Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Định tuyến nâng cao thông lượng mạng dựa trên nền tảng thiết kế xuyên lớp cho mạng ADHOC

Chia sẻ: Trần Văn Nan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là nâng cao thông lượng mạng adhoc bằng cách xây dựng, đề xuất các thuật toán định tuyến dựa trên nền tảng thiết kế xuyên lớp. Sử dụng mô hình mô phỏng minh họa các thuật toán định tuyến đề xuất nâng cao thông lượng mạng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Định tuyến nâng cao thông lượng mạng dựa trên nền tảng thiết kế xuyên lớp cho mạng ADHOC

BË GIO DÖC V O TO TR×ÍNG I HÅC BCH KHOA H NËI NGUYN QUANG KHNH ÀNH TUYN NNG CAO THÆNG L×ÑNG MNG DÜA TRN NN TNG THIT K XUYN LÎP CHO MNG ADHOC Ng nh: Kÿ thuªt Vi¹n thæng M¢ sè: 9520208 TÂM TT LUN N TIN S Kß THUT VIN THÆNG H NËI - 2019
Cæng tr¼nh n y ÷ñc ho n th nh t¤i Tr÷íng ¤i håc B¡ch khoa H Nëi Gi¡o vi¶n h÷îng d¨n khoa håc: PGS.TS Nguy¹n V«n ùc Ph£n bi»n 1: Ph£n bi»n 2: Ph£n bi»n 3: Luªn ¡n ÷ñc b£o v» tr÷îc Hëi çng ¡nh gi¡ luªn ¡n ti¸n s¾ c§p tr÷íng håp t¤i Tr÷íng ¤i håc B¡ch khoa H Nëi v o hçi . . . gií, ng y . . . th¡ng . . . n«m . . . Câ thº t¼m hiºu luªn ¡n t¤i: 1. Th÷ vi»n T¤ Quang Bûu, Tr÷íng HBK H Nëi 2. Th÷ vi»n Quèc gia Vi»t Nam
GIÎI THIU 1. Lþ do chån · t i Trong m¤ng khæng d¥y nâi chung v m¤ng adhoc ri¶ng nhúng v§n · t¤i c¡c lîp d÷îi £nh h÷ðng chùc n«ng cõa c¡c lîp tr¶n th÷íng xuy¶n x£y ra nh÷: c¡c xung ët k¶nh truy·n t¤i lîp MAC l nguy¶n nh¥n d¨n tîi c¡c giao thùc ành tuy¸n t¤i lîp NET c¦n thüc hi»n cªp nhªt v t¼m l¤i ÷íng k¸t nèi mîi hay c¡c giao thùc ành tuy¸n t¤i lîp NET l m £nh h÷ðng ¸n vi»c truy·n l¤i dú li»u t¤i lîp TRA. èi vîi m¤ng khæng d¥y, thi¸t k¸ ph¥n lîp nh÷ mæ h¼nh OSI, TCP/IP trð n¶n khæng cán phò hñp v y¶u c¦u x¥y düng mët cì ch¸ trao êi thæng tin giúa c¡c lîp hay thi¸t k¸ xuy¶n lîp l r§t c¦n thi¸t. Trong luªn ¡n tªp trung v o möc ti¶u n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng b¬ng c¡ch x¥y düng c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp cho m¤ng adhoc v sû döng c¡c mæ h¼nh mæ phäng minh håa k¸t qu£ c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n · xu§t. 2. T¼nh h¼nh nghi¶n cùu trong v ngo i n÷îc T¤i Vi»t Nam, m°c dò sü ph¡t triºn m¤ng khæng d¥y công nh÷ m¤ng adhoc l r§t lîn v v§n · n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng công ÷ñc r§t quan t¥m, t¡c gi£ trong [59] ¢ thüc hi»n ph¥n t½ch mæ h¼nh OSI vîi c¡c lîp ho¤t ëng ëc lªp, câ nhi·u h¤n ch¸, º khc phöc v§n · tr¶n, thi¸t k¸ xuy¶n lîp ÷ñc · cªp nh÷ mët gi£i ph¡p. Trong b i b¡o, t¡c gi£ ¢ n¶u ra mët sè tham sè câ thº tham gia trong c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n xuy¶n lîp trong m¤ng khæng d¥y, tuy nhi¶n t¡c gi£ ch÷a câ c¡c · xu§t mët thuªt to¡n ành tuy¸n xuy¶n lîp cö thº. Trong nghi¶n cùu [41], t¡c gi£ ¢ câ n¶u mët sè k¸t hñp giúa c¡c lîp (NET, MAC v PHY), tuy nhi¶n t¡c gi£ công ch÷a · xu§t ÷ñc thuªt to¡n ành tuy¸n mîi tr¶n c¡c k¸t hñp â. Tr¶n th¸ giîi, thi¸t k¸ xuy¶n lîp ¢ câ mët sè nghi¶n cùu, trong [57], nhâm t¡c gi£ ¢ · xu§t thuªt to¡n ành tuy¸n xuy¶n lîp tèi ÷u n«ng l÷ñng. Thuªt to¡n ành tuy¸n xuy¶n lîp · xu§t l sü k¸t hñp giúa lîp MAC v lîp NET. B¬ng c¡ch sû döng mæ h¼nh mæ phäng, nhâm t¡c gi£ ¢ minh håa thuªt 1
to¡n ành tuy¸n · xu§t gi£m t l» ành tuy¸n léi, qua â gi£m ÷ñc t l» t¼m l¤i ÷íng, n¥ng cao hi»u qu£ sû döng n«ng l÷ñng cõa c¡c nót. Trong [108], nhâm t¡c gi£ ¢ · xu§t thuªt to¡n ành tuy¸n xuy¶n lîp giúa hai lîp MAC v lîp NET. Thuªt to¡n · xu§t sû döng tr¤ng th¡i cõa nót trong m¤ng t¤i lîp MAC tham gia ành tuy¸n lîp NET, x¥y düng · xu§t c¡c ti¸n tr¼nh truy·n dú li»u, chi¸n l÷ñc duy tr¼ c¡c ÷íng k¸t nèi. Nhâm t¡c gi£ ¢ chùng minh thuªt to¡n · xu§t hé trñ ti¸t ki»m n«ng l÷ñng t¤i c¡c nót v n¥ng cao ch§t l÷ñng m¤ng. º gi£i quy¸t c¡c v§n · n y t¤i lîp PHY, lîp MAC nh¬m n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng, [99] ¢ · xu§t v chùng minh thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA [99] khc phöc v§n · nót ©n/nót hi»n trong m¤ng khæng d¥y. Thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA ¢ khc phöc tri»t º v§n · nhi¹u çng k¶nh (CCI) v c¡c nh÷ñc iºm cõa c¡c thuªt to¡n cô nh÷ CSMA/CD ch¿ khc phöc ÷ñc v§n · nót ©n nh÷ng l¤i l m xu§t hi»n v§n · nót hi»n. Trong lîp PHY, cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n l công hai tham sè £nh h÷ðng ¸n thæng l÷ñng m¤ng, vi»c tèi ÷u hai tham sè n y công hé trñ n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng. Tuy nhi¶n, thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA [99] công ch÷a · xu§t c¡c gi£i ph¡p tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n hé trñ n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng. K¸t luªn, theo c¡c ¡nh gi¡ h÷îng nghi¶n cùu tr¶n, º hé trñ n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng adhoc, nghi¶n cùu sinh câ thº nghi¶n cùu ¤t ÷ñc c¡c k¸t qu£ mîi câ âng gâp gi¡ trà khoa håc v thüc ti¹n trong cëng çng nghi¶n cùu còng l¾nh vüc. 3. Möc ti¶u cõa luªn ¡n Möc ti¶u cõa luªn ¡n â l n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng adhoc b¬ng c¡ch x¥y düng, · xu§t c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp. Sû döng mæ h¼nh mæ phäng minh håa c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n · xu§t n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng. 4. ëng lüc nghi¶n cùu Trong m¤ng truy·n dú li»u nâi chung, m¤ng adhoc nâi ri¶ng th¼ thæng l÷ñng m¤ng l mët trong nhúng ti¶u ch½ quan trång º ¡nh gi¡ ch§t l÷ñng m¤ng, trong luªn ¡n tªp trung nghi¶n cùu n¥ng cao ti¶u ch½ n y. Do °c iºm m¤ng khæng d¥y, mæi tr÷íng truy·n dú li»u l qu£ng b¡, khæng câ k¶nh truy·n ri¶ng bi»t, xu§t hi»n c¡c v§n · v· nhi¹u çng k¶nh (CCI), nót ©n, nót hi»n t¤i lîp PHY. º gi£i quy¸t c¡c v§n · t¤i lîp PHY, hé trñ n¥ng cao ch§t l÷ñng m¤ng, Trong nghi¶n cùu [99], ¢ · xu§t thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA. Thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA ¢ khc phöc tri»t º v§n · nót ©n/nót hi»n v c¡c nh÷ñc iºm cõa c¡c thuªt to¡n 2
cô nh÷ CSMA/CD ch¿ khc phöc ÷ñc v§n · nót ©n nh÷ng l¤i l m xu§t hi»n v§n · nót hi»n hay v§n · v· nhi¹u çng k¶nh (CCI). Tuy nhi¶n, trong nghi¶n cùu [97] v¨n ch÷a ¡nh gi¡ £nh h÷ðng c¡c tham sè ÷ñc · xu§t bði thuªt to¡n c§p ph¡t k»nh ëng DSA t¤i c¡c lîp PHY, lîp MAC câ thº tham gia v o c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n t¤i lîp NET. ¥y l mët h÷îng nghi¶n cùu, x¥y düng c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng adhoc. Ngo i ra, trong m¤ng adhoc, c¡c nót vøa âng vai trá l nót, vøa l router do â v§n · cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n công £nh h÷ðng trüc ti¸p ¸n thæng l÷ñng m¤ng. Vi»c tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n giúa c¡c nót công âng vai trá hé trñ n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng. Trong nghi¶n cùu [97] công khæng · cªp ¸n tèi ÷u tham sè n y. ¥y công l mët h÷îng nghi¶n cùu, x¥y düng thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n, qua â x¥y düng thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t, vªn tèc truy·n n y düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng adhoc. Ph÷ìng thùc m¢ m¤ng ÷ñc ¡nh gi¡ hé trñ n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng truy·n qu£ng b¡ v m¤ng khæng d¥y (do °c iºm mæi tr÷íng truy·n m¤ng khæng d¥y l qu£ng b¡). Vi»c ¡p döng ph÷ìng thùc m¢ m¤ng v o qu¡ tr¼nh truy·n dú li»u trong m¤ng adhoc hé trñ n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng. ¥y l mët h÷îng nghi¶n cùu, x¥y düng c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp ph÷ìng thùc m¢ m¤ng düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng adhoc. 5. âng gâp cõa luªn ¡n Luªn ¡n ¢ ¤t ÷ñc c¡c k¸t qu£ nghi¶n cùu v âng gâp ch½nh nh÷ sau: 1.· xu§t ba thuªt to¡n ành tuy¸n mîi k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp: • Thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp MAC+NET: X¥y düng ÷ñc thuªt to¡n ành tuy¸n sû döng tham sè sè l÷ñng k¶nh c§p ph¡t t¤i lîp MAC ÷ñc cung c§p bði thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA. • Thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET: X¥y düng ÷ñc thuªt to¡n ành tuy¸n sû döng tham sè SINR t¤i lîp PHY ÷ñc cung c§p bði thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA. 3
• Thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa ba lîp PHY+MAC+NET: X¥y düng ÷ñc thuªt to¡n ành tuy¸n sû döng tham sè SINR t¤i lîp PHY v sè l÷ñng k¶nh c§p ph¡t t¤i lîp MAC ÷ñc cung c§p bði thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA. K¸t qu£ ÷ñc cæng bè tr¶n cæng tr¼nh trong [C1], [J1], [J2], [J4]. 2.· xu§t thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n v thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp: • Mæ h¼nh ¡nh gi¡ c¡c ch¿ sè thæng l÷ñng: X¥y düng c¡c mæ h¼nh ¡nh gi¡ ch¿ sè nhi¹u, ch¿ sè léi v ch¿ sè thæng l÷ñng düa tr¶n ph¥n t½ch mèi quan h» giúa cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n v thæng l÷ñng m¤ng. • Thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n: Düa v o c¡c mæ h¼nh ¡nh gi¡ ch¿ sè, mët thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n ÷ñc · xu§t º n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng giúa hai nót li¶n k¸t trüc ti¸p. • Thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET: K¸t hñp thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n · xu§t thuªt to¡n ành tuy¸n. 3.· xu§t thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi ph÷ìng thùc m¢ m¤ng, thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp: X¥y düng thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp ph÷ìng thùc m¢ m¤ng v sè l÷ñng k¶nh c§p ph¡t ÷ñc cung c§p bði thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA. K¸t qu£ ÷ñc cæng bè tr¶n cæng tr¼nh trong [J3]. 6. Bè cöc cõa luªn ¡n Luªn ¡n gçm 4 ch÷ìng. Ch÷ìng 1 tªp trung nghi¶n cùu m¤ng adhoc a ch°ng, mæ h¼nh thi¸t k¸ ph¥n lîp v thi¸t k¸ xuy¶n lîp. Ch÷ìng 2 · xu§t c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp. Ch÷ìng 3 · xu§t thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n v · xu§t thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t, tèc ë truy·n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp. Cuèi còng, ch÷ìng 4 · xu§t thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi ph÷ìng thùc m¢ m¤ng düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp. 4
Ch÷ìng 1 NGHIN CÙU MNG ADHOC A CHNG V THIT K XUYN LÎP Ch÷ìng n y ph¥n t½ch nghi¶n cùu m¤ng adhoc a ch°ng, ph¥n t½ch ÷u/nh÷ñc iºm thi¸t k¸ ph¥n lîp v thi¸t k¸ xuy¶n lîp hi»n t¤i kh£ n«ng ¡p döng trong m¤ng adhoc. çng thíi công ph¥n t½ch sü phò hñp ¡p döng mæ h¼nh thi¸t k¸ xuy¶n lîp trong m¤ng adhoc º n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng adhoc. 1.1. Têng quan m¤ng adhoc Hi»n t¤i, gi£i ph¡p truy·n dú li»u ÷ñc chia th nh hai nhâm ch½nh l m¤ng h¤ t¦ng v m¤ng ngang h ng. Trong â, m¤ng h¤ t¦ng th÷íng ÷ñc gåi m¤ng t¸ b o v m¤ng ngang h ng th÷íng ÷ñc gåi l m¤ng adhoc. N¸u nh÷ m¤ng t¸ b o iºn h¼nh l m¤ng ph£i düa tr¶n mët cì sð h¤ t¦ng cõa dàch vö ¢ ÷ñc x¥y düng y¶u c¦u tr÷îc â nh÷ c¡c nót, router th¼ m¤ng adhoc l m¤ng bao gçm c¡c nót truy·n dú li»u trüc ti¸p vîi nhau sû döng bë thu ph¡t khæng d¥y m khæng c¦n b§t cù mët cì sð h¤ t¦ng cè ành n o. ¥y l xu h÷îng ph¡t triºn gi£i ph¡p truy·n dú li»u hi»n t¤i. 1.2. Thi¸t k¸ ph¥n lîp v xuy¶n lîp So vîi c¡c m¤ng kh¡c th¼ m¤ng adhoc câ hai °c iºm nêi bªt ti¶u biºu l "Tü c§u h¼nh" v "Chàu léi". Trong thi¸t k¸ ph¥n lîp th¼ c¡c lîp thüc hi»n c¡c chùc n«ng ri¶ng bi»t, do c¡c nót trong m¤ng adhoc thay êi li»n tuc, c¡c ÷íng k¸t nèi thay êi li¶n töc, c¡c tham sè t¤i c¡c lîp £nh h÷ðng trüc ti¸p ¸n c¡c chùc n«ng ð c¡c lîp kh¡c. Do â, trong m¤ng adhoc, mæ 5
h¼nh thi¸t k¸ ph¥n lîp hi»n t¤i khæng cán phò hñp, y¶u c¦u mæ h¼nh mîi c¡c lîp câ thº trao êi dú li»u vîi nhau º thüc hi»n c¡c chùc n«ng. º khc phöc c¡c v§n · tr¶n nh÷ sü thay êi li¶n k¸t, mæ h¼nh m¤ng (do t¡c ëng cõa sü di ëng) v i·u kiºn nguçn n¥ng cao hi»u n«ng m¤ng, trong c¡c lîp trong mæ h¼nh mîi c¦n hé trñ c¡c °c iºm nh÷ sau: • Chia s´ thæng tin: méi lîp trong mæ h¼nh OSI truy·n thèng hi»n t¤i c¦n chia s´, cung c§p thæng tin tr¤ng th¡i m¤ng cho c¡c lîp kh¡c. • Sü li¶n k¸t giao thùc: c¡c lîp s³ sû döng thæng tin tr¤ng th¡i ÷ñc cung c§p bði lîp kh¡c º thüc hi»n c¡c chùc n«ng ri¶ng bi»t cõa m¼nh. C¡c thuªt to¡n düa tr¶n c¡c lîp trong mæ h¼nh OSI câ thº trao êi dú li»u vîi nhau ÷ñc nghi¶n cùu trong luªn ¡n n y: • Lîp MAC + lîp NET • Lîp PHY + lîp NET • Lîp PHY + lîp MAC + lîp NET 6
Ch÷ìng 2 XUT THUT TON ÀNH TUYN KT HÑP VÎI THUT TON CP PHT KNH ËNG DSA DÜA TRN NN TNG THIT K XUYN LÎP Ch÷ìng n y tr¼nh b y möc ½ch v cì ch¸ ho¤t ëng cõa thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA v · xu§t c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp. Luªn ¡n · xu§t ba thuªt to¡n ành tuy¸n bao gçm thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp MAC+NET, thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET, thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa ba lîp PHY+MAC+NET. B¬ng c¡ch sû döng mæ h¼nh mæ phäng minh håa c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n · xu§t n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng. 2.1. Thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA Thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA sû döng cì ch¸ c§p ph¡t k¶nh düa tr¶n t½n hi»u b¡o bªn ÷ñc nhªn t¤i nót gûi [68], ngo i ra sû döng ph÷ìng ph¡p chån k¶nh tèi ÷u £m b£o n¥ng cao hi»u n«ng m¤ng [32], [96], [97], [98]. Thuªt to¡n ÷ñc chia th nh hai giai o¤n bao gçm: • Giai o¤n khði t¤o li¶n k¸t: thüc hi»n thi¸t lªp c¡c k¸t nèi düa tr¶n tªp c¡c sâng mang con ¢ chån. • Giai o¤n c§p ph¡t k¶nh th½ch ùng: tèi ÷u c¡c k¸t nèi düa tr¶n tªp c¡c sâng mang cån ¢ chån. 7
2.2. Kàch b£n mæ phäng Kàch b£n mæ phäng, c¡c tham sè s³ ÷ñc lüa chån nh÷ trong b£ng 2.1 chi ti¸t b¶n d÷îi theo chu©n Wimax: B£ng 2.1: C¡c tham sè trong kàch b£n mæ phäng c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n · xu§t tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa c¡c lîp MAC+NET, PHY+NET, PHY+MAC+NET Tham sè Gi¡ trà B«ng thæng (B) 20 MHz Kho£ng thíi gian l§y m¨u 50 ns (ta=1/B) ë d i FFT (NFFT) 12.8µs Kho£ng Guard (TG) 2µs T¦n sè (fc ) 1.9 GHz Ph÷ìng ph¡p i·u ch¸ 16-QAM SINR y¶u c¦u tèi thiºu (γreq ) 16 dB channel_thr 42 SINR_thr 24 dB 2.3. Thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp MAC+NET 2.3.1. Mæ h¼nh thuªt to¡n 2.3.2. ¡nh gi¡ k¸t qu£ Trong kàch b£n mæ phäng 10 nót, h¼nh 2.2 mæ t£ ë d i cõa c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði hai thuªt to¡n ành tuy¸n theo tøng b÷îc di chuyºn, ti¸n tr¼nh mæ phäng ÷ñc chia th nh 3 nhâm A, B v C. Trong nhâm A, khi m nót nguçn v nót ½ch c¡ch nhau xa, sè l÷ñng nót trung gian lîn. Do â, vi»c truy·n dú li»u bà £nh h÷ðng lîn bði c¡c nhi¹u çng k¶nh (CCI) công nh÷ c¡c v§n · v· nót ©n, nót hi»n. K¸t qu£ l sè l÷ñng k¶nh ÷ñc c§p ph¡t cõa c¡c ÷íng k¸t nèi tø nót nguçn ¸n nót ½ch ·u nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr. V¼ vªy, ÷íng k¸t nèi ngn nh§t công l ÷íng k¸t nèi tèi ÷u. Trong nhâm C, khi m nót nguçn v nót ½ch r§t 8
H¼nh 2.1: Luçng xû lþ cõa thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp MAC+NET. 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 A B C 220 210 200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H¼nh 2.2: ë d i c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði hai thuªt to¡n Dijkstra v MAC+NET trong kàch b£n mæ phäng. 9
140 135 130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 A B C 60 55 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H¼nh 2.3: Thæng l÷ñng m¤ng ÷ñc lüa chån bði hai thuªt to¡n Dijkstra v MAC+NET trong kàch b£n mæ phäng. g¦n nhau, nót nguçn câ thº truy·n dú li»u trüc ti¸p ¸n nót ½ch ho°c qua mët v i nót trung gian. Sü £nh h÷ðng cõa c¡c v§n · nhi¹u çng k¶nh (CCI) công nh÷ nót ©n, nót hi»n r§t nhä, do â khæng £nh h÷ðng ¸n sè l÷ñng k¶nh ÷ñc c§p ph¡t. Sè l÷ñng c¡c k¶nh c§p ph¡t cõa c¡c ÷íng k¸t nèi ·u lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr. V¼ vªy, ÷íng k¸t nèi ngn nh§t công l ÷íng k¸t nèi tèi ÷u. Trong nhâm B, mët v i ÷íng k¸t nèi câ sè l÷ñng k¶nh c§p ph¡t lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr, trong khi â c¡c ÷íng k¸t nèi kh¡c câ sè l÷ñng k¶nh c§p ph¡t nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr. Khi â c¡c ÷íng k¸t nèi câ sè l÷ñng k¶nh lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr s³ ÷ñc lüa chån l ÷íng k¸t nèi tèi ÷u. Trong nhâm B c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði thuªt to¡n ành tuy¸n · xu§t câ ë d i lîn hìn so vîi ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði thuªt to¡n ành tuy¸n t¼m ÷íng ngn nh§t Dijkstra, trong khi â thæng l÷ñng cõa m¤ng sû döng thuªt to¡n ành tuy¸n · xu§t ÷ñc n¥ng cao hìn nhi·u. 2.4. Thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET 2.4.1. Mæ h¼nh thuªt to¡n 2.4.2. ¡nh gi¡ k¸t qu£ H¼nh 2.5 mæ t£ ë d i cõa ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði hai thuªt to¡n ành tuy¸n theo tøng b÷îc di chuyºn, ti¸n tr¼nh mæ phäng ÷ñc 10
H¼nh 2.4: Luçng xû lþ cõa thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET. 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 C A B 220 210 200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H¼nh 2.5: ë d i c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði hai thuªt to¡n Dijkstra v PHY+NET. 11
chia th nh 3 nhâm A, B v C. Trong nhâm A, khi m nót nguçn v nót ½ch c¡ch nhau xa, sè l÷ñng nót trung gian lîn. Do â, vi»c truy·n dú li»u bà £nh h÷ðng lîn bði c¡c nhi¹u çng k¶nh (CCI) công nh÷ c¡c v§n · v· nót ©n v nót hi»n. K¸t qu£ l gi¡ trà Average SINR cõa c¡c ÷íng k¸t nèi tø nót nguçn ¸n nót ½ch ·u nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr. V¼ vªy, ÷íng k¸t nèi ngn nh§t công l ÷íng k¸t nèi tèi ÷u. Trong nhâm C, khi m nót nguçn v nót ½ch r§t g¦n nhau, nót nguçn câ thº truy·n dú li»u trüc ti¸p ¸n nót ½ch ho°c qua mët v i nót trung gian. Sü £nh h÷ðng cõa c¡c v§n · nhi¹u çng k¶nh (CCI) công nh÷ nót ©n, nót hi»n r§t nhä, do â khæng £nh h÷ðng ¸n sè l÷ñng k¶nh c§p ph¡t. Tham sè Average SINR cõa c¡c ÷íng k¸t nèi ·u lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr. V¼ vªy, ÷íng k¸t nèi ngn nh§t công l ÷íng k¸t nèi tèi ÷u. Trong nhâm B, mët v i ÷íng k¸t nèi câ sè tham sè Average SINR lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr, trong khi â c¡c ÷íng k¸t nèi kh¡c câ tham sè Average SINR nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr. Trong nhâm B c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði thuªt to¡n ành tuy¸n · xu§t câ ë d i lîn hìn so vîi ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði thuªt to¡n ành tuy¸n t¼m ÷íng ngn nh§t Dijkstra, trong khi â thæng l÷ñng cõa m¤ng sû döng thuªt to¡n ành tuy¸n · xu§t ÷ñc n¥ng cao hìn nhi·u. 140 135 130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 A B C 60 55 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H¼nh 2.6: Thæng l÷ñng m¤ng c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði hai thuªt dcd to¡n Dijkstra v PHY+NET. 12
2.5. Thuªt to¡n xuy¶n lîp PHY+MAC+NET 2.5.1. Mæ h¼nh thuªt to¡n 2.5.2. ¡nh gi¡ k¸t qu£ H¼nh 2.7: Luçng xû lþ cõa thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n c§p ph¡t k¶nh ëng DSA düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa ba lîp PHY+MAC+NET. H¼nh 2.8 mæ t£ ë d i cõa ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði bèn thuªt to¡n ành tuy¸n theo tøng b÷îc di chuyºn, ti¸n tr¼nh mæ phäng ÷ñc chia th nh 4 nhâm A, B, C, D v E. Trong nhâm A, khi m nót nguçn v ½ch c¡ch nhau xa, sè l÷ñng nót trung gian lîn. Do â, vi»c truy·n dú li»u bà £nh h÷ðng lîn bði c¡c nhi¹u çng k¶nh (CCI) công nh÷ c¡c v§n · v· nót ©n, nót hi»n. K¸t qu£ l gi¡ trà Average SINR cõa c¡c ÷íng k¸t nèi tø nót nguçn ¸n nót ½ch ·u nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr v çng thíi gi¡ trà N_ch sè l÷ñng k¶nh ÷ñc c§p ph¡t cõa c¡c ÷íng k¸t nèi tø 13
320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 B C A D 220 E 210 200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H¼nh 2.8: ë d i c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði ba thuªt to¡n Dijkstra, MAC+NET, PHY+NET v PHY+MAC+NET. nót nguçn ¸n nót ½ch ·u nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr. V¼ vªy, ÷íng k¸t nèi ngn nh§t công l ÷íng k¸t nèi tèi ÷u. Trong nhâm C, khi m nót nguçn v nót ½ch r§t g¦n nhau, nót nguçn câ thº truy·n dú li»u trüc ti¸p ¸n nót ½ch ho°c qua mët v i nót trung gian. Sü £nh h÷ðng cõa c¡c v§n · nhi¹u çng k¶nh (CCI) công nh÷ nót ©n, nót hi»n r§t nhä, do â khæng £nh h÷ðng ¸n sè l÷ñng k¶nh c§p ph¡t. Gi¡ trà Average SINR cõa c¡c ÷íng k¸t nèi ·u lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr v gi¡ trà N_ch sè l÷ñng k¶nh ÷ñc c§p ph¡t cõa c¡c ÷íng k¸t nèi tø nót nguçn ¸n nót ½ch ·u lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr. V¼ vªy, ÷íng k¸t nèi ngn nh§t công l ÷íng k¸t nèi tèi ÷u. Trong nhâm B, mët v i ÷íng k¸t nèi câ gi¡ trà Average SINR lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr, trong khi â c¡c ÷íng k¸t nèi kh¡c câ gi¡ trà SINR nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr v mët v i ÷íng k¸t nèi câ gi¡ trà N_ch sè l÷ñng k¶nh ÷ñc c§p ph¡t tø nót nguçn ¸n nót ½ch lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr, trong khi â c¡c ÷íng k¸t nèi kh¡c câ gi¡ trà N_ch sè l÷ñng k¶nh c§p ph¡t nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr. Trong nhâm D, E câ mët v i ÷íng k¸t nèi câ gi¡ trà Average SINR lîn hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_thr, trong khi â c¡c ÷íng k¸t nèi kh¡c câ tham sè Average SINR nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng SINR_th tuy nhi¶n t§t c£ c¡c ÷íng k¸t nèi ·u câ gi¡ trà N_ch sè l÷ñng k¶nh ÷ñc c§p ph¡t tø nót nguçn ¸n nót ½ch ·u nhä hìn gi¡ trà ng÷ïng channel_thr. Trong nhâm D, E câ thº th§y ë d i ÷íng k¸t nèi ÷ñc lüa chån bði thuªt to¡n ành tuy¸n t¼m ÷íng ngn nh§t Dijkstra tròng vîi thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t xuy¶n lîp giúa hai lîp MAC+NET v nhä hìn ë d i ÷íng k¸t nèi ÷ñc lüa chån bði thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET. 14
140 135 130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 A B E C 60 D 55 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H¼nh 2.9: Thæng l÷ñng m¤ng c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði ba thuªt to¡n Dijkstra, MAC+NET, PHY+NET v PHY+MAC+NET. Theo c¡c h¼nh 2.8, 2.9 câ thº nhªn th§y trong nhâm B, c¡c ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp · xu§t câ ë d i lîn hìn so vîi ÷íng k¸t nèi tèi ÷u ÷ñc lüa chån bði thuªt to¡n ành tuy¸n t¼m ÷íng ngn nh§t Dijkstra, trong khi â thæng l÷ñng cõa m¤ng sû döng thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp º xu§t ÷ñc n¥ng cao hìn, k¸t qu£ mæ phäng minh håa r¬ng thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa ba lîp PHY+MAC+NET n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng cao nh§t so vîi hai thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET v lîp MAC+NET, thuªt to¡n ành tuy¸n t¼m ÷íng ngn nh§t Dijkstra. C¡c thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET v lîp MAC+NET câ k¸t qu£ thæng l÷ñng t÷ìng tü nhau nh÷ng công ¢ n¥ng cao thæng l÷ñng m¤ng so vîi thuªt to¡n ành tuy¸n t¼m ÷íng ngn nh§t Dijkstra. Trong nhâm A, C th¼ do ÷íng tèi ÷u ÷ñc lüa chån công l ÷íng ngn nh§t do â thæng l÷ñng cõa c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n b¬ng nhau. Trong nhâm D, E, thæng l÷ñng cõa thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET cao hìn so vîi thuªt to¡n ành tuy¸n t¼m ÷íng ngn nh§t Dijkstra. Do â, k¸t luªn thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa ba lîp PHY+MAC+NET n¥ng cao thæng l÷ñng nh§t so vîi c¡c thuªt to¡n ành tuy¸n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET, lîp MAC+NET v thuªt to¡n ành tuy¸n t¼m ÷íng ngn nh§t Dijkstra. 15
Ch÷ìng 3 XUT THUT TON ÀNH TUYN KT HÑP VÎI THUT TON TÈI ×U CÆNG SUT PHT V TÈC Ë TRUYN DÜA TRN NN TNG THIT K XUYN LÎP Ch÷ìng n y ph¥n t½ch £nh h÷ðng v · xu§t thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n t¤i lîp PHY v thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp 3.1. · xu§t thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t v tèc ë truy·n t¤i lîp PHY Ch¿ sè thæng l÷ñng ÷íng truy·n Indexthr l mët h m phö thuëc v o hai tham sè cæng su§t ph¡t pt v tèc ë truy·n r. Luªn ¡n · xu§t thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t pt v tèc ë truy·n r sao cho Indexthr l lîn nh§t cö thº nh÷ sau: 16
H¼nh 3.1: Thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n. 17
3.2. Thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET 3.2.1. Mæ h¼nh thuªt to¡n 3.2.2. Kàch b£n mæ phäng H¼nh 3.2: Luçng xû lþ cõa thuªt to¡n ành tuy¸n k¸t hñp vîi thuªt to¡n tèi ÷u cæng su§t ph¡t v tèc ë truy·n düa tr¶n n·n t£ng thi¸t k¸ xuy¶n lîp giúa hai lîp PHY+NET. Trong kàch b£n mæ phäng, luªn ¡n sû döng cæng cö mæ phäng l NS2 º thüc hi»n minh håa c¡c k¸t qu£ c¡c · xu§t. Kàch b£n mæ phäng, luªn ¡n sû döng cæng cö NS2 v lîp PHY, lîp MAC theo chu©n 802.11b ÷ñc ph¡t triºn bði CMU group [42], [61] mæ phäng mæ h¼nh ph¡t Ricean v Rayleigh [76]. Trong mæ h¼nh mæ phäng, lo¤i card m¤ng vîi c¡c tham sè mùc n«ng 18