Một cách tiếp cận hình thức trong việc mô hình hóa tham số động cho bài toán kiểm tra tắc nghẽn trên mạng cảm biến không dây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỊ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ NGỌC KIM KHÁNH MỌT CÁCH TIẾP CẬN HÌNH THÚC TRONG VIỆC MƠ HÌNH HĨA THAM SỐ ĐỘNG CHO BÀI TOÁN KIÊM TRA TÁC NGHẼN TRÊN MẠNG CÁM BIÉN KHƠNG DÂY LUẬN ÁN TIÉN Sì TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỊ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ NGỌC KIM KHÁNH MỘT CÁCH TIẾP CẬN HÌNH THÚC TRONG VIỆC MƠ HÌNH HĨA THAM SỐ ĐỘNG CHO BÀI TỐN KIẾM TRA TẢC NGHẼN TRÊN MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã sổ chuyên ngành: 64.48.01.01 Phan biện độc lập: PGS TS Võ Thị Lưu Phương Phan biện độc lập: TS Nguyền Lưu Thùy Ngân Phản biện: PGS TS Nguyễn Đình Thuân Phan biện: PGS TS Trần Vãn Hoài Phan biện: TS Cao Tiến Dũng NGƯỜI HƯỚNG DẦN KHOA HỌC PGS.TS Quán Thành Thơ PGS.TS BÙI Hoài Thắng LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan công trinh nghiên cứu ban thân tác già Các kết qua nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khao nguồn tài liệu (nếu có) đà thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham kháo quy định Tác giâ luận án Ch kỷ Lê Ngọc Kim Khánh ĩ Tóm tãt Một van đề thu hút quan tâm cua cộng đong làm việc lình vực mạng cảm biến khơng dày phát Nghẽn phát sớm làm giam gỏi tin, giúp cam biến tiết kiệm nãng lượng từ kéo dài tuổi thọ cua mạng Một hai phương pháp phát nghẽn hướng mô phong (simulation-based) hướng mơ hình (model-based) Với định hướng mơ hình hóa, kỹ thuật mơ hình hóa hình thức sư dụng đê phân tích thuộc tính nghèn mơ hình Mơ hình luận án sè dược xây dựng bang hai ngôn ngữ Place Transition Nets Coloured Petri Net Cả hai ngôn ngừ đcu tận dụng sức mạnh cùa ngôn ngừ Petri Net ngôn ngừ mô hình hóa sư dụng phị biến hướng nghiên cứu Mơ hình xây dựng tham số thuộc tính cua phần tư mạng (gồm cam biến kênh truyền) Sau dó, thuộc tính nghẽn tìm kiêm khơng gian trạng thái Ngồi ra, dê làm giam bùng nơ khơng gian trạng thái tăng tốc dộ phát nghẽn, thuật toán gom cụm hường nghèn nghĩa cám biên sè gom thành nhỏm kiêm tra trước Bên cạnh đỏ, thuật toán tim kiếm nghèn heuristic đề xuất giúp cho việc phát nhanh chóng tránh làm lãng phí tài nguyên cua máy tính Hơn nữa, xác suất nghẽn thêm vào mơ hình nhằm tăng độ xác phát nghèn, tránh tinh trạng gia iĩ Abstract Congestion detection is one of the most popular research fields in Wireless Sensor Networks (WSNs for short) Congestion needs to be detected soon to reduce packet loss and prolong system lifetime since the sensors can save their energy consumption There arc many ways to detect congestion in WSN including two popular streams simulation-based and model-based Following the model-based orientation, formal modeling techniques arc used for analyzing the con­ gestion property of WSNs Place/Transition Nets and Coloured Petri Net arc chosen for modeling the models in this thesis Both of such languages arc Petri Net modeling language, a powerful language that used in many research The proposed models describe parameters and behaviors of all elements in a WSN (i.c sensors and channels) Then the congestion detection problem is verified on the stale space of the model However, the famous “the state space explosion’’ problem is occurred and leads to decrease the speed of congestion detection In order to overcome such problem, two algorithms including congestion-based clustering and heuristic search are proposed On the one hand, clusters of congested potential sensors are grouped and verify firstly On the other hand, one guidance heuristic search shows the fastest way to reach the congestion node on the state space Thanks to both algorithms, congestion can be detected earlier Moreover, congestion probability is also added in the model to eliminate the false congested alarm ill Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc minh đen Phó giáo su Tiến Quản Thành Thơ Phó giảo sư Tiến Bùi Hồi Thẳng, hai người thầy hướng dẫn đà luôn nhiệt tinh dẫn dất đê tơi hồn thành luận án Tơi xin cám ơn Giáo sư Laure Petrucci Giáo sư Ẻtienne André đại học Paris 13 giúp đờ có định hướng nghiên cứu khoảng thời gian dâu tiên cua luận án Tôi xin gửi lời cám ơn đen bạn em nhóm nghiên cửu, đặc biệt Thạc sỳ Trịnh Văn Giang, tích cực trao đơi, đóng góp ý kiến đồng hành với giai đoạn giừa cua đề tài Bên cạnh đó, tơi hết sửc biêt ơn thầy Ban giảm hiệu, phịng Sau đại học, Khoa Khoa học Kỳ thuật Máy tính, Bộ mơn Cịng nghệ phần mềm hỗ trợ tơi q trình thực bao vệ luận án Cuối tòi xin dành lời cam ơn chân thành cho cha mẹ, chịng trai vi đà ln tin tưởng hồ trợ dồ tơi có thêm nghị lực hoàn thành tốt luận án iv Mục Lục Tóm tắt ii Abstract ill Lòi cám on iv Danh mục hình IX xii Danh mục hảng Danh mục từ viết tắt xiii Chuong 1.1 Mó'đầu Bối canh nghiên cửu 1.1.1 Giới thiệu tắc trôn mạng càm biến không dây 1.1.2 Hướng tiếp cận cùa toán phát nghèn 1.1.2.1 Hướng tiếp cận sư dụng công cụ giá lập 1.1.2.2 Hướng tiếp cận mơ hình hóa 1.2 Phát bicu vấn de 1.3 Câu hỏi nghiên cửu 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 1.5 Nhưng đóng gỏp luận án 1.6 Tầm quan trọng nghiên cứu 1.7 Giới hạn cùa nghiên cứu 10 1.8 Bố cục cúa luận án 10 Kiến thức tảng Tình hình nghiên cứu 12 Kiến thức tảng 12 Ngơn ngữ mỏ hình hóa Petri Net 12 Chương 2.1 2.1.1 V 2.1.1.1 Place/ Transition Nets 12 2.1.1.2 Coloured Petri Net 14 Kỹ thuật kiêm tra thuộc tính mơ hình (Model Checking) 19 Tinh hình nghiên cứu 20 Vấn đề phát tắc nghèn mạng cám biến không dây 20 2.2.1.1 Nguyên nhân dần đến tãc nghèn 21 2.2.1.2 Độ đo tắc 21 2.2.1.3 Thuật toán phát trcn mạng cảm biến khơng dây 22 Các mơ hình mạng mơ hình hóa bang ngơn ngừ Petri Net 22 2.2.2.1 Các mị hình mạng theo hướng tiếp cận tĩnh 23 2.2.2.2 Các mơ hình theo hướng tiếp cận động 25 2.2.3 Các kỹ thuật gom cụm mạng cảm biến không dây 26 2.2.4 Các đề xuất cho hướng nghiên cứu 27 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 Chương Xây dựng mơ hình mạng cảm biến khơng dây ngơn ngữ Place/Transi- tion Nets 3.1 3.2 3.3 29 Xây dựng mạng cảm biến không dây 29 3.1.1 Cấu hình tham số cho mạng cảm biến khơng dây 29 3.1.2 Xây dựng sơ dồ mạng càm biến không dây 31 Mị hình mạng cảm biến không dây Place/Transition Nets 32 3.2.1 Mỏ hình mạng cám biến khơng dây p T Nets 33 3.2.2 Mơ hình trừu tượng hố P/T Nets 37 3.2.3 Phát tắc mơ hình P/T Nets 39 3.2.3.1 Xây dựng khơng gian trạng thái cho mỏ hình p/T Nets 39 3.2.3.2 Phát nghẽn không gian trạng thái 40 3.2.3.3 Sinh phán ví dụ 42 3.2.3.4 Thực nghiệm 43 Kết chương 44 Tăng tốc phát nghẽn mơ hình mạng cảm biến không dây 45 Chương 4.1 Tăngtốc phát tác trcn mạng cảm biến không day kỳ thuật gom cụm 4.1.1 4.1.2 Thuật toán gom cụm hướngnghèn COCA 46 46 4.1.1.1 Gom cụm dựa vào khoáng cách 47 4.1.1.2 Gom cụm dựa vào tốc độ truyền không cân đối 48 4.1.1.3 Thực nghiệm 49 4.1.1.4 Khung thức FCDF 52 Gom cụm hướng 54 vi 4.1.3 4.1.2.1 Gom cụm 54 4.1.2.2 Đảnh giá độ nghèn cua cụm 54 Kiêm (ra nghèn cục 56 4.1.3.1 Khơi phục lại cám biến nguồn đích cho cụm 56 4.1.3.2 Gom nhóm cảm biến nguồn vàđích 57 Kiểm tra nghèn toàn phần 58 4.1.4.1 Trừu tượng hỏa cụm 58 4.1.4.2 Tạo lien kết gia 58 4.1.4.3 Kiêm tra nghẽn toàn phần sơđô mạng 60 4.1.5 Chứng minh tính đan cua cách tiếp cận 61 4.1.6 Thực nghiệm 63 4.2 Tăng tốc phát nghèn thuật tốn tìm kiếm heuristic 64 4.1.4 4.3 4.2.1 Xây dựng không gian trạng thái tối thiểu 65 4.2.2 Xây dựng báng heuristic 66 4.2.3 Tim kiếm nghèn không gian trạng thải thật dựa vào Bảng heuristic 67 4.2.4 Thực nghiệm 69 Kết chương 71 Chương Xây dựng mơ hình mạng cảm biến không dây ngôn ngữ Coloured Petri Net 73 5.1 Vì phai chọn Coloured Petri Netđẻ mỏ hình mạng cambiến khơng dây 73 5.2 Mơ hình mạng cảm biến khơng dây băng Coloured PetriNet 75 5.2.1 Mơ hình mạng cambicn khơng dây vận hành ché song song 80 5.2.2 Phát tắc nghẽn mơ hình CPN 86 5.2.3 Sinh phán ví dụ 88 5.2.4 Thực nghiệm 89 Kct chương 90 5.3 Chương Mơ hình tham số động cho Mạng cãm biến không dây xác suất phát nghẽn 91 6.1 Mơ hình tham số độngcho mạng cam biếnkhông dây 92 6.2 Các tham so cần thiết đếtính xác suất nghèn 94 Độ tin cậy cua mạng cam biến không dây 94 6.2.1.1 Độ tin cậy cám biến 94 6.2.1.2 Độ tin cậy kênh truyền 96 6.2.1.3 Dộ tin cậy cua hoạt động cam biến kênh truyền 97 Xác suất chọn đường cảm biến 99 6.2.1 6.2.2 vii 6.3 Xây dựng mơ hình xác suất Mạng cam biến không dây tham số động bàng ngôn ngữ Coloured Petri Net 100 6.4 Xác suất phát nghèn mạng câm biến không dây 102 6.5 Thực nghiệm 108 6.6 6.5.1 Thiết lập môi trường 108 6.5.2 Ket thực nghiệm 109 Kết chương 110 Chương Xây dựng công cụ mơ hình mạng cảm biến khơng dây cho toán kiểm tra tắc nghẽn 111 7.1 Giới thiệu công cụ Ill 7.2 Tính cua công cụ 112 7.3 Thiết kế công cụ CODE-WSN 114 7.4 7.3.1 Kiến trúc công cụ 114 7.3.2 Thiết kế lớp bân cùa công cụ 115 7.3.3 So sánh CODE-WSN với công cụ khác 116 Kct chương 116 Chưong Kết luận 117 8.1 Kết luận 117 8.2 Hướng phát triển 118 DANH MỤC CƠNG TRÌNH 120 TÀI LIẸU THAM KHÁO 122 Phụ Lục A Thuật tốn gom cụmmị nhiều tầng trênmạng cảm biến không dây 133 A I Thảo luận vê cácứng dụng gom cụm mờ trênmạng câm biến không dây 133 A.2 Gom cụm mờ nhiều tầng trcn mạng cam bicnkhông dây 133 A.2.1 Thuật toán SSA 134 A.2.2 Thuật toán OSSA 135 A.2.3 Thuật toán gom cụm mờnhiều tầng mạng cam biên không dây 137 viii - Ỷ nghĩa thực tiễn cua đề tài: đề tài có V nghĩa thực tiễn cao hướng tiếp cận đê xuất hướng tiếp cận hợp lý khả thi đê thiết kế mạng câm biến không dây đáp ứng yêu cầu ứng dụng thực tế đặc biệt hồ trợ vấn đề tắc nghẽn mạng Bên cạnh đê tài thực hóa đề xuất băng công cụ phân mềm giúp thê tốn rõ ràng bơn Trên sờ đó, kết qua đề tài có thê tiếp cận dễ dàng Các ứng dụng với mạng cam biến khơng dây lĩnh vực khác có thê phát triẽn thuận lợi Sự không trùng lặp đề tài: Đây đề tài thú vị kết hợp kiến thức từ nhiều lĩnh vực chuyên môn khác ngành Khoa học Máy tinh mơ hình hóa kiểm tra mơ hình, học máy hệ thống-mạng Với kết hợp đa dạng này, đề tài cua luận án không trùng lặp với công bố Sự phù hợp tên đề tài vói nội dung, giũa nội dung vói chuyên ngành mã sô chuyên ngành: - Nội dung phù họp với tên đề tài - Nội dung phù hợp với chuyên ngành mã số chuyên ngành Sự họp lý độ tin cậy phưomg pháp nghiên cứu: - Sự hợp lý cua phương pháp nghiên cứu: luận án nghiên cứu sinh tiên hành nghiên cứu đề tài dựa mơ hình hóa kiểm tra mơ hình cách hệ thống Nghiên cứu sinh nhận diện định nghĩa vẩn đề cẩn giài với đề tài có sớ lý luận từ lý thuyết đến trạng cua đề tài qua nghiên cứu tơng quan Từ đó, giải pháp xây dựng cách khoa học đánh giá họp lý Các kết quà thi nghiệm phù họp với giả thuyết đặt ĩừ mơ hình hóa mạng cảm biến không dây đến thực kiêm tra mơ hình Mục tiêu đề tài đạt dược với đề xuất hướng tiếp cận hình thức việc mơ hình hóa tham số động cho tốn kiêm tra tẳc nghẽn mạng cảm biến khơng dày Nhìn chung, phương pháp nghiền cứu hợp lý - Độ tin cậy cùa phương pháp nghiên cứu: luận án có luận giải phân đê xuât cho đê tài Đặc diêm cùa đóng góp thào luận đánh giá định lượng với thí nghiệm • dược mơ tà rõ ràng Các kêt qua thi nghiệm phân tích phù họp với đặc điêm lý thuyêt tương ứng, cho thấy số liệu đáng tin cậy Phương pháp nghiên cứu có độ tin cậy cao Những đóng góp mói cùa luận án: Luận án có đóng góp va giá trị tương ứng cua mơi đóng góp sau: (i) Mơ hình hóa mạng cảm biên không dây: nghiên cứu sinh phát triên mơ hình sau cho mạng cám biến không dây cấp độ khác dựa trẽn ngơn ngữ Petri Net Các đặc diêm mơ vẩn đề bùng nô không gian trạng thái giai toán phát nghẽn phản tích rõ chỏ thay đỏng góp cua đẽ xt (i.l} Mơ hình WSN-PN với hai thành phân cảm biên kênh truyén băng ngôn ngữ Place/Transition Nets (i.2) Mơ hình WSN-CPN với tập màu khác dựa ngôn ngữ Coloured Petri Net * a r * nhăm giải qut vân đê kích thước mơ hình mạng đạt (i.3) Mơ hình PDP-WSN-CPN mơ hình WSN-CPN dược thơng số hóa động theo xác suất nhàm phàn ảnh bân chất thay đôi theo thời gian cùa thiết bị mạng Mơ hình WSN-CPN tích hợp thêm thơng số độ tin cậy thê kha nãng hoạt động cua thiêt bị xác suât nghẽn cùa mạng (ii) Giải pháp phát nghẽn mạng cám biến không dây thông qua mơ hình đạt được: giai pháp gồm giải thuật tãng tổc tìm kiếm nghẽn mạng dựa gom cụm heuristics Ngoài việc thêm xác suất vào mơ hình WSN-CPN để đạt mơ hình PDP- WSN-CPN hỗ trợ phát dự báo nghẽn già; từ giúp nâng cao dự báo nghẽn mạng Giải pháp ùạt dược dã dược đánh gia với cấu hình mạng khác phan ảnh đưực mức độ hiệu qua giải toán phát nghẽn Đây đóng góp mới, có ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn cao (iii) Cơng cụ CODE-WSN: cung cấp thực cua đóng góp Cơng cụ giúp thê mơ hình đề xuất phát nghèn mạng cam biến không dây rõ ràng người dùng, nâng cao ý nghĩa thực tiễn cùa kết qua khoa học luận án Ưu nhirọr điểm nội dung, kết cấu hình thức luận án: 6.1 Nhũng uu điểm cũa luận án: (i) ưu điêm nội dung: T- Luận án bao gồm đầy đủ phần nội dung đề tài từ dẫn nhập vân đê phat biểu toán, lộ trinh nghiên cứu đế phát ưiển mơ hình WSN-PN WSNCPN, PDP-WSN-CPN phù hợp cho mạng cảm biến không dây Cơ sở khoa học cua mơ hình dựa ngơn ngừ Petri Net (Place'Transition Nets Coloured Petri Net) Đây tang phù hợp cho hướng tiếp cận hình thức mà đề tài đề xuất + Các thách thức kèm với mơ hình đạt được phân tích giãi qut hợp lý, có sờ khoa học rõ ràng, hiệu qua cho toán cua dê tài Các thuật toán dựa * V r /V « - ’ gom cụm heuristics hay phân bô sung xác suât nghẽn cúa mạng đêu cho hiệu q tơt + Các đóng góp cua luận án mơ hình trình bày chi tiết, có phần thao luận từ lý thuyêt đến sô thi nghiệm tiêu biêu Các đóng góp mói cho thây nơ lực kêt q tích lũy nghiên cứu cua nghiên cứu sinh Bên cạch đóng góp hình thành nên hướng tiếp cận hình thức mói việc mơ hình hóa động tham số cho bái toán kiểm tra nghẽn mạng cảm biến khơng dây có ý nghĩa khoa học thực tiễn lĩnh vực chuyên ngành đề tài - Đóng góp luận án vê thực hành với công cụ CODE-WSN phác thao nên phân thực dẩy đu cùa mơ hình đạt Điều cho thấy tinh toàn diện cúa nghiên cứu đề tài luận án (ii) ưu điêm kết cấu hình thức: + Luận án có bổ cục tổng thê họp lý, trình bày chu đáo có định dạng chuân theo quy định, có lối diễn đạt trực quan với minh họa chi tiết Các tiêu đê rõ ràng, phan anh nội dung, định dạng phù họp + Các tài liệu tham khảo trình bày chi tiết có định dạng rõ ràng Các trích dẫn thực theo quy định, rõ ràng chi tiết từ lý thuyết đen ứng dụng, có liên quan cụ ĩhểdếnđềĩài 4- Các ký hiệu công thức rõ ràng, phản ánh nội dung + Các hình vẽ bang biều rõ ràng, có tên tiêu đề phù hợp định dạng họp lý - Các số liệu trình bày rõ ràng, minh họa vấn đê cần dược th luận thí nghiệm 6.2 Những nhuoc điểm cần dược bổ sung sủa chữa cua luận án: Nhược điểm vế kết cấu hỉnh thức - vế kết cấu Chương nén hiệu chinh lại là: Kiến thức tảng Tình hình nghiên củư Khi nảy nội dung cua Kiến thức tang nên trình bày trước Tình hình nghiên cứu - Chương 8, chương Kết luận, cần nêu rõ mức độ đáp ứng mục tiêu mức độ giãi cho câu hòi nghiên cứu cùa đề tài Nghiên cứu sinh cân kết luận câu hỏi nghiên cứư tra lời sau cùng, nghiên cúu sinh đạt mục tiêu cua luận án mức độ - Nghiên cứu sinh nên lập Danh mục thuật ngừ; chì mục thuật ngữ ý' nghĩa-và viêt tắt thuật ngữ dùng luận án để việc đọc tra cứu luận án dễ Vi dụ * ilCH” trang 133 gì? - Tiêu đề bang nên quàn dược đặt bang Ví dụ, Bang 3.1 trang 30 4.7 ưang 71 - Việc sư dụng ký' hiệu cần xem lại cho p 'c Pc trang 107: "Vi j < i nên P’c c Pc." nên là: "Vì ì < i, nên P’c< Pc.“ Đây gia trị xác suất không phai tập hợp Khi nà) p \ gọi xác suất chặn dươi; Pc - Các hình Phụ lục A cần ghi chú-nguồn trích dẫn từ cơng trình [CTO ] hình cơng bố trước [CTO ] - Một số tả cẩn hiệu chinh, vi dụ: trang iii, trang 133 - Nghiên cứu sinh nên ghi đầy đù tên cua tac gia mồi tài liệu tham khảo, hạn chê dùng et al Các cơng trình cơng bố có liên quan đến luận án: Nghiên cứu sinh tập thể hường dẫn cơng bổ 13 cơng trình khoa học liên quan đèn luận án Trong công trinh có 04 cơng trình tạp chí quốc tế (trong có 01 cơng trình SCI Ql) 02 cơng trình tạp chí nước, 07 cơng trình ký yếu cua hội nghị quốc tế Các tạp chi hội nghị đêu thuộc lĩnh vực-chuyên ngành cua đề tài Các cơng trình liên\ quan chặt chẽ đến nội dung luận án phan anh trình nghiên cứu kết quà khoa học đạt cúa nghiên cứu sinh Ngoài ra, theo quy định, cơng trình đăng trơi tạp chí quốỗ^x tế/quốc gia kỹ yếu hội nghị qc tế có phan biện độc lập / Tóm tăt luận án có phản ánh trung thục nội dung CO' luận án: Tóm tắt luận án nêu nội dung bàn cùa luận án phan anh trung thực luận án Kết luận việc luận án cỏ đáp ứng yêu cầu LATS có thê đưa bâo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp Trường hay không? Luận án đáp úng yêu cầu LATS có thề đưa bào vệ trước hội đong châm luận án cấp Trường 'Vữay Tể/ỢIía? Xác nhận co quan CO' sỏ' đào tạo TL.HẺU trường' i:t trường phong đ.ac tao SDK Ngày 18 thảng 04 năm 2022 Người nhận xét Võ Thị Ngọc Châu ĐẠI HỌC QUOC GIA THANH PHĨ HƠ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỌNG HOÀ XẢ HỘI CHỈ NGHĨA MỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT LUẬN ÁN TIẾN sĩ Của nghiên cứu sinh: Lê Ngọc Kim Khánh Tên đề tài: Một cách tiếp cận hình thức việc mơ hình hóa tham so động cho tốn kiêm tra tăc nghẽn mạng cảm biên không dây Chuyên ngành: Khoa học máy tinh Mã số: 624801 01 Họ tên người nhận xét: Nguyễn Lưu Thùy Ngân Chức danh: Năm bổ nhiệm: Học vị: Tiến sĩ Năm bao vệ: 2012 Chun ngành: Khoa học Máy tính Cơ quan cơng tác: Truờng Đại học Công nghệ thông tin, ĐHỌG-TPHCM Ý KIẾN NHẬN • XÉT * Sự cần thiết tính thịi sự, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Luận án nghiên cứu phương pháp phát tắc nghẽn mạng cam biến không dây, cụ thê la đê xuât thừ nghiệm phương pháp nhăm tăng tôc độ phát tăc nghẽn dự việc biểu diễn mạng mạng Petri tô màu Mạng cảm biến khơng dây mơ hình mạng có nhiều ứng dụng thực tiễn Dề tài nghiên cứu co ý nghĩa vê mặt khoa học thực tiễn Sự không trùng lặp đề tài: Nghiên cứu sinh dã tiến hành thực nghiệm, so sánh phương pháp đề xuất vói phương pháp có Ket thực không trùng với công trinh công bơ ngồi nước Sự phù họp tên đề tài vói nội dung; nội dung vói chuyên ngành mã sô chuyên ngành: Tén đề tài phù hợp với nội dung luận án, phù họp với chuyên ngành mã sô chuyên ngành Sụ họp lý độ tin cậy phương pháp nghiên cứu: Các kết thực nghiệm dược trình bày luận án rõ ràng, họp lý va đáng tin cậy Nhũng dõng góp mói luận án: Luận án có dóng góp chính: " 1) Đề xuất mơ hình WSN-PN dựa ngơn ngữ P T Nets mơ hình WSN-CPN dựa ngơn ngữ Coloured Petri Net 2) Đề xuất thuật toán nhàm tăng tốc độ phát tắc nghẽn sử dụng kỹ thuật gom cụm tìm kiếm theo Heuristic 3) Đề xuất mơ hình PDP-WSN-CPN cho phép người dùng tùy chỉnh tham số mạng phát nghẽn xác tốt hoTi mơ hình so sánh 4) Xây dựng cơng cụ CODE-WSN thực hỏa mơ hình Ưu nhược điểm nội dung, kết cấu hình thúc luận án: Ưu điểm: - Luận án có bố cục, hình thức trình bày hợp lý, văn phong phù hợp - Các công bố khoa học liên quan trực tiếp thể kết qua nghiên cứu luận án Nhược điểm: r4- - Tên đề tài có chữ “tham số động” nhung phần lý luận chưa thấy phân tích đê thể rõ liên hệ với đóng góp cũa luận án cần xem xét viêt bơ sung »c ■’ Cịn số lơi nhỏ văn phong, cách dùng từ: - Luận án sử dụng nhiều lần từ “sẽ”, nên xem lại bỏ bớt để phù họp văn phong khoa học hon mà không anh hưởng đến ý nghĩa câu văn - Luận án dùng số thuật ngữ không phổ biến “khung thức” (Tóm tắt, trang 7), dịch từ tiếng Anh nên có thích tiếng Anh kèm với thuật ngữ này, có giải thích rõ lần sử dụng đâu tiên - Cụm từ “cho riêng mình” “tự" “Bên cạnh đóng góp-về mật mơ hình, luận án tự xây dựng cơng cụ cho riêng minh” - Hình vẽ nhỏ, khơng rõ: Tóm tảt, Hình 4.4, Hình 4.15; - t Một số chỗ tóm tẳt cần viết lại cho hợp lý tóm tắt khơng có đẩy đủ mục toàn văn luận án, chẳng hạn như: + Chừ “như trên” trang • + Lý luận "người mơ hình chi cân tập trưng vào sơ mơ -đun cụ thê vả không bị phân tâm bới mơ-đun khác cũa mơ hình" "vượt q kích thước trang giây" chưa rõ trước chưa có giải thích lý vi thiết kế cân thiét Các cơng trình cơng bồ có liên quan đến luận án: Nghiên cứu sinh công bố 13 báo, có đăng tạp chí (trong có SCTE-Q1) Hội nghị khoa học Tạp chí hội nghị khoa học có chất lượng Tóm tắt luận án có phán ánh trung thực nội dung luận án: Tóm tắt luận án phản ánh trung thực nội dung luận án Kêt luận việc luận án có đáp ứng yêu cáu LATS có thê đưa bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp Trường hay không? Luận án đáp ứng yêu cẩư cua luận án tiến sĩ đong ý cho nghiên cứu sinh bao vệ trươc Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường Xác nhận co quan Ngày 29 tháng 04 năm 2022 ^ es Người nhận xét Kĩ RƯỜNG PHONG ĐaO Tao SĐE Nguyên Lum Thùy Ngân ĐẠI HỌC QUỐC GIA THANH PHỐ HỊ CHÍ MINH TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KHOA • • _ CỌNG HO.À XÃ HỌI CHÌ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tụ tlo - Hạnh phúc NHẶN XÉT LUẬN ÁN TIÉN sĩ (dùng cho ủy viên phản biện luận án) Cùa nghiên cứu sinh: Lê Ngọc Kim Khánh Tên đề lài: Một cách tiếp cận hmh thức việc mơ hình hoa tham sơ động cho tốn kiêm tra tẩc nghẽn mạng cảm biên không dây Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 624801 0] Họ tên người nhận xét: Nguyễn Đình Thuân Chức danh: Pho Giao sư Năm bơ nhiệm: 2105 • Học • vị: ♦ Tiến sĩ Nãm bào vệ: • 2005 Chuyên ngành: Đàm bao Tốn học cho máy tính HTTT Cơ quan công tác: Truờng ĐH Công nghệ thông tin, ĐHỌG-TPHCM % Ý KIÊN NHẶN XÉT I Sự cần thiết tính thịi ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: ẹ í Luận án nghiên cứu giải toán phát nghẽn mạng cảm biên khơng dã) theo hướng liếp cận mơ hình hóa Thông qua việc biêu diễn mạng cam biên không dây bàng ngơn ngũ hình thức mạng Petri mạng Petri lô màu kếl hợp vơi kỹ thuật gom cụm lim kiếm Heuristic nhăm tăng lốc độ việc tìm kiếm nghẽn mơ hình biêu diễn mạng cam biến khơng dây Đây nhũng vấn đề có tinh thời ứng dụng cao quan tâm nghiên cưu Sụ không trùng lặp dề tài: Đề tài dã dề xuất cac mơ hình biểu diễn mạng cảm biên khơng dây đẽ xt thuải tốn tìm kiêm nghẽn mơ hình dề xuất mơ hình cho phep người dùng tùy chinh cac thông số mạng việc phát nghẽn mạng Các kêl quà nghiên cứu cua luận án không trùng lặp với cơng trình cơng bỏ ngồi nước Việc trích dẫn tài liệu trung thực rộ ràng Sự phu hợp tên đê tài với nội dung, nội dung với chuyên nganh mã sô chuyên ngành: Tên đề tài hoàn toan phù họp vơi nội dung nội dung cùa luận án phù hợp VỚI chun nầnh • — Sự họp lý độ tin cậy phương pháp nghiên cúu: Luận án dã nghiên cứu lông quan phương pháp thuật tơán sư dụng việc giải toán phát nghẽn mạng cám biến khơng dây Tư dó NCS giai vời trường hợp: Xác định loại ngơn ngữ mơ hình hóa sư dụng việc mị hình cho mạng cam biến khơng dây .each lìm kiếm nghẽn trương hợp bùng nô trạng thai đê xuât tùy biên cho tham sơ mơ hình Luận án đưa giới hạn bai toan, tập trung vào giai toan với mạng Petri dâu vào sơ đồ mạng phương pháp tim nghẽn vùng nhớ dệm trống cùa cám biến kênh truyền Cac thuật toán đê xuât đêu dược chứng minh tinh đàn va'hoặc danh giá thông qua cài đặt thực nghiệm Ngồi ra, luận án xây dựng cơng cụ thực thi mơ hình đề xl Các kêl quà nghiên cứu hợp lý đáng tin cậy Nhũng đóng góp mói giá trị cùa đóng góp luận án: Luận án có đong góp sau: Đề xl mơ hình WSN-PN mơ hình WSN-CPN nhẳm mơ hmh hóa cho i) mạng cam biến không dây thông qua mạng Petri mạng Petri tơ màu Đe xuất thuật tốn nhãm tàng lốc tim kiêm nghẽn mơ hình WSN-PN ii) dựa vào kỹ thuật gom cụm tim kiếm theo Heuristic Đe xuất mơ hình PDP-WSN-CPN cho phép người dùng tùy chình cac tham iii) số mạng Xây dựng cơng cụ CODE-WSN nhàm thực mơ hình iv) Những ưu điểm thiếu sót điểm cần bổ sung sửa chữa: Ưu điềm: - Luận án bô cục gôm 139 trang chia làm chương phân tài liệu tham khào phân phụ lục - Hình thức cùa luận án trinh bày phú hợp với nội dung cua luận an - Văn phong viết lốt trinh bay rõ rang kết qua nghiên cứu - Các ký hiệu dùng luận án phú họp, chứng minh lập luận lỹ giai lốt •' Đ lù Các cơng trinh dược công bố phù họp với nội dung nghiên cứu Các bai báo cộng bót phàn ánh kêt qua nghiên cứu qua chương cua luận ản Nhược điềm: - Nên có Bang thuật ngữ viết lẳt: nhiều tù tiêng Anh thông dụng dược dung thường ■ xuyên luận án cần bồ sung thêm bang thuật ngữ tiêng Anh - Việt không nhât thiết viết lại liếng Anh qua nhiều lần - Nên thống dùng lư: o Nhiều trang tác giả dùng từ "bất cân đối", nhiều chỗ khác dùng tù "không cán đối", o Tương tự: internet vạn vát nhiêu hỗ dụng internet ofthings - Trang 95: Cân xem lại lính phu họp ham dộ lin cậy cua pin Z.R thú lự khoang giá trị cua E (nếu E từ 100% đến Max%) % - Xem lại định nghĩa 6.3 (trang 102) vớ) phái biểu rõ rang cẩn làm rõ khái niệm xác suât chuyên trạng thai ,Ọ'| - Cân nhàc phát biêu: KI o Trang 21: ‘ Petri net loại ngón ngữ tốn học thường dung đê mơ hình hệ thống mang ' o —1 Trang 117: “ lựa chọn kiêm tra tác nghẽn mang cam biên không dây minh hoa điển hình cho việc xây dựng mó hỉnh bảng phương pháp hình thức " * Trong mục 2.2.1 gôm kiên thức nên lảng vê mạng Petri, mạng Petri lô máu mạng Petri tô màu phân cẩp cẩn phải trích dần tài liệu tham khao Câu hòi: V| dùng kỹ thuật gom qụm dựa váo mật độ nhâm phai nghẽn mạng cam biên không dây? Hỗy chứng minh Heuristics mục 4.2.2 4.2.3 có lời giải lổt so với cac lời giài khác Vân đê lượng cùa mạng ânh hưởng đèn kết qua cua luận an' Trong nội dung luận án vê đánh giá độ nghèn cua cụm, NCS sử dụng diện tích cụm hình lư cám biên Top Bottom Left Right; khai niệm ch)-dung trường hợp cụm hình dạng lơi; trương hợp cụm hình dạng lịm thi giai qu) ét thê nào? chất lượng cơng trình cơng bố có liên quan đến luận án: Nội dung luận án dược công bố gôm 13 báo, có dàng trẽn tạp chi (trong đo có bai SCIE-Q1) Hội nghị khoa học Các tạp chi hội nghị khoa học có châl lượng tốt Tóm tãt luận án có phán ánh trung thục nội dung ban luận án: Tóm lăt luận án phan ánh trung thực nội dung cua luận án Kết luận Mvề việc luận án có đáp ứng yêu cầu LATS đưa bảo vệ trước hội đông châm luận án câp Trường hay không? 9 Luận àn dap ứng yêu cẩu cua luận án tiến sĩ đồng ý cho nghiên cứu sinh bao vệ trước Hội đong chấm luận án tiên sĩ cấp Trường TP Hồ Chi Minh, ngay-ÍHhangk nãm 2022 PGS.TS Hề Đức Duy PGS TS NGUYÊN ĐÌNH THUÁN DẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PI-ụXllƠCHÍ MINH TRU ƠNG ĐẠI ilộc BÁCH K1IQA ■ V CỌNG HÒA XÃ HỌỈ CHÙ NGHĨA VIỆT NAM Dộc lập - Tự đo - Hạnh phúc BẨN XÁC NHẬN CHỈNH SỪA LUẬN ÁN TIẾN sĩ THEO V KĨÉN ĐỀ NGHỊ CỦA HỘI ĐÒNG ĐÁNH GIÁ LATS CẤP TRUỒNG Ỉ-Iọ tên NCS: _ LÊ NGỌC KIM KHÁNH Đề tài nghiên cứu: MỘT CÁCH TIẾP CẬN HÌNH THỨC TRONG VIỆC MƠ HÌNH HĨA THAM SỐ ĐỘNG CHO BÀI TỐN KIẾM TRA TẮC NGHẼN TRÊN MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG ĐÂY Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mà số chuyên ngành: 64.48.01.01 Tập thể hướng dẫn: PGS TS QUẢN THÀNH THƠ PGS TS BÙI HOÀI THẮNG Càn Biên họp Hội dồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường, Quyết nghị ý kiến nhận xét thành viên Hội đồng, nghiên cứu sinh dã nghiêm túc sửa chữa, bổ sung nội dung luận án buổi họp Hội dồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường vào ngày 11/05/2022 với nội dung chi tiết sau: Ý kiến thầy phản biện I Nên có bảng thuật ngữ tiếng Anh mà sử dụng thường xuyên: ví dụ: Petri-Net: mạng Petri, colored Petri-Net: mạng Petri tô màu -> NCS thêm vào ỏ' trang xiii luận án Sử dụng thống thuật ngữ NCS đà dọc sửa lại loàn luận án dể thuật ngữ dùng thống Mơ hình hố mạng: dùng, cần so sánh đánh giả với mạng Petri? -> NCS thêm số ý giải thích cho việc dùng mạng Petri vào mục Phát biểu vấn dề của-chương Mở đầu, trang Xây dựng không gian trạng thái tối thiểu: lý giải so sánh, đánh giá? Tổng quát? Chưa tương đương? -> NCS dã thêm sô lý giải vê lính tương dương cùa thuật tốn tăng tốc tim kiếm heuristic luận án với thuật tốn lìm kiếm kinh dien BPS mục Thảo luận trang 72 cùa luận án Năng lượng mạng ảnh hưởng the den kết luận án? -* Năng lượng cám biến tham số dược quan tàm nhiều nghiên cứu mạng càm biến không dây Tuy nhiên, mục tiêu luận án trình bày cách mơ hình theo hướng hình thức, nên luận án lạm gác lại tham số Chương 3,4 đế tránh làm bùng nồ không gian trạng thái Ớ Chương 6, luận án có thêm lượng vào mơ hình vi mơ hình linh dộng lối ưu NCS bổ sung thêm phần vào Mục Giời hạn luận án Chương Mơ đầu trang 10 Đánh giá dựa vào gom cụm: với cụm loi Neu cụm lõm giải quyêl thê nào? Quá trình gom cụm luận án diễn hai giai doạn: gom cụm dựa vảo mật độ phân bố cảm biến gom cụm dựa vào mức dộ nghẽn bất cân đơi cùa cảm biên Vói giai đoạn 1, cụm gom dược lồi nên phương pháp đánh giá the tốt Với giai đoạn 2, số cụm lõm, số cụm không nhiều vi thật chất với cách áp dụng tim nghển cho ứng dụng mạng cảm biến không dây mơi trường tự nhiên số lượng cảm biến nhiều (vài chục ngàn cảm biến) nên đa số cảm biến dều dược gom cụm giai doạn đầu Mơn nữa, thuật toán mang tinh chất đánh giá dể định thứ tự kiềm tra nghẽn nên bước quan trọng cùa thuật tốn khơng ảnh hường đến kết NCS xin phép trả lời cho thay phàn biện biên bàn không chỉnh sửa luận án Tham số động: giai thích rõ giới hạn tham số dộng luận án? NCS giải thích rõ lại trang chương Mở đầu luận án Cho toán, phạm vi tẳc nghẽn vùng dệm nên dược mở rộng NCS dã viết rõ điều phần Giới hạn luận án trang 10 Công cụ Petri-Net: khơng hợp lý cho tốn phát tắc nghẽn Petri-Net không cung cấp nhiều thông tin cho người dùng -» NCS nghi ràng với công cụ Coloured Petri Net, cồng cụ đầy dù mạnh mẽ để thẻ tham số cùa mạng việc lập trình hàm cho hành vi mạng giúp việc mơ hình mạng cảm biến khơng dày gần với thực tê NCS sử dụng cơng cụ dể mơ hình hóa tốn Chương cúa luận án 10 Ban chat Petri-Net khơng có lính ngầu nhiên, mơ ta hành vi rât xác nên khơng phù họp chơ phân tích performance khơng có liên quan xác suất -> NCS nghĩ hướng tiếp cận cho toán, nhiên xác suất van sử dụng Petri Net, cụ tồn công cụ Stochastic Petri Net 11 Phương pháp thu giảm: nên nêu tính đắn phương pháp: gom cụm heuristics NCS chình sửa lại Trang 62 72 để làm rõ Tính dăn thuật tốn 12 Vấn đề tên đề tài tham số động: thêm/bớt tham số cùa mạng -ỉ> NCS dã nghiên cứu đoạn dường dài qua Chương 3,4 hình thành nên dược mơ hình tham số động Chương Vì thế, NCS nghĩ tên dề lài hồn tồn xứng đáng cho luận án 13 Chương 6: xác suất để gói tin đến điểm đến với xác suất nghẽn NCS định nghĩa loại xác suất ỏ’ Định nghĩa 6.3 trang 102, có nêu ✓ rõ khác biệt xàc suât tới điếm xác suất nghẽn, đồng thời bố sung them công thức để tính xác suất nghẽn cho người đọc dễ hiểu 14 Chương 6: xác suất chọn đường dể tính xác suất nghẽn -ỉ’ Việc đưa xác suất nghẽn cho tốn nhàm giúp network planner có thêm thông tin để xác định tham sổ ban đau cho mạng vận hành cách trơn trư Xác suất chọn đường di quan trọng việc tính xác suất nghẽn Vi dụ, đường gồm nhiều bước, giả sử chọn dường 1—3 với xác suất 0.7 đường 1—2 với xác suất 0.3 Giả sử đường -3 đường không đến nghẽn, nghĩa xác suất nghẽn nhỏ 0.3 Nhưng lúc đầu, network planner lại gán xác suất chọn đường hai nhánh 0.5 kết xác suất nghẽn khác Vì thế, tham số cần thiết 15.Tại không phát triển thuật tốn phân lán, lập trình song song cho đề tài? NCS nghĩ dây hướng mở rộng cho đề tài, NCS đà thêm vào Hướng phát triển trang 119 Ỷ kiến thầy cô khác hội dồng Vân dê kiêm chứng nghẽn mạng thực tê băng giả lập? Đúng thực tế có số báo vừa đua mơ hình theo phương pháp hình thức vừa thực bải toán simulation để kiếm chứng NCS làm việc lần trình nghiên cứu với việc cơng bơ thuật tốn COCA băng giả lập đưa thuật toán áp dụng vào mơ hình hình thức Kết IS1 gần cơng bố NCS với cách làm simulation NCS xem lại chương NCS bố cục lại Chương cho rõ ràng hon cho người dọc NCS làm rõ mức độ dạt dược mục tiêu phần Kết luận -♦ NCS dã viết lại để thấy rõ mục tiêu luận án phần Kết luận trang 118 NCS chỉnh lại phần giới thiệu cho rõ với tên LA -> NCS chỉnh sửa lại số phần rải rác Chương Mở dầu để làm rõ tên luận án NCS xem lại việc dùng thuật ngũ' nhát quán, viết tắt dược đưa đẩu LA -> NCS thêm vào trang xiii luận án chỉnh sửa đế từ ngữ dùng quán NCS xem lại danh mục công bố khoa học NCS chỉnh sửa ỏ' Trang 120 luận án Tóm tắt luận án Tp Hồ Chi Minh, ngày 20 tháng năm 2022 Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ lên) ÓUT l/Ị/14 CHỦ TỊCH HỌ1 DỊNG THƯ KỶ HỘI ĐỊNG (Ký, ghì rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)