B THÔNG TIN VÀ TRUYN THÔNG
HC VIN CÔNG NGH BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
----------------------------
LÊ TH THÙY DƯƠNG
GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIN TC NGHN TRONG MNG
IoT VI GIAO THC CoAP
Chuyên ngành: K thut Vin thông
Mã s: 9.52.02.08
TÓM TT LUN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUT
Hà Ni 2023
1
Công trình được hoàn thành ti:
HC VIN CÔNG NGH BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dn khoa hc:
1. PGS.TSKH. HOÀNG ĐĂNG HẢI
2. TS. PHM THIU NGA
Phn biện 1:……………………………………………
…………………………………………….
Phn biện 2:……………………………………………
…………………………………………….
Phn biện 3:……………………………………………
…………………………………………….
Luận án được bo v trước Hội đồng chm lun án cp Hc
vin hp ti:
HC VIN CÔNG NGH BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Vào hi gi ngày tháng năm
Có th tìm hiu lun án tại thư viện:
…………………………………………………………………...
2
LI M ĐẦU
Trong vài năm gần đây, Internet vạn vật (IoT) đã trở thành
ph biến trong nhiều lĩnh vực ng dng do nhng tiến b công
ngh. ng dng rng rãi ca IoT dn ti s gia tăng thiết b kết
ni, nhu cu phát trin tiêu chun giao thc cho IoT đặc bit
các giao thc tng ng dụng để trao đổi d liu giữa các đầu
cui. Các t chc tiêu chun quc tế như ITU, IETF đã nỗ lc
phát trin chun hóa các giao thc tng ng dng mi cho
IoT. Đin hình các giao thc MQTT, AMQP, XMPP
CoAP. Trong s đó, CoAP giao thc dựa trên UDP đã được
các t chc chun hóa đánh giá thích hợp hơn cho nhiều ng
dng IoT tr thành nn tng cho các thiết b IoT hn chế
tài nguyên. Tuy nhiên, do thiết kế đơn giản nên CoAP còn
nhiu hn chế cần được phát trin tiếp. Ngoài ra nhiu ng
dng IoT ngày nay không ch trao đổi thưa thớt các gói tin,
thường phi truyn các lung d liu ln theo thi gian thc
vy tc nghn vấn đề thường xuyên xy ra trong mng IoT.
Các vấn đề tn ti c th của CoAP trong chế điu khin tc
nghn gm: s dng các tham s c định, ch điều khin tốc độ
phát lại khi đã xảy ra mt gói, không h tr chui gói, không
phát hin sm tc nghn. rt nhiu ci tiến cho CoAP đến
nay Tuy nhiên, CoAP và các bn ci tiến CoAP vn còn mt s
hn chế sau: (1) Hn chế trong nh toán tham s; (2) Chưa hỗ
tr chui gói; (3) Hn chế v điều khin tốc độ để gim tc
nghn; (4) Chưa phân biệt nguyên nhân mt gói; (5) Chưa phát
hin sm tc nghn; (6) Hn chế trong tính toán băng thông cổ
3
chai. Ngoài ra, do hn chế tài nguyên ca các thiết b IoT,
chế điu khin cn gn nh, hiu qu.
Mc tiêu và phm vi nghiên cu
Mc tiêu ca lun án nghiên cu gii pháp khc phc
các hn chế nêu trên ca CoAP và đề xuất cơ chế điều khin tc
nghn hiu qu cho giao thức CoAP để trao đổi tin cy gia các
thiết b đầu cui trong mng IoT.
Phm vi nghiên cu ca lun án tp trung vào điều khin
tc nghn vi CoAP tng ng dng ti thiết b IoT bên gi
bên nhn tin da trên thông tin trao đổi giữa các đầu cui trong
mng IoT s dng kiến trúc mng tp trung ICN.
Các kết qu đóng góp của lun án
Lun án có các kết qu đóng góp chính như sau:
1) Đề xuất một mô hình phân tích truyền tin theo chuỗi gói cho
CoAP giao thức mới RCoAP dựa trên tốc độ để điều
khiển tắc nghẽn trong mạng IoT với chế điều khiển tăng
giảm tốc độ phát phù hợp với tình trạng tắc nghẽn nhằm đạt
được hiệu năng cao so với các cơ chế CoAP hiện có.
2) Đề xuất giao thức mới FCoAP điều khiển tắc nghẽn sử dụng
hệ điều khiển mờ theo biến thiên động của tình trạng tắc
nghẽn và các tham số mạng nhằm đạt được hiệu năng cao so
với các cơ chế CoAP hiện có.
B cc ca lun án
Luận án được trình bày thành 3 chương. Chương 1 trình
bày tng quan v sở thuyết mng IoT, tc nghẽn điều
khin tc nghn vi CoAP. Chương 2 đề xut mt giao thc
điều khin tc nghn da vào tốc độ RCoAP (Rate-based
4
CoAP). Chương 3 đ xut mt giao thức điều khin tc nghn
FCoAP (Fuzzy CoAP) da vào h điều khin m.
CHƯƠNG 1. TNG QUAN V MNG IoT VÀ VẤN ĐỀ
ĐIU KHIN TC NGHN
1.1. Tng quan v mng IoT
IoT ra đời với ý tưởng kết ni mi vt vi nhau vi
Internet để tn dng các thành qu ca Internet. Vi tính thông
minh, hiu qu thiết thực, IoT đã đang được tích hp trên
khp mi th, mi i con người sng. ng dng rng rãi ca
IoT dẫn đến s thiết b kết nối và lưng d liu cn chuyn tiếp
ngày càng lớn. Điều này thúc đy phát trin các giao thc tng
ng dụng để bảo đảm truyn ti d liu hiu qu, tránh mt mát,
giảm độ tr truyn tin.
Kiến trúc bản ca mng IoT gm 3 lp: 1) lp cm
biến, 2) lp liên kết mng truyn d liu, 3) lp ng dng.
Kiến trúc ba lớp được mô t trong RFC 7927 theo mt mô hình
mng tp trung thông tin ICN. Các giao thc chính tng ng
dụng đã được chun hóa ca mng IoT gm: MQTT, AMQP,
XMPP, CoAP. CoAP s dng kiến trúc ICN như đã chỉ ra
trong tiêu chun RFC 8763 (tháng 4/2020).
1.2. Tc nghn và nguyên nhân tc nghn
Tc nghn mt hiện ng ph biến trên mng vi các
du hiệu: độ tr t l rớt gói tin tăng nhanh, thông ng st
gim nhanh, có th dn ti nguy cơ mạng tê lit hoàn toàn.
Tc nghn xy ra do nhiu nguyên nhân, song ch yếu là:
1) tốc độ phát ca bên gửi vượt quá băng thông ca liên kết
mng trong tuyến t đầu cui tới đu cui; 2) b đệm lưu tr