Nâng cao hiệu năng và độ công bằng trong mạng không dây AD HOC của chuẩn IEEE 802.11 EDCA

• Tác giả: Lương Duy Hiếu
• Người hướng dẫn: PGS. Thái Quang Vinh
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Nâng cao hiệu năng và độ công bằng trong mạng không dây AD HOC IEEE 802.11 EDCA
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• 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. MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY ADHOC
• 1.1. Giới thiệu mạng adhoc
• 1.1.1. Định nghĩa mạng adhoc
• 1.1.2. Kiến trúc mạng adhoc
• 1.1.3. Công nghệ truyền thông
• 1.1.4. Một số đặc tính của mạng adhoc
• 1.1.5. Ứng dụng của mạng adhoc
• 1.2. Nhân tố ảnh hưởng đến hiệu năng mạng adhoc
• 1.2.1. Hiện tượng multipath fading trên đường truyền
• 1.2.2. Sự suy giảm tín hiệu và dung lượng kênh
• 1.2.3. Biến động về định tuyến
• 1.2.4. Tương tranh các luồng dữ liệu tại tầng LLC
• 1.2.5. Tương tranh các luồng dữ liệu tại tầng MAC
• 1.3. Phương pháp đánh giá hiệu năng mạng adhoc
• 1.3.1. Sử dụng mô hình giải tích
• 1.3.2. Phương pháp thực hiện mô phỏng
• 1.3.3. Phương pháp thực nghiệm
• 1.4. Hướng tiếp cận giải quyết bài toán hiệu năng trong mạng adhoc
• 1.4.1. Hướng tiếp cận về giao thức định tuyến
• 1.4.2. Hướng tiếp cận về cơ chế xử lý hàng đợi
• 1.4.3. Hướng tiếp cận về phương thức truy nhập môi trường truyền
• 1.4.4. Một số đánh giá, nhận xét
• 1.4.5. Hướng tiếp cận và định hướng nghiên cứu của luận án
• 1.4.6. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ BỘ THAM SỐ TRUY XUẤT KÊNH TRUYỀN PHÂN TÁN NÂNG CAO IEEE 802.11 EDCA
• 2.1. Phương thức truy nhập kênh truyền phân tán nâng cao IEEE 802.11 EDCA
• 2.2. Tổng quan IEEE 802.11
• 2.3. Định dạng cấu trúc trường thông tin IEEE 802.11
• 2.4. Cơ chế truy nhập kênh truyền IEEE 802.11
• 2.5. Phân tích, đánh giá thông lượng các luồng dữ liệu trong IEEE 802.11
• 2.6. Xây dựng mô phỏng đánh giá ảnh hưởng các tham số trong IEEE 802.11
• 2.6.1. Thiết lập mô hình mạng và môi trường mô phỏng
• 2.6.2. Các chỉ số đo lường mạng
• 2.6.3. Kịch bản đánh giá tham số TXOP
• 2.6.4. Phân tích kết quả mô phỏng đánh giá tham số TXOP
• 2.6.5. Kịch bản đánh giá tham số CW
• 2.6.6. Phân tích kết quả mô phỏng đánh giá tham số CW
• 2.7. Một số kết luận
• 2.8. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG LUỒNG DỮ LIỆU THEO MỨC ĐỘ ƯU TIÊN KHÁC NHAU DỰA TRÊN CƠ CHẾ ĐIỀU CHỈNH THAM SỐ TXOP ĐỘNG
• 3.1. Giải pháp đề xuất
• 3.1.1. Ý tưởng của phương pháp
• 3.1.2. Mô hình đề xuất
• 3.1.3. Thuật toán điều chỉnh tham số TXOP
• 3.2. Hàm mục tiêu và chỉ số đo lường của đề xuất
• 3.3. Thực hiện mô phỏng
• 3.3.1. Mô hình đơn chặng với tham số TXOP động
• 3.3.2. Mô hình đa chặng với tham số TXOP động
• 3.4. Phân tích, đánh giá mô phỏng
• 3.4.1. Phân tích kết quả mô phỏng
• 3.4.2. Đánh giá về thông lượng
• 3.4.3. Đánh giá về chỉ số công bằng
• 3.4.4. Đánh giá về chỉ số độ trễ
• 3.4.5. Đánh giá về tải
• 3.4.6. Đánh giá về tính khả thi trong ứng dụng
• 3.5. So sánh với một số kết quả đã công bố
• 3.5.1. So sánh về phương pháp thực hiện
• 3.5.2. So sánh về kết quả được công bố
• 3.6. Kết luận chương
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG FUZZY LOGIC ĐỂ ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH MỘT SỐ THAM SỐ TRONG IEEE 802.11 EDCA NHẰM NÂNG CAO TÍNH CÔNG BẰNG CHO CÁC LUỒNG DỮ LIỆU
• 4.1. Cơ sở lý thuyết liên quan
• 4.2. Điều khiển thông minh qua Fuzzy logic
• 4.3. Các nghiên cứu liên quan Fuzzy logic
• 4.4. Giải pháp sử dụng Fuzzy logic để điều khiển thông minh tham số TXOP, CW
• 4.4.1. Ý tưởng của đề xuất
• 4.4.2. Mô hình Fuzzy logic điều khiển tham số TXOP
• 4.4.3. Mô hình Fuzzy logic điều khiển tham số CW
• 4.4.4. Case-study: Fuzzy logic điều khiển tham số TXOP
• 4.4.5. Case-study: Fuzzy logic điều khiển tham số CW
• 4.5. Phân tích và đánh giá mô phỏng
• 4.5.1. Các chỉ số đo lường
• 4.5.2. Thực hiện mô phỏng
• 4.6. So sánh kết quả của hai mô hình
• 4.7. So sánh một số kết quả đã công bố
• 4.8. So sánh kết quả với đề xuất 1
• 4.9. Kết luận chương
• KẾT LUẬN
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nâng cao hiệu năng mạng không dây AD HOC IEEE 802

Mạng không dây AD HOC IEEE 802.11 EDCA đang trở thành một phần quan trọng trong công nghệ truyền thông hiện đại. Với khả năng kết nối linh hoạt và không cần hạ tầng cố định, mạng AD HOC cho phép các thiết bị giao tiếp trực tiếp với nhau. Tuy nhiên, việc nâng cao hiệu năng và độ công bằng trong mạng này vẫn là một thách thức lớn. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào các phương pháp cải thiện hiệu suất và đảm bảo công bằng cho các luồng dữ liệu trong mạng.

1.1. Định nghĩa và đặc điểm của mạng không dây AD HOC

Mạng không dây AD HOC là một mạng tự tổ chức, không cần hạ tầng cố định. Đặc điểm nổi bật của nó bao gồm khả năng tự định tuyến và tính linh hoạt cao. Mạng này thường được sử dụng trong các ứng dụng quân sự và dân sự, từ việc thu thập thông tin đến các dịch vụ giao thông thông minh.

1.2. Tầm quan trọng của chuẩn IEEE 802.11 EDCA

Chuẩn IEEE 802.11 EDCA cung cấp cơ chế truy cập kênh hiệu quả cho các luồng dữ liệu khác nhau. Điều này giúp cải thiện chất lượng dịch vụ (QoS) và đảm bảo rằng các luồng ưu tiên cao nhận được băng thông cần thiết mà không làm ảnh hưởng đến các luồng ưu tiên thấp.

II. Vấn đề và thách thức trong mạng không dây AD HOC

Mặc dù mạng không dây AD HOC mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều vấn đề cần giải quyết. Các thách thức chính bao gồm hiện tượng xung đột tài nguyên, độ trễ cao và sự không công bằng trong việc phân bổ băng thông. Những vấn đề này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng và chất lượng dịch vụ của mạng.

2.1. Hiện tượng xung đột tài nguyên trong mạng AD HOC

Xung đột tài nguyên xảy ra khi nhiều nút cùng cố gắng truy cập vào kênh truyền. Điều này dẫn đến việc mất gói tin và giảm hiệu suất mạng. Các giải pháp cần thiết để giảm thiểu xung đột này là rất quan trọng.

2.2. Độ trễ và sự không công bằng trong mạng

Độ trễ cao và sự không công bằng trong việc phân bổ băng thông là những vấn đề nghiêm trọng trong mạng AD HOC. Các luồng dữ liệu ưu tiên thấp thường bị ảnh hưởng nhiều hơn, dẫn đến trải nghiệm người dùng kém.

III. Phương pháp cải thiện hiệu năng mạng không dây AD HOC

Để nâng cao hiệu năng và độ công bằng trong mạng không dây AD HOC, nhiều phương pháp đã được đề xuất. Các phương pháp này bao gồm điều chỉnh tham số TXOP động và sử dụng Fuzzy Logic để điều khiển thông minh các tham số trong mạng.

3.1. Điều chỉnh tham số TXOP động trong EDCA

Phương pháp điều chỉnh tham số TXOP động giúp cải thiện chất lượng luồng dữ liệu theo mức độ ưu tiên khác nhau. Điều này đảm bảo rằng các luồng ưu tiên thấp không bị ảnh hưởng bởi các luồng ưu tiên cao, từ đó nâng cao độ công bằng trong mạng.

3.2. Sử dụng Fuzzy Logic để điều khiển thông minh

Fuzzy Logic cung cấp một cách tiếp cận linh hoạt để điều khiển các tham số trong mạng. Bằng cách sử dụng Fuzzy Logic, các tham số như TXOP và CW có thể được điều chỉnh một cách thông minh, giúp cải thiện hiệu suất và độ công bằng cho các luồng dữ liệu.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu trong mạng AD HOC

Nghiên cứu về mạng không dây AD HOC đã cho thấy nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như quân sự, y tế và giao thông thông minh. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp cải thiện hiệu năng có thể mang lại lợi ích lớn cho các ứng dụng này.

4.1. Ứng dụng trong lĩnh vực quân sự

Mạng AD HOC được sử dụng trong các ứng dụng quân sự để thu thập thông tin tình báo và xây dựng bản đồ tác chiến. Việc cải thiện hiệu năng mạng có thể giúp tăng cường khả năng hoạt động của các lực lượng quân sự.

4.2. Ứng dụng trong giao thông thông minh

Trong lĩnh vực giao thông thông minh, mạng AD HOC cho phép triển khai các dịch vụ như giám sát giao thông và điều hướng thông minh. Nâng cao hiệu năng mạng sẽ giúp cải thiện trải nghiệm người dùng và giảm thiểu ùn tắc giao thông.

V. Kết luận và tương lai của mạng không dây AD HOC

Nâng cao hiệu năng và độ công bằng trong mạng không dây AD HOC là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết. Các nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp cải thiện có thể mang lại nhiều lợi ích. Tương lai của mạng AD HOC hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với nhiều ứng dụng mới.

5.1. Tương lai của mạng không dây AD HOC

Với sự phát triển của công nghệ, mạng không dây AD HOC sẽ tiếp tục được cải thiện và mở rộng. Các nghiên cứu mới sẽ giúp giải quyết các vấn đề hiện tại và mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong lĩnh vực này

Nghiên cứu về mạng không dây AD HOC không chỉ mang lại giá trị thực tiễn mà còn đóng góp vào sự phát triển của công nghệ thông tin. Việc cải thiện hiệu năng mạng sẽ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và trải nghiệm người dùng.