CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TỚI TRUYỀN THÔNG CAR TO CAR 1. Giới thiệu chung về truyền thông Car to Car 1. Khái niệm hệ thống truyền thông Car to Car Hệ thống truyền thông Car to Car là một phần đặc biệt của mạng di động tùy biến trên xe hơi VANET (Vehicular ad-hoc network). Nó là một hệ thống các thiết bị kết nối không dây giữa các xe, các trạm cố định trên các tuyến đường tạo thành một mạng vô tuyến; mọi giao tiếp được thực hiện trong mạng, hệ thống sẽ giúp các xe hơi có thể liên lạc với nhau để chia sẻ thông tin lẫn nhau, bao gồm: các thông tin về tình trạng giao thông, tình trạng kẹt xe, tắc đường, những tai nạn xảy ra phía trước hay những cảnh báo về nguy hiểm trên đường.1: Mô hình tổng quan hệ thống truyền thông Car to Car 13 Lương Tuấn Minh – SHHV: CB110878 Hệ thống truyền thông Car to Car sử dụng các công nghệ tiên tiến đã được ứng dụng trong các mạng truyền thông vô tuyến để kết nối dữ liệu giữa các phương tiện trong mạng với nhau.
Những công nghệ này giúp ích rất nhiều trong quá trình phát triển và hoàn thiện mạng truyền thông Car to Car. Những công nghệ này được chia làm 2 nhóm chính, bao gồm: - Nhóm 1: sử dụng những công nghệ có diện tích bao phủ lớn như GSM, GPRS hoặc UMTS có băng thông vừa phải, nhưng hạ tầng mạng đã được triển khai hoàn thiện và hoạt động ổn định; - Nhóm 2: sử dụng những công nghệ có diện tích bao phủ nhỏ như WLAN với băng thông lớn, như các kiểu công nghệ di động WiFi IEEE 802.16, Bluetooth, IRA, ZigBee,…để dễ dàng trong việc trao đổi thông tin nội mạng, đảm bảo sự chính xác, hiệu quả về thông tin giữa các xe với nhau. Ứng dụng của hệ thống truyền thông Car to Car Các ứng dụng kết nối dữ liệu trên xe hơi đòi hỏi phải sử dụng các công nghệ truyền thông không dây khác nhau. Hiện nay trên xe hơi đã trang bị nhiều công nghệ kết nối thông tin khác nhau, ứng dụng trong các mạng thông tin vô tuyến khác nhau như Wireless Lan, mạng di động, mạng tùy biến.
Tuy nhiên tùy theo yêu cầu của ứng dụng, chúng ta có thể tùy chọn những công nghệ khác nhau để phù hợp với hệ thống. Có thể chia những ứng dụng trên xe hơi đó thành 2 loại: a. An toàn trong giao thông: Với việc sử dụng hệ thống trên, công tác đảm bảo an toàn trong giao thông có thể được thực hiện khá triệt để khi hệ thống sẽ cung cấp những vấn đề xảy ra trong quá trình tham gia giao thông như sự chuyển hướng đi lại của một phương tiện trong hệ thống, những làn xe đang chạy hay những tai nạn phía trước sẽ được thông tin đến toàn bộ các xe trong hệ thống giúp các xe có thể xử lí một cách hiệu quả. 14 Lương Tuấn Minh – SHHV: CB110878 Hình 1.2: Ứng dụng cảnh báo tai nạn trên đường b.
Những ứng dụng khác: Ngoài những ứng dụng trên, hệ thống còn những ứng dụng mạnh khác như việc cảnh báo cho người điều khiển phương tiện giao thông việc vượt quá phạm vi các quy định khi lưu thông, hệ thống cũng giúp cho việc quản lý xe trên các tuyến đường của lực lượng chức năng dễ dàng hơn, lực lượng cảnh sát giao thông có thể biết được sự hoạt động của các xe, từ đó phân luồng giao thông dễ dàng, tránh hiện tượng kẹt xe. An ninh, trật tự trên các tuyến đường cũng được nâng cao, tạo cảm giác an toàn cho mọi người khi tham gia giao thông.3: Ứng dụng hỗ trợ lái xe lưu thông trên đường 15 Lương Tuấn Minh – SHHV: CB110878 1. Mô hình hệ thống truyền thông Car to Car. Như chúng ta đã biết mạng truyền thông Car to Car là một mạng di động, trong đó cung cấp những giao tiếp giữa xe gần đó với những xe trong mạng lưới (C2C) và thiết bị cố định ở gần (C2I).
Trong phần này chúng ta sẽ nghiện cứu về mô hình mạng trong truyền thông Car to Car đồng thời chúng ta sẽ mô tả sự an toàn khi gửi một tin nhắn trong mạng. Hệ thống mạng. Một mạng lưới mạng xe hơi bao gồm 2 tầng. Ở tầng trên bao gồm các ứng dụngtừ máy chủ (ASs) và các điểm nối RSUs.
Những ứng dụng máy chủ này có thể kết nối với các điểm truy cập thông qua các kênh an toàn, chẳng hạn như lan truyền với các giao thức bảo mật (TLS) với 2 cách kết nối là sử dụng dây hoặc không dây. Ứng dụng máy chủcung cấp dữ liệu cho các điểm truy cập và RSU thì sẽ cung cấp các dữ liệu cho các lớp thấp hơn - ở đây chính là những xe tham gia vào mạng lưới. Tất cả các xe và ác RSU thì sẽ được đồng bộ hóa về mặt thời gian, Xe có thể giao tiếp với nhau và cũng có thể giao tiếp với RSU. RSU có khả năng tính toán cao hơn và độ tin cậy được xem như là tuyệt đối hơn vì toàn bộ dữ liệu của RSU đã được ứng dụng máy chủ ASs xử lí và cung cấp.4: Mô hình mạng hệ thống truyền thông Car to Car 16 Lương Tuấn Minh – SHHV: CB110878 Hình trên minh họa một hệ thống mạng truyền thông Car to Car điển hình baogồm các xe,các điểm truy cập trên đường và một tập hợp các máy chủ, phương tiện di chuyển trên đường bộ, chia sẻ môi trường thông tin với nhau với các máy chủ thông qua các điểm truy cập.5: Cấu trúc mạng hệ thống truyền thông thông Car to Car Hình trên mô tả chi tiết về mô hình của hệ thống.
Khi 1 xe đăng kí sử dụng dịch vụ của hệ thống truyền thông Car to Car, hệ thống sẽ cấp 1 khóa(cách để phân biệt các xe trong hệ thống mạng) để tiện cho việc quản lí thông qua cơ quan kiểm soát (RA).Khi đó cơ quan RA có thể biết được những xe nào đang sử dụng dịch vụ và cũng tạo nên một sự an toàn khi sử dụng dịch vụ. Với 1 xe A được sử dụng 2 giao tiếp C2C và C2I sẽ có 1 mạch điều khiển và những thông tin về dữ liệu từ môi trường ( như là vị trí, tốc độ xe, vv. Khi truyền các thông tin liên lạc qua các giao tiếp cố định sẽ thống qua các đơn vị roadside được kết nối với máy chủ thông qua thiết bị mạng. Tiếp đó máy chủ sẽ ghi lại các dữ liệu có được từ RSU và sau đó xử lí dữ liệu cùng với các nguồn thông tin ởkhác như từ các trung tâm quản lí giao thông, các nhà sản xuất xe, trung tâm thời tiết,vv.
Máy 17 Lương Tuấn Minh – SHHV: CB110878 chủ cũng sẽ cung cấp về vị trí thông qua 1 dịch vụ gọi là SP. Dịch vụ này sẽ có chức năng cung cấp đầy đủ cho mạng truyền thông Car to Car toàn bộ thông tin để qua đó những xe sử dụng biết được các thông tin cần thiết cho việc xử lí. An toàn thông tin. Với những ứng dụng mà hệ thống truyền thông Car to Car có thể thực hiện ta có thể xét đến tính an toàn của mỗi thông tin , thông điệp.
ở đây chúng ta có thể phân loại thông tin thành 3 lớp : thông tin giao thông, tin nhắn an toàn của hệ thống, trách nhiệm pháp lí. Thông tin giao thông được sử dụng để đưa ra tình trạng giao thông trong một khu vực nhất định nên nó có những ảnh hưởng gián tiếp đến an toàn hệ thống như việc ngăn ngừa những tai nạn tiềm tàng do tắc nghẽn. Tin nhắn an toàn của hệ thống được sử dụng bởi sự an toàn của hệ thống như việc tránh những va chạm do phải đáp ứng những nhu cầu nghiêm ngặt về sự chính xác do đó phải có những sự ràng buộc tránh sự chậm trễ trong quá trình hoạt động. Trách nhiệm pháp lí liên quan đến các tin nhắn được phân biệt từ các lớp trước vì nó cung cấp các thông tin liên quan đến trách nhiệm với những cảnh báo hay những thông điệp được gửi đi, vì thế mà trách nhiệm pháp lí đối với mỗi thông điệp phải được xác định thông qua những thông tin đăng kí của người gửi với cơ quan pháp lí.
Việc phân loại các tin nhắn này sẽ giúp ích khá nhiều trong khi phân tích sự an toàn trong hệ thống khi có sự đột nhập từ ngoài vào. Một thông tin an toàn điển hình sẽ bao gồm vị trí, tốc độ, hướng, gia tốc của xe ngoài những thông tin cụ thể về các sự kiện giao thông đang diễn ra ( ví dụ như là thông tin về sự tắc nghẽn hay những tai nạn xảy ra ). Nếu người gửi đối mặt với một sự cố bất ngờ( có thể là xảy ra tai nạn ) những dữ liệu này sẽ giúp tính toán vị trí xảy ra sự cố và xác định xem sự cố gặp phải là gì qua đó truyền thông tin cho hệ thống 1. Các yếu tố thiết kế hệ thống truyền thông Car to Car 1.
Công nghệ mạng không dây. Những công nghệ vô tuyếnsau đã được triển khai ứng dụng trong hệ thống truyền thông Car to Car đểkết nối xe hơi – xe hơi, xe hơi – thiết bị bên đường: 18 Lương Tuấn Minh – SHHV: CB110878 a. Công nghệ IEEE 802.11p: Chuẩn này được phát triển để hỗ trợ giao tiếp giữa xe và các thiết bị cung cấp được đặt cố định trên hệ thống ( thông thường nó được nằm ở bên lề đường ) hoặc giữa các xe với nhau tốc độ hoạt động có thể lên đến 200km/h với phạm vi xử lí nằm vàokhoảng 1000 mét. Các lớp PHY và MAC dựa trên chuẩn IEEE 802.11a, chuyển sang băng tần 5,9GHz.
Với việc sử dụng công nghệ này thì chi phí để triển khai hệ thống là tương đối thấp. Công nghệ 3G/4G: Ở thế hệ thứ 3 (3G) là thế hệ tiếp theo của công nghệ mạng không dây cung cấp băng thông với tốc độ cao. Mạng 3G hỗ trợ 128 kbit/s cho phép các thiết bị chuyển động nhanh, đặc biệt là trong quá trình vận hành của xe trong hệ thống. Việc ứng dụng công nghệ này sẽ giúp cho việc xử lí những lượng dữ liệu lớn trong mô hình C2C được thông suốt và trành trường hợp nghẽn mạng xảy ra.
Nhưng nó cũng có những mặt hạn chế với việc sử dụng hệ thống này đòi hỏi việc trang bị các phương tiện kĩ thuật hay những thiết bị với chi phí khá cao. Vấn đề về mật độ. Mô hình mạng trong hệ thống truyền thông Car to Car là mô mình có những giao tiếp có phạm vi hoạt động ngắn (ở đây sử dụng chuẩn IEEE 802.11) giữa các xe với nhau.