HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

PHẠM MINH TIẾN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ C-V2X

CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ:
08.52.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng úng dụng)

HÀ NỘI – 2018


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRƯƠNG TRUNG KIÊN

Phản biện 1: …………………………………………………
………………………………………………………………
Phản biện 2: …………………………………………………
……………………………………………………………….

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học
viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ….........giờ ............ngày ............tháng ….........năm …...........

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông


1

MỞ ĐẦU
Thông tin di động trong những năm qua đã phát triển không ngừng và hiện nay đã phổ
biến rộng khắp trên toàn thế giới, thế hệ thứ 4 (4G) đã được triển khai tại rất nhiều quốc gia,
sắp tới sẽ tiếp tục triển khai thương mại thế hệ thứ 5 (5G) với nhiều ưu việt vượt trội. Vai
trò của các hệ thống thông tin di động vô cùng quan trọng trong sự phát triển chung của
khoa học công nghệ cũng như kinh tế đời sống, là nên tảng cho sự phát triển của nhiều lĩnh
vực. Bên cạnh đó, ngành công nghiệp ô tô cũng đang là lĩnh vực có những bước phát triển
vượt bậc, không còn đơn thuần là chế tạo ra các phương tiện phục vụ di chuyển, mà còn
phải là các phương tiện mang đến nhiều tiện ích cho con người, cùng với nhiều các công
nghệ tiên tiến. Tuy nhiên sự gia tăng nhanh chóng lượng phương tiện ô tô luôn tiềm ẩn các
nguy cơ về mất an toàn cũng như tai nạn giao thông.
Vấn đề đặt ra ở đây là cần phải có những công nghệ tiên tiến hơn nữa, giúp cải thiện
các hạn chế hiện tại của phương tiện, gia tăng khả năng tự chủ của phương tiện trước các
nguy cơ mất an toàn. Từ đó có thể đưa ngành công nghiệp ô tô bước sang một trang mới,
góp phần hạn chế tối đa các nguy cơ tai nạn xảy ra. Các nhà nghiên cứu đã nghĩ đến các giải
pháp giúp kết nối chính phương tiện ô tô với các phương tiện khác hay vật thể khác, có thể
sử dụng nền tảng truyền thông từ các mạng lưới thông tin di động rộng khắp, giúp thông tin
liên lạc kết nối các thực thể lại với nhau thành mạng lưới. Ngoài lợi ích mang đến các giải
pháp về an toàn cho phương tiện, một mạng lưới như vậy còn có khả năng cung cấp các
thông tin hỗ trợ cho nhiều lĩnh vực gia tăng khác như vận tải, du lịch, giải trí,…
Với mục đích nghiên cứu các giải pháp kết nối các phương tiện giao thông với các
thực thể khác thành mạng lưới dựa trên nền tảng mạng thông tin di động, học viên đã lựa
chọn đề tài: “Nghiên cứu công nghệ C-V2X”.


Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu và đánh giá giải pháp hỗ trợ kết nối phương tiện di
chuyển với vạn vật dựa trên mạng thông tin di động tế bào.

Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp kết nối các phương tiện di chuyển với vạn vật
Phạm vi nghiên cứu của luận văn bao gồm:
❖ Tổng quan hệ thống thông tin di động 4G/5G
❖ Công nghệ V2X dựa trên nền tảng mạng 4G/5G
❖ Định hướng nghiên cứu và triển khai tại Việt Nam


2

Phương pháp nghiên cứu chính được sử dụng trong luận văn là phương pháp
phân tích, tổng hợp thông tin để từ đó đề xuất giải pháp cải thiện.
Luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về C-V2X
Chương 2: Các vấn đề kỹ thuật cơ bản của mạng thông tin di động 4G-LTE/5G-NR
Chương 3: Công nghệ C-V2X dựa trên mạng di động 4G-LTE/5G-NR.


1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ C-V2X
Tóm tắt: Chương này sẽ giới thiệu tổng quan các vấn đề về V2X, tình hình nghiên
cứu trên thế giới, các kịch bản có thể ứng dụng cho V2X, một số thách thức khi triển khai
V2X, chuẩn hóa và các nền tảng hỗ trợ cho việc triển khai V2X, đặc biệt đi sâu vào công
nghệ C-V2X.

1.1 Giới thiệu chung về V2X.
1.1.1 Khái niệm cơ bản về V2X.

Truyền thông V2X thực chất là việc các phương tiện di chuyển hay gọi chung là
phương tiện thực hiện trao đổi thông tin dữ liệu với các phương tiện khác và với hệ thống hạ
tầng, nhằm mục đích tăng cường an toàn giao thông, tăng hiệu quả đáp ứng lưu thông của
hệ thống hạ tầng, giảm thiểu tác động môi trường và cung cấp thêm các dịch vụ giá trị gia
tăng khác như du lịch, giải trí

1.1.2 Phân loại ứng dụng V2X.

Hình 1. 1 Các dạng ứng dụng của V2X

Giao tiếp V2X được xác định theo 3GPP bao gồm 4 dạng thức: V2V, V2I, V2N,
V2P, cả 4 dạng ứng dụng trên của V2X có thể sử dụng chung cho các dịch vụ thông mình
hơn dành cho người dùng cuối. Ví dụ như: phương tiện, người đi bộ, máy chủ ứng dụng, hạ
tầng đường bộ có thể nhận biết các thông tin môi trường cục bộ qua các bản tin được gửi
đến từ các cảm biến ở gần hay từ các phương tiện khác, để cho phép thực hiện các dịch vụ
thông minh hơn như lái xe tự động, cảnh bảo phương tiện, quản lý giao thông mức cao,…
❖ V2V: kết nối các phương tiện giao thông lại với nhau
❖ V2I: kết nối các phương tiện giao thông với cơ sở hạ tầng


2
❖ V2P: kết nối các phương tiện giao thông với người bộ hành
❖ V2N: kết nối các phương tiện giao thông với mạng tế bào

1.1.3 Một số nhóm ứng dụng cơ bản của V2X.
❖ Các hệ thống hỗ trợ lái xe an toàn, tự động và nâng cao
❖ Nhận biết tình huống
❖ Dịch vụ di động
❖ Mô hình các dịch vụ hỗ trợ


1.1.4 Những lợi ích của V2X.
❖ Cải tiến sự tiếp nhận và phòng ngừa mối nguy hiểm thông qua cách thức lái xe có dự
đoán và tự thích nghi, dẫn đến giảm thiểu tai nạn và bất chắc trên đường.
❖ Sử dụng một cách tối ưu hạ tầng giao thông, tránh được tắc nghẽn nhờ sử dụng chỉ
dẫn giao thông linh hoạt.
❖ Chấp nhận các phương tiện khẩn cấp với các tín hiệu khẩn cấp hay các đặc quyền đặc
biệt.
❖ Giảm bớt tác động thông qua việc vận hành phương tiện thích nghi với các tình
huống giao thông.
❖ Gia tăng hiệu quả vận tải bằng cách sử dụng tối ưu các phương tiện vận tải thương
mại, giúp tăng hiệu quả kinh tế, giảm bớt chi phí vận hành trong ngành vận tải.

1.2 Một số yêu cầu đối với triển khai V2X.
1.2.1 Các yêu cầu về dịch vụ.
Có năm nhóm yêu cầu chính có thể áp dụng chung cho các kịch bản ứng dụng của
V2X, chủ yếu được xây dựng trên nền tảng mạng của 3GPP:
❖ Các yêu cầu về độ trễ, độ tin cậy
❖ Các yêu cầu về kích thước bản tin
❖ Các yêu cầu về tần suất: Có khả năng hỗ trợ tần suất tối đa 10 bản tin 1 giây cho mỗi
UE phát.
❖ Các yêu cầu về cự ly: Có khả năng hỗ trợ phạm vi truyền thông đủ lớn để lái xe có
thời gian phản ứng kịp thời.
❖ Các yêu cầu về tốc độ: hỗ trợ tốc độ di động tối đa tới 500 km/h


3

1.2.2 Các yêu cầu về bảo mật và quyền riêng tư.
❖ Nhà khai thác mạng phải có cách thức xác thực cho UE hỗ trợ V2X để thực hiện các
giao tiếp V2X

❖ Nhà khai thác mạng phải có cách thức xác thực cho UE hỗ trợ V2X một cách độc lập
để thực hiện các giao tiếp V2N.
❖ Có cơ chế hỗ trợ bảo vệ tính toàn vẹn trong truyền tin cho một ứng dụng V2X
❖ Hệ thống phải hỗ trợ quyền riêng tư và danh tính của UE sử dụng ứng dụng V2X,
đảm bảo rằng danh tính của UE không thể bị theo dõi thay nhận biết bởi bất kỳ UE
khác trong khoảng thời gian ngắn và trong phạm vi khu vực, quy định bởi úng dụng
V2X.

1.3 Các nền tảng hỗ trợ triển khai V2X.
1.3.1 V2X dựa trên công nghệ IEEE802.11p.
IEEE802.11p được thiết kế để phù hợp với các yêu cầu ứng dụng V2X với các chỉ
dẫn hiệu năng chặt chẽ nhất. Năm 2009 hoàn thiện bộ chuẩn IEEE802.11p ứng dụng cho
V2X sau 10 năm nghiên cứu. Một số chuẩn công nghệ dựa trên nền tảng IEEE802.11p đã
được triển khai trên thế giới:
• DSRC: triển khai tại Hoa Kỳ, dải tần 5.9G
• ITS-G5: triển khai tại châu Âu, dải tần 5.9G
• ARIB STD-109: triển khai tại Nhật, dải tần 760Mhz

Hình 1.3 Mô hình triển khai V2X dựa trên IEEE802.11p

1.3.2 V2X dựa trên mạng di động tế bào (C-V2X)
Năm 2017, 3GPP đã hoàn thiện bộ chuẩn hóa cho công nghệ V2X dựa trên nền tảng
mạng thông tin di động tế bào (C-V2X). Dựa trên mạng LTE, công nghệ C-V2X được thiết
kế để kết nối các phương tiện với nhau, với hệ thống hạ tầng, với người tham gia giao thông
và kết nối tới các dịch vụ đám mây.


4

C-V2X được xây dựng trên nền tảng LTE-Rel14, khai thác vùng phủ sóng rộng khắp

của mạng LTE để kết nối vận hành các ứng dụng V2X đảm bảo trong cả môi trường LOS
và NLOS, tốc độ dữ liệu cao của mạng LTE giúp đảm bảo các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật,
đặc biệt là độ trễ thấp và khai thác các dịch vụ đám mây tốc độ cao. Ngoài ra, 3GPP cũng
đang xây dựng bộ tiêu chuẩn dành cho V2X trên các nền tảng cao hơn trong tương lai như
LTE-Rel15-16 hay 5G-NR. Các nhà sản xuất ô tô cũng đang tập trung nghiên cứu để tích
hợp công nghệ C-V2X, sử dụng các module hỗ trợcông nghệ để kết nối tới các ứng dụng
của V2X.

Hình 1.5 Mô hình triển khai công nghệ C-V2X

1.3.3 So sánh hai nền tảng kỹ thuật
Bảng 1.1 dưới đây sẽ thể hiện một số lợi thế kỹ thuật tốt hơn của nền tảng di động tế
bào so với IEEE802.11p. Về mặt ứng dụng, bảng 1.2 thực hiện so sánh một số thuộc tính
dịch vụ của IEEE802.11p với các công nghệ LTE-Rel14, 5G-NR cho C-V2X.
Bảng 1. 1 So sánh một số lợi thế kỹ thuật của C-V2X so với IEEE802.11p.
Tiêu chí
Đồng bộ
Ghép kênh

IEEE802.11p
Không đồng bộ
Chỉ có TDM

Mã hóa kênh

Mã hóa chập

Cơ chế truyền Không HARQ
lại
Điều chế

OFDM

Lựa chọn tài
nguyên

Đa truy nhập
cảm nhận sóng
mang với tránh
va chạm
(CSMA-CA)

C-V2X Lợi thế hơn
Nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần
FDM cho phép quỹ đường truyền lớn
hơn giúp dải phục vụ lớn hơn , độ tin
cậy cao hơn
Mã hóa xoắn
Mã hóa xoắn giúp dải phục vụ lớn hơn
, độ tin cậy cao hơn
HARQ
HARQ giúp dải phục vụ lớn hơn , độ
tin cậy cao hơn
SC-FDM
Cho phép công suất phát tốt hơn với bộ
khuếch đại công suất tương tự, giúp dải
phục vụ lớn hơn , độ tin cậy cao hơn
Truyền bán duy C-V2X Tối ưu hóa lựa chọn tài nguyên
trì với lựa chọn với lựa chọn gần với tài nguyên tốt nhất
dựa trên năng
mà không cần tổn hao tranh chấp,

lượng tương đối 802.11p lựa chọn tài nguyên đủ tốt đầu
tiên và phải có tổn hao tranh chấp
C-V2X
Có đồng bộ
FDM và TDM
nếu có thể


5
Bảng 1. 2 So sánh các thuộc tính dịch vụ của IEEE802.11p với C-V2X
Tiêu chí

IEEE802.11p

LTE-Rel14 C-V2X

5G C-V2X

Có

Có

Có

Hỗ trợ V2V

Có

Có


Có

Hỗ trợ V2P

Có

Có

Có

Hỗ trợ V2I

Có giới hạn

Có

Có

Có

Có

Có

Hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện

Không

Có


Có

Hỗ trợ vùng phủ mạng

Không

Có

Có

Tích hợp toàn cầu

Không

Có

Có

Thông lượng rất cao

Không

Không

Có

Tính tin cậy rất cao

Không


Không

Có

Băng thông rộng

Không

Không

Có

Độ trễ rất thấp

Không

Không

Có

Hoạt động không phụ thuộc
mạng

Hỗ trợ an toàn khẩn cấp

1.4 Công nghệ C-V2X.
1.4.1 Lộ trình chuẩn hóa của công nghệ C-V2X
Bảng 1. 3 Kế hoạch chuẩn hóa công nghệ C-V2X.

a) C-V2X pha 1.

b) C-V2X pha 2.
c) C-V2X pha 3.


6

1.4.2 Kiến trúc hệ thống dịch vụ C-V2X

Hình 1. 2 Kiến trúc hệ thống tổng quát cho công nghệ C-V2X.

Sơ đồ kiến trúc hệ thống cho công nghệ C-V2X tham khảo với phát hành LTERel14, trong đó có sử dụng lại kiến trúc D2D, tích hợp mô hình chức năng điều khiển ứng
dụng V2X vào kiến trúc mạng LTE để vận hành các chức năng liên quan đến điều khiển
mạng

1.4.3 Cách thức hoạt động của C-V2X
C-V2X được triển khai song song hai chế độ truyền tín hiệu, cho phép tăng các tính
năng hỗ trợ an toàn cho phương tiện.
❖ Giao tiếp trực tiếp: Trong chế độ này, dải tần 5.9 Ghz được cấp phát cho phép các
phương tiện có thể giao tiếp trực tiếp với nhau sử dụng tần số đã được cấp phát mà
không ảnh hưởng bởi nhiễu. Khi đó, C-V2X hỗ trợ các kết nối trực tiếp với độ trễ
thấp trên cự ly thông tin ngắn, không có sự tham gia của mạng di động tế bào,
module giao tiếp không cần có thẻ SIM di động.
❖ Giao tiếp thông qua mạng di động tế bào: C-V2X hỗ trợ cho các ứng dụng V2N kết
nối các phương tiện tới mạng tế bào, khi đó mạng sẽ thực hiện hỗ trợ cho các tính
năng an toàn cũng như các dịch vụ thương mại khác, yêu cầu sự có mặt của nhà khai


7

thác mạng cung cấp khả năng truy nhập đến các đám mây thông tin dữ liệu dịch vụ,

tuân theo các bảo mật và chính sách của nhà mạng.

1.5

Kết luận chương.
Chương 1 của luận văn đã trình bày được các nội dung cơ bản của V2X cùng với các

nền tảng hỗ trợ cho V2X như IEEE802.11p và mạng di động tế bào. Với ưu thế mạng lưới
phủ sóng rộng khắp, nền tảng mạng di động 4G/5G được lựa chọn là giải pháp ưu việt để
xây dựng nền tảng cho các dịch vụ V2X. Công nghệ C-V2X được các tổ chức viễn thông
thế giới cùng các nhà khai thác mạng lớn, các nhà sản xuất ô tô, sản xuất thiết bị điện tử tập
trung nghiên cứu đưa ra chuẩn hóa để sớm triển khai thương mại công nghệ tiềm năng này.


8

CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MẠNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G-LTE/5G-NR
Tóm tắt: Chương này giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin di động 4G-LTE và
5G-NR làm nền tảng cho việc triển khai các ứng dụng V2X. Đối với mạng 4G, trình bày cấu
trúc và nguyên lý chung, bổ sung thêm các cải tiến của phát hành Release 14 là nền tảng
cho chuẩn hóa C-V2X. Hệ thống 5G trình bày những vấn đề kỹ thuật chung và một số cải
tiến nâng cao vượt trội hơn so với 4G.

2.1 Mạng thông tin di động 4G/LTE
2.1.1 Kiến trúc mạng thông tin di động 4G
LTE là chuẩn hóa công nghệ mạng tiếp theo của 3GPP cho các hệ thống truy nhập vô
tuyến băng rộng, nâng cấp lên từ các hệ thống HSPA. LTE là công nghệ di động thế hệ thứ
4, hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao, cho phép thực hiện đa dạng các loại ứng dụng dịch vụ dữ liệu
với độ trễ thấp, có khả năng tương tác tốt đối với các hệ thống khác. Kiến trúc mạng có thể

được xây dựng và nâng cấp dựa trên các hệ thống có sẵn của GSM/UMTS, với hệ thống
mạng lõi được cải tiến để có thể hỗ trợ đồng thời các hệ thống vô tuyến 2G/3G/4G.

Hình 2. 1 Kiến trúc mạng di động 4G

❖ Các thành phần mạng:
• E-UTRAN: UE , eNodeB
• EPC: MME, P-GW, S-GW, HSS, PCRF
❖ Một số giao diện chính trong kiến trúc mạng: Uu, S1, X2, S10, S11, S6a, S5


9

2.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật chính.
a) Các yêu cầu kỹ thuật
-

Độ trễ thấp: 10 ms

-

Tính di động: có thể đáp ứng cho di động tới tốc độ 500 km/h.

-

Chế độ song công: có thể sủ dụng FDD hoặc TDD hoặc đồng thời FDD/TDD

-

Dải tần hoạt động: 700 Mhz – 2.6 Ghz. Các phát hành về sau có thể sử dụng dải tần

lớn hơn.

-

Băng thông linh hoạt có thể thay đổi từ 5 Mhz – 20 Mhz. Khi sử dụng tính năng ghép
kênh sóng mang có thể lên tới băng thông 40 Mhz hay 100 Mhz.

b) Băng tần hoạt động
Tùy theo các phát hành của 3GPP và quy hoạch tần số tại mỗi quốc gia sẽ áp dụng
các băng tần phù hợp, có thể kết hợp tính năng ghép sóng mang để triền khai đồng thời
nhiều băng tần cùng lúc cho mạng LTE để nâng cao tổng băng thông hoạt động. Có bảng
phân chia 70 băng tần cho cả cơ chế TDD/FDD tùy các nhà mạng lựa chọn.

2.1.3 Kỹ thuật đa truy nhập
Trên giao diện vô tuyến của LTE sử dụng công nghệ đa truy nhập OFDMA cho
đường xuống và SC-FDMA cho đường lên.

2.1.4 Một số cải tiến kỹ thuật trong phát hành LTE-Rel.14
Sự phát triển liên tục của LTE không chỉ giải quyết băng rộng di động, mà còn các
lĩnh vực mới và kịch bản ứng dụng vượt quá băng rộng di động. Từ phát hành 13 trở đi
được gọi là LTE-Advanced Pro, tiếp theo đó sẽ là chuẩn hóa phát hành 14 với nhiều cải tiến
đáng kể, dự kiến được hoàn thành vào tháng 3 năm 2017. Trên con đướng hướng tới 5G
tương lai, việc xây dựng chuẩn hóa cho LTE-Rel14 là bước bản lề quan trọng, chuẩn hóa
các thành phần công nghệ để giải quyết các bài toán ứng dụng và kết nối tiên tiến. Một số
yêu cầu quan trọng cần giải quyết trong LTE-Rel14:
a) Giảm độ trễ.
b) Khai thác bổ sung các dải tần không cần cấp phép.
c) Giao tiếp dạng máy.
d) Hệ thống MIMO cỡ lớn.
e) Hệ thống vận tải thông minh.

f) Dịch vụ đa phương tiện quảng bá đa hướng cải tiến (eMBMS).


10

2.2 Mạng thông tin di động 5G/NR
2.2.1 Giới thiệu chung

Hình 2. 2 Lộ trình phát triển của công nghệ mạng 5G.

Một số yêu cầu kỹ thuật tối thiểu đối với mạng 5G so với các mạng 4G hiện nay:
• Dung lượng hệ thống cao gấp 1000 lần so với 4G
• Hiệu quả năng lượng và hiệu quả phổ tần tăng gấp 10 lần
• Thông lượng trung bình của cell tăng gấp 25 lần
• Tuổi thọ pin đầu cuối kéo dài hơn gấp 10 lần
• Độ trễ được giảm đi ít nhất 5 lần
• Tốc độ dữ liệu kết hợp tăng gấp 1000 lần
• Tốc độ dữ liệu ở biên cell tăng gấp 100 lần
• Tốc độ dữ liệu người dùng tăng lên ít nhất 10 lần
• Số lượng thiết bị có khả năng kết nối tới mạng tăng ít nhất 10 lần
• Tốc độ dữ liệu đỉnh cho di động đạt 10Gbps cho di chuyển chậm và 1Gbps cho di
chuyển nhanh

2.2.2 Kiến trúc mạng tiêu biểu
Kiến trúc mạng 5G có thể xây dựng là một dạng phức hợp, không đồng nhất như các
thế hệ mạng trước, có khả năng giao tiếp linh hoạt nhiều thành phần mạng phức tạp khác
nhau, khai thác nhiều công nghệ mới như MIMO lớn, mạng vô tuyến nhận thức, sóng
milimet,… Các khái niệm mới cũng như các giải pháp mới cũng được khai thác trên nền



11

tảng mạng 5G như: các kiến trúc đám mây dịch vụ và điều khiển, IoT, D2D, 5G-V2X,…

2.2.3 Các kỹ thuật tiên tiến trong mạng 5G
a) Kỹ thuật anten MIMO lớn
b) Truyền thông hợp tác
c) Kết nối thiết bị tới thiết bị D2D
d) Công nghệ sóng milimet (mmWave)
e) Vô tuyến nhận thức

2.3 Kết luận chương.
Chương này đã trình bày được các nội dung tổng quan về mạng thông tin di động tế
bào 4G-LTE/5G-NR như kiến trúc hệ thống, các giao diện, phương thức đa truy nhập, các
yêu cầu kỹ thuật quan trọng. Ngoài phát hành cơ bản LTE-Release8 nói chung, trong nội
dung này cũng trình bày bổ sung một số cải tiến kỹ thuật của phát hành LTE-Release14. Đối
với thế hệ mạng 5G, tập trung trình đã bày những yêu cầu kỹ thuật nâng cao và vượt trội so
với 4G, các cải tiến kỹ thuật đặc thù giúp cho 5G trở thành hệ thống mang lại nhiều lợi ích
cho phát triển kỹ thuật công nghệ trong tương lai. Bắt đầu từ 3GPP Release 15 được coi là
chuẩn hóa mạng 5G.


12

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ C-V2X DỰA TRÊN MẠNG THÔNG
TIN DI ĐỘNG 4G-LTE/5G-NR
Tóm tắt: Chương này tập trung nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật có thể triển khai
cho V2X trên nền tảng mạng 4G/5G, từ đó dựa trên các ưu thế về công nghệ giữa các thế hệ
mạng đánh giá khác biệt và so sánh các giải pháp với nhau. Từ các giải pháp nền tảng có
thể triển khai các kịch bản ứng dụng phù hợp cho V2X. Qua những nghiên cứu bước đầu,

trình bày những định hướng xây dựng và khả năng triển khai C-V2X tại Việt Nam.

3.1 Giải pháp kỹ thuật và kịch bản ứng dụng cho C-V2X dựa trên 4G-LTE
3.1.1 Giải pháp kỹ thuật.
Có thể sử hai phương thức giao tiếp để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ của V2X dựa
trên mạng thông tin di động tế bào LTE:
• Giao tiếp trực tiếp qua giao diện PC5
• Giao tiếp thông qua mạng LTE
Ngoài ra, còn có sự kết hợp của MBMS cho cơ chế truyền thông quảng bas. MBMS
được 3GPP đưa ra từ Release 9, đến Release 12 và 13 nó được cải tiến để cho phép các ứng
dụng của bên thứ ba có thể tương tác với hệ thống MBMS và phân phối lưu lượng ứng
dụng. Đến Release 14 thì 3GPP đã giải quyết vấn đề QoS tốt hơn, triển khai máy chủ ứng
dụng cục bộ cho V2X để giải quyết các yêu cầu về độ trễ 100ms cho một số dịch vụ V2X.
Việc giảm độ trễ này được hoàn thành chính bằng việc sử dụng một định danh lớp QoS mới
với dự phòng trễ gói rất thấp để mang lưu lượng V2X qua mạng lõi cùng với việc cải tiến
xử lý dữ liệu phía người dùng

3.1.2 Kịch bản ứng dụng
a) V2X hoạt động dựa trên giao diện PC5
b) V2X hoạt động dựa trên giao diện Uu
c) V2X hoạt động dựa trên đồng thời hai giao diện PC5/Uu

3.2 Giải pháp kỹ thuật và kịch bản ứng dụng cho C-V2X dựa trên 5G-NR
3.2.1 Giải pháp kỹ thuật
Với phát hành 16, C-V2X sẽ được kết hợp các tính năng thiết kế cho 5G-NR cho
phép các kịch bản ứng dụng mới dành cho lái xe tự động với các yêu cầu nghiêm ngặt hơn.
Ngoài truyền thông quảng bá, 5G-V2X sẽ được cải tiến để hỗ trợ cho cả phát đơn hướng và


13


đa hướng, cho phép dải băng thông rộng và định vị với độ chính xác cao hơn. Phần này sẽ
trình bày thêm một số giải pháp kỹ thuật tiên tiến mới có thể áp dụng cho 5G-V2X để xây
dựng các kịch bản ứng dụng an toàn và nâng cao.
a) Truyền thông sóng mmWave cho V2X: Các hệ thống 5G có thể sử dụng phổ tần
mmWave để cung cấp tốc độ dữ liệu cao lên tới Gbps. Các giao tiếp mmWave V2X
sẽ được hỗ trợ qua mạng 5G, các trạm gốc 5G sẽ phục vụ giống như cơ sở hạ tầng
trong các giao tiếp V2I, chế độ kết nối đầu cuối 5G D2D sẽ hỗ trợ các giao tiếp V2V
b) Truyền thông ánh sáng nhìn thấy (VVLC): Các liên kết VLC ngoài trời phụ thuộc
vào sự tồn tại của ánh sáng trong tầm nhìn thẳng (LoS), với kịch bản mật độ phương
tiện cao có thể làm gia tăng số lượng kết nối giữa các phương tiện, cải thiện việc
phân phối chia sẻ dữ liệu do nhiều đường dẫn trở nên sẵn có vì có rất nhiều các
phương tiện kết nối với nhau thông qua các liên kết quang

3.2.2 Kịch bản ứng dụng
a) Liên kết đoàn phương tiện (Platooning).
Platooning cho phép các phương tiện liên kết với nhau hợp lại như một đoàn tàu trên
đường với khoảng cách giữa các phương tiện được giảm đáng kể. Các phương tiện trong
một đoàn phải có khả năng trao đổi thông tin định kỳ (như thông tin trạng thái, tốc độ, tình
trạng phía trước) và gửi các thông báo sự kiện về toàn bộ tình trạng phương tiện và môi
trường xung quanh.
b) Điều khiển lái xe từ xa.
Điều khiển lái xe từ xa cho phép việc kiểm soát từ xa một phương tiện bởi một nhà
khai thác hay bởi một ứng dụng dựa trên đám mây thông qua giao tiếp V2N. Điều khiển
phương tiện từ xa sẽ được yêu cầu khi xuất hiện chướng ngại vật ngăn cản phương tiện tự
trị, khiến nó không thể đưa ra quyết định về việc lựa chọn đường đi hay cách thức di chuyển
một cách an toàn xung quanh chướng ngại vật.
c) Thu thập thông tin bản đồ độ nét cao.
Một hệ thống riêng sẽ thu thập tất cả các thông tin từ nhiều nguồn khác nhau theo các
phân lớp khác nhau, bắt đầu từ nhà cung cấp bản đồ (lớp tĩnh) cho tới các cảm biến hợp tác

có sẵn trên các phương tiện khác nhau (lớp tạm thời và động) để xây dựng nên một bản đồ
tuyến đường tối ưu. Bộ xử lý trung tâm của phương tiện sẽ xử lý các thông tin tùy theo tình
huống lái xe thể hiện trên một giao diện người – máy (HMI) phù hợp với sự hỗ trợ của


14

người lái xe hoặc chuyển đổi thành các lệnh vận hành lái xe trong trường hợp sử dụng các
kỹ thuật tổng hợp dữ liệu cho vận hành phương tiện tự động.

3.3 So sánh đánh giá các giải pháp kỹ thuật dành cho C-V2X, đề xuất hướng
nghiên cứu và khả năng triển khai tại Việt Nam.
3.3.1 So sánh đánh giá các giải pháp kỹ thuật dành cho C-V2X.
Trong bảng 3.1 dưới đây:
• “✓✓”: thể hiện công nghệ phù hợp hỗ trợ cho kịch bản ứng dụng và các yêu cầu
trong mọi trường hợp.
• “✓”: thể hiện công nghệ phù hỗ trợ cho kịch bản ứng dụng và một số yêu cầu chất
lượng trong một vài điều kiện cụ thể.
• “-”: thể hiện công nghệ không phù hợp
Bảng 3. 1 So sánh khả năng hỗ trợ của các công nghệ đối với các kịch bản ứng dụng của
dịch vụ V2X
Dạng kịch bản ứng dụng

LTE-V2X

802.11p

mmWave

VVLC


Cảnh báo phương tiện khẩn cấp

✓✓

✓✓

-

-

Cảnh báo va chạm phía trước

✓✓

✓✓

✓

✓

Nhìn xuyên qua (chia sẻ camera)

✓

✓

✓✓

✓


Chia sẻ cảm biến

✓

✓

✓

✓

✓✓

✓

✓

✓

Đoàn phương tiện mật độ cao

-

-

-

-

Điều khiển hành trình thích ứng có hợp tác


✓

✓

-

-

Kiểm soát giao lộ có hợp tác

✓

✓

-

-

Người sử dụng đường bộ dễ tổn thương

✓

✓

-

-

✓✓


✓

-

-

✓

-

-

-

Nhận thức hợp tác

Cảm biến hợp tác

Chuyển động hợp tác
Đoàn phương tiện (Platooning)

Hiệu quả giao thông
Lái xe có điều khiển từ xa

3.3.2 Đề xuất hướng nghiên cứu và khả năng triển khai tại Việt Nam.
Dựa trên những nghiên cứu ban đầu về công nghệ C-V2X, luận văn này xin được đề
nghị một số giải pháp định hướng để thúc đẩy khả năng hiện thực hóa C-V2X sớm hơn.
• Các nhà mạng cần có kế hoạch đẩy nhanh lộ trình nâng cấp mạng 4G/5G



15

• Cần có những chỉ đạo rõ ràng trong việc nghiên cứu, thử nghiệm và lộ trình triển
khai các nhóm ứng dụng, dịch vụ C-V2X cùng với sự tham gia của các viện nghiên
cứu trường đại học, nhà khai thác mạng, các hãng công nghệ,…
• Tổ chức các hội thảo chuyên sâu về công nghệ C-V2X với sự tham gia của các hãng
viễn thông lớn, hãng công nghiệp điện tử, ô tô
• Quảng bá rộng rãi công nghệ C-V2X cùng với những dịch vụ tiên tiến và lợi ích thiết
thực, để từng bước công nghệ tiếp cận gần hơn với người sử dụng
• Nghiên cứu các kinh nghiệm triển khai tại các nước phát triển để áp dụng phù hợp tại
Việt Nam
• Xây dựng cơ chế chính sách ưu đãi cho các thành phần tham gia vào chuỗi dịch vụ
V2X.
a) Một số đặc điểm điển hình hạ tầng giao thông Việt Nam.
b) Các dịch vụ dạng V2X cơ bản có thể triển khai giai đoạn đầu tại Việt Nam

3.4 Kết luận chương.
Trong chương này đã trình bày được các giải pháp kỹ thuật cơ bản hỗ trợ cho việc
triển khai C-V2X, cũng như các nhóm dịch vụ cơ bản tiềm năng. LTE-V2X có thể vận hành
linh hoạt các kịch bản ứng dụng thông qua hai giao diện Uu và PC5, trên dải tần 2Ghz và
6Ghz. Qua đó có thể cung cấp các dịch vụ thông tin và dịch vụ an toàn mức cơ bản, với sự
tham gia của cơ chế MBMS. Đối với 5G-V2X, sự phát triển của C-V2X đã đạt đến một
bước ngoặt mới. Với nhiều kỹ thuật vô tuyến mới, 5G sẽ mang đến nhiều giải pháp kỹ thuật
hơn dành cho C-V2X, trong chương này đã trình bày một số giải pháp cơ bản như
mmWave, VVLC. Với những tiến bộ kỹ thuật vượt trội hơn như đã trình bày, 5G-V2X cũng
mang đến những nhóm dịch vụ tiên tiến đòi hỏi chất lượng cao gần như tuyệt đối, các chủ
thể tham gia vào xây dựng và vận hành dịch vụ cũng linh hoạt và đa dạng



16

KẾT LUẬN
C-V2X là một công nghệ rất mới và tiềm năng, nhiều quốc gia phát triển trên thế giới
cũng đang xây dựng phương án và lộ trình thử nghiệm C-V2X tại một số khu vực có hạ tầng
thông minh hiện đại, Việt Nam cũng sẽ không nằm ngoài xu hướng đó. Sự phát triển của
mạng di động 4G/5G đang được đẩy mạnh, thậm chí còn có sự chạy đua triển khai 5G giữa
các quốc gia phát triển nhằm chiếm lấy ưu thế về nền tảng kỹ thuật công nghệ phục vụ cho
phát triển kinh tế. Xu hướng tận dụng nền tảng mạng viễn thông để phát triển kỹ thuật công
nghệ là tất yếu. Hạ tầng giao thông Việt Nam tuy còn lạc hậu và quy hoạch thiếu đồng bộ,
tuy nhiên với định hướng mạnh mẽ của Chính phủ trong triển khai đề án đô thị thông minh,
chúng ta có thể tin tưởng rằng C-V2X sẽ sớm được hiện thực hóa phần nào trên các khu vực
đô thị hiện đại, thông minh tại Việt Nam.
Sau mội thời gian nghiên cứu, tham khảo các tài liệu, và được sự chỉ dẫn tận tình của
TS. Trương Trung Kiên, luận văn “Nghiên cứu công nghệ C-V2X” đã hoàn thành. Việc
thực hiện luận văn này đã giúp học viên có điều kiện nghiên cứu sâu hơn các công nghệ
mạng 4G/5G, các kỹ thuật vô tuyến mới, các xu hướng công nghệ và dịch vụ mới đa dạng
đang được quan tâm trên thế giới. Bên cạnh đó, học viên cũng trau dồi cập nhật được kiến
thức mới, phương pháp học tập nghiên cứu chuyên sâu. Tuy nhiên do bản thân còn nhiều
hạn chế, học viên rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các đồng nghiệp để
luận văn được hoàn thiện hơn.
Hướng nghiên cứu tiếp theo: Học viên tiếp tục tìm hiểu các kỹ thuật vô tuyến mới
có thể áp dụng làm giải pháp kỹ thuật cho C-V2X cũng như các kịch bản ứng dụng mới.
Nghiên cứu sâu hơn các chỉ dẫn kỹ thuậ trong hệ thống chuẩn hóa C-V2X của 3GPP, cập
nhật thông tin các bài báo quốc tế, hội thảo chuyên đề về C-V2X, nắm bắt tình hình triển
khai C-V2X trên thế giới, đúc rút kinh nghiệm để có thể xây dựng các đề xuất phù hợp với
Việt Nam trong các báo cáo nghiên cứu tiếp theo.


17


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]

[9]
[10]
[11]

5G Americas White Paper, March 2018, Cellular V2X Communications Towards 5G.
3GPP, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);User Equipment (UE)
radio transmission and reception, in 3GPP TS 36.101 version 14.3.0 Release 14
3GPP, Service requirements for V2X services, in 3GPP TS 22.185 version 14.3.0
Release 14
3GPP, Study on LTE-based V2X Services, in 3GPP TR 36.885 V14.0.0 (2016.06)
5G Americas White Paper, October 2016, V2X Cellular Solutions.
5G Automotive Association, The Case for Cellular V2X for Safety and Cooperative
Driving.
5GCAR, (2017), 5GCAR Scenarios, Use Cases,Requirements and KPIs.
Alessio Filippi, Kees Moerman, Gerardo Daalderop, Paul D. Alexander, Franz
Schober, and Werner Pfliegl, “Ready to roll: Why 802.11p beats LTE and 5G for
V2x”
GSA, (2018), C-V2X Market Report.
GSMA, Cellular VehiCle-to-eVerything (C-V2X) Enabling Intelligent Transport.

Junil Choi, Vutha Va, Nuria Gonzalez-Prelcic, Robert Daniels, Chandra R. Bhat, and
Robert W. Heath Jr, (2016), “Millimeter Wave Vehicular Communication to Support
Massive Automotive Sensing”.

[12]

Martin Sauter, (2014), From GSM To LTE-Advanced: An Introduction To Mobile
Netwroks And Mobile Bradband, 2nd Edittion, John Wiley & Sons, Ltd.

[13]

Mate Boban, Apostolos Kousaridas, Konstantinos Manolakis, Joseph Eichinger, Wen
Xu Huawei Technologies, German Research Center, (2017), “Use Cases,
Requirements, and Design Considerations for 5G V2X”

[14]

Michelle X. Gong and Shiwen Mao, (2017), “ An Overview Of 3GPP Cellular
Vehicle-To-Everything Standards”.
NGMN, (2018), V2X White Paper V1.0.
NXP Semiconductors, IEEE802.11p ahead of LTE-V2V for safety applications
Ronathan Rodriguez, (2015), Fundermentals Of 5G Mobile Network, John Wiley &
Sons, Ltd.

[15]
[16]
[17]
[18]

Shanzhi Chen, Jinling Hu, Yan Shi, Ying Peng, Jiayi Fang, Rui Zhao, and Li Zhao,

June 2017, Vehicle-to-Everything (v2x) Services Supported by LTE-based Systems
and 5g, in IEEE Communications Standards Magazine, pp 70-76.