TỐI ƯU ĐỘ TIN CẬY TRUYỀN DỮ LIỆU CHO HỆ THỐNG NUÔI TÔM DỰA VÀO NỀN TẢNG KẾT NỐI VẠN VẬT

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).2018 59 TỐI ƯU ĐỘ TIN CẬY TRUYỀN DỮ LIỆU CHO HỆ THỐNG NUÔI TÔM DỰA VÀO NỀN TẢNG KẾT NỐI VẠN VẬT A NEW SCHEME FOR INTERNET OF THINGS BASED SHRIMP FARMING SYSTEMS TO IMPROVE RELIABLE DATA FORWARDING Nguyễn Xuân Sâm, Nguyễn Hồng Sơn Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng; samnx@ptithcm.edu.vn Tóm tắt - Ứng dụng kết nối vạn vật trở nên cấp thiết xu hướng phát triển tất yếu cho nông - ngư nghiệp cách mạng công nghiệp lần thứ tư Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đề xuất giao thức lai việc cho phép nút trung gian tham gia vào trình chuyển tiếp gói mang thơng tin để giám sát cảnh báo cho người quản lý đầm nuôi tôm, dựa chuẩn EEE 802.11 sử dụng thiết bị cảm biến có sẵn thị trường Việc đề xuất đảm bảo gói thơng tin truyền từ nguồn có tối đa hội đến điểm đích điều kiện môi trường truyền thay đổi khác Nghiên cứu nhóm tác giả đánh giá hai thơng số hiệu suất truyền gói tin độ trễ truyền gói tin trung bình từ điểm nguồn đến điểm đích Thực thi mô cho thấy hệ thống đề xuất cho kết tốt hệ thống không sử dụng mô hình chuyển tiếp Abstract - The Fourth Industrial Revolution is offering great opportunities to smart agriculture solutions and internet of things which is now common trends In this paper, we propose a new scheme to improve reliable data forwarding internet of things based shrimp farming systems by combining relay communications and automatic repeat request mechanism of IEEE 802.11 By this way, there would be a better chance for forwarding packets from a source node to the destination node in fading and shadowing environment Our experimental results show that the proposed scheme provides a better performance than non-assisted relay communications of IEEE 802.11 in terms of the packet delivery ratio and average end-to-end delay Từ khóa - hệ thống ni tơm (HTNT); kết nối vạn vật (KNVV); độ tin cậy (ĐTC); hiệu suất truyền gói tin (HSTGT); thời gian trung bình truyền gói tin (TGTBTGT) Key words - shrimp farming systems (SFS); Internet of Things (IoT); reliable communications (RC); packet deliverry ratio (PDR); end-to-end delay (E2ED) Mở đầu Hiện nay, nhu cầu ứng dụng kết nối vạn vật (KNVV) nông - ngư nghiệp xu hướng tất yếu Việc có ý nghĩa đặc biệt xuất khẩu thủy sản trở thành ngành kinh tế dẫn đầu cho xuất khẩu phát triển kinh tế ở nước ta Tuy nhiên, thách thức ngành dịch bệnh, mà nguyên nhân chủ yếu đến từ việc thay đổi nhiệt độ, độ mặn độ pH của nước đầm nguyên nhân tự nhiên nhân tạo gây Việc ứng dụng KNVV để tự động hóa q trình phát hiện, cảnh báo điều chỉnh thiết bị cho hệ thống nuôi thủy sản bơm thức ăn, thiết bị đóng mở dịng nước, v.v…, khơng góp phần tăng suất mà hạn chế việc thay đổi số bất thường ảnh hưởng đến sinh trưởng của lồi thủy sản Vì vậy, nhóm tác giả dành quan tâm đặc biệt cho phát triển nghiên cứu ứng dụng KNVV nhằm thu thập thông tin, đưa cảnh báo thay đổi nhiệt độ của nước ngưỡng pH đầm tôm, nhằm giảm thiểu rủi ro cho đầm tôm Trong báo này, biểu diễn mơ hình của đầm ni tơm nhóm tác giả minh họa Hình Mơ hình cắt thành ba lớp, lớp thứ bao gồm thiết bị cảm biến khơng dây có tích hợp đầu đo pH nhiệt độ Lớp thứ hai bao gồm điểm truy cập đóng vai trị cổng vào kết nối với Internet để chuyển tiếp liệu thu thập từ thiết bị cảm biến đến trung tâm thu thập liệu thiết bị theo dõi đầu cuối Lớp thứ ba gồm trung tâm quản lý liệu bao gồm người quản lý đầm tơm, trung tâm tư vấn phân tích, trung tâm hỗ trợ dịch vụ chăm sóc thủy sản Cấu trúc ba lớp sử dụng phổ biến nghiên cứu gần [1] Mặc dù cấu trúc ba lớp cung cấp kết nối thông suốt từ thiết bị cảm biến đến người quản lý cho phép hệ thống thu thập liệu thay đổi tức thời người dùng nhận cảnh báo lúc nơi Tuy nhiên, vấn đề đặt độ tin cậy của thông tin nhận để người sử dụng đưa định thay đổi trạng Ví dụ, có thông tin cảnh báo ngưỡng pH ảnh hưởng đến sinh vật, việc thải nước có độ pH cao bơm nước vào cần thiết Quyết định ảnh hưởng đến tồn vong của sinh vật đầm mà thay đổi kế hoạch sản xuất Hình Mơ hình đầm ni tơm dựa vào KNVV Do đó, thơng tin trích xuất từ liệu thiết bị cảm biến gửi phải tin cậy Tuy nhiên, thiết bị cảm biến đặt mặt nước, mặt nước phân bố vị trí của thiết bị bị thay đổi so với thiết kế ban đầu tác động của điều kiện tự nhiên gió, dao động của mặt nước Do đó, kết nối không dây liên kết từ điểm tạo tin (nút nguồn) điểm nhận tin (nút đích) bị dao động mạnh không đảm bảo chất lượng cho việc truyền gói tin Việc tái cấu hình kết nối ở lớp thứ để thích ứng với điều kiện cần thiết, nhằm giảm thiểu Nguyễn Xuân Sâm, Nguyễn Hồng Sơn 60 gói tin đảm bảo việc truyền gói tin có độ trễ thấp Trong báo này, nhóm tác giả đề xuất giao thức lai ghép việc cho phép nút trung gian tham gia vào trình nút nguồn gửi gói tin đến nút đích cho HTNT Việc đảm bảo gói tin truyền từ nguồn có tối đa hội đến điểm đích điều kiện mơi trường truyền thay đổi khác Nghiên cứu của nhóm tác giả đóng góp số nội dung sau: Sử dụng giải mã chuyển tiếp (DaF) để lựa chọn tập nút chuyển tiếp Khác với nghiên cứu trước đây, nhóm tác giả lựa chọn ngưỡng tỷ số tín hiệu nhiễu SNR quan hệ SNR tỷ số bit lỗi BER hệ thống nhóm tác giả thiết kế Việc khơng có khả giảm thiểu việc tranh chấp sử dụng kênh truyền mà tạo tập nút có độ tin cậy cao tham gia vào q trình chuyển tiếp thơng tin Nhóm tác giả bổ sung gói NACK cho việc thơng báo nút đích khơng tiếp nhận thành cơng gói tin gửi trực tiếp từ nút nguồn kích hoạt q trình chuyển tiếp gói tin từ nút chuyển tiếp Thêm vào đó, nhóm tác giả đề xuất việc chọn nút chuyển tiếp dựa vào việc sửa đổi gói tin có sẵn tiến trình thuật toán tránh xung đột CSMA/CA giao thức chuẩn IEEE 802.11 Phần lại của nghiên cứu tổ chức sau: Phần hai mô tả nghiên cứu liên quan gần đây; Phần ba mô tả khung lý thuyết, mơ hình tốn học, thuật tốn phân tích giao thức đề xuất; Phần bốn mơ tả cấu hình mơ phỏng, đánh giá phân tích kết quả mô phỏng; Phần năm kết luận đề xuất hướng cho nghiên cứu Các nghiên cứu liên quan Nghiên cứu [2] nguồn nước cho khu vực nuôi trồng thủy sản bị tác động mạnh tác động của yếu tố tự nhiên nhân tạo Các thông số bị thay đổi đầm nuôi thủy sản biên độ dao động nhiệt độ, độ pH, v.v…, việc theo dõi chất lượng nước thông qua việc giám sát thông số cần thiết để giảm thiểu nguy xuất bệnh cho loài thủy sản Gần đây, hệ thống theo dõi thông số đưa vào sử dụng rộng rãi đầm nuôi tôm ở ven biển Trung khu vực đồng sông Cửu Long Bảng Tiêu chuẩn chất lượng nước ao nuôi tôm [3] Chất lượng Giới hạn Mức độ gây độc nước thích hợp pH 7-9 < > 11 tôm chết; - – 11, tôm chậm lớn < 14 > 35 tôm chết; 14-18 tôm bỏ Nhiệt độ 22 - 32 ăn; 18-25 chậm lớn Yếu tố ảnh hưởng Dư thừa thức ăn, mật độ tảo, pH của đất, mưa Mùa vụ Trong nghiên cứu [3], thông số bản cho tiêu chuẩn chất lượng nước đề xuất Bảng Các thiết bị cảm biến có đáp ứng đầy đủ thơng số khảo sát Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu đầy đủ việc đưa định hỗ trợ như: xác định lượng nước cần bơm vào rút khỏi đầm, điều chỉnh lượng thức ăn tránh tác động gây hại lên chất lượng nước đầm Trên thực tế, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước đầm đa dạng Để giảm độ phức tạp cho nghiên cứu này, có hai tham số xem xét, độ pH nhiệt độ Trong hệ thống cảnh báo phổ thông dựa vào tảng KNVV đề xuất sử dụng nay, thiết bị cảm biến đầu cuối sử dụng lõi điều khiển Arduino Uno dựa vi điều khiển Atmega 238P [4], liên kết không dây sử dụng cho truyền liệu giám sát độ pH nhiệt độ sử dụng mô-đun không dây EPS8266 [5] chuẩn IEEE 802.11b/g/n [6] Cấu hình mạng ở lớp thứ mơ hình dùng để liên kết điểm thu thập thông tin cảm biến (nút nguồn) điểm chuyển tin hệ thống giám sát (nút đích) qua mạng Internet lớp thứ thường mạng hình Ưu điểm của cấu trúc đơn giản việc triển khai hệ thống Tuy nhiên, cấu trúc chưa khai thác đầy đủ khả hợp tác của nút mạng mà cịn khơng đảm bảo đầy đủ chất lượng cho việc truyền gói tin, chất lượng kết nối trực tiếp từ nút nguồn đến nút đích bị tác động của điều kiện tự nhiên gió, dao động của mặt nước Để đảm bảo độ tin cậy cho việc chuyển gói tin gói tin thơng báo pH nhiệt độ từ nút nguồn đến nút đích, chuẩn IEEE 802.11b/g/n [6] sử dụng kỹ thuật ARQ FEC lớp MAC để phát lỗi q trình truyền Trong hệ thống có kích cỡ gói tin nhỏ, lượng khả xử lý hạn chế, ARQ thường sử dụng Trong kỹ thuật ARQ, nút nguồn khơng nhận gói tin ACK sau gửi gói tin cho nút đích, nút nguồn truyền lại gói tin sau khoảng thời gian chờ Phương pháp cải thiện độ tin cậy cho việc truyền liệu Tuy nhiên, số trường hợp, việc sử dụng ARQ không phát huy tác dụng chất lượng kênh truyền từ nút nguồn đến nút đích Thêm vào đó, đặc tính khác của ARQ việc phát lại gói tin từ nguồn sau thời gian gây thời gian trễ truyền tin Gần đây, mơ hình chuyển tiếp sử dụng lý thuyết truyền thơng hợp tác (TTHT) [7, 8] Tùy thuộc vào chất lượng của dịch vụ của ứng dụng cụ thể, việc kết hợp mơ hình chuyển tiếp TTHT tối ưu mục tiêu đặt cho hệ thống kết nối Trong mơ hình chuyển tiếp công bố, kỹ thuật giải mã chuyển tiếp DaF [8] cho phép hệ thống chọn nút chuyển tiếp có tín hiệu thu tốt hơn, việc đưa ngưỡng tín hiệu nhiễu SNR cho phép máy thu giải mã thành công Tuy nhiên, thách thức lớn cho mơ hình việc chọn nút chuyển tiếp để giảm xung đột truyền tin, phải đạt mục tiêu giảm tỷ lệ rớt gói tin thấp Về bản, việc sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp có tác dụng chất lượng liên kết kênh truyền từ nút nguồn đến nút đích khơng đảm bảo chất lượng, dẫn đến việc rớt gói tin nút đích việc sử dụng ARQ để truyền lại gói tin nút nguồn không hiệu quả Trong nghiên cứu [9], kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp tốt dựa phương pháp DaF đề xuất Về bản, kỹ thuật cho phép tối ưu việc sử dụng lượng mạng chọn nút chuyển tiếp có tỷ số tín hiệu nhiễu (SNR) cực đại Theo nghiên cứu này, tỷ lệ gói thấp số lượng nút mạng tăng Tuy nhiên, thuật tốn tìm nút chuyển tiếp tốt nghiên cứu xem phức tạp việc sử dụng gói tin báo hiệu để xác định nút chuyển tiếp tốt Một phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp đơn giản ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).2018 mô tả giao thức CoARQ [10], giao thức đề xuất để chọn nút chuyển tiếp việc sử dụng gói RRTS/RCTS NACK Gói NACK gửi từ nút đích đề xuất trợ giúp việc chuyển tiếp, khơng nhận gói tin từ nút nguồn Gói RRTS/RCTS gói báo hiệu dùng để chọn kênh truyền từ nút chuyển tiếp đến nút đích có chất lượng liên kết tốt Bằng tiến trình tuần tự, CoARQ giảm thiểu việc rớt gói tin nút đích tăng thơng lượng mạng Tuy nhiên, nghiên cứu không rõ không giới hạn số lượng nút mạng tham gia trình chọn nút chuyển tiếp Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đề xuất mơ hình lai ghép, nhằm đảm bảo gói thơng tin truyền từ nguồn có tối đa hội đến điểm đích với độ trễ cho phép Đề xuất có ý nghĩa việc khơng thay đổi trạng mà cải thiện chất lượng truyền tin của hệ thống có sử dụng ch̉n IEEE 802.11 Tối ưu mơ hình đề xuất 3.1 Phương pháp tiếp cận Rn Rm R2 S 61 thể xác định SNR đề xuất theo cơng thức (1): BER = ½*erfc(S/N)½ (1) Trong đó, BER tỷ số lỗi bít Dựa vào cơng thức (1), hệ thống cho trước yêu cầu chất lượng tốt (BER nhỏ) SNR lớn Trong Hình 3, nhóm tác giả mô tả giá trị lý thuyết cho mối quan hệ Theo đó, với giá trị BER cho trước ta xác định giá trị SNR tương ứng, ta gọi SNR đề xuất (SNRth) Do yêu cầu BER của hệ thống khác khác nên cần phải đặt yêu cầu trước thiết kế hệ thống Việc thay đổi BER thường đánh đổi với tiêu chí chi phí, độ phức tạp của hệ thống Đối với hệ thống truyền tin có độ tin cậy cao, yêu cầu giá trị BER lớn 10-5, tương ứng với SNR đề xuất 8,8 dB cho kiểu điều chế BPSK Phương pháp tiếp cận dựa vào quan sát tiêu chuẩn chất lượng đầm tôm nghiên cứu [3] với kích cỡ nhỏ, khoảng từ 500x500 (m2) đến 1.000x100 (m2), với diện của của nút loại cảm biến không nhiều (khoảng 10 nút), hoạt động Do đó, việc hợp tác nút việc chia sẻ tương hỗ đảm bảo mục tiêu đặt tạo tập nút (lớn một) có độ tin cậy cao tham gia vào q trình chuyển tiếp thơng tin Việc khơng tạo thích ứng với điều kiện thay đổi của môi trường truyền việc nút nguồn bị che chắn, xê dịch, nút nguồn bị chìm phần mơi trường nước R3 R1 D Hình Biễu diễn mơ hình TTHT sử dụng DaF Mơ hình mạng TTHT sử dụng kỹ thuật giải mã chuyển tiếp (DaF) mô tả Hình Việc truyền tin mơ hình chia thành hai giai đoạn Giai đoạn q trình truyền gói tin từ nút nguồn (S) đến nút đích (D) giai đoạn hai việc chuyển tiếp gói tin từ nút chuyển tiếp (R) đến nút đích (D) Trong mơ hình này, có n nút tham gia vào q trình chuyển tiếp gói tin truyền từ nút nguồn (S) đến nút đích (D) Bằng cách sử dụng kỹ thuật giải mã chuyển tiếp DaF, có m (m < n) nút trung gian nhận giải mã thành cơng tín hiệu của gói tin Khi gói tin truyền từ nút nguồn (S) đến nút đích (D) khơng giải mã thành cơng, nút đích (D) kích hoạt gói tin NACK gửi giao thức quảng bá Các nút trung gian thỏa mãn hai điều kiện: (1) giải mã thành cơng gói tin nút nguồn (S) đến nút đích (D) giai đoạn (2) nhận gói tin NACK từ nút đích (D) tham gia vào trình cạnh tranh cho việc chuyển tiếp Bằng cách đề xuất ngưỡng giá trị SNRth cho tín hiệu nhận được, kỹ thuật giải mã chuyển tiếp DaF cho phép máy thu tiến hành giải mã chuyển tiếp thơng tin thu tín hiệu nhận có giá trị SNR lớn SNRth Giá trị SNRth xác định dựa vào mối quan hệ yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS), tính giá trị BER tương ứng cho loại điều chế phần cứng hệ thống truyền tin SNR cho loại điều chế tương ứng Ví dụ chuẩn IEEE 802.11, thường sử dụng phương thức điều chế BPSK QPSK Nếu chọn BPSK cho hệ thống, ta có Hình Quan hệ SNR BER BPSK 3.2 Mơ hình tốn học Để thuận tiện cho việc thiết kế hệ thống, nhóm tác giả đưa mơ hình tốn học cho mơ hình Hình 2, SNR của liên kết nút nguồn nút đích ký hiệu SD, SNR của liên kết nút nguồn nút chuyển tiếp ký hiệu SR SNR của liên kết nút chuyển tiếp nút đích ký hiệu RD Theo nghiên cứu [8], SD, SRi RiD tính sau: 𝛾𝑆𝐷 = 𝑃𝑆 |ℎ0 |2 𝑁0 ; 𝛾𝑆𝑅𝑖 = 𝑃𝑆 |ℎ𝑆𝑅 | 𝑁0 𝑖 ; 𝛾𝑅𝑖𝐷 = 𝑃𝑅 |ℎ𝑅 𝐷| 𝑖 𝑁0 (2) Trong đó, PS PR công suất phát của nút nguồn nút chuyển tiếp, N0 tạp âm Gauss h0, hSRi hRiD hệ số tăng ích kênh truyền h0, hSiR hRiD tính theo cơng thức sau: 𝑃𝐿𝑆𝑅 (𝑑) 𝑖 10 |ℎ0 | = 1; |ℎ𝑆𝑅𝑖 | = 10− với 𝑃𝐿𝑅 𝐷 (𝑑) 𝑖 10 ; |ℎ𝑆𝑅𝑖 | = 10− 𝑃𝐿(𝑑) = 𝑃𝐿(𝑑0 ) + 10𝜇𝑙𝑜𝑔10 𝑑 𝑑0 + (3) (4) Nguyễn Xuân Sâm, Nguyễn Hồng Sơn 62 Trong đó, cơng thức (4) cơng bố nghiên cứu [11], PL(d) suy hao đường truyền vị trí cách nút nguồn với khoảng cách d0,  biến ngẫu nhiên phân bố Gauss trung bình 0, với độ lệch chuẩn σ 𝜇 hệ số suy hao 3.3 Giao thức đề xuất S R1 D Rm BO sàng nhận gói tin chuyển tiếp từ RS RS sau nhận gói tin RCTS từ nút đích thực việc chuyển tiếp gói tin đến nút đích Pha thứ 4: Nút đích gửi ACK cho tồn mạng để báo q trình chuyển tiếp thành cơng Nếu q trình chuyển tiếp khơng thành cơng, nút đích lặp lại việc gửi NACK sau khoảng thời gian lớn tback-off việc lặp lại tối đa ba lần trước hủy bỏ việc nhờ trợ giúp chuyển tiếp Trong trình thực chuyển tiếp xác nhận gói tin từ nút RS nút đích, nút lân cận lại giữ im lặng kết thúc trình Đánh giá phân tích kết 4.1 Cấu hình cho mơ hình đề xuất Hình Sơ đồ giao thức đề xuất Để đảm bảo độ tin cậy cao cho q trình chuyển tiếp thơng tin cảm biến thu nhận từ nút nguồn, nhóm tác giả đề xuất tiến trình cho giao thức lai ghép DaF ARQ, mơ tả Hình Trong giao thức này, nhóm tác giả sử dụng bốn pha để mơ tả tiến trình chuyển tiếp thơng tin lớp thứ Dựa giao thức IEEE 802.11, nhóm tác giả bổ sung thêm số thủ tục sau: Pha thứ nhất: nút nguồn gửi gói tin cho nút đích Giả sử hệ thống có tồn nút lân cận R(S) = (R1, R2, …, Rm) giải mã thành cơng gói tin, chúng tạo thành tập ứng viên để chuyển tiếp thơng tin cho nút nguồn đến nút đích Tập biểu diễn công thức (5): 𝑃𝑆 |ℎ𝑆𝑅 | 𝑅(𝑆) = { 𝑁0 𝑖 ≥ 𝑆𝑁𝑅𝑡ℎ } (5) Pha thứ 2: Nếu nút đích khơng nhận gói tin nút nguồn gửi nút đích giải mã khơng thành cơng gói tin từ nút nguồn, nút đích gửi gói tin quảng bá NACK để thơng báo cần trợ giúp từ nút lân cận Một nút thuộc tập R(S) nhận NACK, chờ sau thời gian ngẫu nhiên t để phát gói RRTS của Thời gian đếm lùi ngẫu nhiên (BO) nhóm tác giả đề xuất chọn nghiên cứu công thức (6): 𝑡backoff = 2𝑘 − (6) Trong công thức (6), việc chọn k có giá trị lớn giảm thiểu xung đột gói RRTS nút đích làm tăng thời gian trễ truyền gói tin chuyển tiếp Ngược lại, chọn k có giá trị nhỏ hạn chế vấn đề nêu Để chọn k có giá trị nhỏ đảm bảo khơng xảy xung đột gói RRTS, kích cỡ của gói tin RRTS nên hạn chế đến mức tối thiểu Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả giả định việc chọn giá trị k = Để tránh xung đột gói tin nút đích, nút chuyển tiếp từ tập R(S) phải chọn Nút chọn RS phải thỏa mãn hai điều kiện sau: (1) RS R(S) (2) nút gửi thông tin RRTS đến nút đích sớm (nút có thời gian đếm lùi ngẫu nhiên nhỏ nhất) Pha thứ 3: Sau nút đích nhận thơng tin u cầu gửi chuyển tiếp từ R(S), nút đích gửi RCTS để thơng báo nút đích chọn nút chuyển tiếp RS sẵn Hình Mơ hình khảo sát (trong ns-2.35) Bảng Thông số mô Thông số Kích thước Số nút Tầm truyền BER  Tốc độ bít Gói tin (CBR) Giao thức truyền Thời gian mô Nhiễu (N0) PS = PR Giá trị 500x500 (m2) 200 m 10-3 10-5 54 Mbps 50 byte TCP 200 s -96 dBm 0,28 Watt Nhóm tác giả đề xuất mơ hình khảo sát mơ hình đầm tơm loại nhỏ với kích cỡ 500x500 (m2) Số lượng thiết bị cảm biến đầm nút phân bố cho hoạt động với mạng dạng hình (thiết lập khoảng cách từ nút nguồn đến nút đích cách tối đa 150 m), nút đích nằm ở trung tâm của mơ hình khảo sát Để giả định hoạt động của nút với điều kiện môi trường tự nhiên, nơi mà vị trí nút bị xê dịch m Mơ hình khảo sát mơ tả Hình Để đánh giá so sánh giao thức đề xuất chuẩn IEEE 802.11g với ARQ, nhóm tác giả chọn BER 10-3, 10-5 Kích thước gói tin 50 byte, hệ số suy hao  = 3, gói tin điều khiển (RRTS/RCTS) sử dụng kích cỡ mặc định Sử dụng cơng cụ mơ ns-2.35 [12] có sửa đổi (Mac-802.11.cc, WirelessPhy.cc, packet.h channel.c) từ giao thức IEEE 802.11g Các thơng số sử dụng mơ hình mơ mơ tả Bảng ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).2018 4.2 Kết mơ phân tích Để đánh giá so sánh độ tin cậy truyền tin giao thức đề xuất với IEEE 802.11g sử dụng ARQ, hai thơng số phân tích so sánh nghiên cứu là: (1) hiệu suất truyền gói tin, dùng để đánh giá số lượng gói nhận nút đích so với tổng số gói gửi cho nút đích; (2) thời gian trung bình truyền gói tin tổng thời gian để truyền gói tin từ nút nguồn đến nút đích • Hiệu suất truyền gói tin Hình so sánh hiệu suất truyền gói tin của giao thức đề xuất chuẩn IEEE 802.11g có sử dụng ARQ với trường hợp BER =10-3 BER =10-5 Kết quả cho thấy rằng, hai trường hợp khảo sát cho kết quả giao thức đề xuất có hiệu suất truyền gói tin cao chuẩn IEEE 802.11g sử dụng ARQ Đặc biệt, có yêu cầu thay đổi BER (yêu cầu chất lượng dịch vụ), chuẩn IEEE 802.11 với ARQ có hiệu suất truyền gói tin suy giảm nhanh chóng, giao thức đề xuất khơng có thay đổi đáng kể Nguyên nhân của kết quả tác động của việc giới hạn tập nút tham gia chuyển tiếp dẫn đến việc giảm xung đột truyền tin nút đích Mặt khác, việc giới hạn khơng làm giảm khả tồn (lớn hơn) nút sẵn sàng để chuyển tiếp gói tin đến nút đích 63 nút chuyển tiếp chọn giảm) trung bình trễ của giao thức đề xuất khơng có biến động lớn Việc đạt kết quả giao thức đề xuất làm giảm tác động trễ việc chọn k với giá trị nhỏ Trong đó, chuẩn IEEE 802.11g sử dụng ARQ khơng có đảm bảo việc truyền gói thành cơng khoảng cách nút nguồn nút đích bị xê dịch Kết luận 5.1 Kết luận liên quan đến kết Sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp thông tin cho phép hệ thống cải thiện hiệu suất truyền tin điều kiện môi trường truyền dẫn vơ tuyến có thay đổi Kết quả mô cho thấy giao thức đề xuất khơng giảm thiểu việc gói tin mà cịn đảm bảo trễ truyền lan từ nguồn đến đích, thỏa mãn tiêu chí truyền với thời gian thực Vấn đề lượng mạng tranh chấp kênh truyền khơng đề cập nghiên cứu này, việc thay pin dự phòng cho thiết bị đầm không phức tạp mạng sử dụng cho việc quan trắc giám sát mục tiêu ở thường có lưu lượng thấp 5.2 Hướng phát triển Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả hồn thiện mơ hình phịng thí nghiệm, việc mô giá trị đảm bảo hệ thống có sai số khơng q lớn so với hệ thống nhóm tác giả thiết kế thực tế Việc khảo sát thực địa để lắp đặt thiết bị cấu hình hệ thống định đánh giá thành công của nghiên cứu lý thuyết mơ hình Lời cảm ơn: Kết quả nghiên cứu phần dự án Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng hỗ trợ kinh phí Trân trọng cảm ơn Học viện tài trợ cho nhóm tác giả hồn thành dự án nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình So sánh độ tin cậy truyền tin giao thức đề xuất với IEEE 802.11g sử dụng ARQ • Thời gian trung bình truyền gói tin Hình So sánh thời gian trung bình truyền gói tin giao thức đề xuất với IEEE 802.11g sử dụng ARQ Kết quả khảo sát thời gian trung bình chuyển 3.903 gói tin với trường hợp BER =10-3 BER =10-5 trình diễn trong Hình Điểm đáng ý giao thức đề xuất ln có độ trễ trung bình thấp so với chuẩn IEEE 802.11g sử dụng ARQ, cả yêu cầu chất lượng của hệ thống tăng (số [1] S C Mukhopadhyay, and A Mason, Smart sensors for real-time water quality monitoring, Springer, 2013 [2] P T Anh, C Kroeze, S R Bush, and A P Mol, “Water pollution by intensive brackish shrimp farming in south-east Vietnam: Causes and options for control”, Agricultural Water Management, Vol 97, No 6, 2010, pp 872-882 [3] N Đình Tuấn H Phú, “Phát triển bền vững vùng nuôi tôm sú ven biển Trà Vinh”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, No 12, 2017, trang 91 [4] ATmega328P, http://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega328p [5] WiFi Module - ESP8266 , https://www.sparkfun.com/products/13678 [6] I W Group, Part11: Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications, ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 [7] A Nosratinia, T E Hunter, and A Hedayat, “Cooperative communication in wireless networks”, IEEE communications Magazine, Vol 42, No 10, 2004, pp 74-80 [8] J N Laneman, D N Tse, and G W Wornell, “Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior”, IEEE Transactions on Information theory, Vol 50, No 12, 2004, pp 3062-3080 [9] Q A Hikmat, B Dai, R Khaji, and B Huang, “Performance Analysis of Best Relay Selection in Cooperative Wireless Networks”, Int J Future Gener Commun Netw, Vol 8, 2015, pp 43-56 [10] S Nischal, and V Sharma, A cooperative ARQ scheme for infrastructure WLANs, Conference: Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 2013 IEEE, pp 428-433 [11] H Meyr, M Moeneclaey, and S A Fechtel, Digital communication receivers: synchronization, channel estimation, and signal processing, Wiley Online Library, 1998 [12] The Network Simulator (BBT nhận bài: 19/01/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 22/02/2018)