Đề xuất phương pháp chia tầng cho mạng WBAN để tăng thông lượng

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1<br /> <br /> 55<br /> <br /> ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP CHIA TẦNG CHO MẠNG WBAN ĐỂ TĂNG<br /> THÔNG LƯỢNG<br /> PROPOSAL OF HIERACHICAL CLUSTERING FOR HIGH THROUGHPUT OF WBAN<br /> Nguyễn Như Thắng1, Nguyễn Huy Hoàng2, Phạm Thanh Hiệp2<br /> 1<br /> Trường Đại học Thông tin Liên lạc; nhuthang@gmail.com<br /> 2<br /> Học viện Kỹ thuật Quân sự; hoangnh@mta.edu.vn, hieppt@mta.edu.vn<br /> Tóm tắt - Việc phân cụm cho mạng vô tuyến quanh cơ thể (WBAN)<br /> kết hợp với các phương pháp điều khiển truy cập đã được nghiên cứu<br /> để nâng cao thông lượng của hệ thống. Tuy nhiên, việc truyền một gói<br /> tin từ cảm biến thành viên tới cụm trưởng (CH), rồi truyền từ CH tới bộ<br /> điều phối đều ảnh hưởng đến toàn bộ cảm biến trong cụm, làm các<br /> cảm biến chịu ảnh hưởng 2 lần bởi việc truyền một gói tin từ cảm biến<br /> thành viên tới bộ điều phối. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất<br /> phương pháp chia tầng cho hệ thống WBAN phân cụm để tránh ảnh<br /> hưởng 2 lần bởi việc truyền một gói tin, vì thế có thể tăng thông lượng<br /> của hệ thống. Chúng tôi xét mô hình chia tầng trong điều kiện có lỗi bít,<br /> vì thế các công thức tính lỗi bít được đưa vào để phân tích thông lượng<br /> của hệ thống. Thông lượng của các phương pháp điều khiển được so<br /> sánh khi các tham số hệ thống thay đổi và thông lượng của phương<br /> pháp chia tầng đề xuất cao hơn nhiều so với phương pháp phân cụm.<br /> <br /> Abstract - In order to improve throughput of wirelessbody area<br /> networks (WBAN), the cluster-based topology was studied.<br /> However, the transmission of a packet from a sensor to the cluster<br /> header (CH) and from CH to coordinator affects all sensors in the<br /> cluster; therefore all sensors are affected twice by transmission of<br /> a packet from a sensor to the coordinator. In this research, we<br /> propose hierarchical clustering for WBAN to avoid being affected<br /> twice by transmission of a packet, thereby improving the<br /> throughput of the system. We consider the hierarchical clustering<br /> with bit error rate (BER), and then the equation of BER is added to<br /> analyze the throughput. Finally, the throughput of all access control<br /> methods is compared when every parameter changes. The result<br /> shows that the throughput of proposed scheme is much higher than<br /> that of cluster-based WBAN system.<br /> <br /> Từ khóa - WBAN; chia tầng cho mạng WBAN phân cụm; ảnh<br /> hưởng 2 lần của việc truyền một gói tin; điều khiển truy cập; tỷ lệ<br /> lỗi bít.<br /> <br /> Key words - WBAN; hierarchical clustering for WBAN; double<br /> effect of transmission of one packet; access control; bit error rate.<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Ý tưởng về mạng cơ thể WBAN được đề xuất bởi Van<br /> Dam cùng các cộng sự từ năm 2001 nhưng chỉ những năm<br /> gần đây mới nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học.<br /> Nguyên nhân chính là do những thách thức và khó khăn về<br /> công nghệ mà WBAN yêu cầu [1], [7]. Để hiện thực hóa<br /> được WBAN yêu cầu sự phát triển của nhiều lĩnh vực: chế<br /> tạo cảm biến, công nghệ vật liệu, xử lý tín hiệu, công nghệ<br /> thông tin... Trong [8] tác giả trình bày các công thức toán<br /> học để xác định giới hạn thông lượng và độ trễ theo lý<br /> thuyết của các mạng theo chuẩn IEEE 802.15.6. Các tác giả<br /> tập trung vào việc tối ưu hóa kích thước gói tin và xác định<br /> biên trên cho mạng IEEE 802.15.6 với các ứng dụng<br /> WBAN khác nhau. Họ giả thiết rằng mạng không có tranh<br /> chấp và không có phân biệt mức ưu tiên (UPs). Các tác giả<br /> của [9] nghiên cứu thông lượng lý thuyết tối đa và giới hạn<br /> độ trễ tối thiểu của giao thức IEEE 802.15.6 CSMA/CA<br /> cho một kênh lý tưởng không có lỗi truyền dẫn với tốc độ<br /> và dải tần khác nhau. Trong [10] các tác giả đã cung cấp<br /> một mô hình giải tích đơn giản và chính xác để đánh giá<br /> thông lượng, năng lượng tiêu thụ và độ trễ của giao thức<br /> CSMA/CA trong điều kiện kênh bão hòa có tổn hao với các<br /> mức ưu tiên khác nhau, họ kết luận rằng những cảm biến<br /> có mức ưu tiên thấp khó truy cập môi trường hơn những<br /> cảm biến có mức ưu tiên cao. Trong [11] tác giả phát triển<br /> một mô hình giải tích cho việc đánh giá hiệu năng của<br /> chuẩn IEEE 802.15.6 dưới điều kiện bão hòa. Họ chỉ tính<br /> toán thời gian đáp ứng trung bình của khung dữ liệu trong<br /> mạng. Trong [12] tác giả phát triển một mô hình DTMC để<br /> phân tích độ tin cậy và thông lượng của mạng WBAN dựa<br /> trên cơ chế CSMA/CA theo chuẩn IEEE 802.15.6 dưới<br /> điều kiện bão hòa.<br /> <br /> Tuy nhiên các nghiên cứu trên chỉ tập trung vào mô<br /> hình đơn chặng cho WBAN mà chưa nghiên cứu các mô<br /> hình mở rộng cho mạng WBAN. Nhóm nghiên cứu của<br /> chúng tôi đã đề xuất mô hình phân cụm cho WBAN [13], và<br /> có những nghiên cứu cụ thể cho mô hình phân cụm dựa trên<br /> chuẩn IEEE 802.15.6 [14], [16]. Các nghiên cứu phân cụm<br /> cho mạng WBAN này đã cải thiện thông lượng cho hệ thống,<br /> nhưng các cảm biến và CH đang truyền tin trong cùng một<br /> khe thời gian, vì thế việc truyền tin từ một cảm biến tới bộ<br /> điều phối ảnh hưởng 2 lần tới các cảm biến khác: Một lần từ<br /> cảm biến tới CH và một lần từ CH tới bộ điều phối. Vì thế,<br /> trong nghiên cứu này chúng tôi đề xuất phương pháp chia<br /> tầng cho hệ thống WBAN phân cụm, mà theo đó, các cảm<br /> biến truyền tin trong một khe thời gian và các CH truyền tin<br /> trong một khe thời gian khác. Phương thức CSMA/CA<br /> được áp dụng cho cả cảm biến và các CH để truyền tin, và<br /> kênh truyền được giả định có phát sinh lỗi bít.<br /> Bài báo trình bày phương pháp chia tầng cho mạng<br /> WBAN phân cụm, các phương pháp điều khiển truy cập,<br /> phân tích đánh giá thông lượng thông qua các công thức toán<br /> học. Cuối cùng là kết quả tính toán thông lượng khi các tham<br /> số hệ thống thay đổi, qua đó đánh giá ảnh hưởng của các<br /> tham số hệ thống đến thông lượng của hệ thống WBAN.<br /> 2. Mô hình chia tầng cho mạng WBAN phân cụm<br /> 2.1. Mô hình hệ thống<br /> Mô hình chia tầng cho hệ thống WBAN phân cụm được<br /> thể hiện trong hình 1. Trước tiên, tương tự việc phân cụm,<br /> toàn bộ cảm biến trong một WBAN được phân thành nhiều<br /> cụm, mỗi cụm có một CH. Các cảm biến trong một cụm<br /> truyền thông tin về cho CH của mình, và CH truyền thông<br /> tin về cho bộ điều phối. Trong các phương pháp đã đề xuất,<br /> <br /> 56<br /> <br /> Nguyễn Như Thắng, Nguyễn Huy Hoàng, Phạm Thanh Hiệp<br /> <br /> các cảm biến thành viên và CH truyền tin trong cùng một<br /> khe thời gian, hay trong cùng một siêu khung. Còn trong<br /> phần này, chúng tôi đề xuất một phương pháp truyền tin mới<br /> cho hệ thống WBAN phân cụm để tránh ảnh hưởng 2 lần<br /> truyền của một gói tin lên toàn bộ cảm biến trong cùng một<br /> cụm. Ý tưởng của phương pháp này là các cảm biến thành<br /> viên truyền tin trong một khe thời gian và các CH truyền tin<br /> trong một khe thời gian khác. Mô hình này được gọi là mô<br /> hình chia tầng cho hệ thống WBAN phân cụm. Trong mô<br /> hình chia tầng, các cảm biến thành viên chỉ được phép truyền<br /> tin trong khe thời gian thứ nhất, trong lúc này các CH sẽ nhận<br /> thông tin và lưu vào bộ đệm của mình. Trong khe thời gian<br /> thứ 2, các CH sẽ truyền thông tin tới bộ điều phối. Để đơn<br /> giản, thời gian của khe thứ nhất và khe thứ 2 được xem là<br /> như nhau. Việc truyền tin của toàn bộ cảm biến thành viên<br /> và các CH đều sử dụng phương thức CSMA/CA của chuẩn<br /> IEEE 802.15.6.<br /> <br /> Trong đó, PER là xác suất lỗi gói tin và được tính bằng:<br /> <br /> PER = 1 −<br /> <br /> (1<br /> <br /> − BER<br /> <br /> E<br /> <br /> )N<br /> <br /> [P ]<br /> code<br /> <br /> (2)<br /> <br /> với BER là tỷ lệ lỗi của một khối dữ liệu đã được mã hoá<br /> có chiều dài N code , E[P] là kích thước của tải. Theo chuẩn<br /> IEEE 802.15.6, mã kênh quy định cho băng thông được sử<br /> dụng là BCH, vì thế tỷ lệ lỗi của khối dữ liệu BER được<br /> tính theo công thức sau [17]:<br /> <br /> BER =<br /> <br /> N code<br /> <br /> ⎛ N code ⎞ j<br /> N code − j<br /> (3)<br /> ⎜<br /> ⎟Pmod (1 − pmod )<br /> j<br /> ⎠<br /> j =Tcode +1 ⎝<br /> <br /> ∑<br /> <br /> với pmod là xác suất lỗi bít sau giải điều chế. Phương thức<br /> điều chế sử dụng cho băng tần này là π/2-DBPSK, vì thế<br /> 1<br /> Pmod = e − SNR [18]. Ở đây, mã BCH(63,51) được áp dụng<br /> 2<br /> theo quy định của IEEE 802.15.6 nên N code = 63, K code =<br /> 51 và năng lực giải mã thành công Tcode = 2 [17]. Vì thời<br /> gian truyền tin của cảm biến và các CH đều giảm 1/2 trong<br /> mô hình chia tầng, xác suất truy cập của các CH được tính<br /> theo công thức:<br /> s<br /> τ c = Psuc<br /> <br /> Hình 1. Mô hình chia tầng cho WBAN phân cụm<br /> <br /> 2.2. Các phương pháp điều khiển truyền tin<br /> Việc điều khiển truyền tin trong mô hình chia tầng cho<br /> WBAN phân cụm cũng tương tự như việc điều khiển cho<br /> mô hình phân cụm không chia tầng [14], [16]. Trước hết,<br /> phương pháp chia tầng kết hợp với phương pháp không điều<br /> khiển được giải thích như sau: Phương pháp không điều<br /> khiển là phương pháp không có điều khiển truyền tin giữa<br /> các cụm. Các cảm biến thành viên trong các cụm có thể<br /> truyền tin bất cứ lúc nào. Bên cạnh đó, trong phương pháp<br /> chia tầng, các cảm biến thành viên được yêu cầu truyền tin<br /> trong khe thời gian thứ nhất. Vì thế, các cảm biến thành viên<br /> trong phương pháp phân cụm không điều khiển truyền tín<br /> hiệu tới CH của mình bất cứ lúc nào trong khe thời gian thứ<br /> nhất. Tuy nhiên, việc truyền tin của một cảm biến sẽ bị ảnh<br /> hưởng của các cảm biến trong cùng một cụm và 1/2 số cảm<br /> biến trong 2 cụm lân cận. Vì thế, một cảm biến thành viên<br /> truyền tín hiệu tới CH của mình thành công khi các cảm biến<br /> thành viên khác trong cùng một cụm, và 1/2 số cảm biến<br /> thành viên ở 2 cụm lân cận không truyền tín hiệu. Ngoài ra,<br /> kênh truyền có lỗi được nghiên cứu trong bài báo này. Vì<br /> thế, gọi số lượng cảm biến trong một cụm là N s , xác suất<br /> truy cập của một cảm biến vào một khe thời gian bất kỳ là<br /> τ thì xác suất truyền thành công của toàn bộ cảm biến trong<br /> một cụm được tính như sau [14]-[16]:<br /> <br /> Psuc c = N sτ (1 − τ<br /> <br /> )2 N<br /> <br /> s<br /> <br /> −1<br /> <br /> (1 −<br /> <br /> P E R ) (1)<br /> <br /> τ<br /> <br /> (4)<br /> <br /> 2<br /> <br /> với Rcode = K code là tỷ lệ mã hoá và Ts, T, Tc lần lượt là thời<br /> gian của một khe CSMA, thời gian trung bình truyền một<br /> gói tin và thời gian xung đột [16].<br /> Bên cạnh phương pháp không điều khiển, phương pháp<br /> điều khiển hoàn toàn hay phương pháp tái sử dụng siêu<br /> khung [16] tránh được việc các cụm lân cận truyền tin trong<br /> cùng một thời gian. Vì thế, việc truyền tín hiệu của một<br /> cảm biến thành viên chỉ bị ảnh hưởng bởi việc truyền tín<br /> hiệu của các cảm biến thành viên khác trong cùng một cụm,<br /> mà không bị ảnh hưởng bởi việc truyền tín hiệu của các<br /> thành viên trong các cụm lân cận. Tuy nhiên, thời gian có<br /> thể truyền tín hiệu của từng cụm lại bị thay đổi, nhỏ hơn<br /> nhiều so với thời gian của khe thứ nhất. Nếu gọi số lượng<br /> siêu khung tái sử dụng là k thì thời gian truyền tin của<br /> mỗi cụm là 1 . Trong trường hợp điều khiển hoàn toàn thì<br /> 2k<br /> <br /> k = Nc với Nc là số lượng cụm. Vì thế, xác suất truyền thành<br /> công và xác suất truy cập của phương pháp tái sử dụng siêu<br /> khung cũng như phương pháp điều khiển hoàn toàn được<br /> biển diễn tương tự như phương pháp không điều khiển:<br /> <br /> Pssu c = N sτ (1 − τ<br /> s<br /> τ c = Psuc<br /> <br /> )N<br /> <br /> s<br /> <br /> −1<br /> <br /> (1 −<br /> <br /> PER )<br /> <br /> (5)<br /> <br /> τ<br /> 2k<br /> <br /> Trong khe thời gian thứ 2, các CH truyền tin tới bộ điều<br /> phối, trong lúc này toàn bộ cảm biến thành viên của các<br /> cụm giữ im lặng. Vì thế, việc truyền tin giữa các CH và bộ<br /> điều phối có thể xem như một mạng hình sao đơn chặng,<br /> nên các xác suất được tính như mạng hình sao đơn chặng<br /> [14] khi xét thêm tỷ lệ lỗi bít:<br /> <br /> Psuc c = N cτ c (1 − τ c )<br /> <br /> N c −1<br /> <br /> (1 −<br /> <br /> PER )<br /> <br /> (6)<br /> <br /> ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1<br /> <br /> Pidc le = (1 − τ c )<br /> <br /> 57<br /> <br /> Nc<br /> <br /> Vì thời gian của khe thứ 2 bằng thời gian của khe thứ<br /> nhất và bằng 1/2, nên thông lượng cho hệ thống chia tầng<br /> tương tự hệ thống đơn chặng [14] khi giảm 2 lần và xét tỷ<br /> lệ mã hóa:<br /> <br /> T hro =<br /> c<br /> <br /> Pscu c R c o d e E [ P ]<br /> 1<br /> 2 Pidc le T s + Psuc c T + P fac il T c<br /> c<br /> <br /> (7)<br /> <br /> c<br /> <br /> Với Pfail = 1 − Psuc − Pidle .<br /> 3. Kết quả tính toán<br /> 3.1. Thiết lập hệ thống<br /> Phương pháp chia tầng đã được đề xuất và phân tích ở<br /> trên, trong phần này chúng tôi tiến hành tính toán thông<br /> lượng để đánh giá hiệu quả của phương pháp chia tầng. Các<br /> tham số chính của hệ thống được biểu diễn trong bảng 1,<br /> các tham số khác xem thêm trong tài liệu [16].<br /> Bảng 1. Các tham số chính của hệ thống<br /> TT<br /> <br /> Nội dung<br /> <br /> Kết quả<br /> <br /> 1<br /> <br /> SNR [dB]<br /> <br /> 10<br /> <br /> 2<br /> <br /> Tổng số các cảm biến (N)<br /> <br /> 100<br /> <br /> 3<br /> <br /> Số lượng cụm (Nc)<br /> <br /> 25<br /> <br /> 4<br /> <br /> Kích thước tải (E[P]) [byte]<br /> <br /> 100<br /> <br /> 5<br /> <br /> Xác suất truy cập (τ)<br /> <br /> 0,3<br /> <br /> 3.2. Ảnh hưởng của SNR<br /> Các tham số trong bảng 1 được áp dụng trong trường<br /> hợp SNR thay đổi từ 1[dB] tới 10[dB] và kết quả biểu diễn<br /> trong hình như kết quả trong hình 2, sự thay đổi của thông<br /> lượng khi SNR thay đổi trong cả 2 phương pháp: chia tầng<br /> và không chia tầng tương tự nhau. Khi SNR thấp, thông<br /> lượng rất thấp do PER ≈ 1 và thông lượng tăng khi SNR<br /> tăng, đặc biệt thông lượng bão hoà khi SNR lớn hơn 7, lúc<br /> này PER ≈ 0. Tuy nhiên, thông lượng của phương pháp<br /> phân cụm chia tầng cao hơn nhiều thông lượng của phương<br /> pháp phân cụm không chia tầng tại tất cả chỉ số SNR.<br /> 3.3. Ảnh hưởng của số lượng cụm<br /> <br /> Hình 2. Ảnh hưởng của SNR đối với thông lượng<br /> <br /> Hình 3. Ảnh hưởng của số lượng cụm đối với thông lượng<br /> <br /> Số cụm thay đổi từ 2 đến N/2, các thông số khác cố định<br /> như bảng 1 và thông lượng của hệ thống được thể hiện trên<br /> hình 3.<br /> 3.4. Ảnh hưởng của xác suất truy nhập<br /> Các tham số được tổng kết trong bảng 1 và xác suất truy<br /> cập (τ) thay đổi từ 0,001 tới 0,2. Kết quả tính toán thông<br /> lượng được miêu tả ở hình 4. Như được biểu diễn trong<br /> hình 4, thông lượng của phương pháp chia tầng tăng đáng<br /> kể so với phương pháp không chia tầng. Trong phương<br /> pháp chia tầng, phân cụm không điều khiển cũng thể hiện<br /> được ưu điểm và có giá trị thông lượng cao nhất khi τ bé.<br /> Vì lúc này các cảm biến truyền thông tin ít, việc xung đột<br /> ở các CH không đáng kể. Tuy nhiên, khi τ tăng lên thì<br /> phương pháp tái sử dụng siêu khung vẫn thể hiện ưu điểm<br /> và có giá trị thông lượng cao hơn phương pháp phân cụm<br /> không điều khiển. τ càng tăng thì số lượng siêu khung tái<br /> sử dụng k cũng cần tăng lên để thông lượng của hệ thống<br /> đạt giá trị lớn nhất.<br /> <br /> Hình 4. Ảnh hưởng của xác suất truy nhập đối với thông lượng<br /> <br /> 58<br /> <br /> Nguyễn Như Thắng, Nguyễn Huy Hoàng, Phạm Thanh Hiệp<br /> <br /> 3.5. Ảnh hưởng của tổng số cảm biến<br /> Nếu số lượng cụm là cố định, số lượng cảm biến thành<br /> viên tăng khi tổng số các cảm biến tăng và sẽ gây xung đột<br /> tại các CH khi số lượng cảm biến thành viên trở nên quá lớn.<br /> Điều này không sát với thực tế, bởi vậy số lượng cụm được<br /> thay đổi theo số lượng cảm biến Nc = N/5 (ảnh hưởng cụ thể<br /> của số lượng cụm như được phân tích như ở trên). Tổng số<br /> cảm biến được thay đổi từ 100 tới 200 và các thông số khác<br /> được tổng kết ở bảng 1. Kết quả tính toán được thể hiện ở<br /> hình 5. Tương tự như ảnh hưởng của số lượng cụm và xác<br /> suất truy cập, thông lượng của phương pháp chia tầng cao<br /> hơn so với phương pháp không chia tầng. Thông lượng của<br /> các phương pháp điều khiển khác nhau trong phương pháp<br /> chia tầng cũng tương tự như trên, khi tổng số cảm biến tăng<br /> lên thì số lượng cụm cũng tăng lên. Vì thế, như giải thích<br /> trong ảnh hưởng của số lượng cụm, phương pháp phân cụm<br /> không điều khiển có ưu thế hơn vì không phải chia khe thời<br /> gian cho các cụm ở khe thời gian thứ nhất.<br /> <br /> Assistive Technology for Life and Safety Critical Applications:<br /> Standards, Challenges and Opportunities”, Qatar Mobility Innovations Center (QMIC), Qatar Science and Technology Park<br /> (QSTP), PO Box 210531, Doha, Qatar Published, May 2014.<br /> [2] F. Dijkstra, “Requirements for BAN and BAN standardization from<br /> the point of view of gaming”, In BODYNETS2012, 7th Int. Conf.<br /> on Body Area Networks, Sept. 2012.<br /> [3] R. Cavallari, F. Martelli, R. Rosini, and C. Buratti, “A Survey on<br /> Wireless Body Area Networks: Technologies and Design<br /> Challenges”, vol. 16, Issue 3, 2014.<br /> [4] O. Lara and M. Labrador, “A survey on human activity recognition<br /> using wearable sensors”, IEEE Commun. Surveys Tutorials, vol. 15,<br /> no. 3, 2013, pp. 1192-1209.<br /> [5] B. Latre, B. Braem, I. Moerman, C. Blondia, and P. Demeester, “A<br /> survey on wireless body area networks”, Wireless Netw., vol. 17,<br /> no. 1, Jan. 2011, pp. 1-18.<br /> [6] S. Sudevalayam and P. Kulkarni, “Energy harvesting sensor nodes:<br /> Survey and implications”, IEEE Commun. Surveys Tuto- rials, vol.<br /> 13, no. 3, 2011, pp. 443-461.<br /> [7] I. Ha, “Technologies and research trends in wireless body area<br /> networks for healthcare: A systematic literature review”, Hindawi<br /> Publishing Corporation Int. J. Distributed Sensor Networks, Jan.<br /> 2015.<br /> [8] S. Ullah and K. S. Kwak, “Throughput and delay limits of IEEE<br /> 802.15.6”, Proc. the IEEE Wireless Commun. and Netw. Conf.<br /> (WCNC ’11), Mar. 2011, pp.174-178.<br /> [9] S. Ullah, M. Chen, and K. S. Kwak “Throughput and DelayAnalysis<br /> of IEEE 802.15.6-based CSMA/CA Protocol”, J. Med- ical Syst.,<br /> vol. 36, Issue 6, Dec. 2012, pp. 3875-3891.<br /> [10] P. Khan, N. Ullah, S. Ullah, and K. S. Kwak, “Analytical<br /> modeling of IEEE 802.15.6 CSMA/CA protocol under different<br /> access periods”, Proc. the 14th Int. Symp. on Commun. and Inform.<br /> Technol. (ISCIT ’14), Incheon, Republic of Korea, Sep. 2014, pp.<br /> 151-155.<br /> <br /> Hình 5. Ảnh hưởng của tổng số cảm biến đối với thông lượng<br /> <br /> 4. Kết luận<br /> Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đề xuất mô hình chia<br /> tầng cho mạng WBAN phân cụm có điều khiển truy cập<br /> trong điều kiện kênh truyền không lý tưởng, đã chỉ ra công<br /> thức tính tỷ lệ lỗi bít, từ đó xây dựng công thức tính thông<br /> lượng cho hệ thống chia tầng. Kết quả tính toán thông lượng<br /> khi các tham số thay đổi đã chỉ ra rằng, phương pháp chia<br /> tầng có ưu thế hơn phương pháp không chia tầng, và vì thế,<br /> thời gian trễ của phương pháp chia tầng nhỏ hơn thời gian<br /> trễ trung bình của phương pháp không chia tầng.<br /> Tuy nhiên, phương pháp chia tầng đòi hỏi sự đồng bộ<br /> chặt chẽ hơn giữa các cảm biến, các CH và các bộ điều<br /> phối, tính phức tạp của việc điều khiển truyền tin của bộ<br /> điều phối. Trong nghiên cứu này chúng tôi chỉ dừng lại ở<br /> việc chia tầng cho các phương pháp điều khiển đã được đề<br /> xuất trong các nghiên cứu trước. Sự kết hợp chặt chẽ giữa<br /> phương pháp chia tầng và các phương pháp điều khiển truy<br /> cập cần nghiên cứu sâu hơn trong các nghiên cứu tiếp theo<br /> để thông lượng đạt giá trị cao hơn.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1] M. M. Alam and E. B. Hamida, “Surveying Wearable Human<br /> <br /> [11] S. Sarkar, S. Misra, C. Chakraborty, and M. S. Obaidat, “Analysis<br /> of reliability and throughput under saturation condition of IEEE<br /> 802.15.6 CSMA/CA for wireless body area networks”, Proc. the<br /> IEEE Global Commun. Conf. (GLOBECOM ’14), Austin, Texas,<br /> USA, Dec. 2014, pp. 2405-2410.<br /> [12] B. Bandyopadhyay, D. Das, A. Chatterjee, S. J. Ahmed,<br /> A.Mukherjee, and K. Naskar, Markov chain based analysis of IEEE<br /> 802.15.6 mac protocol in real life scenario”, Proc. the 9th Int. Conf.<br /> on Body Area Networks, 2014, pp. 331-337.<br /> [13] Pham Thanh Hiep, “Spatial reuse superframe for high throughput<br /> cluster-based WBAN with CSMA/CA”, Ad-Hoc and Sensor<br /> Wireless Networks, Vol. 31, No. 1-4, 2014, pp. 69-87.<br /> [14] Nguyễn Như Thắng, Nguyễn Thùy Linh, Nguyễn Huy Hoàng, Phạm<br /> Thanh Hiệp, “Tối ưu hóa số lượng siêu khung tái sử dụng cho mạng<br /> quanh cơ thể”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, HVKTQS, số 180,<br /> tháng 10 năm 2016, trang 20-28.<br /> [15] Nguyen Nhu Thang, Nguyen Huy Hoang, Pham Thanh Hiep, “An<br /> approach to enhance the throughput of cluster-based WBAN with<br /> CSMA/CA of IEEE 802.15.6”, Journal of Science and Technology,<br /> Military University of Science and Technology, số 178, tháng 8 năm<br /> 2016, pp. 30-39.<br /> [16] Nguyễn Như Thắng, Nguyễn Thùy Linh, Nguyễn Huy Hoàng, Phạm<br /> Thanh Hiệp, “Đề xuất phương pháp tái sử dụng siêu khung cho mạng<br /> vô tuyến quanh cơ thể (WBAN)”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ,<br /> HVKTQS, số 173, tháng 12 năm 2015, trang 31-41.<br /> [17] George C.Clark Jr. and J.Bibb Cain, “Error-Correction Coding for<br /> Digital Communications (Applications of Communications<br /> Theory)”, Springer, 1981.<br /> [18] Alfonso Martinez, Albert Guillen i Fabregas and GiuseppeCaire,<br /> “A Closed-Form Approximation for the Error Probability of BPSK<br /> Fading Channels”, IEEE Trans. on wireless commu., Vol. 6, No. 6,<br /> Jun. 2007, pp. 2051-2054.<br /> <br /> (BBT nhận bài: 16/01/2017, hoàn tất thủ tục phản biện: 17/02/2017)<br /> <br />