Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
THUẬT TOÁN CHO GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG<br />
CẢNH BÁO VA CHẠM TRÊN ĐƯỜNG CAO TỐC<br />
Trần Văn Hưng1*, Vũ Trọng Tuân2<br />
Tóm tắt: Xuất phát từ yêu cầu nâng cao khả năng tự động cảnh báo rủi ro và hỗ<br />
trợ lái xe khi di chuyển trên đường cao tốc, bài báo đã xây dựng thuật toán cho giao<br />
thức quảng bá bản tin cảnh báo khẩn cấp EWM (Emergency Warning Message)<br />
nhằm nhanh nhất cảnh báo đến tất cả các phương tiện trong vùng nguy hiểm khi có<br />
phương tiện phát sinh sự cố, giảm thiểu nguy cơ va chạm liên hoàn. Qua phân tích<br />
và đánh giá bằng mô phỏng đều chứng tỏ thuật toán đưa ra đã làm giảm số lượng<br />
nút quảng bá, giảm số lượng bản tin quảng bá và đặc biệt là giảm thời gian trễ khi<br />
so sánh với thuật toán quảng bá truyền thống.<br />
Từ khóa: Giao thông thông minh, VANET, V2V, EWM.<br />
<br />
1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Mạng di động tùy biến các phương tiện giao thông VANET [1] (Vehicular Ad-hoc<br />
Network) là mạng vô tuyến Ad-hoc được triển khai trong môi trường giao thông với hai<br />
loại truyền thông chủ yếu đó là: giao tiếp xe-xe (V2V-Vehicle to Vehicle) và giao tiếp xe-<br />
hạ tầng (V2I-Vehicle to Infrastructure), với các kỹ thuật để đảm bảo cho các giao tiếp này<br />
đã được đề xuất và tiêu chuẩn hóa như IEEE 802.11 và WAVE (Wireless Access in<br />
Vehicle Environments) [2]. Một trong những ứng dụng để nâng cao độ an toàn lái xe của<br />
VANET chính là hệ thống cảnh báo tự động, thông qua giao tiếp V2V để tự động cảnh<br />
báo các bản tin an toàn.<br />
Có hai loại bản tin an toàn trong VANET: bản tin an toàn thông thường hay bản tin cập<br />
nhật trạng thái cung cấp các thông tin về trạng thái của phương tiện như vị trí, tốc độ,<br />
hướng di chuyển. Bản tin này được quảng bá với tần suất từ 2~10 lần/giây. Bản tin sự kiện<br />
hay còn gọi là bản tin cảnh báo khẩn cấp nhằm cảnh báo các nguy cơ có thể dẫn đến tai<br />
nạn giao thông như sự cố động cơ, phanh gấp, chuyển làn đột ngột. Khi rơi vào trạng thái<br />
nguy hiểm, phương tiện tự động gửi bản tin cảnh báo đến các phương tiện phía sau để<br />
tránh nguy cơ va chạm liên hoàn, nhất là khi di chuyển trên đường cao tốc.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 1. Mô hình truyền thông đa chặng V2V trên đường cao tốc.<br />
Khi tham gia giao thông, người điều khiển phương tiện phải liên tục quan sát tầm nhìn<br />
phía trước để phán đoán các tình huống nguy hiểm. Một trong các đặc tính quan trọng đối<br />
với người tham gia giao thông là thời gian nhận thức-phản xạ (PRT-Perception Reaction<br />
Time) bao gồm thời gian cho việc phát hiện, nhận dạng và ra quyết định đối với kích thích<br />
bất ngờ. Thời gian này có giá trị nằm trong khoảng 0.75~1.5 giây, tức là sau khoảng thời<br />
gian 0.75~1.5 giây từ khi phát hiện tình huống nguy hiểm thì lái xe mới thực sự bắt đầu<br />
<br />
<br />
42 T.V.Hưng,V.T.Tuân, “Thuật toán cho giao thức truyền thông …trên đường cao tốc.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
phanh [3]. Do trên đường cao tốc các phương tiện di chuyển với tốc độ cao, lên tới<br />
120km/h trong khi khoảng cách an toàn giữa các phương tiện không phải lúc nào cũng<br />
được các lái xe tuân thủ. Nếu giảm thiểu được PRT thì sẽ giảm thiểu được nguy cơ va<br />
chạm. Mục tiêu của bài báo này là xây dựng thuật toán cho giao thức quảng bá bản tin<br />
cảnh báo khẩn cấp (EWM) trên đường cao tốc, nhằm nhanh nhất cảnh báo đến tất cả các<br />
phương tiện trong vùng nguy hiểm khi có phương tiện phát sinh sự cố, làm giảm PRT của<br />
lái xe dẫn tới làm giảm nguy cơ va chạm liên hoàn, tăng tính an toàn cho người và phương<br />
tiện. Các giả định về hệ thống bao gồm: tất cả các phương tiện đều được trang bị các thiết<br />
bị thu phát vô tuyến phù hợp tiêu chuẩn IEEE 802.11(p) DSRC/WAVE, thiết bị định vị,<br />
thiết bị cảm biến để sẵn sàng cung cấp các dữ liệu về trạng thái phương tiện.<br />
Phần 2 của bài báo trình bày phương pháp tiếp cận và xây dựng thuật toán quảng bá<br />
bản tin EWM. Phần 3 của bài báo trình bày cách thức thử nghiệm đánh giá dựa trên thuật<br />
toán đã được đề xuất tại phần 2 và cuối cùng là kết luận.<br />
2. XÂY DỰNG THUẬT TOÁN QUẢNG BÁ BẢN TIN EWM<br />
2.1. Một số khái niệm<br />
Mục tiêu của thuật toán là chuyển tiếp bản tin cảnh bảo khẩn cấp EWM một cách<br />
nhanh nhất đến tất cả các phương tiện trong vùng có nguy cơ va chạm thông qua lựa chọn<br />
tập các nút chuyển tiếp tối ưu. Ví dụ, như trong hình 1, giả sử car1 phát sinh tình huống<br />
đột xuất có thể gây nguy hiểm cho các phương tiện phía sau. Trong trường hợp này bản tin<br />
EWM chỉ cần truyền đến các xe car3, car4, car5, car7, v.v mà không cần truyền đến các xe<br />
car2, car11, car12, car13 vì những xe này không bị ảnh hưởng bởi sự cố của car1. Để<br />
thuận tiện cho việc xây dựng mô hình bài toán, phần này đưa ra một số khái niệm:<br />
Vùng nguy hiểm - ZoR (Zone of Relevance) là vùng không gian chứa các phương tiện<br />
đang di chuyển cùng chiều, phía sau và nằm trong phạm vi phủ sóng của phương tiện đang<br />
xảy ra sự cố. Những phương tiện nằm trong ZoR có nguy cơ va chạm cao.<br />
Nút gửi, là phương tiện cần truyền đi bản tin EWM. Có hai trường hợp cần truyền đi<br />
bản tin EWM: ① Khi có thay đổi đột ngột về trạng thái của phương tiện như: sự cố động<br />
cơ, sự cố phanh, phanh gấp, chuyển làn đột ngột, v.v, và ② Hệ thống tự động cảnh báo<br />
trên xe phát hiện nguy cơ mất an toàn từ môi trường xung quanh, nhằm cảnh báo mối<br />
nguy hiểm cho các phương tiện đang di chuyển trong ZoR tránh va chạm liên hoàn.<br />
Nút nhận là các phương tiện cần được cảnh báo nguy cơ từ bản tin EWM. Các nút nhận<br />
được EWM có thể nằm trong ZoR hoặc không, tuy nhiên, chỉ các nút nằm trong ZoR mới<br />
thực hiện xử lý bản tin này.<br />
Nút chuyển tiếp là các phương tiện nằm trong ZoR có chức năng chuyển tiếp bản tin<br />
EWM đến các phương tiện phía sau. Khi một nút trở thành nút chuyển tiếp, sẽ hình thành<br />
một vùng ZoR mới và quảng bá EWM đến các nút trong vùng này.<br />
Đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến quảng bá bản tin EWM như trong [5],[6],[7].<br />
Tuy nhiên, những nghiên cứu này đều chưa giải quyết được triệt để vấn đề tắc nghẽn mạng<br />
gây ra bởi số lượng rất lớn các bản tin EWM sinh ra khi tất cả các phương tiện đều đóng<br />
vai trò là nút quảng bá.<br />
2.2. Xây dựng mô hình bài toán<br />
Sử dụng đồ thị có hướng G = (V,E) để mô hình hóa các phương tiện di chuyển trên<br />
đường cao tốc. Trong đó, V là tập các nút chính là các phương tiện, E là tập các cạnh thể<br />
hiện liên kết vô tuyến trực tiếp giữa các nút. Cạnh có hướng e (u , v) E nếu và chỉ nếu<br />
nút v có thể nhận dữ liệu từ nút e với u , v E và u v . Gọi (v) và (v) lần lượt là chi<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 39, 10 - 2015 43<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
phí thời gian và ràng buộc về thời gian cho phép khi chuyển tiếp bản tin qua nút v, với<br />
(v) : V R , (v) : V R . Nếu tồn tại liên kết vô tuyến từ nút gửi s đến nút nhận r<br />
là PT ( s, r ) thì tổng thời gian khi bản tin được chuyển từ nguồn đến đích thông qua liên<br />
kết này được tính theo công thức (1), với U ( PT ( s, r )) là tập các nút hình thành liên kết vô<br />
tuyến PT ( s, r ) .<br />
PT ( s, r ) (v ) (1)<br />
v(U ( PT ( s , r )) \r )<br />
<br />
Một nút v có thể truyền bản tin đến bất kỳ nút u khi (v, u ) ET , đồng thời có thể nhận<br />
bất kỳ bản tin nào trong phạm vi phủ sóng cho phép. Trên thực tế, vùng phủ này phụ thuộc<br />
vào đặc tính của thiết bị và điều kiện thực tế khi sử dụng. Để nhanh nhất truyền bản tin<br />
đến đích cần lựa chọn tập các nút chuyển tiếp tối ưu, tức cần tìm liên kết vô tuyến đa<br />
chặng PT ( s, r ) cho phép chuyển tiếp bản tin với chi phí nhỏ nhất. Khi đó ràng buộc về<br />
thời gian trễ được xác định:<br />
PT ( s, r ) r , r R (2)<br />
Thời gian trễ tổng trong mô hình truyền thông đa chặng phụ thuộc vào thời gian trễ tại<br />
mỗi chặng và số chặng trung chuyển. Cách xác định thời gian trễ đơn chặng được giới<br />
thiệu trong [4], bài báo này sử dụng phương pháp tính thời gian trễ đơn chặng thông qua<br />
trường timestamp trong bản tin cảnh báo với giả thiết tất cả các đồng hồ tại các nút đều<br />
được đồng bộ thông qua GPS.<br />
Phương tiện có thể tránh được va chạm nếu nó nhận được bản tin cảnh báo kịp thời.<br />
Căn cứ để tính toán ràng buộc thời gian này là dựa vào khoảng cách an toàn giữa các<br />
phương tiện. Giả sử khi nhận được bản tin EWM thì quá trình giảm tốc được thực hiện<br />
ngay lập tức, quãng đường di chuyển khi phanh của phương tiện được tính theo (3):<br />
v2<br />
d br v.TPRT (3)<br />
2 <br />
Với v là vận tốc phương tiện; TPRT là thời gian nhận thức–phản xạ của lái xe, gia tốc<br />
cực đại khi giảm tốc. Nếu phương tiện là nút gửi thì TPRT = 0, hàm ràng buộc thời gian của<br />
cặp xe (i,j) được tính theo công thức (4) với da(i,j) là khoảng cách giữa 2 phương tiện.<br />
d a (i, j ) d br (i ) d br ( j )<br />
f (i , j ) (4)<br />
vj<br />
Khi có hỗ trợ cảnh báo sớm của bản tin EWM thì PRT của lái xe giảm. Gọi (i, j ) là<br />
'<br />
thời gian trễ mạng và TPRT là thời gian nhận thức–phản xạ khi có bản tin cảnh báo sớm, ta<br />
có ràng buộc như công thức (5).<br />
' d a (i, j )<br />
(i, j ) TPRT (5)<br />
v<br />
Nguy cơ xảy ra va chạm liên hoàn trên đường cao tốc gồm chuỗi các cặp phương tiện<br />
biểu thị qua các nút từ s đến r là p ( s,1)(1,2) (n, r ) , ràng buộc thời gian để chuyển<br />
bản tin cảnh báo từ nút s đến r phải được thỏa mãn (6). Ràng buộc thời gian này được sử<br />
dụng để tính xác suất va chạm liên hoàn với cây xác suất đưa ra trong [8].<br />
<br />
<br />
<br />
44 T.V.Hưng,V.T.Tuân, “Thuật toán cho giao thức truyền thông …trên đường cao tốc.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
<br />
r min f (i, j ) (6)<br />
( i , j ) p <br />
2.3 Thuật toán quảng bá bản tin cảnh báo EWM<br />
Khi phương tiện rơi vào trạng thái nguy hiểm thì bản tin EWM lập tức được tạo và<br />
truyền đi. Cấu trúc bản tin EWM gồm có 7 trường như trong Hình 2 và được truyền đi<br />
theo phương thức quảng bá. Khi nhận được bản tin, chỉ các phương tiện nằm trong ZoR<br />
mới cần xử lý bản tin này, ngược lại bản tin sẽ bị hủy.<br />
EventID VehicleID NextBcastID Position Direction Lifetime Timestamp<br />
Hình 2. Cấu trúc bản tin EWM.<br />
Bài báo thực hiện đánh giá trên hai thuật toán: SB (Simply Broadcast) và EWMBcast<br />
(Emergency Warning Message Broadcast). Thuật toán SB là thuật toán quảng bá truyền<br />
thống, thực hiện quảng bá bản tin và lặp lại theo chu kỳ khi phương tiện rơi vào trạng thái<br />
nguy hiểm. Khi nhận được bản tin đến, các xe trước hết kiểm tra nguồn gốc bản tin để loại<br />
bỏ các bản tin đến từ phía sau và ngược hướng chuyển động. Nếu bản tin đến từ phía<br />
trước, phương tiện tự động đưa ra cảnh báo giảm tốc độ và trở thành nút quảng bá kế tiếp.<br />
Thuật toán SB đảm bảo tất cả các xe trong ZoR đều nhận được EWM. Tuy nhiên nhược<br />
điểm chính của thuật toán này là không có một cơ chế nào để ngừng truyền bản tin, khi đó<br />
số nút quảng bá bản tin EWM cho một sự kiện không ngừng tăng lên và cuối cùng tất cả<br />
các nút trên mạng đều đóng vai trò là nút quảng bá. Đây là nguyên chính gây ra hiện tượng<br />
bùng nổ số lượng bản tin EWM gây tắc ngẽn mạng làm giảm tỉ lệ chuyển tiếp bản tin<br />
thành công và làm tăng thời gian trễ truyền dẫn do một bản tin bị lỗi phải chờ đến chu kỳ<br />
sau mới được truyền lại. Các bước trong thuật toán SB được mô tả như trong Bảng 1.<br />
Bảng 1. Các bước trong thuật toán SB.<br />
Algorithm 1. SB(message)<br />
1 Initialize(); /*Khởi tạo các tham số của thuật toán*/<br />
2 Received(message);<br />
3 arrival = Detected(direction_of_message);<br />
4 If (MessageDirection == Front) then /*Bản tin cảnh báo từ xe phía trước*/<br />
5 Deceleration(vehicle_ID);<br />
6 Broadcast(message);<br />
7 else Delete(message);<br />
8 End<br />
Bài báo này đưa ra thuật toán EWMBcast đã khắc phục được những nhược điểm chủ<br />
yếu của SB thông qua các cải tiến từ thuật toán truyền thống: Thứ nhất, EWMBcast đã<br />
chọn ra được tập các nút tối ưu trong tập các ZoR để quảng bá bản tin EWM thay vì tất cả<br />
các nút đều thực hiện chức năng quảng bá như trong SB. Vì vậy làm giảm thời gian trễ<br />
mạng do số chặng trung chuyển giảm, đồng thời hạn chế nguy cơ tắc nghẽn mạng do bùng<br />
nổ số lượng bản tin. Thứ hai, EWMBcast có cơ chế để kiểm soát trạng thái các bản tin<br />
EWM, từ đó quyết định bản tin EWM bất kỳ sẽ bị hủy hay tiếp tục quảng bá. Như vậy,<br />
thuật toán EWMBcast làm giảm số lượng bản tin quảng bá cho mỗi sự kiện, đặc biệt làm<br />
giảm thời gian trễ tổng mà vẫn đảm bảo tất cả các nút trong ZoR đều nhận được bản tin<br />
EWM. Thời gian trễ tổng giảm góp phần làm giảm PRT của lái xe.<br />
Các bước trong thuật toán EWMBcast được mô tả như trong Bảng 2. Các phương<br />
tiện luôn cập nhật vị trí và hướng di chuyển thông qua bản tin trạng thái, tức cập nhật<br />
được khoảng cách đến tất cả các nút khác trong ZoR. Khi một nút phát sinh tình huống<br />
nguy hiểm, bản tin EWM lập tức được tạo, cập nhật NextBcastID rồi truyền đi theo<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 39, 10 - 2015 45<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
phương thức quảng bá. Nút gửi đầu tiên chính là phương tiện phát sinh sự cố, nút gửi<br />
thứ hai được chọn là nút xa nhất trong ZoR thông qua việc xác định khoảng cách từ<br />
thông tin vị trí trong bản tin trạng thái. Nút quảng bá thứ hai có nhiệm vụ chuyển tiếp<br />
bản tin EWM và chọn nút quảng bá thứ ba, nút quảng bá thứ ba chọn nút quảng bá thứ<br />
tư, v.v trên cơ sở tính toán khoảng cách và thỏa mãn ràng buộc thời gian ∆(r) từ các<br />
phản hồi của bản tin EWM. Như vậy, bản tin EWM ban đầu lần lượt được các nút trung<br />
gian quảng bá đến tất cả các phương tiện có nguy cơ gây va chạm liên hoàn. Vai trò<br />
quảng bá của một nút sẽ dừng lại khi đã chọn được và chắc chắn rằng nút quảng bá phía<br />
sau đã quảng bá bản tin EWM. Phương thức này sẽ hạn chế tối đa số lượng bản tin<br />
quảng bá không cần thiết, mà vẫn đảm bảo tất cả các phương tiện trong vùng nguy hiểm<br />
đều nhận được cảnh báo. Vì thế, nó làm giảm nguy cơ tắc nghẽn mạng và giảm thời gian<br />
trễ khi chuyển tiếp bản tin trên mạng, đảm bảo bản tin EWM nhanh nhất đến được các<br />
phương tiện trong ZoR.<br />
Các phương tiện di chuyển với tốc độ cao làm cho cấu trúc mạng thay đổi liên tục, để<br />
đảm bảo bản tin EWM không bị gián đoạn thì EWMBcast phải có cơ chế liên tục giám sát<br />
trạng thái bản tin EWM. Nếu trong khoảng thời gian T nhận được bản tin đến từ phía sau<br />
có cùng EventID, chứng tỏ đã có nút chuyển tiếp bản tin, ngược lại nút hiện tại sẽ đảm<br />
nhận luôn chức năng quảng bá.<br />
Bảng 2. Các bước trong thuật toán EWMBcast.<br />
Algorithm 2. EWMBcast(message)<br />
1 Initialize();<br />
2 WaitNewMessage(); /* Bản tin EWM có cùng Event_ID*/<br />
3 While (duration < T) {<br />
4 If (message_was_received_before) then Delete(message);<br />
/* Bản tin EWM được nhận lần đầu tiên*/<br />
5 If (MessageDirection == Front ) then Deceleration(vehicleID);<br />
6 If (NextBcastID== vehicleID) then {<br />
7 Update(message);<br />
8 Broadcast(message);<br />
9 }<br />
10 Else Ignore(message);<br />
11 Else { /* Bản tin EWM đến từ phía sau*/<br />
12 /* Tính dij, ij và chọn nút quảng bá kế tiếp*/<br />
13 Update (buffer);<br />
14 Calculate(dij, ij );<br />
15 Update(NextBcastID);<br />
16 StopBcast(message)<br />
17 }<br />
18 }<br />
19 Broadcast(message);<br />
20 End<br />
3. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ<br />
Phần này tác giả thực hiện mô phỏng để đánh giá thuật toán trong giao thức quảng bá<br />
đã trình bày ở phần trên thông qua sử dụng công cụ mô phỏng NCTUns 6.0 [9] trên nền<br />
Feroda12 kết hợp với việc xử lý dữ liệu trên Matlab. NCTUns là phần mềm mô phỏng<br />
được phát triển bởi Trường đại học Giao thông Đài Loan, tích hợp công cụ mô phỏng ITS<br />
với tiêu chuẩn IEEE 802.11(p)/1609. Mô hình chuyển động của xe trên đường cao tốc<br />
<br />
<br />
46 T.V.Hưng,V.T.Tuân, “Thuật toán cho giao thức truyền thông …trên đường cao tốc.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
được xây dựng với hai làn đường trên mỗi hướng di chuyển như trên hình 1, trên xe đều có<br />
thiết bị OBU 802.11(p) giao tiếp với nhau qua DSRC 5.9Ghz. Các tham số cho mô phỏng<br />
được thiết lập như trong Bảng 3.<br />
Bảng 3. Các tham số dùng mô phỏng.<br />
Tham số Giá trị Tham số Giá trị<br />
Số lượng xe 50 Giao thức lớp MAC IEEE 802.11(p)<br />
Tốc độ 30 ~ 35 m/s Tốc độ kênh 6 Mbps<br />
Gia tốc giảm tốc 8 m/s2 Kích thước EWM 80 Bytes<br />
Thời gian nhận thức-phản xạ 0,75 – 1,5 s Chu kỳ EWM 100 ms<br />
Bán kính phủ sóng 250 m Chu kỳ T 80 ms<br />
Mô hình truyền sóng TwoRayGround Thời gian mô phỏng 120 s<br />
Giả sử sau 0.1 giây thực hiện mô phỏng, một phương tiện phát sinh tình huống nguy<br />
hiểm, đột ngột giảm tốc độ với gia tốc cực đại là 8m/s2 và truyền đi bản tin EWM. Quá<br />
trình xử lý bản tin được thực hiện thông qua các bước như trong thuật toán cài đặt cho<br />
chương trình mô phỏng.<br />
Hình 3 là so sánh nguy cơ va chạm liên hoàn khi có hỗ trợ cảnh báo sớm của bản tin<br />
'<br />
EWM với các mức độ khác nhau. Tiến hành khảo sát với TPRT lần lượt với các giá trị<br />
0.2sec, 0.4sec, 0.6sec, 0.8sec, 1.0sec và 1.2sec ta thấy rằng khi thời gian nhận thức-phản<br />
xạ càng lớn thì nguy cơ va chạm liên hoàn càng tăng, mặc dù khoảng cách trung bình giữa<br />
các xe khá lớn. Ví dụ, ở khoảng cách trung bình giữa các xe là 70m thì nguy cơ va chạm<br />
' '<br />
liên hoàn khi TPRT 1.2 sec là 94%, trong khi với TPRT 0.2 sec thì nguy cơ này chỉ còn<br />
là 3.6%.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 3. Ảnh hưởng của thời gian trễ Hình 4. Thời gian trễ trung bình của<br />
đến nguy cơ va chạm liên hoàn. bản tin EWM.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 5. Số nút quảng bá bản tin EWM. Hình 6. Số lượng bản tin EWM<br />
theo thời gian.<br />
Hình 4 cho thấy thời gian trễ đầu cuối-đầu cuối khi sử dụng thuật toán EWMBcast nhỏ<br />
hơn và tăng chậm khi mật độ xe tăng. Điều này phù hợp với phân tích lý thuyết bởi trong<br />
một vùng ZoR chỉ chọn một nút đóng vai trò nút quảng bá nên số chặng chuyển tiếp giảm,<br />
làm giảm thời gian trễ tổng.<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 39, 10 - 2015 47<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
Ở thời điểm 0.1sec phát sinh sự cố chỉ có một nút quảng bá bản tin EWM. Số lượng nút<br />
quảng bá tăng lên rất nhanh ở SB và chỉ sau 60sec thì toàn bộ các nút trong mạng đều thực<br />
hiện quảng bá bản tin EWM, gây ra số lượng bản tin cho một sự kiện tăng đột biến và kéo<br />
theo nguy cơ nghẽn mạng như trên Hình 6. Trong khi đó, EWMBcast chỉ giới hạn ở số nút<br />
quảng bá là 10 nút và số lượng bản tin trên mạng không bị bùng nổ.<br />
EWMBcast có độ phức tạp hơn so với SB. Trong EWMBcast, nút quảng bá hiện tại<br />
phải liên tục cập nhật khoảng cách đến các nút khác trong ZoR và tính ràng buộc thời gian<br />
làm cơ sở để xác định nút quảng bá kế tiếp. Hơn nữa, thuật toán cũng luôn kiểm tra các<br />
bản tin nhận được để quyết định có tiếp tục quảng bá bản tin nữa hay không.<br />
4. KẾT LUẬN<br />
Bài báo đã đưa ra phương án hiệu quả để quảng bá bản tin EWM đến các phương tiện<br />
trong vùng nguy hiểm, trợ giúp lái xe chủ động và nhanh nhất xử lý sự cố, nhằm hạn chế<br />
nguy cơ tai nạn liên hoàn trên đường cao tốc. Thuật toán đã giải quyết được vấn đề tắc<br />
nghẽn mạng do dư thừa bản tin EWM bằng cách hạn chế số lượng nút quảng bá và chỉ<br />
thực hiện xử lý bản tin khi phương tiện nằm trong vùng nguy hiểm. Qua phân tích lý<br />
thuyết và đánh giá bằng mô phỏng đều khẳng định được tính ưu thế của EWMBcast so với<br />
thuật toán truyền thống. Tuy nhiên, môi trường thông tin thực tế rất phức tạp, bài báo chưa<br />
khảo sát đến các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình giao tiếp V2V và chưa xét đến cơ chế an<br />
toàn cho bản tin cảnh báo.<br />
Lời cảm ơn: Tác giả cảm ơn sự tài trợ về kinh phí của đề tài T2015-ĐĐT-69.<br />
<br />
<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
[1]. Li F, Yu W, “Routing in Vehicular Ad-hoc Networks: A Survey”, IEEE Vehicular<br />
Technology Magzine, 2007, 2(2), pp. 12-22.<br />
[2]. D. Jiang and L. Delgrossi, “IEEE 802.11p: Towards an international standard for<br />
wireless access in vehicular environments” in Proc. of the IEEE Vehicular Technology<br />
Conference. IEEE, 2008, pp. 2036–2040.<br />
[3]. PGS.TS Lê Hùng Lân cùng các tác giả, “Hệ thống giao thông thông minh – tập 1”,<br />
Nhà xuất bản Giao thông vận tải 2012, pp.7-9.<br />
[4]. A. Munaretto and M. Fonseca, “Routing and quality of service support for mobile ad<br />
hoc networks”, Computer Networks, vol. 51, no. 11, pp.3142–3156, 2007.<br />
[5]. S. Biswas, R. Tatchikou, and F. Dion, “Vehicle-to-vehicle wireless communication<br />
protocols for enhancing highway traffic safety”, IEEE Communications Magazine, vol.<br />
44, no. 1, pp. 74–82, 2006.<br />
[6]. E. Fasolo, A. Zanella, and M. Zorzi, “An effective broadcast scheme for alert message<br />
propagation in vehicular ad hoc networks” in Proc. of the IEEE International<br />
Conference on Communications (ICC), vol. 9, 2006, pp. 3960–3965.<br />
[7]. Y.-T.Yang and L.-D. Chou, “Position-based adaptive broadcast for intervehicle<br />
communications” in Proc. of the IEEE International Conference on Communications<br />
(ICC), 2008, pp. 410–414.<br />
[8]. C.Garcia-Costa et al, “A Stochastic Model for Chain Collisions of Vehicles Equipped<br />
With Vehicular Communications”, IEEE TRANSACTIONS ON INTELLIGENT<br />
TRANSPORTATION SYSTEMS, VOL. 13, NO.2, 2012, pp.503-518.<br />
[9]. Prof. Shie-Yuan Wang, Chih-Liang Chou, and Chih-Che Lin, “The GUI User Manual<br />
for the NCTUns 6.0 Network Simulator and Emulator”, Department of Computer<br />
Science, National Chiao Tung University, Taiwan.<br />
<br />
<br />
48 T.V.Hưng,V.T.Tuân, “Thuật toán cho giao thức truyền thông …trên đường cao tốc.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
<br />
ABSTRACT<br />
HIGHWAY BROADCAST PROTOCOL FOR CHAIN COLLISION AVOIDANCE<br />
This paper proposes a communication protocol to support such a vehicle<br />
collision warning system. The proposed algorithm designs to broadcast Emergency<br />
Warning Message (EWM) to all endangered vehicles in an emergency scenario for<br />
preventing chain collisions occurring frequently on highways. Simulation results<br />
show the correctness of the EWMBcast algorithm and its effectiveness in reducing<br />
the number of broadcasting nodes, eliminating redundant EWM messages and<br />
better average delay time when compared with existing Simply Broadcast (SB).<br />
Keywords: Intelligent Transportation System (ITS), VANET, V2V, EWM.<br />
<br />
Nhận bài ngày 28 tháng 5 năm 2015<br />
Hoàn thiện ngày 05 tháng 8 năm 2015<br />
Chấp nhận đăng ngày 29 tháng 9 năm 2015<br />
<br />
Địa chỉ: 1Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Giao thông vận tải;<br />
2<br />
Tổng cục Công nghiệp quốc phòng, Bộ quốc phòng;<br />
*Email: hungtv_ktdt@utc.edu.vn<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 39, 10 - 2015 49<br />