Posts tagged VANET ; 802.11p; Phương tiện giao thông

IEEE 802.11p chuẩn truy nhập mạng không dây dùng cho các phương tiện chuyển động.


Chuẩn 802.11p được phát triển dựa trên chuẩn 802.11a. Chuẩn 802.11p được bổ sung một số chức năng để truyền thông vehicle-to-X như sau: môi trường truyền dữ liệu luôn luôn thay đổi, cách thức truyền thông tin như trong mạng Ad-hoc, độ trễ nhỏ và hoạt động trong khoảng tần số dành riêng.

Lớp truy nhập môi trường (Medium access layer)

Điểm khác biệt cơ bản giữa chuẩn 802.11p và các chuẩn wifi 802.11 khác đó là khả năng truyền thông bên ngoài phạm vi của các dịch vụ cơ bản đã được thiết lập để cho phép truyền thông trong mạng Ad-hoc có tính di động cao. Đối với các chuẩn WiFi 802.11 thì phải mất thời gian khá dài để hình thành kết nối khi nhận khung thông tin đầu tiên, điều này là không thể chấp nhận được trong trường hợp muốn hình thành kết nối trao đổi thông tin giữa 2 xe đang chuyển động ngược chiều nhau. Các lớp MAC/PHY trong 802.11p cũng không hỗ trợ điều này, nhưng bù lại chúng được cung cấp bởi một trạm quản lý (Station management entity SME) hoặc được dung cấp bởi giao thức cấp cao hơn. Trong trường hợp cần truyền thông vehicle-to-X thì sử dụng các giao thức của chuẩn IEEE 1609 (IEEE 2006) sẽ có các thủ tục cần thiết. Chuẩn IEEE 802.11p có thêm phương thức truyền thông bên ngoài một điểm dịch vụ cơ bản (BSS-Basic service set) do đó chuẩn IEEE 802.11p có thể truyền thông trong những chuyển động không biết trước của xe cộ.

 

Truyền thông tin bên ngoài của một BSS làm giảm các chức năng của lớp MAC đối với các nhu cầu cơ bản. Tất cả các định dạng khung dữ liệu không cần thiết được loại bỏ và chỉ có một  lượng nhỏ khung dữ liệu cần thiết vẫn còn: dữ liệu được truyền bằng cách sử dụng các định dạng khung dữ liệu QoS cho phép ưu tiên các khung dữ liệu của một gói dữ liệu dựa vào các kĩ thuât EDCA được trình bày trong phần sau. Các khung dữ liệu unicast được ghi nhận(đánh dấu) và có thể được truyền đến trước khi thiết lập tùy chọn khung dữ liệu theo kiểu RTS/CTS. Khái niệm khung dữ liệu quản lý đặc biệt được đưa ra, đó là khung dữ liệu thông tin và định thời (timing and information frame). Khung dữ liệu này có chức năng “gợi ý” một cách nhanh chóng các đơn vị bên lề đường được phép quảng cáo thông tin về các dịch vụ. Những thông tin có thể chứa nhãn thời gian và  thông tin đồng bộ hóa thời gian, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu hoặc thông tin bằng cách phối hợp cáctrạm tăng cường (EDCA), và có khả năng công bố dịch vụ của các lớp cao hơn (ví dụ như quy định trong IEEE 1609)

 

Hình 7.3 Sơ đồ truy nhập kênh phân phối mở rộng. Phỏng Hình 4 của tiêu chuẩn IEEE sử dụng thử cho truy cập không dây trong môi trường xe cộ (WAVE- Wireless Access in Vehicular Environments) – Hoạt động đa kênh.

Một khía cạnh quan trọng trong truyền thông liên xe cộ an toàn là ưu tiên các thông điệp quan trọng về an toàn và thông tin quan trong về thời gian, các thông tin này phải được thông báo đến các phương tiện xung quanh để chúng biết đến vụ va chạm. Do đó IEEE 802.11p có thêm chức năng truy nhập kênh phân phối mở rộng (EDCA-enhanced distributed channel access) (Truy nhập kênh phân phối mở rộng- được sửa đổi dựa trên chuẩn 802.11e) có khả năng hỗ trợ chất lượng dịch vụ tốt (QoS-quality of service). Các quy tắc của truy cập trung gian được quy định bởi việc sử dụng EDCA để thay DCF, EDCA xác định bốn cấp độ truy nhập (AC – access categories) khác nhau. Ứng dụng tạo ra các bản tin sẽ gán cho mỗi khung dữ liệu một trong bốn cấp độ truy nhập tùy thuộc vào tầm quan trọng và khẩn cấp của nội dung khung dữ liệu. Mỗi cấp độ truy nhập (AC) được xác định bởi một chỉ số cấp độ truy nhập (ACI – access category index), chỉ số cấp độ truy nhập này được giữ ở hàng đợi khung dữ liệu của riêng từng cấp độ truy nhập. Lớp truy nhập trung gian có vai trò thiết lập các chỉ số cấp độ truy nhập trên. Hình 7.3 đưa ra một kiến trúc tổng quan của EDCA trong truyền thông vehicle-to-X: có hai loại kênh là các kênh điều khiển (CCH-control channel) và các kênh dịch vụ (SCH- service channel), mỗi kênh có bốn hàng đợi riêng biệt, mỗi hàng đợi lại có các tham số như trong Bảng 7.1. Số AIFSN (arbitration inter frame space number) thay thế DIFS cố định đã quy định tại các DCF. Thời điểm môi trường truyền tin được cảm nhận nhàn rỗi trước khi nó có thể được truy cập phải vượt quá thời gian một SIFS bởi khe thời gian AIFSN. Ngoài ra, giá trị CWmin và CWmax là các thông số riêng của từng AC. Phân tích các giá trị đưa ra trong bảng 7.1, các khung dữ liệu gửi với ACI=3 thì có cơ hội cao để truy nhập môi trường sớm hơn do có giá trị AIFSN thấp hơn và CW thấp hơn trong trường hợp backoff. Tóm lại, khung dữ liệu với có ACI = 0 có quyền truy cập thường xuyên, ACI = 1 được dự kiến cho nền trước giao thông nền, ACI=2 và ACI=3 được dự trữ cho các thông tin ưu tiên. ví dụ: cảnh báo an toàn khi cần thiết. Tuy nhiên, không có ưu tiên chính xác: tranh chấp giữa các mục truy cập được giải quyết trong nội bộ, chỉ các khung dữ liệu có thời gian chờ thấp nhất mới thật sự tranh chấp môi trường truyền dẫn với các trạm khác. Lưu ý rằng xung đột ‘nội bộ’ có thể xảy ra, trong trường hợp này, khung dữ liệu có mục truy nhập cao hơn (có ACI thấp hơn) được ưa tiên.

 

Để truyền thông vehicle-to-X chuẩn IEEE 1609 bản sử dụng thử nghiệm (IEEE 2006) được phát triển cung cấp các dịch vụ cần thiết trên một lớp cao hơn trong giới hạn tải của khung dữ liệu IEEE 802.11p; Sau đây đưa ra một số khía cạnh tổng quan của IEEE 1609:

  • IEEE 1609.1 định nghĩa quản lý tài nguyên là cho phép đa ứng dụng chạy trên các đơn vị bên lề đường để giao tiếp với các đơn vị được gắn trên nhiều phương tiện. Nó phục vụ trên lớp ứng dụng.
  • IEEE 1609.2 định nghĩa dịch vụ bảo mật cho các giao tiếp vehicle-to-X như chứng thực và mã hóa các thông điệp trạm.
  • IEEE 1609.3 quy định cụ thể các dịch vụ mạng cho truyền thông vehicle-to-X truyền thông, trong đó có một stack và giao thức cụ thể để handle WAVE shortmessages (WSM).
  • IEEE 1609.4 định nghĩa cách các hoạt động của nhiều kênh khác nhau được tổ chức và có một mối quan hệ với cơ chế EDCA mô tả ở trên.
Advertisements

Comments (2) »