TonyChoper
Tài xế O-H
Tiếp tục chủ đề về Connected Vehicles, nó liên quan nhiều đến viễn thông nhiều hơn nhưng mình vẫn post hy vọng có ae nào quan tâm .... muốn gần nghĩa nên mình dùng "phương tiện giao thông" cho "xe".... let's go
Connected Vehicles: Solutions and Challenges
Ning Lu, Student Member, IEEE, Nan Cheng, Student Member, IEEE, Ning Zhang, Student Member, IEEE, Xuemin Shen, Fellow, IEEE, and Jon W. Mark, Life Fellow, IEEE
Connected Vehicles: Những Giải Pháp và Thách Thức
Tóm tắt— Những công nghệ kết nối không dây cho phép vehicle (vehicle) giao tiếp với môi trường bên trong và bên ngoài. CV (Connected Vehicle) cũng là hướng đi tiếp theo cho cuộc cách mạng xe ôtô và đây cũng là chìa khóa cho sự phát triển của hệ thống giao thông thông minh (ITSs - Intelligent Transportation Systems). Hơn nữa, CV là thành phần quan trọng xây dựng lên lĩnh vực mới nổi IoV (Internet of Vehicles). Những nghiên cứu chuyên sâu và sáng kiến công nghiêp mở đường cho kỷ nguyên sắp tới của CV. Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào những công nghệ không dây cũng như thách thức tiềm năng để cho phép kết nối V2X (Vehicle to X: vehicle đến x). Cụ thể, chúng tôi thảo luận về những thách thức và bình phẩm những giải pháp không dây tốt và hiện đại nhất cho các dạng kết nối khác nhau như: V2S ( vehicle-to-sensor: vehicle với cảm biến), V2V (vehicle-to-vehicle: vehicle với vehicle), V2I (vehicle-to-Internet: vehicle với Internet) và V2R (vehicle-to-road infrastructure: vehicle với hạ tầng đường bộ). Chúng tôi cũng xác định các vấn đề nghiên cứu trong tương lai để xây dựng CV.
Index Terms—Connected vehicles, intelligent transportation systems (ITSs), Internet of Vehicles (IoV), intra-vehicle wireless sensor networks, vehicular networks.
I. GIỚI THIỆU
Như một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện tại, xe cơ giới tiếp tục phát triển kể từ khi chúng được phát minh trong Cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 2. Ngày nay, chúng ta mong đợi nhiều hơn đến chất lượng và độ tin cậy của vehicle. Với sự phát triển nhanh chóng của cộng nghệ thông tin và viễn thông (ICT- information and communication technologies), biên giới tiếp theo cho cuộc cách mạng hóa xe ôtô là trang bị khả năng giao tiếp không dây trên xe. CV một cách chủ dộng, hợp tác, thông tin đầy đủ và phối hợp sẽ hỗ trợ các ứng dụng khác nhau cho an toàn đường bộ (phát hiện va chạm, cảnh báo thay đổi làn đường, nhập làn đường hợp tác), giao thông thông minh và thân thiện với môi trường (kiểm soát tín hiệu giao thông, lịch trình luồng giao thông thông minh và quản lý đoàn xe), các dịch vụ phụ thuộc vào vị trí (điểm quan tâm và tối ưu hóa tuyến đường) và truy cập Internet trên xe. Thị trường CV đang bùng nổ và theo một báo cáo kinh doanh gần đây, thị trường toàn cầu dự kiến sẽ đạt mức 131,9 tỷ USD vào năm 2019 [1]. Học thuật và công nghiệp ôtô phản ứng kịp thời bằng cách đưa ra những giải pháp kết nối đáng tin cậy và hiệu quả.
Có hai áp lực thúc đẩy ngay lập tức nhu cầu cần thiết sử dụng kết nối không dây bên cho các vehicle. Thứ nhất là nhu cầu cấp thiết giúp cải thiện hiệu quả và an toàn của hệ thống giao thông đường bộ. Đô thị hóa ngày càng tăng mang đến số lượng vehiclengày càng nhiều tại các thành phố lớn. Đây là nguyên nhân chính gây nên tắc nghẽn giao thông và mang đến hậu quả rất lớn về chi phí và môi trường. Được biết, theo báo cáo thì chi phí cho thời gian đi lại và nhiên liệu tăng thêm do tắc nghẽn ở 498 khu vực đô thị Hoa Kỳ là 121 tỷ USD, đồng thời lượng khí thải CO2 sinh ra trong thời gian tắc nghẽn là 56 tỷ pound vào năm 2011 so với 24 tỷ USD và 10 tỷ pound tương ứng vào năm 1982 [2]. Giải pháp CV là rất hứa hẹn trong việc giảm bớt tắc nghẽn giao thông thông qua quản lý và điều khiển giao thông thông minh [3], cũng như cải thiện an toàn đường bộ thông qua hệ thống hỗ trợ lái xe và cảnh báo tiên tiến trên vehicle [4]. Thứ hai là nhu cầu dữ liệu di động ngày càng tăng của người dùng trên đường. Trong những năm gần đây, nhu cầu về các dịch vụ Internet di động tốc độ cao đã tăng lên đáng kể. Con người mong muốn có kết nối Internet trên xe ôtô giống như ở nhà và tại nơi làm việc. Kết nối vehicle đến Internet không chỉ để đáp ứng nhu cầu dữ liệu di động [5] mà còn làm phong phú thêm các ứng dụng liên quan đến an toàn, như chẩn đoán trực tuyến [6], theo dõi và chống trộm thông minh [7], trong đó các máy chủ có thể đặt trên Internet Cloud. Vehicle tích hợp Internet đã xuất hiện trên đường và dự đoán rằng tỷ lệ dịch vụ trên vehicle tích hợp Internet sẽ tăng từ 10% hiện nay lên 90% vào năm 2020 [8]. Ngoài ra, nhiệm vụ của chính phủ phải đưa cuộc cách mạng CV vào cuộc đua nhanh chóng. Ủy ban Châu Âu đề xuất triển khai hệ thống bắt buộc “eCall” trên xe ôtô từ năm 2015, hệ thống “eCall” cho phép xe ôtô có thể tự động thiết lập kết nối điện thoại đến các dịch vụ khẩn cấp trong trường hợp va chạm [9]. Không có gì đáng ngạc nhiên, Cục Quản lý An toàn Giao thông Quốc gia (NHTSA - National Highway Traffic Safety Administratio) của Bộ Giao thông Hoa Kỳ (DOT - Department of Transportation) gần đây đã tuyên bố rằng họ bắt đầu thực hiện các bước để cho phép giao tiếp giữa các vehicle hạng nhẹ [10].
CV là đề cập đến vehicle cho phép kết nối không dây mà những phương tiện này có thể giao tiếp với môi trường bên trong và bên ngoài, tức là hỗ trợ tương tác V2S, V2V, V2R và V2I như trong Hình 1. Những tương tác này, thiết lập nhiều cấp độ đường truyền dữ liệu đến hệ thống thông tin trên vehicle, giúp nâng cao tình trạng nhận thức của vehicle và cung cấp cho người lái xe/hành khách một môi trường di chuyển giàu thông tin. Hơn nữa, CV được coi là các khối xây dựng của IoV và được xem như là hệ thống giao tiếp di động có tính năng thu thập, chia sẻ, xử lý, tính toán, phát hành thông tin an toàn và cho phép phát triển thế hệ tiếp theo của ITSs (Intelligent Transportation Systems: hệ thống giao thông thông minh) [11]. Phát triển và triển khai CV đầy đủ đòi hỏi sự kết hợp của nhiều công nghệ có sẵn và các công nghệ mới nổi. Tuy nhiên, vẫn còn có sự không chắc chắn lớn do tính khả thi của từng công nghệ. Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào công nghệ không dây và trình bày tổng quan về những tiến bộ công nghiệp và học thuật để thiết lập kết nối V2X. Những ưu và nhược điểm của từng tùy chọn được trình bày để chứng minh tính khả thi của nó. Chúng tôi cũng thảo luận về những thách thức tiềm năng và xác định những vấn đề nghiên cứu trong việc xây dựng kết nối trong vehicle. Mục tiêu của chúng tôi là thúc đẩy hơn nữa tầm quan trọng và các hoạt động nghiên cứu trong lĩnh vực CV. Tài liệu [12] và [13] có mục tiêu tương tự nhưng trọng tâm khác nhau.
Hình 1: Tổng quan về xe kết nối.
Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau. Phần II thảo luận về những thách thức và giải pháp hiện có/tiềm năng đối với kết nối intra-vehicle (bên trong phương tiên giao thông). Phần III tập trung vào kết nối inter-vehicle (liên phương tiên giao thông). Các giải pháp kết nối V2I và V2R được trình bày tương ứng trong Phần IV và V. Cuối cùng, Phần VI thảo luận về những thách thức tiếp theo và đưa ra kết luận.
Connected Vehicles: Solutions and Challenges
Ning Lu, Student Member, IEEE, Nan Cheng, Student Member, IEEE, Ning Zhang, Student Member, IEEE, Xuemin Shen, Fellow, IEEE, and Jon W. Mark, Life Fellow, IEEE
Connected Vehicles: Những Giải Pháp và Thách Thức
Tóm tắt— Những công nghệ kết nối không dây cho phép vehicle (vehicle) giao tiếp với môi trường bên trong và bên ngoài. CV (Connected Vehicle) cũng là hướng đi tiếp theo cho cuộc cách mạng xe ôtô và đây cũng là chìa khóa cho sự phát triển của hệ thống giao thông thông minh (ITSs - Intelligent Transportation Systems). Hơn nữa, CV là thành phần quan trọng xây dựng lên lĩnh vực mới nổi IoV (Internet of Vehicles). Những nghiên cứu chuyên sâu và sáng kiến công nghiêp mở đường cho kỷ nguyên sắp tới của CV. Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào những công nghệ không dây cũng như thách thức tiềm năng để cho phép kết nối V2X (Vehicle to X: vehicle đến x). Cụ thể, chúng tôi thảo luận về những thách thức và bình phẩm những giải pháp không dây tốt và hiện đại nhất cho các dạng kết nối khác nhau như: V2S ( vehicle-to-sensor: vehicle với cảm biến), V2V (vehicle-to-vehicle: vehicle với vehicle), V2I (vehicle-to-Internet: vehicle với Internet) và V2R (vehicle-to-road infrastructure: vehicle với hạ tầng đường bộ). Chúng tôi cũng xác định các vấn đề nghiên cứu trong tương lai để xây dựng CV.
Index Terms—Connected vehicles, intelligent transportation systems (ITSs), Internet of Vehicles (IoV), intra-vehicle wireless sensor networks, vehicular networks.
I. GIỚI THIỆU
Như một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện tại, xe cơ giới tiếp tục phát triển kể từ khi chúng được phát minh trong Cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 2. Ngày nay, chúng ta mong đợi nhiều hơn đến chất lượng và độ tin cậy của vehicle. Với sự phát triển nhanh chóng của cộng nghệ thông tin và viễn thông (ICT- information and communication technologies), biên giới tiếp theo cho cuộc cách mạng hóa xe ôtô là trang bị khả năng giao tiếp không dây trên xe. CV một cách chủ dộng, hợp tác, thông tin đầy đủ và phối hợp sẽ hỗ trợ các ứng dụng khác nhau cho an toàn đường bộ (phát hiện va chạm, cảnh báo thay đổi làn đường, nhập làn đường hợp tác), giao thông thông minh và thân thiện với môi trường (kiểm soát tín hiệu giao thông, lịch trình luồng giao thông thông minh và quản lý đoàn xe), các dịch vụ phụ thuộc vào vị trí (điểm quan tâm và tối ưu hóa tuyến đường) và truy cập Internet trên xe. Thị trường CV đang bùng nổ và theo một báo cáo kinh doanh gần đây, thị trường toàn cầu dự kiến sẽ đạt mức 131,9 tỷ USD vào năm 2019 [1]. Học thuật và công nghiệp ôtô phản ứng kịp thời bằng cách đưa ra những giải pháp kết nối đáng tin cậy và hiệu quả.
Có hai áp lực thúc đẩy ngay lập tức nhu cầu cần thiết sử dụng kết nối không dây bên cho các vehicle. Thứ nhất là nhu cầu cấp thiết giúp cải thiện hiệu quả và an toàn của hệ thống giao thông đường bộ. Đô thị hóa ngày càng tăng mang đến số lượng vehiclengày càng nhiều tại các thành phố lớn. Đây là nguyên nhân chính gây nên tắc nghẽn giao thông và mang đến hậu quả rất lớn về chi phí và môi trường. Được biết, theo báo cáo thì chi phí cho thời gian đi lại và nhiên liệu tăng thêm do tắc nghẽn ở 498 khu vực đô thị Hoa Kỳ là 121 tỷ USD, đồng thời lượng khí thải CO2 sinh ra trong thời gian tắc nghẽn là 56 tỷ pound vào năm 2011 so với 24 tỷ USD và 10 tỷ pound tương ứng vào năm 1982 [2]. Giải pháp CV là rất hứa hẹn trong việc giảm bớt tắc nghẽn giao thông thông qua quản lý và điều khiển giao thông thông minh [3], cũng như cải thiện an toàn đường bộ thông qua hệ thống hỗ trợ lái xe và cảnh báo tiên tiến trên vehicle [4]. Thứ hai là nhu cầu dữ liệu di động ngày càng tăng của người dùng trên đường. Trong những năm gần đây, nhu cầu về các dịch vụ Internet di động tốc độ cao đã tăng lên đáng kể. Con người mong muốn có kết nối Internet trên xe ôtô giống như ở nhà và tại nơi làm việc. Kết nối vehicle đến Internet không chỉ để đáp ứng nhu cầu dữ liệu di động [5] mà còn làm phong phú thêm các ứng dụng liên quan đến an toàn, như chẩn đoán trực tuyến [6], theo dõi và chống trộm thông minh [7], trong đó các máy chủ có thể đặt trên Internet Cloud. Vehicle tích hợp Internet đã xuất hiện trên đường và dự đoán rằng tỷ lệ dịch vụ trên vehicle tích hợp Internet sẽ tăng từ 10% hiện nay lên 90% vào năm 2020 [8]. Ngoài ra, nhiệm vụ của chính phủ phải đưa cuộc cách mạng CV vào cuộc đua nhanh chóng. Ủy ban Châu Âu đề xuất triển khai hệ thống bắt buộc “eCall” trên xe ôtô từ năm 2015, hệ thống “eCall” cho phép xe ôtô có thể tự động thiết lập kết nối điện thoại đến các dịch vụ khẩn cấp trong trường hợp va chạm [9]. Không có gì đáng ngạc nhiên, Cục Quản lý An toàn Giao thông Quốc gia (NHTSA - National Highway Traffic Safety Administratio) của Bộ Giao thông Hoa Kỳ (DOT - Department of Transportation) gần đây đã tuyên bố rằng họ bắt đầu thực hiện các bước để cho phép giao tiếp giữa các vehicle hạng nhẹ [10].
CV là đề cập đến vehicle cho phép kết nối không dây mà những phương tiện này có thể giao tiếp với môi trường bên trong và bên ngoài, tức là hỗ trợ tương tác V2S, V2V, V2R và V2I như trong Hình 1. Những tương tác này, thiết lập nhiều cấp độ đường truyền dữ liệu đến hệ thống thông tin trên vehicle, giúp nâng cao tình trạng nhận thức của vehicle và cung cấp cho người lái xe/hành khách một môi trường di chuyển giàu thông tin. Hơn nữa, CV được coi là các khối xây dựng của IoV và được xem như là hệ thống giao tiếp di động có tính năng thu thập, chia sẻ, xử lý, tính toán, phát hành thông tin an toàn và cho phép phát triển thế hệ tiếp theo của ITSs (Intelligent Transportation Systems: hệ thống giao thông thông minh) [11]. Phát triển và triển khai CV đầy đủ đòi hỏi sự kết hợp của nhiều công nghệ có sẵn và các công nghệ mới nổi. Tuy nhiên, vẫn còn có sự không chắc chắn lớn do tính khả thi của từng công nghệ. Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào công nghệ không dây và trình bày tổng quan về những tiến bộ công nghiệp và học thuật để thiết lập kết nối V2X. Những ưu và nhược điểm của từng tùy chọn được trình bày để chứng minh tính khả thi của nó. Chúng tôi cũng thảo luận về những thách thức tiềm năng và xác định những vấn đề nghiên cứu trong việc xây dựng kết nối trong vehicle. Mục tiêu của chúng tôi là thúc đẩy hơn nữa tầm quan trọng và các hoạt động nghiên cứu trong lĩnh vực CV. Tài liệu [12] và [13] có mục tiêu tương tự nhưng trọng tâm khác nhau.
Hình 1: Tổng quan về xe kết nối.
Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau. Phần II thảo luận về những thách thức và giải pháp hiện có/tiềm năng đối với kết nối intra-vehicle (bên trong phương tiên giao thông). Phần III tập trung vào kết nối inter-vehicle (liên phương tiên giao thông). Các giải pháp kết nối V2I và V2R được trình bày tương ứng trong Phần IV và V. Cuối cùng, Phần VI thảo luận về những thách thức tiếp theo và đưa ra kết luận.
