Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng mạng manet

BỘTHƠNGTINVÀ TRUYỀN THƠNG HỌCVIỆNCƠNGNGHỆBƯUCHÍNHVIỄNTHƠNG VŨKHÁNH Q NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆUNĂNGMẠNGMANET LUẬNÁN TIẾNSĨKỸTHUẬT HàNội-2021 HỌCVIỆNCƠNGNGHỆBƯUCHÍNHVIỄNTHƠNG BỘTHƠNGTINVÀ TRUYỀN THƠNG HỌCVIỆNCƠNGNGHỆBƯUCHÍNHVIỄNTHƠNG PHẠMTHỊ THÚYHIỀN VŨKHÁNH Q NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI THIỆN NGHIÊNCỨU GIẢIPHÁP HIỆUNĂNGMẠNGMANET CẢITHIỆNHIỆUNĂNGHỆTHỐNGTRUYỀNTHƠNG QUANG KHƠNGDÂY Chunngành:KỹthuậtViễnthơng Chunngành:KỹthuậtViễnthơng Mã số: 62.52.70.05 Mã số: 9.52.02.08 LUẬNÁN TIẾNSỸKỸ THUẬT LUẬNÁN (DỰTHẢO) TIẾNSĨKỸTHUẬT NGƯỜIHƯỚNGDẪNKHOAHỌC NGƯỜIHƯỚNGDẪNKHOAHỌC 1.PGS.TS.Bùi TrungHiếu PGS.TS.NguyễnTiếnBan 2.1 TS.VũTuấn Lâm PGS.TS.NguyễnĐìnhHân HàNội-2021 LỜICAMĐOAN Nghiên cứu sinh cam đoan cơng trình nghiên cứu Cáckếtquả,sốliệunghiêncứuđượctrìnhbàytrongluậnánlàtrungthực,kháchquan.Một phần nội dung luận án công bố tạp chí khoa học chunngành,phầncịnlạichưatừngđượccơngbốtrongbấtkỳcơngtrìnhnàokhác Nghiên cứu sinh cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án đãđượccảmơn, cácthơngtintríchdẫntrongluậnánnàyđềuđượcchỉrõnguồngốc Hà Nội, ngày 20 tháng 01năm 2021TÁCGIẢLUẬNÁN NCS.VũKhánh Quý LỜI CẢMƠN Trong trình thực Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu giải pháp cải thiệnhiệu mạng MANET”, nghiên cứu sinh nhận giúp đỡ nhiệt tình vềmọimặtcủatậpthểlãnhđạo,cácnhàkhoahọc,cánbộcủaKhoaViễnthơng1,KhoaĐào tạo SauĐạihọc,HọcviệnCơngnghệBưuchínhViễnthơng.Nghiêncứusinhchânthành cảmơnsựgiúpđỡqbáuđó Nghiêncứusinhvơcùngbiếtơnsựhướngdẫnvàchỉbảotậntìnhcủacácthầyhướngdẫn Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, thầy/cô giáo đồngnghiệp quan công tác quan tâm, ủng hộ chí tình hồn cảnh.Đây điều kiện nguồn động lực to lớn để nghiên cứu sinh yên tâm công tác, họctập, nghiên cứu hoàn thành luận án Đặc biệt, nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơncácnhàkhoahọc,cácchungiađãdànhthờigianđọcvàgópýchonghiêncứusinhhồnthiệnlu ậnán Nghiêncứusinhsẽlntrântrọngvàghinhớnhữngtìnhcảmthânthương,sựtin tưởng, động viên, khích lệ mà người thân, gia đình dành cho sinhtrongqtrìnhthựchiệnvàhồnthànhluậnánnày Hà nội, ngày 20 tháng 01 năm 2021TÁCGIẢLUẬNÁN NCS.VũKhánhQ nghiên cứu MỤCLỤC LỜICAMĐOAN i LỜICẢMƠN .ii MỤCLỤC iii BẢNGDANHMỤCCÁCKÝHIỆU v DANHMỤCCÁCTỪVIẾTTẮT vi DANHMỤCCÁCBẢNGBIỂU ix DANHMỤCCÁCHÌNHVẼ x MỞĐẦU CHƯƠNG1.MANETVÀBÀITOÁN CẢITHIỆNHIỆUNĂNG 1.1 Mơhìnhhệ thốngmạngMANET .7 1.2 HiệunăngmạngMANET .8 1.2.1 Cácyếutốảnhhưởng 1.2.2 Cáctiêuchíđánhgiáhiệunăngthơngquamơphỏng .9 1.3 Tìnhhìnhnghiêncứuliênquanđếnluậnán .10 1.3.1 Tìnhhìnhnghiêncứutrongnước .10 1.3.2 Tìnhhìnhnghiêncứutrênthếgiới 11 1.4 Xácđịnhbàitoánnghiêncứu 17 1.5 KếtluậnChương1 19 CHƯƠNG2.ĐỊNHTUYẾNTRONGMẠNGMANET 20 2.1 NguyênlýđịnhtuyếntrongmạngMANET .20 2.1.1 Địnhtuyếnchủđộng 20 2.1.2 Địnhtuyếntheoyêucầu 21 2.2 Thamsốđịnhtuyến .22 2.2.1 Đặcđiểmcủathamsốđịnhtuyến .23 2.2.2 Thamsốdựatrênlưulượng .23 2.2.3 Thamsốdựatrênthôngtinvôtuyến 28 2.2.4 Thamsốdựatrênvịtrívàdiđộng 29 2.2.5 Thamsốdựatrênnănglượng .30 2.3 Bàitoánlựachọnthamsốđịnhtuyến 33 2.3.1 Đơnthamsố 33 2.3.2 Đathamsố 34 2.4 Phươngthứcthunhậnthôngtinđịnhtuyến .35 2.5 Mộtsốgiaothứcđịnhtuyếntiêubiểu 36 2.5.1 GiaothứcđịnhtuyếnAODVvàDSR 36 2.5.2 GiaothứcđịnhtuyếnOLSRvàDSDV .38 2.5.3 Đánhgiáhiệunăngmạngvớicácgiaothứctiêubiểu .39 2.6 KếtluậnChương2 44 CHƯƠNG 3.ĐỊNHTUYẾNCẢITHIỆNHIỆUNĂNGMẠNGMANET 45 3.1 GiaothứcđịnhtuyếnA-WCETT 45 3.1.1 Cáchtiếpcậnvàýtưởngthiếtkế 45 3.1.2 Thamsốđịnhtuyến 46 3.1.3 Đặctảgiaothức .47 3.1.4 Mơphỏngvàphântíchhiệunăngmạng 50 3.2 GiaothứcđịnhtuyếnMM-AODV 53 3.2.1 Cáchtiếpcậnvàýtưởngthiếtkế 53 3.2.2 Thamsốđịnhtuyến 53 3.2.3 Đặctảgiaothức .54 3.2.4 Mơphỏngvàphântíchhiệunăngmạng 56 3.3 GiaothứcđịnhtuyếnQ-AODV 60 3.3.1 Cáchtiếpcậnvàýtưởngthiếtkế 60 3.3.2 Thamsốđịnhtuyến 60 3.3.3 Đặctảgiaothức .61 3.3.4 Mơphỏngvàphântíchhiệunăngmạng 65 3.4 KếtluậnChương3 70 CHƯƠNG 4.ĐỊNHTUYẾNNÂNGCAOTUỔITHỌMẠNGMANET .71 4.1 Địnhtuyếntiếtkiệmnănglượng .71 4.1.1 Giớithiệu .71 4.1.2 GiaothứcđịnhtuyếnAERP .72 4.1.3 GiaothứcđịnhtuyếnHPLR .77 4.1.4 Đánhgiáhiệunăng 79 4.2 GiảiphápphốihợpmạngMANETvàđámmây 83 4.2.1 Giớithiệu .83 4.2.2 Địnhtuyếndựatrêncơchếphốihợpcủacácmáychủ 85 4.2.3 Phântíchhiệuquảcủacơchế đềxuất 86 4.2.4 Đánhgiáhiệunăng 87 4.3 KếtluậnChương4 90 KẾTLUẬN 91 HƯỚNGPHÁTTRIỂNCỦAĐỀTÀILUẬNÁN 93 CÁCCƠNGTRÌNHKHOAHỌCĐÃCƠNGBỐ 94 TÀILIỆUTHAMKHẢO 95 PHỤLỤC 102 BẢNGDANH MỤCCÁCKÝHIỆU Kýhiệu Ýnghĩa Ps Sốgóitingửibởinútnguồn Pr Sốgóitinnhậnđượctạinútđích ts Thờigiangửigóitintạinútnguồn tr Thờigiannhậngóitintạinútđích KT Kíchthướcgóitin T Packetroutikg Thờigianthựchiệnmộtmơphỏng Tổngsốgóitinđịnhtuyếntrong mộtmơ Rj(t) Dựkiếntuổithọtốithiểucủatuyếnj df Xácsuấttruyềnthànhcơnggóitin dr Xácsuấtnhậnthànhcơnggóitin ETX(i) Sốlầntruyềndựkiếntrênliênkếti ETX B TổngETXcủacácchặngthuộctuyếnp Băngthơngcủakếtnối ETT(i) ChiphíETTtrênliênkếti ETX ChiphíETTtrêntuyếnp β Trọngsốcânbằng Ei Nănglượngcịnlạicủa nút mạngi EmaS Nănglượngkhởitạobanđầucủamỗinútmạng TCE Tổngnăng lượngtiêu thụ p Tuyếnđường cặpnútnguồn-đích P Tậpcáctuyếnđườnggiữamộtcặpnútnguồn-đích l Liênkếttrựctiếpgiữahainútmạng DANHMỤC CÁCTỪVIẾTTẮT Từviếttắt 3MRP 4G/5G A ThuậtngữTiếngAnh MultimediaMultimetricMapAwareRoutingProtocol 4/5MobileGeneration AdvanceWeightedCumulative Expected A-WCETT TransmissionTimeRoutingProt ocol ACK Acknowledgement AnAdvancedEnergyEfficient andHighPerformanceRoutingProt AERP ocol ALMEL- AlternateLinkMaximumEn AODV ergyLevel-AODV AdAODV HocOnDemandDistanceVector B BA BackAgent BalancedBatteryUsageAd BBUhoc On-demand AODV DistanceVector BER BitErrorRate C Cluster-Base LifeCBLTR TimeRouting CBR Constant BitRate CrossLayerDecisionBasedRou CLDBRP tingProtocol CMMBCR ConditionalMMBCR CORA ControlOverheadReductionAlg orithm C-RAN Cloud-RadioAccessNetwork ThuậtngữTiếngViệt Giao thức định tuyến đa thamsốchoứngdụngmạngđaphư ơngtiệndựatrênvịtrí Thếhệmạngdiđộngthứ4/5 Giaothức đ ịn ht uy ế n trọngs ố tíchlũyETTcảitiến Xácnhận Giaothứcđịnhtuyếnhiệuquả năngl ợ n g v đ ả m b ả o h i ệ u Giaothứcđịnhtuyến dựatrên mứcnănglượng củaliênkết Địnhtuyến theoyêucầu Táctử trảlời Giaothứcđịnhtuyếncânbằngpint heovectorkhoảngcách TỷlệBitlỗi Giaothứcđịnhtuyếnphâncụmdựatr êntuổithọcủanútmạng Tốcđộbitkhôngđổi Giaothứcđịnhtuyếnd ựa quyếtđịnhxuyênlớp Địnht u y ế n d ự a t r ê n t h a m s ố pintốithiểu-tốiđavàđiềukiện Thuậtt o n g i ả m g ó i t i n đ i ề u khiển Mạngtruynhậpvôtuyếnđám mây D DSDV DSN DestinationSequencedDis tanceVector DestinationSequenceNumber Giaothứcđịnhtuyếnvectorkhoả ngcáchtheothứtựđích Sốthứtựđịnhdanhđích Từviếttắt ThuậtngữTiếngAnh DSR DynamicSourceRouting ThuậtngữTiếngViệt Giaothứcđ ị n h t u y ế n n g uồn động E ESDSR EnergySavingDSR ETT ETX F FA G GPS H ExpectedTransmissionTime ExpectedTransmissionCount Giaothứcđịnhtuyếntiếtkiệmnă nglượngdựatrênDSR Thờigiantruyềnkỳvọng Sốlầntruyềndựkiến ForwardAgent Táctửchuyểntiếp GlobalPoisitioningSystem Hệthốngđịnhvịtoàncầu HopCountbasedEnergy HCESDSR SavingDynamicSourceRo uting HighPerformanceLonger LastingNetworkLifetimeRo HPLR utingProtocol I ID Identify IntersectionDynamicVANETRo IDVR uting TheInternetEngineeringTask IETF Force L LQ QueueLength M MAC MediumAccessControl MANET MobileAdhocNetwork MARMobileAgent-AODV AODV MinimumBatteryCost MBCR Routing MMMulti-MetricAODV AODV MaxMMBCR MinimumBatteryCostRouting MPR Multi-PointRelay MultipleQoSParametersbas MQSPR edRoutingprotocol MTPR MinimalTotalPowerRouting Địnht u y ế n n g u n đ ộ n g t i ế t kiệ mnănglượngtheosốhop Giaothứcđịnhtuyếnhiệunăngcaovà tăngtuổithọcủamạng Địnhdanh góitin Giaothứcđịnhtuyến mạngcácphươngtiệngiaothơng Nhóm đặc trách kỹ thuật Internet Độdàihàngđợi Điềukhiểntruycậpmơitrường Mạngdiđộngtùybiến Giaot h ứ c đ ị n h t u y ế n A O D V dựatrêntáctửdiđộng Địnhtuyến sốliệu pintốithiểu Giaot h ứ c đ ị n h t u y ế n đ a t h a m số Địnht u y ế n d ự a t r ê n t h a m s ố pintốithiểu-tốiđa Chuyểntiếpđađiểm Giaot h ứ c đ ị n h t u y ế n s d ụ n g đathamsốđảmbảoQoS Giaothứcđịnhtuyếntốithiểu hóacơngsuất Từviếttắt ThuậtngữTiếngAnh MTPR MinimalTotalPowerRouting ThuậtngữTiếngViệt Địnhtuyếnvớitổngcơngsuấttố ithiểu N NPcomplete NS2 O Non-deterministicPolynomialtimeComplete NetworkSimulator2 Bàitốncóđộphứctạpkhơngxácđ ịnhtrongthờigianđathức Phầnmềmmơphỏng mạng OLSR OptimizedLinkStateRoutingProt ocol Giaothứcđịnhtuyếntốiưuđườngli ênkết Giaothứcđịnhtuyếntheotrạngtháiđư ờngliênkết Mơhìnhthamchiếu7lớp OSPF OpenShortestPathFirst OSI P PLR OpenSystemsInterconnection PRP PacketLossRatio High-PerformanceRouting Protocol Tỷlệmấtgóitin Giaothứcđịnhtuyếnhiệunăng cao Q Q-AODV R RREP RREQ RRER S SNR SSA T TCP TCE TORA TTL V Quality-AODV RouteReply RouteRequest RouterError SignaltoNoiseRatio Signal StabilitybasedAdaptiveRoutingProto col TransmissionControlProtocol TotalComsumedEnergy TemporallyOrderedRouting Algorithm TimeToLive VANET VehicularAd-hocNetwork VoD VoIP W VideoonDemand VoiceoverInternetProtocol WCETT Weighted CumulativeExpectedTransmis sionTime Giaothứcđịnhtuyếnđảmbảoch ấtlượngdịchvụ Góitintrảlờilộtrình Góitinu cầulộtrình Góitinđiềukhiểnbáolỗi Tỷlệtínhiệutrên nhiễu Giaothứcđịnhtuyếnthíchnghidựa trêncườngđộtínhiệu Giaothức truyềntincậy Tổngnăng lượngtiêu thụ Thuậttốnđịnhtuyếntheothứ tựthờigian Thờigian sốngcủagóitin Mạng tùy biến phương tiệngiaothông Dịchvụvideotheoyêu cầu TruyềnâmthanhdựatrênIP Giaot h ứ c đ ị n h t u y ế n s d ụ n g trọngsốtíchlũyETT