Luận án tiến sĩ: Nâng cao hiệu năng mạng MANET bằng kỹ thuật định tuyến cân bằng tải

• Tác giả: Lê Hữu Bình
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Thanh Tú
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Nâng Cao Hiệu Năng Mạng MANET Với Kỹ Thuật Định Tuyến Cân Bằng Tải
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 0.5. Các kết quả nghiên cứu cần đạt được
• 0.6. Bố cục của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MANET VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU NĂNG MẠNG
• 1.1. Những vấn đề cơ bản về mạng MANET
• 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng mạng MANET
• 1.3. Định tuyến trong mạng MANET
• 1.4. Tình hình nghiên cứu về định tuyến trong mạng MANET
• 1.5. Định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS)
• 1.6. Định tuyến đảm bảo chất lượng truyền dẫn (QoT)
• 1.7. Định tuyến cân bằng tải
• 1.8. Một số nhận xét và đánh giá
• 1.9. Những đóng góp của luận án
• 1.10. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN CỦA MẠNG MANET KHI SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO YÊU CẦU VÀ CÂN BẰNG TẢI
• 2.1. Các hiệu ứng vật lý xảy ra trên lộ trình truyền dữ liệu
• 2.2. Các yếu tố kỹ thuật liên quan
• 2.3. Suy hao công suất qua môi trường dẫn
• 2.4. Nhiễu tích lũy trên đường truyền
• 2.5. Hiệu năng mạng MANET
• 2.6. Xác suất chặn gói dữ liệu
• 2.7. Thời gian trễ
• 2.8. Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu
• 2.9. Tỷ lệ lỗi bit
• 2.10. Một số kết quả tính toán và thảo luận
• 2.11. Chất lượng truyền dẫn của các lộ trình khi sử dụng các giao thức định tuyến theo yêu cầu
• 2.12. Nguyên lý cơ bản của các giao thức định tuyến theo yêu cầu
• 2.13. Chất lượng truyền dẫn của các lộ trình
• 2.14. Chất lượng truyền dẫn của các lộ trình khi sử dụng các giao thức định tuyến cân bằng tải
• 2.15. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật định tuyến cân bằng tải
• 2.16. Các phương pháp định tuyến cân bằng
• 2.17. Chất lượng truyền dẫn của các lộ trình
• 2.18. Đánh giá chất lượng truyền dẫn và hiệu năng mạng thông qua mô phỏng
• 2.19. Kịch bản mô phỏng
• 2.20. Trường hợp sử dụng giao thức DSR
• 2.21. Trường hợp sử dụng giao thức AODV
• 2.22. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỊNH TUYẾN CÂN BẰNG TẢI ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN DỰA TRÊN TẢI LƯU LƯỢNG QUA MỖI LỘ TRÌNH
• 3.1. Cơ sở lý thuyết liên quan
• 3.2. Phân tích xác suất chặn gói dữ liệu dựa trên lý thuyết hàng đợi
• 3.3. Phân tích thời gian trễ dựa trên lý thuyết hàng đợi
• 3.4. Ý tưởng đề xuất thuật toán
• 3.5. Mô hình giải tích của thuật toán
• 3.6. Ý tưởng thực thi thuật toán trên mô hình xuyên lớp
• 3.7. Nguyên lý hoạt động của thuật toán
• 3.8. Áp dụng cho giao thức AODV
• 3.8.1. Chỉnh sửa khuôn dạng gói RREQ và RREP
• 3.8.2. Thuật toán định tuyến LBRQT-AODV
• 3.9. Áp dụng cho giao thức DSR
• 3.9.1. Chỉnh sửa khuôn dạng gói RREQ và RREP
• 3.9.2. Thuật toán định tuyến LBRQT-DSR
• 3.10. Mô phỏng và phân tích kết quả
• 3.10.1. Xây dựng kịch bản mô phỏng
• 3.10.2. Kết quả mô phỏng thuật toán LBRQT-AODV
• 3.10.3. Kết quả mô phỏng thuật toán LBRQT-DSR
• 3.10.4. So sánh các thuật toán được đề xuất với các công trình nghiên cứu liên quan
• 3.11. Kết luận chương
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỊNH TUYẾN CÂN BẰNG TẢI ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN DỰA TRÊN THÔNG TIN ĐỊNH TUYẾN CỦA NÚT NGUỒN
• 4.1. Ý tưởng đề xuất thuật toán
• 4.2. Chọn lộ trình cân bằng tải
• 4.3. Xác định điều kiện ràng buộc QoT
• 4.4. Mô hình giải tích của thuật toán
• 4.5. Xây dựng hàm mục tiêu và các điều kiện ràng buộc
• 4.6. Ví dụ minh họa
• 4.7. Thực thi thuật toán SLBQT-DSR
• 4.7.1. Chỉnh sửa khuôn dạng gói RREQ
• 4.7.2. Lưu đồ thuật toán SLBQT-DSR
• 4.8. Mô phỏng và phân tích kết quả
• 4.8.1. Kịch bản mô phỏng
• 4.8.2. Kết quả mô phỏng
• 4.9. So sánh thuật toán được đề xuất với các công trình nghiên cứu liên quan
• 4.10. Đánh giá ưu nhược điểm của thuật toán được đề xuất
• 4.10.1. Nhược điểm
• 4.11. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN
• HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về mạng MANET

Mạng MANET (Mobile Ad hoc Network) là một loại mạng không dây, trong đó các nút di động có thể kết nối với nhau mà không cần một hạ tầng cố định. Mạng này hoạt động theo nguyên lý ngang hàng, cho phép các nút tự động phát hiện và kết nối với nhau. Sự linh hoạt trong việc thiết lập mạng MANET giúp nó trở thành một giải pháp lý tưởng cho nhiều ứng dụng, từ quân sự đến y tế và giáo dục. Tuy nhiên, hiệu năng của mạng MANET phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện môi trường, số lượng nút và cách thức định tuyến. Việc nâng cao hiệu năng mạng MANET là một thách thức lớn, đặc biệt trong bối cảnh ngày càng nhiều ứng dụng yêu cầu chất lượng dịch vụ cao.

1.1. Đặc điểm của mạng MANET

Mạng MANET có những đặc điểm nổi bật như tính linh hoạt, khả năng tự tổ chức và khả năng mở rộng. Các nút trong mạng có thể di chuyển tự do, tạo ra các kết nối tạm thời và thay đổi cấu trúc mạng liên tục. Điều này mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng đặt ra thách thức về việc duy trì chất lượng truyền dẫn. Các giao thức định tuyến trong mạng MANET cần phải được tối ưu hóa để đảm bảo rằng dữ liệu được truyền tải một cách hiệu quả và đáng tin cậy.

II. Kỹ thuật định tuyến trong mạng MANET

Kỹ thuật định tuyến là một yếu tố quan trọng trong việc nâng cao hiệu năng mạng MANET. Các giao thức định tuyến truyền thống thường không phù hợp với môi trường di động, nơi mà các nút có thể thay đổi vị trí và trạng thái kết nối liên tục. Kỹ thuật định tuyến cân bằng tải được đề xuất như một giải pháp để cải thiện hiệu suất mạng. Kỹ thuật này giúp phân phối tải giữa các nút, giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn và tối ưu hóa việc sử dụng băng thông. Việc áp dụng các giao thức định tuyến mới, như AODV và DSR, có thể giúp cải thiện đáng kể chất lượng truyền dẫn trong mạng MANET.

2.1. Các giao thức định tuyến phổ biến

Trong mạng MANET, có nhiều giao thức định tuyến khác nhau được phát triển, bao gồm AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) và DSR (Dynamic Source Routing). AODV sử dụng phương pháp định tuyến theo yêu cầu, cho phép các nút tìm kiếm lộ trình khi cần thiết. DSR, ngược lại, cho phép các nút lưu trữ thông tin về các lộ trình đã sử dụng, giúp giảm thiểu thời gian tìm kiếm lộ trình. Cả hai giao thức này đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn giao thức phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu năng mạng.

III. Tối ưu hóa hiệu năng mạng MANET

Để nâng cao hiệu năng mạng MANET, cần phải áp dụng các kỹ thuật tối ưu hóa hiệu suất. Một trong những phương pháp hiệu quả là cân bằng tải, giúp phân phối lưu lượng giữa các nút trong mạng. Kỹ thuật này không chỉ giúp giảm thiểu tắc nghẽn mà còn cải thiện chất lượng dịch vụ. Việc sử dụng các thuật toán định tuyến thông minh có thể giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông và giảm thiểu thời gian trễ. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng MANET.

3.1. Các phương pháp tối ưu hóa

Có nhiều phương pháp khác nhau để tối ưu hóa hiệu năng mạng MANET, bao gồm việc sử dụng các thuật toán định tuyến thông minh, cải thiện chất lượng dịch vụ và giảm thiểu thời gian trễ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các kỹ thuật như định tuyến cân bằng tải có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất mạng. Ngoài ra, việc sử dụng các công nghệ mới như 5G và IoT cũng có thể mở ra nhiều cơ hội mới cho việc nâng cao hiệu năng mạng MANET.