Nâng cao hiệu năng mạng VANET qua cải tiến phương pháp điều khiển truy cập

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Chiến
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Thanh Giang
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
• Đề tài: Cải Tiến Phương Pháp Điều Khiển Truy Cập Để Nâng Cao Hiệu Năng Mạng VANET
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 0.1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MẠNG VANET
• 0.1.1. Giới thiệu mạng không dây Ad hoc
• 0.1.2. Giới thiệu mạng VANET
• 0.1.2.1. Kiến trúc của VANET
• 0.1.2.2. Các mô hình truyền thông trong VANET
• 0.1.2.3. Đặc điểm của mạng VANET
• 0.1.2.4. Các ứng dụng trong mạng VANET
• 0.1.2.5. Yêu cầu của VANET
• 0.1.2.6. Thách thức trong mạng VANET
• 0.1.3. Các thành phần giao thức trong VANET
• 0.1.3.1. Lớp vật lý trong IEEE 802.2 Lớp MAC trong IEEE 802.3 Giao thức IEEE 1609.4
• 0.1.4. Hiệu năng mạng VANET
• 0.1.4.1. Khái niệm về hiệu năng
• 0.1.4.2. Các độ đo hiệu năng mạng
• 0.1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng
• 0.1.4.4. Phương pháp đánh giá hiệu năng trong mạng VANET
• 0.1.4.5. Kết luận
• 1. CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG VANET
• 1.1. Điều khiển tắc nghẽn trong mạng VANET
• 1.1.1. Nguyên lý điều khiển tắc nghẽn
• 1.1.2. Kiến trúc điều khiển tắc nghẽn xuyên lớp
• 1.1.3. Phương pháp phát hiện tắc nghẽn
• 1.1.4. Phương pháp điều khiển tắc nghẽn
• 1.2. Một số vấn đề điều khiển tắc nghẽn còn tồn tại đối với cơ chế truyền quảng bá trong mạng VANET
• 1.3. Hướng tiếp cận giải quyết vấn đề điều khiển tắc nghẽn
• 1.3.1. Hướng tiếp cận theo phương pháp dựa trên tốc độ truyền
• 1.3.2. Hướng tiếp cận theo phương pháp dựa trên công suất
• 1.3.3. Hướng tiếp cận theo phương pháp dựa trên CSMA/CA
• 1.3.4. Hướng tiếp cận theo phương pháp dựa trên độ ưu tiên và lập lịch
• 1.3.5. Hướng tiếp cận theo phương pháp lai
• 1.3.6. Một số phân tích và đánh giá
• 1.4. Hướng tiếp cận và định hướng nghiên cứu của luận án
• 1.5. Kết luận
• 2. CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN CỬA SỔ TƯƠNG TRANH THÍCH ỨNG ĐỂ CẢI THIỆN TỶ LỆ NHẬN THÀNH CÔNG CÁC THÔNG BÁO AN TOÀN TRONG MẠNG VANET
• 2.1. Một số nghiên cứu liên quan
• 2.2. Giải pháp điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng ACWC
• 2.2.1. Phương pháp giám sát lưu lượng quảng bá trong mạng
• 2.2.2. Cấu trúc dữ liệu ghi nhận lưu lượng quảng bá trong mạng
• 2.2.3. Phương pháp tính tỷ lệ nhận
• 2.2.4. Thuật toán điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng
• 2.3. Mô phỏng và kết quả
• 2.3.1. Thiết lập mô hình mạng và tham số mô phỏng
• 2.3.2. Phân tích và đánh giá kết quả mô phỏng
• 2.4. Kết luận
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỬA SỔ TƯƠNG TRANH TRƯỢT THÍCH ỨNG ĐỂ GIẢM THIỂU TỶ LỆ XUNG ĐỘT THÔNG BÁO AN TOÀN TRONG MẠNG VANET
• 3.1. Một số nghiên cứu liên quan
• 3.2. Giải pháp điều khiển cửa sổ tương tranh trượt thích ứng ASCWC
• 3.2.1. Cơ chế điều khiển truy cập ưu tiên
• 3.2.2. Thuật toán điều khiển cửa sổ tương tranh trượt thích ứng
• 3.3. Đánh giá kết quả bằng mô phỏng
• 3.3.1. Các tham số mô phỏng
• 3.3.2. Kết quả mô phỏng
• 3.3.3. Phân tích kết quả mô phỏng
• 3.4. Kết luận
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về mạng VANET

Mạng VANET (Vehicular Ad hoc Network) là một phần quan trọng trong hệ thống giao thông thông minh (ITS). Mạng này cho phép các phương tiện giao tiếp với nhau và với cơ sở hạ tầng xung quanh, nhằm nâng cao an toàn và hiệu quả giao thông. Phương pháp điều khiển truy cập trong mạng VANET đóng vai trò quyết định trong việc quản lý lưu lượng thông tin giữa các phương tiện. Đặc điểm nổi bật của mạng VANET bao gồm tính di động cao và khả năng thay đổi nhanh chóng của cấu trúc mạng. Những yếu tố này tạo ra nhiều thách thức cho việc quản lý truy cập và tối ưu hóa hiệu suất mạng. Theo nghiên cứu, việc cải tiến công nghệ điều khiển truy cập có thể giúp giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn và nâng cao hiệu suất truyền thông trong mạng. Các ứng dụng của mạng VANET không chỉ giới hạn trong việc cảnh báo tai nạn mà còn bao gồm các dịch vụ thông tin giao thông thời gian thực.

1.1. Đặc điểm và thách thức của mạng VANET

Mạng VANET có những đặc điểm riêng biệt như tính di động cao và mật độ phương tiện lớn. Những đặc điểm này dẫn đến việc điều khiển truy cập trở nên phức tạp hơn. Các phương pháp truyền thông trong mạng VANET cần phải đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy cao. Thách thức lớn nhất là làm sao để các phương tiện có thể giao tiếp hiệu quả trong môi trường có nhiều yếu tố gây nhiễu. Việc cải tiến công nghệ điều khiển truy cập sẽ giúp tăng cường khả năng truyền thông giữa các phương tiện, từ đó nâng cao hiệu năng mạng.

II. Phân tích phương pháp điều khiển truy cập hiện tại

Phương pháp điều khiển truy cập hiện tại trong mạng VANET chủ yếu dựa trên giao thức IEEE 802.11p. Giao thức này sử dụng CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) để quản lý việc truy cập kênh. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế, đặc biệt là trong các tình huống có mật độ phương tiện cao. Việc cải tiến công nghệ điều khiển truy cập có thể giúp giảm thiểu xung đột và tăng cường tỷ lệ nhận thông báo an toàn. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các thuật toán điều khiển truy cập thích ứng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng. Các giải pháp như điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng đã được đề xuất để tối ưu hóa việc sử dụng kênh truyền.

2.1. Hướng tiếp cận cải tiến

Hướng tiếp cận cải tiến phương pháp điều khiển truy cập trong mạng VANET bao gồm việc áp dụng các thuật toán mới nhằm tối ưu hóa tính khả dụng của mạng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng công nghệ thông tin hiện đại có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất truyền thông. Một trong những giải pháp được đề xuất là điều khiển cửa sổ tương tranh trượt thích ứng, cho phép các phương tiện điều chỉnh kích thước cửa sổ truy cập dựa trên tình trạng lưu lượng hiện tại. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu xung đột mà còn nâng cao tỷ lệ nhận thông báo an toàn trong mạng.

III. Kết luận và định hướng nghiên cứu

Việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập trong mạng VANET là cần thiết để nâng cao hiệu năng mạng. Các nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp điều khiển truy cập thích ứng có thể giúp cải thiện đáng kể khả năng truyền thông giữa các phương tiện. Định hướng nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc phát triển các thuật toán mới, có khả năng tự động điều chỉnh dựa trên tình trạng thực tế của mạng. Điều này sẽ không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông. Việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực này sẽ đóng góp tích cực vào sự phát triển của hệ thống giao thông thông minh.

3.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu về cải tiến công nghệ điều khiển truy cập trong mạng VANET không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Việc nâng cao hiệu năng mạng sẽ giúp giảm thiểu tai nạn giao thông và cải thiện trải nghiệm của người dùng. Các ứng dụng của mạng VANET trong việc cung cấp thông tin giao thông thời gian thực sẽ góp phần nâng cao an toàn và hiệu quả trong giao thông. Do đó, việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này là rất cần thiết.