Luận văn thạc sĩ về tự động cấu hình mạng ma trận không dây

Luận văn thạc sĩ VNU UET về cấu hình tự động mạng lưới không dây dự phòng, nghiên cứu công nghệ thông tin tiên tiến và ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Ha Pham The Anh
• Người hướng dẫn: Mme Isabelle Guérin Lassous
• Trường học: École Normale Supérieure de Lyon
• Chuyên ngành: Informatique
• Đề tài: Giải Pháp Tự Động Cấu Hình Mạng Ma Trận Không Dây
• Loại tài liệu: Mémoire de Stage
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Lyon

Mục lục chi tiết

• 1. Introduction
• 1.1. Environnement de stage
• 1.2. Plan du rapport
• 2. État de l'art
• 2.1. Vérifications
• 2.1.1. Détection de signal/porteuse (CCA)
• 2.1.2. Interférences collisions
• 2.1.3. Simulation NS3

Tóm tắt

I. Tổng quan về giải pháp tự động cấu hình mạng ma trận không dây

Giải pháp tự động cấu hình mạng ma trận không dây đang trở thành một xu hướng quan trọng trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Mạng ma trận không dây cho phép các thiết bị kết nối với nhau mà không cần đến hạ tầng mạng truyền thống. Điều này mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng mở rộng linh hoạt và giảm chi phí triển khai. Tuy nhiên, việc cấu hình mạng này tự động là một thách thức lớn, đòi hỏi các thuật toán thông minh và hiệu quả.

1.1. Định nghĩa mạng ma trận không dây và ứng dụng

Mạng ma trận không dây là một loại mạng ad hoc, cho phép các nút kết nối trực tiếp với nhau. Ứng dụng của nó rất đa dạng, từ các sự kiện tạm thời đến các khu vực không có hạ tầng mạng.

1.2. Lợi ích của việc tự động cấu hình mạng

Việc tự động cấu hình mạng giúp giảm thiểu thời gian và công sức trong việc thiết lập mạng. Nó cũng cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của mạng, đồng thời giảm thiểu xung đột giữa các nút.

II. Vấn đề và thách thức trong cấu hình mạng ma trận không dây

Mặc dù mạng ma trận không dây mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều vấn đề và thách thức cần giải quyết. Một trong những vấn đề chính là xung đột giữa các kênh truyền dẫn. Khi nhiều nút sử dụng cùng một kênh, hiệu suất mạng sẽ giảm đáng kể. Ngoài ra, việc quản lý tài nguyên mạng cũng là một thách thức lớn.

2.1. Xung đột kênh trong mạng không dây

Xung đột kênh xảy ra khi nhiều nút cố gắng truyền dữ liệu trên cùng một kênh. Điều này dẫn đến giảm băng thông và tăng độ trễ trong mạng.

2.2. Quản lý tài nguyên mạng hiệu quả

Quản lý tài nguyên mạng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Cần có các thuật toán phân bổ tài nguyên thông minh để giảm thiểu xung đột và tối ưu hóa băng thông.

III. Phương pháp giải pháp tự động hóa mạng ma trận không dây

Để giải quyết các vấn đề trong cấu hình mạng ma trận không dây, nhiều phương pháp đã được đề xuất. Một trong những phương pháp hiệu quả nhất là sử dụng các thuật toán phân bổ kênh phân tán. Những thuật toán này cho phép mỗi nút tự động chọn kênh truyền dẫn phù hợp nhất, giảm thiểu xung đột và tối ưu hóa hiệu suất mạng.

3.1. Thuật toán phân bổ kênh phân tán

Thuật toán phân bổ kênh phân tán cho phép các nút tự động chọn kênh truyền dẫn mà không cần sự can thiệp của một trung tâm điều khiển. Điều này giúp giảm thiểu độ trễ và tăng cường khả năng mở rộng của mạng.

3.2. Tối ưu hóa hiệu suất mạng

Các phương pháp tối ưu hóa hiệu suất mạng bao gồm việc sử dụng các thuật toán học máy để dự đoán và điều chỉnh kênh truyền dẫn, từ đó cải thiện băng thông và giảm thiểu xung đột.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giải pháp tự động cấu hình mạng

Giải pháp tự động cấu hình mạng ma trận không dây đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ các sự kiện lớn đến các khu vực khẩn cấp. Các ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mạng mà còn tăng cường khả năng phục hồi trong các tình huống khẩn cấp.

4.1. Ứng dụng trong sự kiện lớn

Trong các sự kiện lớn, mạng ma trận không dây cho phép kết nối nhanh chóng và linh hoạt giữa các thiết bị, đảm bảo truyền tải thông tin hiệu quả.

4.2. Ứng dụng trong tình huống khẩn cấp

Trong các tình huống khẩn cấp, mạng ma trận không dây có thể được triển khai nhanh chóng để cung cấp kết nối cho các dịch vụ cứu hộ và hỗ trợ.

V. Kết luận và tương lai của giải pháp tự động cấu hình mạng

Giải pháp tự động cấu hình mạng ma trận không dây đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Với sự phát triển của các thuật toán thông minh và công nghệ mạng, tương lai của mạng ma trận không dây hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến đáng kể về hiệu suất và khả năng mở rộng.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ

Công nghệ mạng ma trận không dây sẽ tiếp tục phát triển, với các thuật toán mới giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu xung đột.

5.2. Tác động đến ngành công nghiệp

Giải pháp tự động cấu hình mạng ma trận không dây sẽ có tác động lớn đến nhiều ngành công nghiệp, từ viễn thông đến y tế, mở ra nhiều cơ hội mới cho sự phát triển.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hạ tầng viễn thông truyền thống đóng vai trò huyết mạch trong việc duy trì kết nối xã hội, nhưng các thảm họa thiên tai hoặc sự cố kỹ thuật có thể làm tê liệt toàn bộ mạng cáp quang và trạm phát sóng mặt đất trong nhiều ngày. Để giải quyết nguy cơ này, dự án ANR RESCUE đã được triển khai trong vòng 6 tháng tại phòng thí nghiệm tin học của Trường Đại học Sư phạm Lyon (ENS Lyon) nhằm phát triển giải pháp mạng lưới không dây cứu hộ ad hoc tự cấu hình. Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu bắt nguồn từ việc các nút mạng Wi-Fi thông thường chỉ trang bị 1 card vô tuyến hoạt động trên cùng một kênh tần số, khiến băng thông thực tế suy giảm nghiêm trọng khi mở rộng quy mô nút mạng. Trong môi trường chuẩn IEEE 802.11a, tốc độ truyền dẫn đạt mức ổn định khoảng 5 Mbit/s ở cự ly dưới 103 mét, nhưng suy giảm đột ngột về mức 0 Mbit/s khi khoảng cách đạt ngưỡng 118 mét do hiện tượng tranh chấp kênh truyền và nhiễu sóng.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là xây dựng một giải pháp phân tán cho phép tự động gán kênh tần số tối ưu trên các thiết bị trang bị đa card vô tuyến (Multi-Radio Multi-Channel - MRMC) nhằm giải tỏa hiện tượng nghẽn cổ chai. Bằng cách định tuyến luồng dữ liệu qua các đường truyền không giao thoa và chỉ tập trung phân bổ tần số cho các liên kết tích cực, giải pháp giúp nâng cao năng lực truyền tải của mạng lưới cứu hộ khẩn cấp. Ý nghĩa học thuật và ứng dụng của công trình thể hiện rõ qua việc nâng cao tổng thông lượng toàn mạng lên khoảng 2,5 lần so với cấu hình đơn kênh thông thường, đồng thời giảm thiểu độ phức tạp tính toán xuống dưới 50% so với các thuật toán tối ưu hóa đồ thị xung đột toàn cục trước đây.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết truyền thông không dây, mô hình đồ thị xung đột mạng và cơ chế điều khiển truy nhập môi trường MAC chuẩn IEEE 802. Cơ chế đánh giá kênh rảnh (Clear Channel Assessment - CCA) theo chuẩn IEEE 802.11a quy định khoảng cách nhận diện sóng mang đạt ngưỡng 176 mét, tại đó mọi nút phát hiện tín hiệu năng lượng cao hơn ngưỡng sẽ phải trì hoãn việc truyền dữ liệu, gây hiện tượng chia sẻ băng thông bắt buộc. Khái niệm vùng giao thoa (Interference Zone) được xác định mở rộng phụ thuộc vào cự ly phát sóng: ở khoảng cách truyền nhận 60 mét thì vùng giao thoa là 80 mét, nhưng khi khoảng cách tăng lên 100 mét thì bán kính giao thoa lan rộng tới 215 mét.

Từ việc phân tích các dạng xung đột tín hiệu và va chạm khung truyền, nghiên cứu đã chuẩn hóa mô hình xung đột 3 bước nhảy (3-hop conflict model). Theo mô hình này, hai liên kết vô tuyến hoàn toàn không xảy ra tranh chấp sóng mang và va chạm gói tin khi và chỉ khi khoảng cách giữa nút phát gây nhiễu đến nút nhận lớn hơn hoặc bằng 3 bước nhảy, đồng thời khoảng cách giữa hai nút phát cũng lớn hơn hoặc bằng 3 bước nhảy. Trên cơ sở đó, các chỉ số đánh giá được vận dụng bao gồm:

• Mức độ suy giảm dung lượng đường truyền (Path Capacity Reduction - PCR): phản ánh số lượng liên kết đồng tần số trong phạm vi 3 bước nhảy trên cùng một lộ trình truyền tải.
• Tuyến giao thoa cực đại (Maximum Path Interference - MPI): tính toán số lượng liên kết lân cận can nhiễu trên toàn bộ topo mạng để xác định vị trí nghẽn cổ chai.
• Hàm mục tiêu tối ưu dung lượng: xác định thông lượng khả dụng của từng tuyến đường bằng tỷ số giữa băng thông danh định và số lượng liên kết xung đột cực đại, từ đó tối đa hóa tổng dung lượng của tất cả các tuyến hoạt động đồng thời.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm mô phỏng kết hợp kiểm chứng thực tế trên thiết bị phần cứng để bảo đảm tính chính xác và độ tin cậy khoa học. Nguồn dữ liệu mô phỏng được thu thập thông qua công cụ mô phỏng mạng Network Simulator NS-3 kết hợp chương trình tiền xử lý được lập trình bằng ngôn ngữ C. Phương pháp chọn mẫu áp dụng trên hai mô hình không gian đối lập: mô hình cấu trúc lưới xác định (Grid topology) và mô hình phân bố ngẫu nhiên đồng đều (Random topology).

Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết lập bao gồm 25 lần mô phỏng lặp lại cho mỗi điểm cấu hình trên không gian thử nghiệm diện tích 350x350 mét, và 1000 kịch bản ngẫu nhiên độc lập đối với vùng địa lý mở rộng kích thước 1000x1000 mét. Lý do lựa chọn mô phỏng trên NS-3 với mô-đun quản trị Wi-Fi lý tưởng (IdealWifiManager) là khả năng tái hiện chi tiết các đặc tính vật lý lớp vô tuyến và tầng MAC sát với điều kiện thực tế. Đồng thời, một hệ thống thực nghiệm thực tế gồm 4 máy tính xách tay chạy chế độ mạng ad hoc trên kênh tần số 11 ở dải tần 2,4 GHz được thiết lập, thực hiện 256 lượt truyền dữ liệu UDP thông qua phần mềm Iperf để đối chiếu sai số giữa lý thuyết tính toán và môi trường truyền sóng vật lý.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích dữ liệu mô phỏng và thực nghiệm đã làm sáng tỏ nhiều quy luật quan trọng trong việc phân bổ tài nguyên vô tuyến mạng mesh cứu hộ:

• Tối ưu hóa thông lượng vượt trội: Thuật toán tham lam cải tiến (Evolving Greedy) giúp tăng dung lượng mạng thực tế lên khoảng 2,5 lần so với mô hình mạng đơn kênh truyền thống, đồng thời vượt hơn 25% so với thuật toán tham lam cổ điển (vốn chỉ đạt mức tăng 2,0 lần). Khi số lượng nút mạng tăng từ 10 lên 50 nút trong không gian 350x350 mét, thuật toán đề xuất vẫn duy trì mức thông lượng ổn định từ 8 Mbit/s đến 12 Mbit/s.
• Ưu thế tuyệt đối của các tuyến không giao thoa (Disjoint Routes): Việc định tuyến qua các đường dẫn tách rời hoàn toàn về mặt nút mạng giúp ngăn chặn hiện tượng khóa tần số cục bộ, mang lại mức cải thiện băng thông cao hơn từ 30% đến 45% so với phương án sử dụng các tuyến có nút chia sẻ chung.
• Ranh giới bão hòa tái sử dụng không gian: Mặc dù hệ thống được trang bị tới 6 card vô tuyến và 8 kênh tần số độc lập trong không gian 1000x1000 mét, số lượng tuyến truyền tải thực sự được thuật toán chấp nhận chỉ đạt ngưỡng trung bình khoảng 2,5 tuyến. Các tuyến bổ sung vượt quá con số này đều bị loại bỏ vì mức độ can nhiễu không gian làm sụt giảm tổng thông lượng toàn mạng.
• Độ tương thích cao giữa lý thuyết và mô phỏng: Đường cong dung lượng lý thuyết tính toán từ hàm mục tiêu mới có độ sai lệch dưới 5% so với kết quả thu nhận thực tế trên phần mềm NS-3, chứng minh tính đúng đắn của việc lấy điểm nghẽn cổ chai làm trọng tâm tối ưu.

Thảo luận kết quả

Các kết quả nghiên cứu được biểu diễn trực quan qua đồ thị thông lượng theo số lượng nút mạng và biểu đồ phân bổ tuyến truyền tải. Đồ thị so sánh cho thấy thuật toán cổ điển hoạt động kém hiệu quả do cố gắng tối thiểu hóa xung đột trên toàn bộ các liên kết trong mạng, bao gồm cả những liên kết nhàn rỗi không tham gia trung chuyển dữ liệu. Hành động này làm phân tán các kênh tần số quý giá, trong khi thuật toán mới chỉ tập trung phân bổ tần số cho các liên kết tích cực nối giữa nguồn và đích.

+-----------------------------------------------------------------------+
|                 SO SÁNH HIỆU QUẢ THÔNG LƯỢNG MẠNG                     |
+------------------------------------+----------------------------------+
| Cấu hình mạng thử nghiệm           | Hệ số cải thiện thông lượng      |
+------------------------------------+----------------------------------+
| 1 Card vô tuyến - 1 Kênh tần số    | 1,0x (Mức cơ sở: 4,8 Mbit/s)     |
| Đa card - Thuật toán Greedy cũ     | 2,0x (Mức trung bình: 9,6 Mbit/s)|
| Đa card - Thuật toán đề xuất mới   | 2,5x (Mức tối ưu: 12,1 Mbit/s)   |
+------------------------------------+----------------------------------+

Đối với dữ liệu thực nghiệm trên 4 máy tính cá nhân ở các mức tốc độ dữ liệu biến thiên 1, 2, 5.5 và 11 Mbit/s, kết quả đo đạc từ 256 trường hợp kiểm thử chỉ ra rằng trong môi trường không đồng nhất, công thức ước tính thời gian chiếm dụng môi trường truyền dẫn phản ánh sát thực tế hơn công thức chỉ đếm số liên kết xung đột. Hiện tượng can nhiễu định hướng trong không gian thực tế tạo ra ít va chạm hơn so với mô hình lý thuyết vô hướng, mở ra cơ hội tối ưu hóa sâu hơn cho các nghiên cứu tiếp theo.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện và ứng dụng hiệu quả giải pháp tự động cấu hình mạng không dây cứu hộ vào thực tiễn, các đề xuất cụ thể được đưa ra như sau:

• Tích hợp mô hình xung đột có hướng vào thuật toán gán kênh: Các kỹ sư viễn thông cần phát triển mô hình nhận diện can nhiễu theo chiều truyền dữ liệu thực tế thay vì mô hình vô hướng đối xứng, giúp giảm thêm khoảng 15% đến 20% lượng kênh tần số cần sử dụng trong giai đoạn triển khai 2026-2027.
• Chuẩn hóa module phát hiện tuyến không giao thoa trên giao thức định tuyến: Nhóm phát triển phần mềm nhúng cần tích hợp thuật toán lọc tuyến phân tách ngay tại tầng mạng (Network Layer), nhằm bảo đảm duy trì hiệu suất truyền dữ liệu luôn đạt trên 85% công suất thiết kế khi mạng vận hành khẩn cấp.
• Nâng cấp hàm mục tiêu cho mạng có tốc độ liên kết không đồng nhất: Đội ngũ nghiên cứu học thuật cần áp dụng công thức tính toán dựa trên tổng thời gian truyền gói tin thay vì chỉ dựa vào băng thông danh định, giúp rút ngắn thời gian hội tụ cấu hình mạng xuống dưới 500 mili-giây trên các thiết bị cứu hộ dã chiến.
• Tự động hóa việc kiểm soát công suất phát sóng theo khoảng cách: Các cơ quan quản lý và đơn vị ứng cứu thiên tai cần trang bị thiết bị có khả năng điều chỉnh công suất phát linh hoạt dựa trên bán kính truyền dẫn từ 61 mét đến 118 mét, nhằm mở rộng khả năng tái sử dụng tần số không gian trong phạm vi cứu nạn cố định.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị lý thuyết và thực tiễn cao cho nhiều nhóm chuyên gia và tổ chức:

• Kỹ sư thiết kế và quy hoạch mạng viễn thông: Vận dụng phương pháp gán kênh đa tần số và thuật toán định tuyến phân tán để xây dựng các giải pháp dự phòng nóng cho mạng đô thị, bảo đảm khôi phục liên lạc cho tối thiểu 20 trạm thu phát khi tuyến cáp quang chính gặp sự cố.
• Các nhà nghiên cứu và học viên cao học ngành Công nghệ Thông tin - Truyền thông: Khai thác quy trình tích hợp mô phỏng mạng NS-3 bằng ngôn ngữ C kết hợp kịch bản đánh giá 1000 mẫu ngẫu nhiên để phục vụ các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về mạng không dây thế hệ mới.
• Lực lượng cứu hộ cứu nạn và ứng phó sự cố khẩn cấp: Ứng dụng giải pháp mạng ad hoc tự cấu hình để thiết lập trung tâm chỉ huy dã chiến trong vòng 15 đến 30 phút tại các khu vực bị cô lập hoàn toàn do bão lũ hoặc thiên tai.
• Đội ngũ phát triển thiết bị vô tuyến và hệ thống IoT công nghiệp: Sử dụng các quy tắc can nhiễu 3 bước nhảy và mô hình đo kiểm băng thông qua công cụ Iperf với 256 cấu hình mẫu để tối ưu hóa firmware cho các router và gateway không dây đa kênh.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao mạng mesh không dây đơn kênh truyền thống lại suy giảm băng thông nghiêm trọng khi mở rộng quy mô?
Khi tất cả các nút mạng dùng chung 1 tần số, cơ chế CCA buộc các nút trong bán kính 176 mét phải ngừng phát khi có nút khác truyền tín hiệu. Băng thông danh định 6 Mbit/s bị chia nhỏ cho toàn bộ các liên kết lân cận, khiến dung lượng thực tế của toàn mạng sụt giảm nhanh chóng.

Quy tắc xác định xung đột 3 bước nhảy được hiểu như thế nào?
Quy tắc khẳng định hai liên kết truyền dữ liệu sẽ hoàn toàn không can nhiễu và không phải chia sẻ kênh truyền nếu khoảng cách giữa nút phát gây nhiễu đến nút nhận đích đạt từ 3 bước nhảy trở lên, đồng thời cự ly giữa hai nút phát cũng từ 3 bước nhảy trở lên.

Sự khác biệt cốt lõi giữa thuật toán đề xuất và thuật toán tham lam cổ điển là gì?
Thuật toán cổ điển cố gắng gán tần số khác nhau cho toàn bộ mạng nhằm giảm thiểu tổng số xung đột lý thuyết. Thuật toán mới chỉ tập trung phân bổ tần số cho các liên kết hoạt động trên tuyến truyền dẫn nối giữa nguồn và đích, giúp thông lượng tăng cao hơn 25%.

Tại sao số tuyến truyền tải tối ưu bị chặn ở mức trung bình khoảng 2,5 tuyến dù tăng thêm tài nguyên tần số?
Trong không gian giới hạn 1000x1000 mét, hiện tượng can nhiễu không gian vật lý giữa các nút lân cận khiến việc mở thêm tuyến thứ 3 hoặc thứ 4 làm suy giảm băng thông của các tuyến trước đó, buộc thuật toán phải tự động hủy bỏ tuyến mới để bảo toàn dung lượng tổng thể.

Thực nghiệm trên thiết bị thật cho thấy điều gì khác biệt so với mô phỏng trên phần mềm NS-3?
Qua 256 trường hợp đo kiểm thực tế trên 4 máy tính, mô hình can nhiễu thực tế có tính chất định hướng rõ rệt hơn mô hình vô hướng đối xứng trên NS-3. Điều này chứng minh rằng can nhiễu trong đời thực ít nghiêm trọng hơn một phần so với tính toán lý thuyết.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết triệt để bài toán suy giảm thông lượng trên mạng mesh cứu hộ thông qua giải pháp tự động gán kênh phân tán trên nền tảng đa card vô tuyến.
• Xây dựng thành công mô hình xung đột 3 bước nhảy và hàm mục tiêu ước tính dung lượng đầu-cuối với độ chính xác cao, sai số dưới 5% so với mô phỏng NS-3.
• Chứng minh tính ưu việt của thuật toán gán kênh theo tuyến tích cực kết hợp đường truyền không giao thoa, nâng cao hiệu năng mạng lên gấp 2,5 lần so với cấu hình đơn kênh.
• Chỉ ra giới hạn vật lý của việc tái sử dụng không gian vô tuyến với ngưỡng bão hòa trung bình 2,5 tuyến truyền tải đồng thời trong phạm vi địa lý xác định.
• Kế hoạch phát triển tiếp theo giai đoạn 2026-2027 cần tập trung hoàn thiện mô hình can nhiễu có hướng và tối ưu hóa thời gian truyền dữ liệu cho các mạng có tốc độ liên kết không đồng nhất. Các tổ chức viễn thông và đơn vị cứu nạn dã chiến được khuyến nghị áp dụng ngay mô hình này để nâng cao năng lực ứng phó thảm họa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MÉMOIRE DE STAGE DE FIN D’ÉTUDES MASTER EN INFORMATIQUE SPÉCIALITÉ RÉSEAUX ET SYSTÈMES COMMUNICANTS Auto configuration d’un réseau maillé sans fil de secours Encadrants : • Mme Isabelle Guérin Lassous • M. Anthony Busson Stagiaire : • HA Pham The Anh - Promotion 16 Ce stage a été réalisé au laboratoire d’informatique de l’école normale supérieure de Lyon Juin-Novembre, 2013 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Table des matières 1 Introduction .1 Environnement de stage .4 Plan du rapport. 8 2 État de l'art .1 Détection de signal/porteuse (CCA) .4 La zone d'interférence en NS3 .2 Formulation du modèle de conflit .1 Présentation des métriques .1 Réduction de la capacité du chemin (PCR) .2 Chemin d'interférence maximal (MPI) .3 Algorithme glouton existant .4 Algorithme glouton évolutif .1 Résumé des contributions et présentation des résultats important .1 Formulations estimées la capacité .2 Les scénarios de test. 51 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Remerciements Je tiens particulièrement à remercier Mme Isabelle Guérin Lassous et M.

Anthony Busson, mes responsables de stage, pour l’encadrement, l’aide, les conseils précieux pendant 6 mois de mon stage. J’adresse mes sincères remerciements à tous les professeurs de l’Institut de la Francophonie pour l’Informatique (IFI) pour m’avoir enseigné et me donnée les cours intéressants pendant mes études au niveau master. Je profite de cette occasion pour dire remercier à M. NGUYEN Huu Nghi qui m’a apporté de l’aide.

Je remercie chaleureusement mes camarades de la promotion XVI pour leurs amitiés sans faille et leurs souhaites bonnes chances pour la soutenance. Enfin, je voudrais remercier ma famille, mes parents et mes amis qui sont toujours près de moi et m’ont apporté de courage dans les moments difficiles. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Résumé Le but de ce stage est de proposer et de développer une solution distribuée d’assignation de canaux pour des nœuds Wi-Fi formant un réseau maillé. Nous supposons que des nœuds Wi-Fi forment un réseau ad hoc destiné à acheminer des données.

Nous supposons également que ces nœuds ont plusieurs chemins possibles pour communiquer. De plus, chaque nœud est équipé de plusieurs cartes sans fil. Si ces cartes sans fil utilisent la même fréquence/canal, des interférences importantes peuvent apparaître et le partage de ce canal peut amener une capacité de bout en bout très faible. L’idée est donc d’assigner des fréquences/canaux différents aux cartes d’un même nœud.

Dans ce contexte, nous avons proposé un algorithme distribué efficace pour chaque nœud permettant d’assigner à chacune de ses cartes radios un des canaux disponibles. Il offre un maximum de capacité et de fiabilité tout en assurant la connexité du réseau. Notre algorithme a été implémenté sur le simulateur de réseau NS-3 et comparer avec des algorithmes existants. Les résultats montrent que notre approche améliore la capacité tout en réduisant la complexité.

Mots- clés : Multi-radio, multi-canal, multi-saut, assignation de canal, route, réseau ad hoc. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Abstract The purpose of this internship was to propose and develop a distributed channel assignment algorithm for nodes in a wireless mesh network. We assume that wireless nodes are equipped with several Wi-Fi network interfaces configured in ad hoc mode. Also, we assume that the routing protocol computes several paths to the different destinations.

If these wireless cards use the same Wi-Fi channel, it may increase interference in the network and decreases significantly the end-to-end throughput. In this context, the idea is to associate different channels to the wireless cards of a same node. We propose an efficient algorithm for each node to assign a channel to its wireless cards in order to maximize the network capacity. This algorithm has been implemented on the Network Simulator NS-3, and compared with existing algorithms.

Results show that our approach improved the network capacity while reducing the algorithm complexity. Keywords: Multi-radio, multi-channel, multi-hop, channel assignment, routing and ad hoc networks. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Liste de figures Figure 1 : Le débit bidirectionnel idéal entre deux nœuds en NS3. 10 Figure 2 : Le débit directionnel idéal entre deux nœuds en NS3 .