TRNG I HC BCH KHOA H NI
VIN IN T - VIN THễNG
N
TT
NGHIP I HC
ti:
TRUYN THễNG A PHNG TIN
CH N KHễNG XC NH
TRONG MNG VANET
Sinh viờn thc hin: BI C VIT
Lp T2 K51
V èNH TUN
Lp T3 K51
Ging viờn hng dn: TS. TRN NGC LAN
H Ni, 5/2011
TRNG I HC BCH KHOA H NI
VIN IN T - VIN THễNG
b
ù
i

đ
ứ
c

v
i
ệ
t

-


t
r
u
y
ề
n

t
h
ô
n
g

đ
a

p
h
ơ
n


5
/
2
0
1
1
v
ũ

k
h
ô
n
g


ĐÍCH ĐẾN KHÔNG XÁC ĐỊNH
TRONG MẠNG VANET
Sinh viên thực hiện: BÙI ĐỨC VIỆT
Lớp ĐT2 K51
VŨ ĐÌNH TUẤN
Lớp ĐT3 K51
Giảng viên hướng dẫn: TS. TRẦN NGỌC LAN
Cán bộ phản biện:
Hà Nội, 5/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: BÙI ĐỨC VIỆT Số hiệu sinh viên: 20063728
Họ và tên sinh viên: VŨ ĐÌNH TUẤN Số hiệu sinh viên: 20063535
Khoá: 51 Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Điện tử - Viễn Thông
Đầu đề đồ án:
Truyền thông đa phương tiện đích đến không xác định trong mạng VANET
1. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
…………………………………… …………………………………………… …… ……………………………… ……
……………………………………………………………………………………………………………………………….…
……………………… …………………………………………………………………………………….
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
……………………………………………………………………………………………………………… ….
……………………………………………………………………………………………………………………………………
….
……………………………………………………………………………………………………………………………………
…
Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )
Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
***
Trong những năm trở lại đây, công nghệ truyền thông không dây ngày càng phát
triển và đạt được nhiều thành tựu, đáng kể phải nói đến các ứng dụng truyền thông đa
phương tiện trên mạng ad-hoc. Mạng ad-hoc là mạng vô tuyến phân tán, hoạt động
không cần cơ sở mạng hỗ trợ mà chỉ dựa trên việc tự thiết lập và cấu hình của các thiết
bị tham gia. Do đó đặc điểm của mạng ad-hoc là có thể giúp con người trao đổi thông
tin mà không cần cơ sở hạ tầng mạng. Tuy nhiên truyền thông trên mạng ad hoc gặp rất
nhiều khó khăn: sự kém ổn định của kênh truyền, sự di chuyển của các nút mạng dẫn
tới topo mạng thay đổi liên tục, v.v Sự phát triển của các ứng dụng trên mạng ad hoc
kéo theo nhu cầu phát triển các giao thức định tuyến để truyền tải thông tin trong mạng
này.
Sau một thời gian làm việc cố gắng trên phòng Lab411, em đã tập trung nghiên
cứu về phát triển giao thức định tuyến cho mạng ad-hoc và đã đạt được một số kết quả
nhất định. Dưới đây, em xin trình bày kết quả đồ án tốt nghiệp với đề tài: “TRUYỀN
THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN ĐÍCH ĐẾN KHÔNG XÁC ĐỊNH TRONG MẠNG
VANET”.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới:
• Cô giáo TS. Trần Ngọc Lan
• Thầy giáo TS. Phạm Văn Tiến
• Nhóm nghiên cứu và phát triển của phòng Lab 411

Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 2
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án bao gồm 5 phần:
Chương 1: Đặt vấn đề
Chương này nêu ngắn gọn khái niệm về mạng Ad-hoc và mạng VANET. Sau đó đề
cập đến nhu cầu thực tế của việc thực hiện đề tài.
Chương 2: Hệ thống tìm kiếm thông tin theo vị trí
Chương này trình bày ý tưởng mới về định tuyến để giải quyết vấn đề được nêu ra ở
chương 1. Sơ đồ thiết kế tổng thể toàn bộ hệ thống cũng được đưa ra trong chương này.
Chương 3: Thực thi thiết kế
Chương này trình bày chi tiết từng module của hệ thống, bao gồm thuật toán định
tuyến cốt lõi và các cơ chế đi kèm để nâng cao chất lượng hệ thống.
Chương 4: Thí nghiệm và đánh giá kết quả
Chương này trình bày các thí nghiệm và đánh giá chất lượng của hệ thống. Thí nghiệm
được trình bày ở cả hai dạng là mô phỏng và thực tế.
Kết luận chung
Phần này đưa ra các nhận xét về hệ thống, đánh giá mức độ hoàn thành so với yêu cầu
thiết kế được nêu ở chương 1. Ngoài ra, chương này còn đưa ra phương hướng và ý
tưởng cho các phương án phát triển tiếp theo của hệ thống.
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 3
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
ABSTRACT
“Multimedia data delivery with undetermined destintation in VANET”
The final aim of VANET research projects is providing an environment for road
participants to communicate with others in the best condition and quality. The most
important part in VANET obviously is routing. Research in the world nowadays has
efficiently met this requirement by using IP network to find route between nodes in
VANET. Research about distributed control, video coding have also contributed in

of system performance. Some simulations are also includes in this chapter.
Conclusion
This section offers remarks about the system and assess the degree of completion than
the design requirements outlined in Chapter 1. In addition, this chapter also gives
directions and ideas for further developments of the system.
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 5
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 2
ABSTRACT 4
MỤC LỤC 6
DANH MỤC HÌNH VẼ 7
DANH MỤC BẢNG BIỂU 9
DANH MỤC CÔNG THỨC 10
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 11
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 13
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG TÌM KIẾM THÔNG TIN VANET THEO VỊ TRÍ 19
KẾT CHƯƠNG 42
CHƯƠNG 3. THỰC THI THIẾT KẾ 43
KẾT CHƯƠNG 66
CHƯƠNG 4. THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 67
KẾT CHƯƠNG 97
KẾT LUẬN CHUNG 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 99
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 6
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 4-31 Mô phỏng hệ thống trên NS2 76
Hình 4-32 Thời gian khởi tạo và tái tạo tuyến 83
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 7
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
Hình 4-33 Trễ đường truyền với Foreman 84
Hình 4-34 PNSR theo frame với Foreman 85
Hình 4-35 PSNR trung bình với các tốc độ khác nhau 85
Hình 4-36 Giản đồ thí nghiệm (1) 87
Hình 4-37 Giản đồ thí nghiệm (2) 88
Hình 4-38 Người dùng click chuột để xác định vùng yêu cầu trên bản đồ số 89
Hình 4-39 Add route tại nút S (OBU) 90
Hình 4-40 Ảnh nút D 90
Hình 4-41 Thông báo D không còn nằm trong vùng yêu cầu 91
Hình 4-42 Add route với đích mới là K 92
Hình 4-43 Ảnh tại đích mới nhận được tại S 92
Hình 4-44 So sánh tỉ lệ mất gói 93
Hình 4-45 So sánh trễ xử lí tại node nguồn 94
Hình 4-46 Trễ xử lí tại trung gian 95
Hình 4-47 Trễ định tuyến 95
Hình 4-48 Trễ đường truyền 96
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 8
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1 Nhu cầu định tuyến theo vị trí 17
Bảng 3-2 Bảng định tuyến của kernel 52
Bảng 3-3 Bảng hàng xóm rút gọn GPSR của node A 60
Bảng 3-4 Bảng hàng xóm đã thêm trạng thái 60
Bảng 3-5 Bảng hành động theo trạng thái hàng xóm 61

O
OBU: On-board Unit
P
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 11
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
PNSR: Peak Signal-to-noise Ratio
R
RSU: Road-side Unit
RNG: Relative neigborhood Graph
S
SPF: Shortest Path First
T
TORA: Temporally Ordered Routing Algorithm
Z
ZRP: Zone Routing Protocol
V
VANET: Vehicular Ad-hoc Network
W
WLAN: Wireless LAN
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 12
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
***
1.1 Giới thiệu mạng Ad-hoc, mạng Vanet
1.1.1 Mạng Ad-hoc
Mạng Ad-hoc là là một kiểu mạng thông tin không dây. Công nghệ này cho
phép các nút mạng truyền trực tiếp với nhau sử dụng bộ thu phát không dây mà không
cần bất cứ một cơ sở hạ tầng cố định nào. Đây là một đặc tính riêng biệt của mạng ad-

như được trang bị angten radio).
Khó khăn này có thể được giải quyết đáng kể nếu chúng ta áp dụng những công
nghệ dựa vào mạng Ad-hoc : bằng cách sử dụng các giao tiếp không dây phân tán giữa
nhiều điểm truy cập khác nhau, thậm chí các đội cứu hộ ở cách xa nhau cũng có thể
liên lạc với nhau hay liên lạc với các thành viên đội cứu hộ khác ở khoảng giữa như
hoạt động của một trạm chuyển tiếp. Vì khu vực xảy ra thảm họa sẽ tập trung nhiều đội
cứu hộ, nên các liên lạc trong phạm vi thành phố (hay thậm chí là phạm vi cả nước) có
thể thực hiện được, cho phép các nỗ lực cứu hộ được hợp tác thành công mà không cần
thiết lập lại các cơ sở viễn thông cố định.
1.1.2 Mạng Vanet và mô hình nghiên cứu
Vehicular Ad hoc Network (VANET) là mạng tự tổ chức, được tạo thành từ
các phương tiện xe cộ lưu thông trên đường. Mỗi phương tiện tham gia vào mạng được
trang bị thiết bị thu/phát để có thể liên lạc, chia sẻ và trao đổi thông tin lẫn nhau.
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 14
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
Thông tin trao đổi trong mạng VANET bao gồm thông tin về lưu lượng xe cộ,
tình trạng kẹt xe, tai nạn giao thông, nguy hiểm cần tránh và cả những dịch vụ thông
thường như dịch vụ đa phương tiện, Internet để cung cấp liên lạc giữa các xe cộ ở
gần nhau và với các thiết bị cố định (hay các thiết bị bên đường). Tuy nhiên việc truyền
thông tin trong mạng VANET rất thách thức.
Hình 1-1 Mô hình mạng Vanet
Hai thiết bị chính trong mô hình mạng Vanet là OBU và RSU. OBU (On-board
Unit) là thiết bị gắn trên các phương tiện di chuyển phụ trách việc liệc lạc qua mạng
adhoc của phương tiện. RSU (Road-side Unit) là các thiết bị đặt cố định trên đường,
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 15
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
chịu trách nhiệm liên lạc với phương tiện lưu thông qua mạng adhoc, liên hệ với tổng
đài qua mạng di động. Một số pha hoạt động của mạng Vanet:

(hoặc tên, hoặc biển số…) của phương tiện cần liên lạc. Trong khi đó, người dùng có
nhu cầu lại không hề biết ai trên đường.
Như vậy, cần phải thiết kế một phương án cho phép người dùng có thể thiết lập
được phiên liên lạc mặc dù không hề biết trước thông tin nhận dạng của nhau. Điều
này phù hợp với nhu cầu thực tế của người tham gia giao thông và sử dụng mạng
VANET, khi nhưng tính năng cơ bản mà mạng VANET cung cấp là không đủ.
Do đó, chúng em quyết định nghiên cứu, đề ra phương án, triển khai thực hiện
hệ thống này. Để thực hiện thành công, trước hết chúng em đề ra yêu cầu thiết kế hệ
thống như sau:
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 17
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
1.2.2 Yêu cầu với thiết kế hệ thống
• Giao thức đảm bảo tìm được người dùng và sự lựa chọn là tối ưu
• Khả năng xử lí nhanh, thuật toán không quá phức tạp phù hợp với việc thay đổi
vị trí liên tục trong mạng VANET.
• Số lượng bản tin trao đổi nhỏ thích ứng với điều kiện tài nguyên băng thông hạn
chế trong mạng VANET.
• Tích hợp các ứng dụng truyền đa phương tiện và giao thức định tuyến thành một
hệ thống hợp nhất, đảm bảo tối ưu hiệu quả tính toán.
• Tuyến được lựa chọn đảm bảo chất lượng dịch vụ đường truyền chấp nhận được
đối với các ứng dụng đa phương tiện: văn bản, ảnh, file, audio, video
• Có khả năng tương thích với nhiều hệ điều hành thường được sử dụng cho hệ
nhúng khác nhau: Linux Mint, UbuntuMID, Windows CE, FreeBSD….
• Kích thước phần mềm nhỏ gọn có thể triển khai trên các hệ nhúng có kiến trúc
ARM, x86…
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 18
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG TÌM KIẾM THÔNG TIN VANET

phương pháp này. Proactive routing bao gồm hai loại chính là Link State và Distance
Vector. Giao thức định tuyến trạng thái liên kết tối ưu OLSR (Optimized Link State
Routing) và giao thức định tuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV (Dynamic
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 20
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51
Đồ án tốt nghiệp
Destination-Sequenced Distance-Vector Routing) là hai ví dụ của giao thức định tuyến
proactive.
2.1.2.2 Reactive
Reactive protocol là giao thức định tuyến dựa theo yêu cầu, tức là đường đi chỉ
được xác định khi các nút có nhu cầu truyền gói tin. Phương pháp này hạn chế được
thông tin tiêu đề chọn đường, nhưng nhược điểm cơ bản là gây trễ lớn cho các khung
truyền dẫn đầu tiên cũng như thời gian chọn đường dẫn chậm. Hai giao thức reactive
điển hình là giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV (On-demand
Distance Vector Routing) và giao thức định tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source
Routing).
Một khi xảy ra lỗi tại nút, các giao thức định tuyến thường khôi phục đường dẫn
bằng phương pháp thiết lập tuyến mới. Hầu hết các tiếp cận hiện nay đều sử dụng
thông tin phản hồi tới thiết bị nguồn nhằm khởi tạo tuyến mới, vì vậy lưu lượng bản tin
trao đổi rất lớn và tăng lên rất nhanh khi kích thước mạng lớn, nhất là đối với các giao
thức định tuyến proactive. Khi kích thước mạng tăng cũng đồng nghĩa với sự suy giảm
hiệu năng mạng do hiện tượng trễ của thủ tục định tuyến và truyền khung đầu tiên tăng
lên rất lớn nếu sử dụng giao thức định tuyến reactive.
2.1.2.3 Hybrid
Hybrid protocol là giao thức lai giữa hai loại giao thức trên, với hai giao thức
ZRP (Zone Routing Protocol) và TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm) là
tiêu biểu. Vì là giao thức lai giữa hai loại giao thức trên nên những giao thức thuộc loại
Hybrid có thể khắc phục những nhược điểm của hai loại giao thức trên.
Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 21
Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51