Hình 4-11: Ơ tơ B thực hiện quảng bá thơng tin định tuyến. ...........................................54
Hình 4-12: Ơ tơ A và D thực hiện cập nhập thông tin định tuyến. ...................................54
Hình 4-13: Thơng định tuyến mới của các phương tiện. ..................................................55
Hình 5-1: Sự phân loại của mơ hình hóa sự di động của phương tiện [22].......................58
Hình 5-2: Mơ tả một giao lộ cùng các làn đường với chiều và số định danh của chúng. ..65
Hình 5-3: Tổng quan của khung mơ phỏng được kết hợp [23]. .......................................66
Hình 5-4: Sơ đồ các bản tin trao đổi giữa các môdun của hai bộ mơ phỏng [23]. ............67
Hình 5-5: Sơ đồ kết nối các mơ-đun mơ phỏng. ..............................................................72
Hình 5-6: Bản đồ khu vực mơ phỏng của Quận 1 thành phố Hồ Chí Minh......................73
Hình 5-7: Sơ đồ trên SUMO của khu vực mơ phỏng. ......................................................73
Hình 5-8: Sơ đồ các luồng trên khu vực mơ phỏng. ........................................................74
Hình 5-9: Sơ đồ mơ phỏng với một nguồn phát dữ liệu (Mơ hình 1). ..............................75
Hình 5-10: Sơ đồ các tuyến trên khu vực mơ phỏng (Mơ hình 2). ...................................76
Hình 5-11: Biểu đồ tỉ lệ mất gói trong mơ hình một nguồn phát dữ liệu. .........................77
Hình 5-12: Biểu đồ thơng lượng trong mơ hình một nguồn phát dữ liệu. ........................78
Hình 5-13: Biểu đồ độ trễ trong mơ hình một nguồn phát dữ liệu. ..................................78
Hình 5-14: Biểu đồ tỉ lệ mất gói trong mơ hình ba nguồn phát dữ liệu. ...........................79
Hình 5-15: Biểu đồ thơng lượng trong mơ hình ba nguồn phát dữ liệu. ...........................80
Hình 5-16: Biểu đồ độ trễ trong mơ hình ba nguồn phát dữ liệu. .....................................81
Hình 5-17: Biểu đồ tỉ lệ mất gói của giao thức DSDV và MDRP với các tốc độ di chuyển
của phương tiện và các khoảng thời gian quảng bá khác nhau.........................................82
Hình 5-18: Biểu đồ tỉ lệ mất gói của giao thức MDRP với các tốc độ truyền và thời gian
quảng bá khác nhau nhau trong mơ hình 1. .....................................................................83
Hình 5-19: Biểu đồ tỉ lệ mất gói của giao thức MDRP với các tốc độ truyền và thời gian
quảng bá khác nhau trong mơ hình 2...............................................................................84

xiii


Danh mục bảng

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2-1: Tổng quan của các chuẩn IEEE 802.11 [36]. ....................................................8
Bảng 2-2: Tổng Quan Của IEEE 802.11 Lớp Vật Lý [36]. ..............................................13
Bảng 3-1: Minh họa bảng thời gian thiết lập tuyến [13]. .................................................33
Bảng 5-1: Các thư mục trong OMNeT++ [24]. ...............................................................63
Bảng 5-2: Các tham số của môdun TraCIScenarioManager [25]. ....................................69
Bảng 5-3: Các tham số của môdun TraCIMobility. .........................................................69
Bảng 5-4: Một vài sự truy xuất API được hỗ trợ [25]. .....................................................70
Bảng 5-5: Thông số các luồng xe của mơ hình 1. ............................................................75
Bảng 5-6: Thơng số các luồng xe của mơ hình 2. ............................................................76

xiv


Chương 1: Giới thiệu

Chương 1

GIỚI THIỆU

1.1 Tổng quan
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 thống vận
tải thông minh (Intelligent Transportation Systems - ITS). 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 tồn trên các tuyến đường và vận tải hiệu quả và cung cấp kết nối
Internet khơng 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 thơng tin giao thơng 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 khơng dây. Trong một mạng
thơng tin vơ 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 MANETs
(Mobile Ad-hoc Networks) được sử dụng và quản lý mà khơng 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 mạng MANET ban đầu được thiết kế cho mục đích qn sự, thì hiện nay các
lợi ích trong các kỹ thuật vô tuyến, như mạng khu vực cá nhân PAN (Personal Area
Network) (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 MANET. Chúng cho phép hỗ trợ một phạm
vi rộng của các ứng dụng thương mại mới trên MANET. Bên cạnh các kỹ thuật đã kể
trên, truyền thông khoảng cách ngắn DSRC (Dedicated Short Range Communications) đã
làm cho việc thông tin liên phương tiện IVC (Inter-Vehicular Communications) và thông
tin giữa phương tiện và thiết bị trên các tuyến đường RVC (Road - Vehicle
Communications) trở nên khả thi trong các mạng MANET. Điều này đã khai sinh một

1

Chương 1: Giới thiệu

dạng mới của mạng MANET được biết đến như là mạng VANET (Vehicular Ad-hoc
Networks).
Mạng VANET là một trường hợp đặc biệt của MANET, cung cấp sự truyền thông
giữa các phương tiện gần kề và giữa các phương tiên với các thiết bị cố định gần nó,
thơng thường được gọi là thiết bị trên đường. 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, khơng 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 thơng). Thêm vào đó, các phương tiện giao thơng 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, cơng 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. Được cho phép bởi các hệ thống tầm ngắn và
tầm trung, bao gồm các sự truyền thông V2V (Vehicle-to-Vehicle) và V2I (Vehicle-toRoadside Infrastructure), 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
thơng tin tuyến đường một cách thơng 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 tồn đã được đề cập,
việc truyền thơng liên phương tiện IVC có thể được sử dụng để cung cấp các ứng dụng
tiện ích, chẳng hạn như thơng 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.
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 thơng tin phương tiện đến phương tiện 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
2


Chương 1: Giới thiệu

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 DSDV
(Destination-Sequenced Distance Vector). Các phương tiện được nhóm vào một số các
tập hợp theo hướng di chuyển của chúng. Các đường truyền thơng 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, thơng 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
tốn. 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 VHRP
(Vehicle-Heading based Routing Protocol) [20].
Với những ứng dụng thiết thực và tính cấp thiết để triển khai các ứng dụng đó vào hệ
thống giao thơng hiện nay nên em đã chọn thực hiện Đề tài luận văn này. Mục đích của
đề tài nhằm nghiên cứu về cơ chế định tuyến dựa trên hướng di chuyển của các phương
tiện giao thông để tránh việc các liên kết bị phá vỡ dẫn đến sự gián đoạn trong khi truyền

thông tin, giúp làm giảm tỉ lệ mất gói 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 kết nối phương tiện giao thông. Phương pháp nghiên cứu của đề tài là
sử dụng các công cụ mô phỏng để thực hiện và đánh giá khả năng thi hành của giao thức
định tuyến áp dụng cơ chế được đề xuất.
1.2 Phác thảo sơ lược luận văn
Chương 2: Tổng quan về đề tài Luận văn. Cung cấp một số nền tảng kiến thức về hệ
thống giao thông thông minh và mạng VANET. Đưa ra cái nhìn tổng quan về kiến trúc và
các tiêu chuẩn của hệ thống giao thông thông minh tại các khu vực trên thế giới, và mô tả
một số ứng dụng của mạng VANET.
Chương 3: Phân tích chi tiết về các giao thức định tuyến được sử dụng trong mạng
VANET, cách thức hoạt động, ưu điểm và nhược điểm của các giao thức này. Từ đó đưa
ra những thách thức nghiên cứu cần được giải quyết để đạt được sự thiết kế truyền thông
giữa các nút trong mạng VANET một cách hiệu quả. 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

3


Chương 1: Giới thiệu

mạnh để thích ứng với sự gián đoạn thường xuyên của các đường truyền gây ra bởi sự di
chuyển của các phương tiện.
Chương 4: Mô tả chi tiết về cơ chế định tuyến dựa trên hướng di chuyển của phương
tiện. Trong cơ chế này, các phương tiện được nhóm thành các tập hợp dựa theo hướng di
chuyển của chúng. Các đường truyền thơng được duy trì giữa các phương tiện thuộc về
cùng một nhóm. Trong nội dung của chương này đã đưa ra một sự sửa đổi đối với giao
thức DSDV với việc bổ sung cơ chế định tuyến được đề xuất để đưa ra một giao thức
định tuyến mới được gọi là MDRP (Moving Direction based Routing Protocol).
Chương 5: Đưa ra các mơ hình và cơng cụ mô phỏng để thực hiện việc đánh giá giao

thức định tuyến MDRP được đề xuất. Đưa ra các kết quả mô phỏng và sự đánh giá khả
năng thi hành của giao thức định tuyến MDRP khi so sánh với giao thức DSDV, qua đó,
đưa ra các kết luận về những sự cải tiến của cơ chế định tuyến được đề xuất khi áp dụng
vào trong những giao thức định tuyến của VANET.
Chương 6: Tổng kết các công việc đã thực hiện trong Luận văn, những vấn đề đã giải
quyết, và những vấn đề vẫn còn tồn tại cũng như hướng phát triển để giải quyết chúng.

4


Chương 2: Tổng quan hệ thống vận tải thông minh

Chương 2

TỔNG QUAN HỆ THỐNG VẬN TẢI THÔNG MINH

2.1 Hệ thống vận tải thông minh
Sự kết nối mạng các phương tiện giao thông phục vụ như một trong những công
nghệ khả dụng quan trọng nhất được yêu cầu để thi hành vô số các ứng dụng liên quan
đến các phương tiện giao thông, tài xế, hành khách, và người đi bộ. Các ứng dụng này
mới lạ và là các mục tiêu lâu dài của các nhóm nghiên cứu và các cơng ty. Hệ thống giao
thông vận tải thông minh (ITS) nhằm mục đích để sắp xếp các hoạt động của các phương
tiện giao thông, quản lý giao thông, hỗ trợ các tài xế với sự an tồn và thơng tin khác,
cùng với việc cung cấp các ứng dụng thuận tiện cho các hành khách đã khơng cịn giới
hạn trong các phịng thí nghiệm và các cơ sở kiểm thử của các cơng ty. Các ví dụ chính
của các dịch vụ như vậy bao gồm các hệ thống thu phí tự động, các hệ thống hỗ trợ tài xế
và các hệ thống cung cấp thông tin khác. Hoạt động cơ sở này cũng đã được hỗ trợ bởi
những nỗ lực phối hợp để chuẩn hóa và hình thành của các tập đồn, và cơ quan chính
phủ và cơng nghiệp khác nhằm mục đích để thiết lập các nguyên tắc hướng dẫn, các yêu
cầu, và các kết quả đầu tiên trên các giải pháp cho các hệ thống truyền thông mà chủ yếu

bao gồm các phương tiện và những người sử dụng bên trong các phương tiện đó.
Sự cuốn hút xung quanh việc kết nối mạng các phương tiện giao thông không chỉ vì
các ứng dụng và các lợi ích tiềm năng của chúng, mà cịn vì các thách thức và quy mơ của
các giải pháp. Trong số những thách thức kỹ thuật cần được khắc phục, tính di động cao
của các phương tiện, phạm vi rộng của các tốc độ tương đối giữa các nút, tính chất thời
gian thực của các ứng dụng, và vô số các yêu cầu liên quan đến hệ thống và ứng dụng có
thể được liệt kê ra. Ngồi ra, sự xem xét các ứng dụng ITS địi hỏi thông tin phải được
chuyển tiếp qua nhiều bước giữa các ô tô. Các mạng phương tiện giao thông đang sẵn
sàng để trở thành các mạng ad-hoc được phân phối rộng rãi nhất và qui mô rộng lớn nhất.
Những thách thức và cơ hội đó phục vụ như là nền tảng của sự quan tâm rộng rãi trong
việc kết nối mạng phương tiện giao thơng của các cơ quan chính phủ, giáo dục, và công
nghiệp như Toyota, BMW, và Daimler-Chrysler. Hệ thống hỗ trợ điều khiển tiên tiến
ADASE2 (Advanced Driver Assistance Systems), Hợp tác theo luật phòng tránh tai nạn
CAMP (Crash Avoidance Metrics Partnership), Lái xe tại châu Âu (Chauffeur in EU),
CarTALK2000, FleetNet, California PATH (California Partners for Advanced Transit
and Highways), DEMO 2000 bởi Viện Nghiên cứu ô tô Nhật Bản JSK (Japan Automobile
Research Institute) [20] là các dự án quan trọng, một bước tiến lớn trong việc thực hiện
các dịch vụ giao thông thông minh ITS.

5


Chương 2: Tổng quan hệ thống vận tải thông minh

2.2 Các chuẩn IEEE 802
Các giao thức WLAN IEEE 802.11 là một phần của dịng IEEE 802 là dịng chuẩn
hóa mạng cục bộ (LAN) và mạng đơ thị (WAN). Dịng IEEE 802 có một lớp điều khiển
liên kết lơgic LLC (Logical Link Control) chung, được chuẩn hóa trong IEEE 802.2. Lớp
trên của LLC là lớp mạng (Network) thông thường là IP (Internet Protocol) với các giao
thức định tuyến của nó như AODV hay DSDV cho mạng Ad-hoc.

Application
Presentation
Session

Các giao thức định
tuyến IP

Transport

LLC IEEE802.2

Network

MAC

Data Link
PHY
Physical
Hình 2-1: Mơ hình phân lớp OSI.

Bên dưới LLC, lớp MAC (Media Access Control) và lớp vật lý tương ứng (PHY)
được đóng gói với nhau trong cùng một nhóm chuẩn con. Có nhiều nhóm chuẩn con tồn
tại cho Ethernet và mạng LAN không dây được đặc trưng trong 802.11.
IEEE802.2 Logical Link Control (LLC)
IEEE802.3
MAC
IEEE802.3
PHY
CSMA/CD

IEEE802.4
MAC
IEEE802.4
PHY
Token Bus

IEEE802.5
MAC
IEEE802.5
PHY
Token Ring

…
…

IEEE802.11
MAC
IEEE802.11
PHY
WLAN

…
…

Hình 2-2: 802 LLC, MAC và PHY.

2.3 Chuẩn IEEE 802.11
Chuẩn IEEE 802.11 đặc trưng cho cả lớp vật lý và lớp điều khiển môi trường truy
cập. Nhiều sự mở rộng đã được thêm vào IEEE 802.11 nhằm cải tiến lớp MAC hoặc lớp
vật lý. Những sự mở rộng lớp MAC chủ yếu nhằm cải tiến sự bảo mật hoặc chất lượng

dịch vụ (QoS). Những sự mở rộng lớp vật lý chủ yếu định nghĩa lại cách thức lớp vật lý
6


Chương 2: Tổng quan hệ thống vận tải thông minh

hoạt động. Trong thực tế, chúng là một sự thay thế hơn là một sự mở rộng. Tổng quan cấu
trúc của IEEE 802.11 được cho như trong hình bên dưới:
802.11 Medium Access Control (MAC)
SME/MLME
Môdun Điều Khiển
MAC (Sync, Beacon)

Sự phân đoạn

Ghép đoạn

Thủ tục chuyển gói
Chức năng điều tiết (PCF, DCF) SIFS, PIFS, DIFS,
EIFS, CSMA/CD
IEEE 802.11i – Cơ chế bảo mật
IEEE 802.11e – Cơ chế QoS

Hình 2-3: Lớp MAC và lớp Vật lý [35].

Một danh sách đầy đủ của tất cả sự mở rộng IEEE 802.11 có thể được tìm thấy như
sau:
Chuẩn

Mơ tả

IEEE 802.11 a

5GHz OFDM PHY – 54 Mbps

IEEE 802.11 b

2.4 GHz CCK PHY – 11 Mbps

IEEE 802.11 c

Cài đặt cầu nối 802.11

IEEE 802.11 d

Chuyển vùng quốc tế

IEEE 802.11 e

Sự cải tiến QoS

IEEE 802.11 f

Giao thức liên AP

IEEE 802.11 g

2.4 GHz OFDM PHY – 54 Mbps

IEEE 802.11 h

Sự mở rộng qui định 5 GHz

IEEE 802.11 i

Sự cải tiến bảo mật

IEEE 802.11 j

Sự mở rộng băng tầng 5 GHz Nhật Bản

IEEE 802.11 k

Sự đo lường tài nguyên vô tuyến

7


Chương 2: Tổng quan hệ thống vận tải thông minh

IEEE 802.11 m

Sự bảo trì

IEEE 802.11 n

PHY thơng lượng cao

IEEE 802.11 p

Truy cập vô tuyến trong môi trường giao thông

IEEE 802.11r

Chuyển tiếp BSS nhanh (FT)

IEEE 802.11s

Tập dịch vụ mở rộng

IEEE 802.11u

Những cải tiến liên quan đến HotSpot

IEEE 802.11v

Quản lý mạng vô tuyến

IEEE 802.11w

Các khung quản lý được bảo vệ

IEEE 802.11y

Vận hành 3650 – 3700 MHz tại Hoa Kỳ

IEEE 802.11z

Sự mở rộng thiết lập kết nối trực tiếp DLS

IEEE 802.11aa

Tạo luồng mạnh cho luồng vận chuyển video và âm
thanh

IEEE 802.11ac

Cải tiến dựa trên 802.11n, thông lượng cao

IEEE 802.11ad

Thông lượng cao 60 GHz

IEEE 802.11ae

Độ ưu tiên của các khung quản lý

IEEE 802.11af

TV Whitespace
Bảng 2-1: Tổng quan của các chuẩn IEEE 802.11 [36].

2.3.1 Các mơ hình hoạt động
Các chuẩn IEEE 802.11, đặc trưng hai cách thức khác nhau để cấu hình một mạng:
ad-hoc và cơ sở hạ tầng.
Mơ hình cơ sở hạ tầng thơng thường các điểm truy cập mạng được cố định đối với
các nút di động có thể thơng tin. Các điểm truy cập mạng đó thơng thường được kết nối
đến các đường truyền mặt đất để mở rộng dung lượng của mạng LAN bởi việc bắt cầu
giữa các nút không dây đến các nút có dây khác. Nếu phạm vi phục vụ của các điểm truy
cập chồng lấn lên nhau, các nút di động có thể được chuyển giao giữa chúng. Cấu trúc

này tương tự với mạng di động ngày nay trên thế giới.

8


Chương 2: Tổng quan hệ thống vận tải thơng minh

Hình 2-4: Mơ hình mạng vơ tuyến có hạ tầng cố định [32].

Trong một mạng ad-hoc, các máy tính được kết nối với nhau thành dạng của một
mạng “tức thời”. Như biểu diễn trong Hình 2-5, khơng có một cấu trúc cố định cho mạng,
khơng có các điểm cố định và thơng thường mỗi nút có khả năng truyền thơng với từng
nút khác trong phạm vi thơng tin của nó. Chẳng hạn như các mạng MANET.

Hình 2-5: Mơ hình mạng WLAN ad-hoc.

Người ta có thể nghĩ về một sự kết hợp hai mơ hình đó thành một cấu trúc mạng lai.
Như vậy nó có thể bổ trợ việc truy cập Internet với một số lượng lớn các nút di động với
chỉ một vài trạm gốc. Hiện tại có một vài đề xuất về chuẩn cho một mạng lai như vậy sẽ
được đề cập chi tiết trong chương kế tiếp của Luận văn.
2.3.2 IEEE 802.11 - 1997
Phiên bản đầu tiên của chuẩn IEEE 802.11 được phát hành vào năm 1997 và được
làm rõ vào năm 1999, nhưng hiện tại đã bị dỡ bỏ. Nó đặc trưng hai tốc độ mạng là 1

9


Chương 2: Tổng quan hệ thống vận tải thông minh

Mbps và 2 Mbps được phát qua tín hiệu hồng ngoại hoặc trong băng tần công nghiệp,

khoa học, và y tế ISM (Industrial, Scientific and Medical) tại tần số 2.4 GHz. Mã hóa
được sử dụng là DPSK (Differential Phase Shift Keying) cho 1 Mbps và DQPSK
(Differential Quaternary Phase Shift Keying) cho 2 Mbps. Chuẩn IEEE 802.11 ban đầu
nhanh chóng được nối tiếp bởi IEEE 802.11b.
2.3.3 IEEE 802.11a (OFDM)
Chuẩn IEEE 802.11a sử dụng băng tần 5 GHz, hoạt động tại tốc độ 54 Mbps, và tốc
độ thực tế vào khoảng 20 Mbps. Tốc độ được giảm đến 48, 36, 34, 18, 12, 9 và 6 Mbps
nếu được yêu cầu. IEEE 802.11a có 12 kênh không chồng lấn, 8 kênh được dùng cho
trong nhà và 4 kênh được sử dụng cho truyền thông điểm – điểm. IEEE 802.11a có thể
khơng được chấp nhận rộng rãi bởi vì việc sử dụng của chuẩn IEEE 802.11b, và việc liên
quan đến việc sử dụng băng tần 5 GHz.
2.3.4 IEEE 802.11b
IEEE 802.11b có phạm vi hoạt động đến vài trăm mét với các ăng ten đẳng hướng độ
lợi thấp được sử dụng trong các thiết bị IEEE 802.11b. IEEE 802.11b có tốc độ dữ liệu tối
đa là 11Mbps. Tuy nhiên, phần lớn băng thông này được sử dụng cho phí tổn điều khiển
truyền thơng; trong thực tế thông lượng tối đa vào khoảng 5.5 Mbps. Các thiết bị sử dụng
IEEE 802.11b chịu sự giao thoa từ các sản phẩm khác hoạt động trong băng tần 2.4 GHz.
Các thiết bị hoạt động trong dãi 2.4 GHz bao gồm lị vi sóng, thiết bị Bluetooth, điện
thoại khơng dây, và một số thiết bị vô tuyền cầm tay.
2.3.5 IEEE 802.11g
Trong tháng 6 năm 2003, một sự mở rộng lần thứ ba với lớp vật lý đã được thông
qua: IEEE 802.11g. Chuẩn IEEE 802.11g hoạt động ở băng tần 2.4 GHz như IEEE
802.11b, nhưng sử dụng cơ chế truyền dựa trên OFDM tốc độ bit lớp vật lý tối đa lên đến
54 Mbps hay khoảng 22 Mbps thơng lượng trung bình. Phần cứng 802.11g hồn tồn
tương thích với phần cứng IEEE 802.11b.
Chuẩn IEEE 802.11g đã nhanh chóng được chấp nhận bởi những người sử dụng bắt
đầu từ tháng một năm 2003 trước khi phê chuẩn với mong muốn về tốc độ dữ liệu cao
hơn và giảm chi phí sản xuất. Mùa hè năm 2003, hầu hết các sản phẩm hai băng tần IEEE
802.11a/b trở thành hai băng tần/ba chế độ, hỗ trợ a và b/g trong một cạc chuyển tiếp di
động đơn hay điểm truy cập (Access Point). Hiện nay các phần cứng hỗ trợ IEEE 802.11g

đã khả dụng hầu như từ tất cả các nhà sản xuất; tuy nhiên cũng giống như IEEE 802.11b,
các thiết bị IEEE 802.11g chịu sự giao thoa từ các sản phẩm khác hoạt động trong băng
tần 2.4 GHz, chẳng hạn như bàn phím khơng dây.
10


Chương 2: Tổng quan hệ thống vận tải thông minh

2.3.6 IEEE 802.11n
Chuẩn IEEE 802.11n là một sự sửa đổi cải tiến theo các chuẩn IEEE 802.11 trước đó
bởi việc thêm vào các ăng ten MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). IEEE 802.11
hoạt động trên cả hai băng tần 2.4 GHz và 5 GHz, việc hỗ trợ băng tần 5 GHz là tùy chọn.
IEEE 802.11n hoạt động với tốc độ dữ liệu mạng tối đa từ 54 Mbps đến 600 Mbps. IEEE
đã chấp thuận sự sửa đổi và nó được phát hành vào tháng 10 năm 2009. Trước khi sự phê
chuẩn cuối cùng, các hãng sản xuất đã sẵn sàng chuyển sang các mạng 802.11n dựa trên
sự chứng nhận của Wi-Fi Alliance của các sản phẩm tuân theo một bản nháp 2007 của sự
đề xuất 802.11n.
2.3.7 IEEE 802.11p
IEEE 802.11p là một sự chỉnh sửa đã được chấp thuận với chuẩn IEEE 802.11 để bổ
sung việc truy cập vô tuyến trong môi trường giao thông WAVE (Wireless Access in
Vehicular Environments), một hệ thống thông tin sử dụng cho các phương tiện giao
thơng. Nó định nghĩa sự cải tiến với 802.11 (cở sở của các sản phẩm được thương mại
như Wi-Fi) được yêu cầu để hỗ trợ các ứng dụng của Hệ thống vận tải thông minh ITS
(Intelligent Transportation Systems). Sự cải tiến này bao gồm trao đổi dữ liệu giữa các
phương tiện di chuyển tốc độ cao, và giữa các phương tiện và các thiết bị hạ tầng ven
đường trong băng tần ITS 5.9 GHz được cấp phép (5.85 – 5.925 GHz). IEEE 1609 là một
chuẩn lớp cao hơn dựa trên chuẩn IEEE 802.11p.
Về một vài mặt, IEEE 802.11p đã được xem xét cho truyền thông khoảng cách ngắn
chuyên dụng DSRC (Dedicated Short Range Communications), một dự án thuộc Bộ giao
thông vận tải Hoa Kỳ dựa trên kiến trúc truyền thơng, giao diện khơng khí, phạm vị dài

và trung bình CALM (Communications, Air-interface, Long and Medium Range) của tổ
chức chuẩn hóa quốc tế OSI cho các mạng thông tin dựa trên phương tiện xe cộ, đặc thù
cho các ứng dụng như thu phí cầu đường, các dịch vụ an tồn giao thơng, và các giao dịch
thương mại thơng qua các xe hơi. Tầm nhìn sau cùng là mạng lưới quốc gia cho phép sự
thông tin giữa các phương tiện và các điểm truy cập ven đường hoặc các phương tiện
khác. IEEE 802.11p được thiết kế để làm việc với các phương tiện hoạt động tại vận tốc
lên đến 250km/h và trong phạm vị 1000m với tốc độ dữ liệu tối thiểu là 3Mbps.
Tại châu Âu, IEEE 802.11p được sử dụng như một cơ sở cho chuẩn ITS – G5, hỗ trợ
giao thức “GeoNetworking” cho phương tiện với phương tiện và cho phương tiện với
truyền thông mạng hạ tầng. ITS – G5 và “GeoNetworking” được chuẩn hóa bởi Viện tiêu
chuẩn viễn thơng châu Âu ETSI cho hệ thống vận tải thông minh ITS.

11