Luận án Nâng cao hiệu năng mang MANET sử dụng kỹ thuật định tuyến cân bằng tải đảm bảo chất lượng truyền dẫn

Tên luận án:

NÂNG CAO HIỆU NĂNG MẠNG MANET SỬ DỤNG KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN CÂN BẰNG TẢI ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN

Ngành:

Hệ thống thông tin (Mã số: 9480104)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nâng cao hiệu năng mạng MANET (Mạng Tùy biến Di động) bằng cách giải quyết các thách thức kỹ thuật liên quan đến tốc độ truyền dẫn, phạm vi phủ sóng và vùng diện tích sử dụng, vốn thường làm tăng các hiệu ứng vật lý và ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn (QoT). Tác giả nhận thấy rằng các thuật toán định tuyến ràng buộc QoT hiện có có thể gây ra nghẽn cục bộ do phân bố tải lưu lượng không đồng đều, trong khi định tuyến cân bằng tải lại có thể làm giảm QoT do chọn các lộ trình dài hơn. Do đó, luận án hướng tới việc kết hợp hài hòa giữa định tuyến cân bằng tải và định tuyến đảm bảo QoT, đặc biệt trong các MANET có vùng phủ rộng, mật độ nút cao và băng thông kênh lớn.

Mục tiêu nghiên cứu bao gồm phân tích, đánh giá QoT trên các lộ trình truyền dữ liệu và ảnh hưởng của nó đến hiệu năng mạng MANET với các thuật toán định tuyến khác nhau. Từ đó, đề xuất các thuật toán định tuyến cải tiến nhằm cân bằng tải lưu lượng, đồng thời đảm bảo QoT trên các lộ trình truyền dữ liệu để nâng cao hiệu năng mạng MANET. Đối tượng nghiên cứu tập trung vào các thuật toán định tuyến cân bằng tải và định tuyến đảm bảo QoT trong MANET, với phạm vi cụ thể là các giao thức DSR và AODV.

Luận án đã đóng góp ba nội dung chính:

1. Đề xuất phương pháp xác định các điều kiện ràng buộc của QoT dựa trên mô hình xuyên lớp, được sử dụng trong quá trình khám phá lộ trình của các giao thức định tuyến theo yêu cầu trong mạng MANET.
2. Đề xuất thuật toán định tuyến cân bằng tải đảm bảo QoT dựa trên tải lưu lượng phân phối đến mỗi lộ trình (LBRQT) cho mạng MANET. Thuật toán này cho phép tìm được các lộ trình thỏa mãn ràng buộc QoT và cân bằng tải lưu lượng trên toàn mạng.
3. Đề xuất thuật toán định tuyến cân bằng tải đảm bảo QoT dựa trên thông tin định tuyến được lưu trữ trong bộ nhớ của nút nguồn (SLBQT-DSR) cho mạng MANET. Thuật toán này cũng cho phép tìm các lộ trình đáp ứng QoT và cân bằng tải.

Các kết quả mô phỏng trên OMNET++ đã chứng minh hiệu quả của các thuật toán LBRQT-AODV và LBRQT-DSR. Chúng không chỉ đảm bảo QoT trên các lộ trình truyền dữ liệu mà còn cân bằng tải, giảm thiểu nghẽn cục bộ và cải thiện đáng kể hiệu năng mạng so với các thuật toán DSR và AODV truyền thống, đặc biệt trong các hệ thống mạng có vùng diện tích rộng và mật độ nút cao.

Mục lục chi tiết:

MỞ ĐẦU

• 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
• 2. Mục tiêu nghiên cứu
• 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 4. Nội dung nghiên cứu
• 5. Bố cục của luận án

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MANET VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU NĂNG MẠNG

• 1.1. Những vấn đề cơ bản về mạng MANET
• 1.2. Định tuyến trong mạng MANET
• 1.3. Tình hình nghiên cứu về định tuyến trong mạng MANET
  • 1.3.1. Định tuyến QoS
  • 1.3.2. Định tuyến QoT
  • 1.3.3. Định tuyến cân bằng tải
  • 1.3.4. Một số nhận xét và đánh giá
• 1.4. Những đóng góp của luận án
• 1.5. Kết luận chương

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN CỦA MẠNG MANET KHI SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO YÊU CẦU VÀ CÂN BẰNG TẢI

• 2.1. Các hiệu ứng vật lý xảy ra trên lộ trình truyền dữ liệu
  • 2.1.1. Các yếu tố kỹ thuật liên quan
  • 2.1.2. Suy hao công suất qua môi trường dẫn
  • 2.1.3. Nhiễu tích lũy trên đường truyền
• 2.2. Hiệu năng mạng MANET
  • 2.2.1. Xác suất chặn gói dữ liệu (BPD)
  • 2.2.2. Thời gian trễ
  • 2.2.3. Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR)
  • 2.2.4. Tỷ lệ lỗi bit (BER)
• 2.3. QoT của lộ trình khi sử dụng giao thức định tuyến theo yêu cầu
  • 2.3.1. Nguyên lý cơ bản của các giao thức định tuyến theo yêu cầu
  • 2.3.2. Chất lượng truyền dẫn của các lộ trình
• 2.4. QoT của lộ trình khi sử dụng giao thức định tuyến cân bằng tải
  • 2.4.1. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật định tuyến cân bằng tải
  • 2.4.2. QoT của các lộ trình
• 2.5. Đánh giá QoT và hiệu năng mạng thông qua mô phỏng
  • 2.5.1. Kịch bản mô phỏng
  • 2.5.2. Trường hợp sử dụng giao thức DSR
  • 2.5.3. Trường hợp sử dụng AODV
• 2.6. Kết luận chương

CHƯƠNG 3 ĐỊNH TUYẾN CÂN BẰNG TẢI ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN DỰA TRÊN TẢI LƯU LƯỢNG QUA MỖI LỘ TRÌNH

• 3.1. Đặt vấn đề
• 3.2. Cơ sở lý thuyết liên quan
  • 3.2.1. Phân tích xác suất hủy bỏ gói dữ liệu sử dụng lý thuyết hàng đợi
  • 3.2.2. Phân tích thời gian trễ dựa trên lý thuyết hàng đợi
• 3.3. Ý tưởng đề xuất giải pháp
  • 3.3.1. Mô hình giải tích của giải pháp
  • 3.3.2. Ý tưởng thực thi thuật toán trên mô hình xuyên lớp
    • 3.3.2.1. Cải tiến cấu trúc nút mạng sử dụng mô hình xuyên lớp
    • 3.3.2.2. Cải tiến cơ chế xử lý gói RREQ và RREP tại mỗi nút mạng
    • 3.3.2.3. Cải tiến cơ chế lựa chọn lộ trình tại nút nguồn
• 3.4. Nguyên lý hoạt động của thuật toán LBRQT
• 3.5. Áp dụng cho giao thức AODV
  • 3.5.1. Đặt vấn đề
  • 3.5.2. Chỉnh sửa khuôn dạng gói RREQ và RREP
  • 3.5.3. Thuật toán định tuyến LBRQT-AODV
• 3.6. Áp dụng cho giao thức DSR
  • 3.6.1. Đặt vấn đề
  • 3.6.2. Chỉnh sửa khuôn dạng gói RREQ và RREP
  • 3.6.3. Thuật toán định tuyến LBRQT-DSR
• 3.7. Mô phỏng và phân tích kết quả
  • 3.7.1. Xây dựng kịch bản mô phỏng
  • 3.7.2. Kết quả mô phỏng thuật toán LBRQT-AODV
  • 3.7.3. Kết quả mô phỏng thuật toán LBRQT-DSR
• 3.8. Kết luận chương

CHƯƠNG 4 ĐỊNH TUYẾN CÂN BẰNG TẢI ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN DỰA TRÊN THÔNG TIN ĐỊNH TUYẾN CỦA NÚT NGUỒN

• 4.1. Ý tưởng đề xuất thuật toán
  • 4.1.1. Chọn lộ trình cân bằng tải
  • 4.1.2. Xác định điều kiện ràng buộc QoT
• 4.2. Mô hình giải tích của thuật toán SLBQT-DSR
• 4.3. Thực thi thuật toán SLBQT-DSR
  • 4.3.1. Chỉnh sửa khuôn dạng gói RREQ
  • 4.3.2. Lưu đồ thuật toán SLBQT-DSR
• 4.4. Mô phỏng và phân tích kết quả
  • 4.4.1. Kịch bản mô phỏng
  • 4.4.2. Kết quả mô phỏng
• 4.5. Kết luận chương

Kết luận và những đóng góp của luận án

Hướng phát triển của đề tài luận án

Các công trình đã công bố liên quan đến đề tài luận án