Nghiên cứu Khoa học
Các giao thức định tuyến trong mạng VANET
1.1. Giới thiệu chung
VANET và MANET cả hai mạng này đều có những nét tương đồng lẫn nhau
tuy nhiên vẫn có một số nét đặc trưng riêng của từng mạng đặc biệt ở mạng VANET
có tính di động cao, thường xuyên thay đổi mật độ, cấu trúc liên kết liên tục thay đổi
và hay ngắt kết nối, vì thế đặt ra các thách thức lớn đối với mạng VANET.
VANET với kiến trúc đa dạng, ứng dụng cao và thách thức, các nhà nghiên cứu
đã đề xuất rất nhiều giao thức định tuyến cho mạng này. Các giao thức này đều chung
một mục đính là tối ưu hóa thông lượng, giảm thiểu mất gói tin và kiểm soát được chi
phí. Định tuyến trong VANET trước hết phải đáp ứng các yêu cầu như: nhanh chóng,
kịp thời đáp ứng với sự thay đổi của cấu trúc mạng, tuyến và dữ liệu của tuyến.
1.2. Giao thức định tuyến V2V
1.2.1. Giới thiệu chung
V2V (Vehicle-to-vehicle) là một giao thức được thiết kế cho phép các ô tô nói
chuyện với nhau, V2V truyền thông tin quảng cáo lẫn nhau thành một mạng, các hệ
thống sẽ sử dụng một vùng băng tần trong khoảng 5,9 GHz. Các mạng như vậy còn
được gọi là các mạng đặc biệt cho xe cộ, VANET.
Phương pháp tiếp cận định tuyến dựa trên cấu trúc liên kết có thể được phân
loại làm ba nhóm: như hình 1
- Giao thức định tuyến chủ ứng
- Giao thức định tuyến phản ứng
- Giao thức định tuyến lai
1.2.2. Giao thức định tuyến chủ ứng
Giao thức định tuyến chủ ứng, bất kì nột nút trong mạng đều được lưu trữ ở
bảng định tuyến của nó, thông tin định tuyến được phát đi đến tất cả cả nút trong
mạng. Ở giao thức này ít có sự chậm trễ hơn trong việc mở rộng các các đường truyền
vì giao thức này luôn cập nhật mới các đường truyền mới nhất dẫn đến sẽ tiêu tốn
băng thông, và các giao thức phổ biến như DSDV, OLSR.
- Định tuyến theo vectơ khoảng cách tuần tự đích (DSDV - Destination Sequenced
Distance Vector).
- Định tuyến theo trạng thái đường liên kết tối ưu (OLSR - Optimized Link State
Routing).
1.2.3. Giao thức định tuyến phản ứng
Giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu còn được gọi là giao thức phản
ứng. Theo phương pháp này, các con đường đi sẽ được tạo ra nếu như có nhu cầu. Khi
một nút yêu cầu một tuyến đến đích, nó phải khởi đầu một quá trình khám phá tuyến
để tìm đường đi đến đích. Quá trình này chỉ hoàn tất khi đã tìm ra một tuyến sẵn sàng
hoặc tất cả các tuyến khả thi đều đã được kiểm tra.
- Định tuyến nguồn động (DSR - Dynamic Source Routing)
- Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV)
- TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm)
1.2.4. Giao thức định tuyến hybrid
Giao thức định tuyến kết hợp là sự kết hợp cả hai cơ chế giao thức định tuyến
chủ ứng (Proactive) và giao thức định tuyến phản ứng (Reactive). Trong giao thức
định tuyến này, mạng được chia thành các vùng (zone). Mỗi nút duy trì cả thông tin về
kiến trúc mạng trong vùng của nó và thông tin về các vùng láng giềng. Đều đó có
nghĩa là giao thức Hybrid sử dụng giao thức định tuyến phản ứng (Reactive) giữa các
zone và giao thức định tuyến chủ ứng (Proactive) cho các nút mạng trong cùng zone.
Do đó, đường đi đến nỗi nút trong cùng một zone được lập mà không cần phải định
tuyến ra ngoài zone, trong khi đó các tiến trình khám phá đường và duy trì đường thì
được sử dụng để tìm kiếm và duy trì đường đi giữa các zone với nhau.
- Giao thức định tuyến vùng (Zone Routing Protocol)
1.3. Giao thức định tuyến V2I
1.3.1. Giới thiệu chung
Từ phương tiện đến cơ sở hạ tầng (V2I - Vehicle to Infrastructure) vẫn tương tự
như V2V, là sự trao đỗi không dây dữ liệu oan toàn và dữ liệu hoạt động giữa các
phương tiện và cơ sỡ hạ tầng của đường cao tốc, nhằm giảm bớt hoặc tránh những tai
nạn xảy ra bên cạnh đó nó còn có nhiều tiện ích, oan toàn.
Trong V2I cở sở hạ tầng đóng vai trò điều phối bằng cách thu nhập tất cả thông
tin về tình hình đường xá và tình trạng giao thông, để gởi ý hoặc cảnh báo lên hành vi của một số xe. Đề xuất cho các phương tiện có thể thông báo cho lái xe qua màn hình
hoặc trực tiếp thông qua các kết nối không dây.
1.3.2. Giao thức định tuyến dựa trên cơ sở hạ tầng tĩnh
Với mạng tùy biến và cảm biến mạng, năng lượng không phải là một vấn đề bởi
vì xe có thể sạc lại nguồn năng lượng. Mặt khác, mạng di động cellular dựa trên kiến
trúc tập trung trong đó thông tin được thu thập từ đường giao thông thông qua các
điểm truy cập. Sau đó, các điểm truy cập này xử lý các thông tin có được và sẵn sàng
cung cấp cho lái xe. Là phương pháp tiếp cận tập trung dựa trên cơ sở hạ tầng cố định,
chi phí là một trong những vấn đề lớn. Chi phí có thể là chi phí phần cứng, chi phí lắp
đặt, chi phí hoạt động và chi phí bảo trì. Một vấn đề khác của cơ sở hạ tầng cố định là
giới hạn của những khu vực có các điểm truy cập. Những khu vực không được cài đặt
là các điểm truy cập thì vượt ra khỏi phạm vi sử dụng và do đó thông tin không thể
được gởi và nhận. Điều này dẫn đến việc thiết kế các mạng lai có thể giao tiếp thông
qua V2V cũng như liên kết V2I.
1.3.3. Giao thức định tuyến dựa trên cơ sở hạ tầng di động
Giao tiếp V2I dùng trong trao đổi thông tin giữa xe và cơ sở hạ tầng, trong
đó chủ yếu thông tin được đưa ra nhằm tránh hoặc giảm thiểu tai nạn giao thông
đường bộ, bên cạnh đó c n có các thông tin về an toàn khác và lợi ích môi trường.
Giao tiếp V2I áp dụng cho tất cả các loại xe và đường phố, nó chuyển thiết bị cơ sở hạ
tầng thành “cơ sở hạ tầng thông minh” thông qua việc kết hợp các thuật toán có sử
dụng dữ liệu trao đổi giữa các xe và các yếu tố cơ sở hạ tầng để thực hiện các tính toán
nhận ra các tình huống rủi ro cao, sau đó cảnh báo và báo động cho lái xe để họ có
biện pháp đối phó cụ thể. Đặc biệt là khả năng của hệ thống tín hiệu giao thông, có thể
chuyển tiếp thông tin SPAT (Signal Phase and Timing) cho các phương tiện giao
thông, cung cấp các thông báo an toàn, chủ động và cảnh báo cho lái xe. Một thao tác
sớm của ứng dụng SPAT từ giao tiếp V2I có thể giúp giảm số lượng tai nạn hoặc xe
gây tai nạn.
Trong giao tiếp I2V, cơ sở hạ tầng có thể phát sóng các thông điệp khác nhauđến các xe đang di chuyển như điều kiện đường xá hay thông tin giao thông. Điểm
truy cập không dây (ví dụ như RSU) được sử dụng như cơ sở hạ tầng mạng. Các giao
thức khác nhau có thể được sử dụng để tối đa hóa thông lượng cho các lái xe và hành
khách như giao thức MAC (hoặc WiMAX (802.16e) cung cấp một liên kết end-to-end
đáng tin cậy.
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC DUY TÂN
Phòng 503 - K7/25 Quang Trung, Tp Đà Nẵng
(0236) 3827111(Ext 503)
feee@duytan.edu.vn
