Phương pháp tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET qua thiết kế xuyên tầng

• Tác giả: Phạm Văn Cường
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Tam
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET bằng thiết kế xuyên tầng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET VÀ ỨNG DỤNG
• 1.1. Giới thiệu về mạng MANET
• 1.2. Định nghĩa và đặc trưng của mạng MANET
• 1.3. Đặc điểm của mạng MANET
• 1.4. Ứng dụng của mạng MANET
• 1.5. Một số công nghệ của mạng MANET
• 1.5.1. Các đặc tả của IEEE 802.11
• 1.5.2. Công nghệ không dây Bluetooth
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU HÓA NĂNG LƢỢNG TRONG MẠNG MANET
• 2.1. Tổng quan về thiết kế xuyên tầng nhằm tối ƣu hóa năng lƣợng
• 2.2. Phƣơng pháp tối ƣu hóa năng lƣợng trên cơ sở cƣờng độ tín hiệu nhận
• 2.3. Cơ chế hội thoại năng lƣợng
• 2.4. Loại bỏ các liên kết một chiều
• 2.5. Khám phá đƣờng tin cậy
• 2.6. Phƣơng pháp định tuyến tiết kiệm năng lƣợng cho mạng cảm biến
• 2.6.1. Khởi tạo mạng
• 2.6.2. Độ đo giá của đƣờng
• 2.6.3. Quá trình hoạt động
• 2.7. Phƣơng pháp định tuyến trên cơ sở nhận biết chất lƣợng liên kết
• 2.7.1. Thuật toán chuyển tiếp RREQ
• 2.7.2. Định tuyến đầu cuối có nhận biết chất lƣợng liên kết
• 2.8. Tổng kết chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ XUYÊN TẦNG NHẰM TỐI ƢU HÓA NĂNG LƢỢNG TRONG MẠNG MANET
• 3.1. Kiến trúc xuyên tầng trong giao thức CLPC
• 3.2. Điều khiển động năng lƣợng truyền
• 3.3. Tiến trình tìm đường
• 3.4. Tiến trình tìm lại đường
• 3.5. Phân tích và đánh giá hiệu năng của giao thức CLPC
• 3.6. Cấu hình mô phỏng
• 3.7. Phân tích hiệu năng theo tốc độ di chuyển của nút mạng
• 3.8. Phân tích hiệu năng theo kích cỡ mạng
• 3.9. Kết luận
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET

Mạng MANET (Mobile Ad-hoc Network) là một loại mạng không dây di động, trong đó các nút mạng có thể di chuyển tự do và kết nối với nhau mà không cần hạ tầng cố định. Việc tối ưu hóa năng lượng trong mạng này là một thách thức lớn, do các nút thường có tài nguyên hạn chế. Tối ưu hóa năng lượng không chỉ giúp kéo dài tuổi thọ của các nút mà còn cải thiện hiệu suất mạng. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng thiết kế xuyên tầng có thể mang lại những cải tiến đáng kể trong việc quản lý năng lượng.

1.1. Định nghĩa và đặc trưng của mạng MANET

Mạng MANET là một hệ thống mạng không dây tự tổ chức, trong đó mỗi nút vừa là thiết bị đầu cuối vừa là bộ định tuyến. Đặc trưng của mạng này bao gồm tính di động cao, khả năng tự cấu hình và sự thay đổi liên tục trong cấu trúc mạng.

1.2. Tại sao cần tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET

Tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET là cần thiết để giảm thiểu tiêu thụ năng lượng, kéo dài tuổi thọ của các nút mạng và cải thiện hiệu suất truyền thông. Việc này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như cứu hộ, quân sự và các tình huống khẩn cấp.

II. Vấn đề và thách thức trong tối ưu hóa năng lượng mạng MANET

Mạng MANET đối mặt với nhiều thách thức trong việc tối ưu hóa năng lượng. Các vấn đề như độ trễ cao, mất gói tin và thông lượng thấp thường xảy ra do sự di chuyển của các nút và sự thay đổi trong cấu trúc mạng. Những thách thức này đòi hỏi các giải pháp sáng tạo để cải thiện hiệu suất mạng mà không làm tăng tiêu thụ năng lượng.

2.1. Độ trễ và mất gói tin trong mạng MANET

Độ trễ cao và mất gói tin là những vấn đề phổ biến trong mạng MANET, ảnh hưởng đến khả năng truyền thông hiệu quả. Các yếu tố như khoảng cách giữa các nút và sự thay đổi trong cấu trúc mạng có thể làm gia tăng những vấn đề này.

2.2. Tài nguyên hạn chế của các nút mạng

Các nút trong mạng MANET thường có tài nguyên hạn chế về năng lượng, băng thông và khả năng xử lý. Điều này tạo ra thách thức lớn trong việc phát triển các giải pháp tối ưu hóa năng lượng hiệu quả.

III. Phương pháp tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET

Có nhiều phương pháp được đề xuất để tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET. Một trong những phương pháp hiệu quả là thiết kế xuyên tầng, cho phép các giao thức hoạt động đồng bộ và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng thông tin về độ mạnh tín hiệu có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng.

3.1. Thiết kế xuyên tầng trong mạng MANET

Thiết kế xuyên tầng cho phép các giao thức hoạt động hiệu quả hơn bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng ở từng tầng trong ngăn xếp giao thức. Điều này giúp cải thiện hiệu suất mạng mà không làm tăng tiêu thụ năng lượng.

3.2. Cơ chế hội thoại năng lượng

Cơ chế hội thoại năng lượng giúp các nút mạng giao tiếp hiệu quả hơn bằng cách giảm thiểu năng lượng tiêu thụ trong quá trình truyền thông. Việc này có thể đạt được thông qua việc tối ưu hóa các tham số truyền thông và sử dụng thông tin về độ mạnh tín hiệu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET

Tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET có nhiều ứng dụng thực tiễn, đặc biệt trong các lĩnh vực như quân sự, cứu hộ và các tình huống khẩn cấp. Việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa năng lượng giúp cải thiện khả năng truyền thông và tăng cường hiệu suất mạng trong các điều kiện khó khăn.

4.1. Ứng dụng trong quân đội

Mạng MANET được sử dụng rộng rãi trong quân đội để thiết lập các mạng tạm thời trong các tình huống chiến đấu. Việc tối ưu hóa năng lượng giúp kéo dài thời gian hoạt động của các thiết bị và cải thiện khả năng truyền thông.

4.2. Ứng dụng trong cứu hộ

Trong các tình huống thiên tai, mạng MANET có thể được triển khai để thiết lập các kênh truyền thông tạm thời. Tối ưu hóa năng lượng giúp đảm bảo rằng các thiết bị có thể hoạt động lâu dài trong điều kiện khắc nghiệt.

V. Kết luận và tương lai của tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET

Tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng với nhiều thách thức và cơ hội. Các phương pháp như thiết kế xuyên tầng đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc cải thiện hiệu suất mạng. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tiếp tục tập trung vào việc phát triển các giải pháp sáng tạo để tối ưu hóa năng lượng và nâng cao hiệu suất mạng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu tối ưu hóa năng lượng

Nghiên cứu về tối ưu hóa năng lượng trong mạng MANET sẽ tiếp tục phát triển, với sự chú trọng vào việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến các giao thức hiện có để nâng cao hiệu suất mạng.

5.2. Các xu hướng mới trong mạng MANET

Các xu hướng mới trong mạng MANET bao gồm việc sử dụng trí tuệ nhân tạo và học máy để tối ưu hóa năng lượng và cải thiện khả năng tự động hóa trong việc quản lý mạng.