Nghiên cứu và so sánh hiệu năng của một số giao thức định tuyến mạng vanet

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRƯƠNG THỊ PHƯƠNG CHI

NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH HIỆU NĂNG
CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
MẠNG VANET

LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Đà Nẵng, Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRƯƠNG THỊ PHƯƠNG CHI

NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH HIỆU NĂNG
CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
MẠNG VANET

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 61.49.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ VĂN SƠN

Đà Nẵng, Năm 2017

ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT...........................................................iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................vii


iii

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................83
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)







1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay công nghệ thơng tin đã có những bƣớc tiến vƣợt bậc và đƣợc
áp dụng vào rất nhiều các mặt của đời sống xã hội nhƣ kinh tế, giáo dục, y tế,
quân sự,...và trong đó có ngành giao thơng một số lƣợng 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 phƣơng tiện xe cộ, một vài dịch vụ di động

mới hiệu quả kinh tế và các ứng dụng cho các mạng giao thông đã đƣợc
nghiên cứu, đặt nền tảng cho hệ thống vận tải thông minh. Nhiều công nghệ
đã đƣợc đề xuất cho hệ thống vận tải thơng minh nhằm mục đích tăng sự an
toàn trên các tuyến đƣờng và vận tải hiệu quả và cung cấp kết nối Internet
không dây ở khắp mọi nơi. Nhu cầu truyền thông ngày càng lớn đ i hỏi những
dịch vụ chất lƣợng cao, do đó cần phải có cơ sở hạ tầng đáp ứng cho q trình
truyền thông trên nhiều môi trƣờng khác nhau. Đặc biệt sự ra đời mạng không
dây đã đáp ứng một phần nhu cầu truyền thơng cho những nơi mà mạng có
dây khơng thể thực hiện tốt đƣợc Thêm vào đó là các nghĩa truyền thơng khác,
chẳng hạn các tài xế có thể nhanh chóng cập nhập thơng tin giao thơng nổi bậc
về các tuyến đƣờng với chi phí thấp. Với những lý do này, truyền thông vô
tuyến dành cho phƣơng tiện giao thông đã trở thành một công nghệ rất quan
trọng.
Các mạng thông tin vô tuyến đƣợc 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 thơng tin vơ tuyến có cơ sở hạ tầng, các


2
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) đƣợc sử dụng và quản lý mà khơng có một cơ sở hạ tầng đƣợc thiết
lập trƣớc. 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 l trung tâm.
Do MANET là một mạng mềm dẻo mà có thể đƣợc thiết lập tại bất cứ
đâu vào bất cứ thời điểm nào mà không cần đến cơ sở hạ tầng hiện tại, bao
gồm cả sự cấu hình trƣớc đó và ngƣời quản trị, mọi ngƣời có thể nhận ra tiềm
năng thƣơng mại và lợi thế của mạng ad hoc có thể mang lại. MANET có thể
đƣợc dùng trong quân sự, trong các mạng cảm biến, các hoạt động cứu hộ, sử

dụng để truyền thông giữa các sinh viên trong khu trƣờng sở, trao đổi thông
tin và dữ liệu trong các khu thƣơng mại, tự do chia sẻ kết nối Internet, dùng
trong các buổi hội thảo,…
Các mạng MANET hiện tại đang nhận đƣợc 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 đƣợc thiết kế cho mục đích
qn sự, thì hiện nay các lợi ích trong các kỹ thuật vô tuyến, nhƣ 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 s dụng MANETs. Chúng cho phép hỗ trợ một phạm vi rộng của các
ứng dụng thƣơng 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 việc thông tin liên phƣơng tiện (Inter-Vehicular
Communications - IVC) và thông tin phƣơng tiện – tuyến đƣờng (RoadVehicle Communications – RVC) trở nên khả thi trong các mạng MANET.


3
Điều này đã khai sinh một dạng mới của mạng MANET đƣợc biết đến nhƣ là
mạng Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) [2].
Mạng VANET là một trƣờng 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 phƣơng tiện. Tuy nhiên, khơng giống nhƣ MANET, tính
di động của các phƣơng tiện trong VANET bị ràng buộc chung bởi các tuyến
đƣờng đƣợc định trƣớc. Vận tốc của phƣơng tiện cũng đƣợc ràng buộc theo
các giới hạn tốc độ, mức độ tắc nghẽn trên tuyến đƣờng, và các cơ chế điều
khiển lƣu lƣợng (nhƣ đèn giao thông). Thêm vào đó, các phƣơng tiện giao
thơng có thể đƣợc trang bị thiết bị phát sóng khoảng cách xa hơn, nguồn năng
lƣợng có khả năng phục hồi, và khả năng lƣu trữ cao hơn. Do đó, cơng suất
xử lý và khả năng lƣu trữ không phải là vấn đề trong mạng VANET nhƣ
trong mạng MANET.
Cùng với sự phát triển hiện tại trong lĩnh vực VANET, một số lƣợng các

ứng dụng cho việc bố trí phƣơng tiện đã đƣợc đƣa 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 nhƣ tại các giao lộ hay các
lối vào đƣờng cao tốc. Các hệ thống an tồn có thể phổ biến thông tin tuyến
đƣờng một cách thông minh, nhƣ các sự cố, tắc nghẽn lƣu lƣợng thời gian
thực, việc thu phí đƣờng cao tốc, hay điều kiện mặt đƣờng đến các phƣơng
tiện trong lân cận vị trí đƣợc đề cập. Điều này giúp tránh việc các phƣơng tiện
bị dồn ứ và theo đó cải thiện hiệu suất s dụng các tuyến đƣờng. Bên cạnh các
ứng dụng an toàn đã đƣợc đề cập, việc truyền thơng liên phƣơng tiện IVC có
thể đƣợc sử dụng để cung cấp các ứng dụng tiện ích, chẳng hạn nhƣ thông tin
thời tiết, vị trí các trạm xăng hay nhà hàng, và các ứng dụng truyền thông
tƣơng tác nhƣ truy cập Internet, tải nhạc, và phân phối nội dung. Với những


4
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 này.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Khóa luận tập trung đi sâu nghiên cứu về mạng VANET, kết hợp phân
tích trên lý thuyết cùng thực nghiệm mô phỏng để so sánh và đánh giá một số
giao thức định tuyến.
Nội dung cụ thể gồm:
 Tìm hiểu, nghiên cứu về mạng khơng dây và mạng VANET
 Nghiên cứu sâu về các giao thức định tuyến trong mạng VANET.
Xác định các giá trị cần so sánh trong mạng VANET

 Mô phỏng so sánh và đánh giá một số giao thức định tuyến trong



mạng VANET thông qua NS2.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tƣợng nghiên cứu
 Mạng VANNET
 Giao thức định tuyến
 Phạm vi nghiên cứu
 Nghiên cứu giao thức định tuyến trong mạng VANET
 So sánh đánh giá các giao thức định tuyến
 Phần mềm mô phỏng NS2
 Phần mềm hổ trợ mô phỏng MOVE và SUMO
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cứu, sử dụng hai phƣơng pháp chính là nghiên cứu
lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm.
 Phƣơng pháp lý thuyết
 Các tài liệu về mạng không dây và mạng VANET


5
 Các tài liệu liên quan đến giao thức định tuyến trong mạng
VANET
 Phân tích so sánh và đánh giá các giao thức định tuyến trong mạng
VANET
 Tìm hiểu, nghiên cứu các phần mềm hổ trợ mô phỏng nhƣ MOVE,
SUMO, NS2
 Phƣơng pháp thực nghiệm
 Mô phỏng so sánh và đánh giá các giao thức định tuyến bằng NS2
 So sánh, đánh giá hiệu suất của các giao thức định tuyến trong
mạng VANET
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

 Thực hiện nghiên cứu tổng quan về mạng VANET, tìm hiểu chuyên
sâu hơn về các giao thức định tuyến trong mạng VANET.
 Nghiên cứu một cách chi tiết về mơi trƣờng mạng, các mơ hình
chuyển động đặc trƣng. Thực nghiệm so sánh và đánh giá các giao
thức định tuyến trong mạng VANET bằng NS2.
 So sánh, đánh giá thực tiễn các giao thức định tuyến trong mạng
VANET nhằm có những cải tiến hơn nữa để nâng cao hiệu năng
mạng.
6. Bố cục của luận văn
Luận văn đƣợc tổ chức thành ba Chƣơng với nội dung chính nhƣ sau:
Chƣơng 1. Nghiên cứu tổng quan về mạng không dây và mạng VANET
Chƣơng 2. Nghiên cứu các giao thức định tuyến trong mạng VANET
Chƣơng 3. Thực nghiệm so sánh hiệu năng và đánh giá hiệu năng DSR,
AODV, AOMDV và GPSR trong mạng VANET


6

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ MẠNG VANET
Chƣơng này trình bày tổng quan về đề tài, khái quát các nội dung liên
quan, các vấn đề tồn tại. Nội dung của chƣơng bao gồm 2 phần chính:
Phần thứ nhất là giới thiệu và phân loại mạng khơng dây: Trình bày khái
quát, tổng quan về mạng không dây và phân loại mạng khơng dây.
Phần thứ hai là tìm hiểu mạng không dây đặc biệt VANET: Giới thiệu
mạng VANET, khái niệm, đặc điểm, kiểu kết nối, cơ chế hoạt động, ứng dụng
trong mạng VANET.
1.1. GIỚI THIỆU VÀ PHÂN LOẠI KHÔNG DÂY
1.1.1. Giới thiệu

Mạng khơng dây đƣợc đánh dấu mốc hình thành từ những năm 1887 khi
Heinrich Rudolf Hertz chứng minh đƣợc thuyết điện từ Maxwell thơng qua
thực nghiệm. Từ đó đến nay các nhà nghiên cứu đã cho ra đời hàng loạt phát
minh sáng chế góp phần đƣa cơng nghệ mạng không dây không ngừng cải
tiến vƣợt trội về tốc độ truyền nhận dữ liệu.

Hình 1.1. Sự phát triển của mạng không dây


7
Nhờ những cải tiến nhanh chóng trong cơng nghệ mạng không dây và sự
ra đời của các dịch vụ và ứng dụng không dây mới, phạm vi truyền thông
không dây đã có những thay đổi đáng kể. Với sự nổi lên của các mạng tế bào
thế hệ thứ ba làm tăng tốc độ truyền dữ liệu, cho phép cung cấp các dịch vụ
dữ liệu di động đa dạng với tốc độ cao hơn. Trong khi đó thì các chuẩn mới
cho sóng vơ tuyến phạm vi ngắn nhƣ Bluetooth, 802.11, HiperLAN và truyền
hồng ngoại đang hỗ trợ để tạo phạm vi rộng hơn cho các ứng dụng mới tại các
hộ gia đình hay xí nghiệp, cho phép truyền thơng khơng dây dữ liệu đa
phƣơng tiện đƣợc tốt hơn.
Nói chung, mạng khơng dây là mạng s dụng phƣơng tiện truyền là sóng
hồng ngoại hoặc vô tuyến điện để chia sẻ thông tin và các tài nguyên giữa các
thiết bị. Nhiều kiểu thiết bị không dây đang đƣợc s dụng phổ biến ngày nay
nhƣ các thiết bị cá nhân cầm tay, các máy tính xách tay, các máy điện thoại di
động, cảm biến không dây (wireless sensor), các thiết bị nhận vệ tinh…
Mạng khơng dây có các đặc tính nhƣ sau:
 Nhiễu cao hơn trong khi độ tin cậy thấp hơn:
 Các

tín hiệu hồng ngoại chịu nhiễu từ ánh sáng mặt trời và các nguồn

nhiệt và có thể bị che chắn bởi nhiều loại vật cản. Các tín hiệu vơ tuyến điện
thƣờng có thể xuyên qua nhiều loại vật cản tuy nhiên chúng có thể bị nhiễu
bởi các thiết bị điện và điện t .
 Truyền

quảng bá đồng nghĩa với việc tất cả các thiết bị có khả năng

gây nhiễu cho nhau.
 Tự

nhiễu bởi đặc tính truyền đa đƣờng(multi-path fading).

 Băng thơng và tốc độ truyền thấp hơn: Thông thƣờng tốc độ truyền
của mạng không dây chậm hơn và không ổn định so với mạng có dây, dẫn
đến độ trễ và biến động trễ (jitter) cao hơn. Đây là nguyên nhân làm giảm chất
lƣợng dịch vụ.


8
 Các điều kiện mạng biến đổi cao và thất thƣờng


Tỉ lệ mất mát dữ liệu cao hơn do nhiễu



Việc di chuyển của ngƣời dùng dẫn đến việc bị ngắt kết nối thƣờng



Sự thay đổi kênh khi những ngƣời dùng di chuyển vòng quanh



Năng lƣợng nhận đƣợc giảm dần theo khoảng cách

xun

 Các tài ngun tính tốn và năng lƣợng bị hạn chế:


Sức mạnh tính tốn, bộ nhớ, kích thƣớc ổ đĩa, dung lƣợng pin bị hạn

chế cũng nhƣ việc giới hạn kích cỡ thiết bị, trọng lƣợng và chi phí.


Sự hạn chế của các tần số với các quy định khắt khe



Sự khan hiếm và đắt của phổ



Giới hạn kích cỡ thiết bị dẫn tới việc các kết quả bị giới hạn trong

giao diện ngƣời dùng và màn hình
 Độ bao phủ dịch vụ bị hạn chế: Do việc giới hạn công suất phát của
thiết bị mạng dẫn đến khoảng cách truyền bị hạn chế, việc thực thi dịch vụ
trong mạng không dây phải đối mặt với nhiều ràng buộc và chịu nhiều thách

thức hơn so với mạng có dây.
 Thực hiện bảo mật khó hơn: Do giao diện sóng vơ tuyến là có thể bị
truy cập bởi bất kỳ ngƣời nào trong phạm vi phủ sóng của thiết bị phát nên
việc đảm bảo an ninh mạng không dây là khó thực thi hơn.
Hiện nay có nhiều kiểu mạng khơng dây tồn tại và có thể đƣợc phân loại
theo nhiều cách đa dạng phụ thuộc vào tiêu chuẩn đƣợc lựa chọn cho việc
phân loại.
1.1.2. Phân loại mạng không dây
a. Phân loại theo định dạng và kiến trúc mạng
Các mạng khơng dây có thể đƣợc chia thành hai kiểu lớn dựa trên cách
làm thế nào mạng đƣợc khởi tạo và kiến trúc mạng bên dƣới.


9
Ngƣời ta có thể phân thành hai loại:
 Mạng dựa trên cơ sở hạ tầng: Mạng dựa trên cơ sở hạ tầng đƣợc tạo
bởi các nút mạng có kết nối khơng dây, có thể di động, chúng truyền thơng
với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qua một nút thuộc mạng có dây (nút
cố định), nút này đồng thời đóng vai trị nút cổng, qua đó các nút mạng khơng
dây có thể kết nối với các máy tính trong mạng có dây và Internet.
Ví dụ mạng gồm một số nút di động không dây kết nối với một hoặc
một vài AP (Access Point), các AP này có thể kết nối với mạng LAN có dây
và Internet. WLAN thuộc kiểu này.
 Mạng khơng có cơ sở hạ tầng (MANET): Trong trƣờng hợp này mạng
đƣợc tạo một cách động thông qua việc kết hợp của một tập tùy

các nút độc

lập. Khơng có sự sắp xếp trƣớc bất chấp vai trò xác định của mỗi nút. Thay vì
đó, mỗi nút đƣa ra quyết định một cách độc lập dựa trên tình huống mạng

khơng cần s dụng cơ sở hạ tầng mạng tồn tại trƣớc.
Ví dụ hai chiếc máy tính đƣợc trang bị với các mạng khơng dây có thể
thiết lập mạng độc lập mỗi khi chúng nằm trong phạm vi của thiết bị kia.
Trong mạng MANET, mỗi nút thực hiện chức năng tƣơng đƣơng với một bộ
định tuyến, cộng tác với các nút khác để thực hiện việc phát hiện và bảo đảm
các tuyến tới các nút trong mạng.
b. Phân loại theo phạm vi bao phủ truyền thơng
Giống nhƣ các mạng có dây, các mạng khơng dây có thể đƣợc phân
loại thành các kiểu khác nhau dựa trên khoảng cách mà dữ liệu đƣợc
truyền, bao gồm:


10

WWAN
100 km, 1000 km
Country, Contimet
802.20

WMAN
10 km
city
802.16

WLAN
10m, 100m, 1km
Room, Duilding,
Campus
802.11

WPAN
Square metter
Around person
802.15

Hình 1.2. Phân loại mạng khơng dây dựa trên quy mô
 WWAN (Wireless Wide Area Network): Là mạng WAN không dây
dựa trên cơ sở hạ tầng bao gồm MSC và trạm BS,… làm việc để cho phép các
ngƣời dùng thiết lập các kết nối khơng dây s dụng sóng vơ tuyến thay vì cáp
đồng truyền thống. Các kết nối này có thể đƣợc tạo ra trên các phạm vi địa lý
lớn, thậm chí bao trùm các thành phố hoặc các nƣớc bằng việc s dụng nhiều
trạm BS hoặc hệ thống truyền thơng vệ tinh. Các mạng máy tính dựa trên các
mạng viễn thông kiểu tế bào (CDMA hoặc GSM) và các hệ thống vệ tinh là
những ví dụ điển hình về các mạng WWAN.
 WMAN (Wireless Metropolitan Area Network): Là các mạng khơng
dây cố định cỡ thành phố, có cơ sở hạ tầng, cho phép ngƣời dùng thiết lập các
kết nối khơng dây dải tần rộng giữa nhiều vị trí trong một vùng dân cƣ ví dụ
nhƣ giữa nhiều tịa nhà, văn phịng trong một thành phố hoặc trong khn
viên của trƣờng đại học mà khơng phải trả chi phí cao cho việc chạy cáp
quang hoặc cáp đồng. Ngoài ra, mạng WMAN có thể dùng làm mạng dự
phịng cho các mạng có dây khi các mạng có dây khơng khả dụng. Cả sóng vơ


11
tuyến và ánh sáng hồng ngoại có thể đƣợc s dụng trong WMAN để truyền
dữ liệu. Tổ chức IEEE có một tập các chuẩn về WMAN trong IEEE 802.16 và
khuyến nghị s dụng trong thực tế để hỗ trợ việc phát triển và triển khai mạng
WMAN băng thông rộng.
 WLAN (Wireless Local Area Network): Là mạng LAN s

dụng

đƣờng truyền không dây để liên kết các thiết bị, các thiết bị thƣờng truyền
thông với nhau thông qua điểm truy cập AP (Access Point), phƣơng pháp
truy cập đƣờng truyền thƣờng là CSMA/CA với tầng vật lý s dụng phƣơng
pháp trải phổ hoặc OFDM. Điều này cho phép ngƣời dùng di động có thể di
chuyển xung quanh AP trong phạm vi phủ sóng của nó mà vẫn duy trì đƣợc
kết nối mạng. WLAN ngày càng trở nên phổ biến ở các hộ gia đình bởi việc
cài đặt dễ dàng và sự phổ biến của các máy tính xách tay.
 WPAN (Wireless Personal Area Network): Là mạng không dây cá
nhân đƣợc tạo bởi sự kết nối vô tuyến giữa các thiết bị không dây nhƣ PDA,
điện thoại di động hay máy tính cá nhân…trong phạm vi ngắn. WPAN có tầm
phủ sóng ngắn thơng thƣờng trong phạm vi 10m. Hai cơng nghệ WPAN chính
là Bluetooth và ánh sáng hồng ngoại. Bluetooth là công nghệ s dụng sóng vơ
tuyến thay thế cáp để truyền dữ liệu trong khoảng cách 9-10m. Cơng nghệ
truyền hồng ngoại có thể kết nối các thiết bị trong phạm vi 1m. WPAN đang
đƣợc thúc đẩy phát triển mạnh mẽ bởi độ phức tạp thấp, tiêu thụ ít năng lƣợng
và tƣơng thích với các mạng 802.11.
c. Phân loại theo công nghệ truy cập đường truyền
Phụ thuộc vào các chuẩn xác định (tần số, phƣơng pháp truyền sóng và
điều khiển truy cập đƣờng truyền… ) các mạng khơng dây có thể đƣợc phân
loại nhƣ sau:
 Các mạng GSM
 Các mạng TDMA


12
 Các mạng CDMA
 Các mạng vệ tinh
 Các mạng Wi-fi (802.11)

 Các mạng Hyperlan2
 Các mạng bluetooth
 Các mạng hồng ngoại
d. Phân loại theo các ứng dụng mạng
Các mạng khơng dây cũng có thể đƣợc phân loại dựa trên đối tƣợng s
dụng mạng và các ứng dụng mà mạng cung cấp, ví dụ:
 Các mạng doanh nghiệp
 Các mạng gia đình
 Các mạng quân sự
 Các mạng cảm biến
 Các mạng xe cộ tự động
1.2. MẠNG KHÔNG DÂY ĐẶC BIỆT VANET
1.2.1. Giới thiệu về mạng VANET
VANET là chữ viết tắt của cụm từ Vehicular Ad hoc Network, VANET
là mạng trong đó các xe (vehicle) sẽ đƣợc trang bị thiết bị thu/phát, chúng sẽ
trở thành các node nhƣ trong mạng Ad-hoc. Các xe sẽ liên lạc với nhau (Car
to Car Communication, hay M2M (machine-to-machine communication) để
chia sẻ thông tin với nhau. Thơng tin về traffic, về tình trạng kẹt xe, thông tin
về tai nạn giao thông, nguy hiểm cần tránh.... , từ đó có thể đƣa ra các cảnh
báo giúp ích cho ngƣời tham gia giao thông. Một chiếc xe cũng có thể trở
thành một node trung gian để chuyển tải thông tin cho xe khác
Vehicular: xe cộ, không chịu sự quản l của quản trị mạng.
VANET =

Ad hoc: không hạ tầng mạng, tô-pô mạng động.
Network


13

Hình 1.3. Mơ hình minh họa mạng VANET
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, chúng ta đang tận hƣởng những
ứng dụng, tiện ích của cơng nghệ thơng tin truyền thông đem lại, mà cụ thể là
các ứng dụng trong công nghệ không dây. Sức hút từ lĩnh vực di động, khả
năng dễ tiếp cận và tính linh hoạt làm cho những công nghệ không dây là
phƣơng pháp tối ƣu của việc truyền thông tin. Trong một vài thập niên trở
lại đây ngành công nghiệp nặng phát triển, trong các ngành đó phát triển
nhất là giao thơng vận tải, từ khi ra đời nó đã khẳng định đƣợc vị trí của
mình trong cuộc sống con ngƣời, nó giúp con ngƣời tiết kiệm rất nhiều thời
gian và sức lực. Tuy nhiên cũng phải kể đến vấn đề tai nạn giao thông xảy ra
liên tục mà một trong những nguyên nhân lớn là sự chủ quan của các tài xế và
ngƣời đi đƣờng. Nhƣng trƣớc tình hình giao thơng của thế giới nói chung và
của Việt Nam nói riêng đang có nhiều bất cập và trở thành vấn đề cần đƣợc
giaỉ quyết cấp bách. Đó là các vấn đề về tai nạn giao thông, kẹt xe giờ cao
điểm, thông tin giao thơng cần biết, các tiện ích s dụng khi đang tham gia


14
giao thông…… Để giải quyết đƣợc vấn đề này cần có một hệ thống đƣợc tích
hợp sẵn trên các xe tham gia giao thông, các thiết bị này phải hoạt động một
cách tự động và có thể liên lạc đƣợc với nhau để hỗ trợ tài xế một cách tốt
nhất. Dựa vào các

tƣởng trên, hệ thống mạng VANET ra đời và đã đƣợc

triển khai th nghiệm ở một số nƣớc nhƣ Hàn Quốc, Mỹ, ... Ở Việt Nam tuy
đề tài này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu do khoa học kỹ thuật chƣa
phát triển, trang thiết bị còn thiếu thốn, nguồn đầu tƣ cịn ít tuy nhiên nó cho
thấy trong tƣơng lại nó sẽ là bƣớc đi đầu tiên của ngành xe cộ thông minh của
thế giới và chúng ta sẽ không khỏi phủ nhận ứng dụng thiết thực của nó nhƣ

thế nào đối với đời sống con ngƣời. Dƣới các mục tiêu nói trên thì mạng
VANET đã trở thành một phần rất quan trọng trong lĩnh vực giao thơng và
hứa hẹn sẽ là một đóng góp quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu công nghệ
truyền thông không dây
1.2.2. Đặc điểm mạng VANET
Mặc dù VANET đƣợc xem xét nhƣ là một lĩnh vực nghiên cứu riêng
biệt, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông với vấn đề cảnh báo an toàn nhƣng
VANET vẫn đƣợc coi nhƣ là một phân nhóm của Mobile Ad Hoc Networks
(MANET) và một thành phần của hệ thống ITS. Do đó, mạng VANET có
nhiều đặc điểm chung của mạng MANET:
Đối với mạng VANET thì những hạn chế về các kiến trúc hạ tầng mà
các mạng truyền thống vẫn đòi hỏi (chẳng hạn nhƣ các trạm thu phát gốc, các
bộ định tuyến) đã đƣợc loại bỏ. Mạng VANET thƣờng đƣợc tạo nên bởi các
node ngang hàng, giao tiếp nhau thông qua kênh truyền vô tuyến mà khơng
cần bất kì bộ điều khiển trung tâm nào. Trong mạng VANET, cấu hình mạng
thƣờng xuyên bị thay đổi một cách ngẫu nhiên. Thêm nữa, sự phân bố của các
node và khả năng tự tổ chức đóng một vai trị quan trọng. Những đặc tính
chính có thể tổng kết dƣới đây:


15
 Cấu hình mạng động, các node di chuyển với tốc độ cao
 S dụng kênh truyền không dây nên có sự hạn chế về dung lƣợng
 Sự hạn chế về bảo mật
 Bị ảnh hƣởng bởi sự mất mát gói dữ liệu lớn, chịu trể và thay đổi lớn
hơn mạng cố định do sự lan truyền sóng vơ tuyến
Mạng VANET rất độc lập về cấu trúc và quyền ƣu tiên. Sự thật là chỉ cần
từ hai node trở lên là có thể tạo nên một mạng VANET miễn là các node đủ
gần cho sự lan truyền sóng vơ tuyến mà khơng có bất kì sự can thiệp của
bên ngồi.

Tƣơng tự nhƣ mạng MANET, các node trong mạng VANET tự tổ chức
và tự quản l thông tin một cách phân phát mà khơng có một cơ quan tập
trung hoặc một máy chủ đƣa ra mệnh lệnh về các thông tin liên lạc. Trong
kiểu mạng này, các node tham gia tựa nhƣ máy chủ và máy khách, qua đó
trao đổi và chia sẻ thông tin ngang hàng nhau. Hơn nữa, các node di động, do
đó làm cho việc truyền dữ liệu có độ tin cậy thấp. Có 2 kiểu node trong mạng
VANET. Đó là những node di động(OBUs) và node tĩnh(RSUs). Một OBU
giống nhƣ một mô-đun mạng di động bao gồm một bộ x l trung tâm cho
các bộ cảm biến trên các phƣơng tiện và những thiết bị cảnh báo. RSUs có thể
đƣợc gắn tại các địa điểm tập trung nhƣ node giao thơng, bãi đỗ xe hoặc các
trạm khí. Nó đóng một vai trị quan trọng trong nhiều ứng dụng nhƣ một cổng
vào Internet.