Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.Nâng cao hiệu năng trong mạng VANET bằng việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN HOÀNG CHIẾN NÂNG CAO HIỆU NĂNG TRONG MẠNG VANET BẰNG VIỆC CẢI TIẾN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN Mã số: 48 01 04 Hà Nội - 2023 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Cơng nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Thanh Giang Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện họp Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam vào hồi năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ Thư viện Quốc gia Việt Nam giờ, ngày tháng DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Nguyen Hoang Chien and Pham Thanh Giang, “Controlling Adaptive Contention Window to Improve Safe Message Received Rate in VANET”, International Journal of Computer Networks and Communications (IJCNC), 2022, vol 14, no 5, pp 51-64 (SCOPUS Q4) Nguyen Hoang Chien and Pham Thanh Giang, “Adaptive Sliding Contention Window Design to Minimize Safe Message Collision Rates with Different Priority Levels in VANET”, Journal of Communications (JCM), 2023, vol 18, no 6, pp 369-376 (SCOPUS Q3) Nguyễn Hoàng Chiến, Phạm Thanh Giang, “Đánh giá hiệu giao thức định tuyến với mơ hình đường cao tốc mạng VANET”, Hội thảo quốc gia lần thứ XXII: Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ thơng tin truyền thơng - Thái Bình, 2829/6/2019, pp 65-70 Phạm Thanh Giang, Nguyễn Hoàng Chiến, “Nâng cao khả chấp nhận gói tin giao thức truyền quảng bá chuẩn IEEE 802.11p”, Hội thảo quốc gia lần thứ XXIV: Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ thông tin truyền thông - Thái Nguyên, 13-14/12/2021, pp 337-342 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Mạng phương tiện phi cấu trúc - VANET (Vehicular Ad hoc Network) sử dụng hệ thống giao thông thông minh - ITS (Intelligent Transportation Systems) để điều khiển truyền thông không dây môi trường phương tiện Trong mạng VANET, giao thức IEEE 802.11p chấp thuận tiêu chuẩn hỗ trợ ứng dụng giao thông thông minh Trong chuẩn IEEE 802.11p, lớp vật lý – PHY (Physical) phân lớp điều khiển truy cập môi trường - MAC (Media Access Control) hai thành phần quan trọng có tính chất định đến việc sử dụng kênh truyền luồng liệu [57] Trong năm gần đây, lĩnh vực cộng đồng nghiên cứu quan tâm sâu giải toán then chốt phân lớp MAC chuẩn IEEE 802.11p nhằm cải thiện hiệu nâng cao chất lượng dịch vụ cho ứng dụng mạng VANET Bài toán phân lớp bao hàm nhiều vấn đề cần giải VANET với ràng buộc phức tạp mặt kỹ thuật Trong vấn đề quan tâm nhiều nhất điều khiển tắc nghẽn gây tranh chấp tài nguyên xung đột truyền thông phương tiện luồng lưu lượng liệu mạng Như vậy, cách tăng mật độ phương tiện, tỷ lệ xung đột kênh tăng lên dẫn đến xảy tắc nghẽn mạng Sự xuất tắc nghẽn làm tăng độ trễ tỷ lệ mất gói tin (đặc biệt thơng báo an tồn) dẫn đến giảm thiểu hiệu mạng VANET Để đảm bảo độ tin cậy, truyền thông phương tiện an tồn cải thiện hiệu śt VANET chất lượng dịch vụ - QoS (Quality of Service) phải hỗ trợ Điều khiển tắc nghẽn cách hiệu cần sử dụng để hỗ trợ QoS Bằng cách điều khiển tắc nghẽn, độ trễ tỷ lệ mất gói tin kiểm sốt hiệu VANet cải thiện nhằm tạo mơi trường an tồn đáng tin cậy cho người dùng VANET [8-12] Do phương pháp để giải vấn đề này, cần phát triển để nâng cao hiệu mạng VANET phương pháp điều khiển tắc nghẽn, đặc biệt tình khẩn cấp thơng báo an tồn phải truyền cách nhanh chóng mà khơng bị mất gói tin độ trễ đáng kể Mục tiêu nghiên cứu luận án Trên sở phân tích tính cấp thiết động lực nghiên cứu, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài “Nâng cao hiệu mạng VANET việc cải tiến phương pháp điều khiển truy cập” Để đảm bảo tính khả thi nghiên cứu với điều kiện giới hạn thời gian, hạ tầng trang thiết bị có, nghiên cứu sinh xác định mục tiêu luận án nghiên cứu, đề xuất cải tiến phương pháp điều khiển tắc nghẽn lớp MAC nhằm nâng cao hiệu mạng VANET Các đề xuất cải tiến tập trung vào điều khiển tương tranh mạng thơng qua việc điều chỉnh thích ứng kích thước cửa sổ tương tranh - CW (Contention Window) tối ưu hóa tham số QoS để truyền quảng bá hiệu nhằm tăng tỷ lệ nhận, trì phân biệt theo độ ưu tiên giảm tỷ lệ xung đột lưu lượng thông báo an tồn Các cải tiến cụ thể hóa nội dung sau đây: Đề xuất phương pháp điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng nhằm cải thiện tỷ lệ nhận thành công thông báo an toàn mạng VANET Đề xuất phương pháp điều khiển cửa sổ tương tranh trượt thích ứng để nâng cao trì phân tách riêng biệt luồng liệu ưu tiên khác giảm thiểu tỷ lệ xung đột thơng báo an tồn mạng VANET Các nội dung nghiên cứu luận án Nâng cao hiệu mạng VANET chủ đề nghiên cứu rất rộng phức tạp Để hoàn thành mục tiêu nghiên cứu, luận án tập trung vào đối tượng phạm vi mạng VANET sau: Đối tượng nghiên cứu: i Tầng điều khiển truy cập môi trường truyền MAC chuẩn 802.11 ii Cơ chế điều khiển truy cập kênh truyền phân tán nâng cao IEEE 802.11p EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) Phạm vi nghiên cứu: i Nghiên cứu giải pháp điều khiển thích ứng kích thước cửa sổ tương tranh chế truy nhập kênh truyền phân tán nâng cao IEEE 802.11p EDCA, tối ưu hóa tham số QoS để truyền quảng bá hiệu cho luồng lưu lượng thơng báo an tồn nhằm nâng cao hiệu mạng CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MẠNG VANET 1.1 Giới thiệu mạng không dây Ad hoc 1.2 Giới thiệu mạng VANET 1.3 Các thành phần giao thức VANET 1.4 Hiệu mạng VANET 1.4.1 Khái niệm hiệu 1.4.2 Các độ đo hiệu mạng 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu 1.4.3.1 Hiện tượng multipath đường truyền 1.4.3.2 Sự suy giảm tín hiệu dung lượng kênh truyền 1.4.3.3 Biến động định tuyến 1.4.3.4 Điều khiển tắc nghẽn Khi có nhiều gói tin từ nhiều nguồn khác đến nút mạng với cổng giống thời điểm có nhất gói tin chuyển tiếp đến nút mạng khác, gói tin cịn lại bị đẩy vào hàng đợi liên kết đầu mà chúng yêu cầu Nếu tốc độ chuyển gói tin khỏi nút mạng nhỏ tốc độ gói tin đến nút mạng sau khoảng thời gian hàng đợi đầy xảy tượng tắc nghẽn Trên thực tế, phương pháp điều khiển tắc nghẽn giao thức TCP (Transmission Control Protocol) đề xuất cho mạng có dây mà tắc nghẽn ngun nhân dẫn đến mất gói tin Tuy nhiên, MANET mất gói tin xảy tắc nghẽn, mất định tuyến, lỗi kênh truyền Thật vậy, MANET đối mặt với vấn đề tương tranh việc chia sẻ môi trường không dây tất nút di động dẫn đến việc tăng số lượng gói tin bị mất mạng Tính di động vấn đề gây mất định tuyến dẫn đến mất gói tin mạng Hơn nữa, có nhiều thách thức liên quan đến liên kết không dây gây mất gói tin mạng khơng dây, chẳng hạn bị tấn công, lỗi liên kết, lỗi kênh truyền chia sẻ băng thông không công [23, 52-54] Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn có MANET khơng hiệu VANET đặc tính riêng VANET so với MANET Một số nguyên nhân tắc nghẽn cần xem xét [55]: Do lưu lượng mạng Khả hạn chế nút mạng Tính khơng đồng mạng liên kết Hạn chế giao thức 1.4.4 Phương pháp đánh giá hiệu mạng VANET 1.5 Kết luận Chương Trong chương này, luận án trình bày khái qt mơ hình, cấu trúc điều khiển, thành phần giao thức yếu tố ảnh hưởng đến hiệu mạng VANET Trong sâu phân tích vấn đề tồn có ảnh hưởng lớn đến hiệu mạng VANET Trên sở vấn đề này, hướng nghiên cứu luận án xác định đề xuất chế, giải pháp điều khiển tắc nghẽn nhằm cải thiện hiệu chất lượng dịch vụ truyền liệu mạng VANET Nội dung chương tổng hợp từ tài liệu chuyên ngành phần trích rút từ công bố 01 báo khoa học chuyên ngành [CT3] CHƯƠNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG VANET 2.1 Điều khiển tắc nghẽn mạng VANET 2.1.1 Nguyên lý điều khiển tắc nghẽn 2.1.2 Kiến trúc điều khiển tắc nghẽn xuyên lớp Trong Hình 2.1 [62], thực thể quản lý xem xét để phát điều khiển tắc nghẽn Phát tắc nghẽn sử dụng số thông tin từ lớp ứng dụng để phát tắc nghẽn xảy mạng Ngoài ra, tắc nghẽn phát cách cảm nhận kênh truyền truyền lớp vật lý đo số tham số mức độ sử dụng kênh truyền Hình 2.1Kiến trúc điều khiển tắc nghẽn xuyên lớp VANET [62] Việc điều khiển tắc nghẽn tiến hành theo cách khác lớp mạng khác 2.1.3 Phương pháp phát tắc nghẽn Trong VANET, phát tắc nghẽn sử dụng hai phương pháp bao gồm phương pháp dựa kiện dựa phép đo [62, 64] Phương pháp dựa kiện phát tắc nghẽn dựa thông báo an toàn hướng kiện Phương pháp dựa phép đo phát tắc nghẽn cách định kỳ cảm nhận kênh truyền đo số thông số số lượng thông báo hàng đợi [19], thời gian chiếm dụng kênh truyền [65] mức độ sử dụng kênh truyền [62] 2.1.4 Phương pháp điều khiển tắc nghẽn Phương pháp điều khiển tắc nghẽn VANET phân loại dựa tiêu chí khác Nó dựa phương pháp định ngăn chặn điều khiển tắc nghẽn, phương pháp điều khiển tắc nghẽn VANET phân thành ba loại bao gồm: phương pháp chủ động, phản ứng phương pháp lai [11, 62, 66] Trong phương pháp chủ động, dựa số thông tin số lượng phương tiện lân cận, mơ hình khởi tạo liệu, tham số truyền điều chỉnh cho xảy tắc nghẽn ngăn chặn Phương pháp phản ứng sử dụng thông tin điều kiện tắc nghẽn kênh truyền để định phương pháp nên tiến hành điều khiển tắc nghẽn cách điều chỉnh tham số truyền Phương pháp điều khiển tắc nghẽn thứ ba phương pháp lai sử dụng lợi phương pháp chủ động phản ứng 2.2 Một số vấn đề điều khiển tắc nghẽn còn tồn chế truyền quảng bá mạng VANET Trên sở phân tích cho thấy việc điều khiển tắc nghẽn VANET phải đối mặt với nhiều vấn đề, thách thức đặc tính riêng biệt VANET Một số vấn đề cịn tồn nhận thấy cơng nghệ IEEE 802.11 chưa có phương pháp quản lý tài nguyên cách hiệu Đặc biệt trường hợp truyền quảng bá thông báo an tồn Cụ thể là: Khơng thể truyền lại lần truyền quảng bá khơng thành cơng chúng khơng thể phát lỗi Kích thước cửa sổ tương tranh khơng thể thay đổi thiếu khôi phục phân lớp MAC khung tin quảng bá Vấn đề nút ẩn tồn thiếu trao đổi RTS/CTS Do khả truy cập kênh phương tiện xác định trực tiếp giao thức CSMA/CA lớp MAC, vấn đề tắc nghẽn kênh giải cách làm giảm khả truy cập kênh thông qua việc sửa đổi tham số điều khiển giao thức CSMA/CA Điều khiển tắc nghẽn cách xác định giá trị phù 3.1 Đặt vấn đề 3.2 Một số nghiên cứu liên quan 3.3 Giải pháp điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng ACWC 3.3.1 Phương pháp giám sát lưu lượng quảng bá mạng Để kết hợp chế EDCA VANET, tác giả phân loại thông báo khác theo mức độ khẩn cấp yêu cầu độ trễ liệt kê Bảng 3.1 [7, 40, 77] Bảng 3.1 Mức độ ưu tiên loại thông báo VANET Priority Các loại thông báo VANET Priority 1: (AC[3]) Thông báo khẩn cấp Priority 2: (AC[2]) Thông báo cảnh báo khẩn cấp Priority 3: (AC[1]) Thông báo quảng bá định kỳ Priority 4: (AC[0]) Thông báo quảng cáo dịch vụ Theo tiêu chuẩn DSRC VANET, phương tiện quảng bá trạng thái cho phương tiện lân cận khoảng 10 lần giây [93, 94] Như vậy, nút VANET phát xung đột tắc nghẽn cách phân tích số trình tự - SN (Sequence Number) khung tin mà nút nhận thành công từ nút lân cận [95] Dựa việc quan sát khung tin nhận gần đây, nút xác định điều kiện cục mạng 3.3.2 Cấu trúc liệu ghi nhận lưu lượng quảng bá mạng Để xác định trạng thái cục mạng, nút trì bảng với cấu trúc liệu trình bày Hình 3.3, để ghi lại thơng báo phản hồi từ nút lân cận mà nút nhận khung tin gần Địa chỉ MAC Số trình tự Tỷ lệ nhận Nhãn thời gian Hình 3.3 Cấu trúc liệu bảng 10 Các mục bảng cập nhật cách định kỳ, liệu mục cập nhật trước loại bỏ để không làm ảnh hưởng đến việc tính tốn điều kiện mạng cục Sau ngưỡng thời gian chờ thông báo broadcast không nhận từ nút mục bị loại bỏ khỏi bảng với giả định nút khỏi phạm vi truyền 3.3.3 Phương pháp tính tỷ lệ nhận 𝑖 Để xác định tỷ lệ nhận nút i, giá trị gọi 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 sử dụng để tính tốn giá trị tỷ lệ nhận trung bình Số trình tự 𝑖 tham số quan trọng để xác định tỷ lệ nhận Để xác định 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 , khác biệt số trình tự nhận kiểm tra thơng qua tham số gọi SNdiff Giá trị SNdiff tính công thức (3.1) 𝑆𝑁𝑑𝑖𝑓𝑓 = { 1, 𝑖𝑓 𝑆𝑁𝑟𝑒𝑣 − 𝑆𝑁𝑝𝑟𝑒𝑣 = 0, 𝑖𝑓 𝑆𝑁𝑟𝑒𝑣 − 𝑆𝑁𝑝𝑟𝑒𝑣 > (3.1) Trong mạng thay đổi nhanh VANET, cần trọng đến điều kiện gần nhất mạng, lý giá trị trung bình 𝑖 có trọng số sử dụng 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 tính tốn cơng thức (3.2) sau: 𝑛𝑒𝑤 𝑜𝑙𝑑 𝑖 𝑖 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 = (1−α) ∗ SNdiff + α ∗ 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 (3.2) Trong công thức (3.2), giá trị α chọn khoảng [0, 1] 𝑖 nhằm điều chỉnh cập nhật thơng tin bảng từ tính 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 thay đổi nhanh chóng với tình trạng mạng Mỗi nút sử dụng đếm thời gian cập nhật thông qua biến để điều chỉnh hoạt động đếm thời gian nhằm xác định trạng thái nút trì, hay kết thúc Khi đếm thời gian kết thúc, nút xác định tình trạng mạng điều chỉnh tham số truyền dẫn 𝑖 Như giải thích trước đó, 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 xác định cho nút bất 11 khung tin nhận Mặt khác, giá trị trung bình tỷ lệ nhận sử dụng để xác định RRlocal, giá trị tính tốn theo chu kỳ Cơng thức (3.3) sử dụng để tính tốn RRlocal 𝑅𝑅𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 = ∑𝑁 𝑖=1 𝑖 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 (3.3) 𝑁 Trong N số lượng nút nhận phạm vi truyền xác định dựa phương pháp mục 3.3.1 Khi nút xác định RRlocal, giá trị so sánh với giá trị RRlocal lưu trước để điều chỉnh kích thước CW 3.3.4 Thuật tốn điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng Để điều khiển thích ứng kích thước CW cần điều chỉnh đếm thời gian backoff để truyền thông báo kịp thời theo tình trạng mạng, cụ thể theo tỷ lệ nhận thông báo mật độ phương tiện cục Trong chế điều chỉnh kích thước cửa sổ tương tranh thực mục 3.3.3 dựa việc phân tích số trình tự khung tin 𝑖 nhận phân lớp MAC 𝑅𝑅𝑎𝑣𝑔 dấu hiệu mức độ tắc nghẽn mạng lưu lượng liệu từ phương tiện cần phải kiểm sốt Thuật tốn điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng trình bày sau: Bảng 3.2 Thuật toán điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng Algorithm Adaptive Contention Window Control Input: Các giá trị CW mặc định cho AC giá trị ngưỡng τ1 Output: Các giá trị CW thích ứng cho AC Khi gói tin gửi đến lớp MAC for each Time /*Tính tốn tham số RRlocal dựa phương pháp đề xuất mục 3.3.3*/ if RRlocal > τ1 then for (level = 0; level < MAX_PRI; level++) 12 CW_old ← CW_[level] new_window ← (CW_old / scaling_factor) win_size ← ((new_window) – 1) /*Tính giá trị mới kích thước cửa sổ tương tranh*/ CW_[level] ← win_size if (CW_[level] < CWmin_[level]) CW_[level] = CWmin_[level] end if end for else if RRlocal < τ1 then for (level = 0; level < MAX_PRI; level++) CW_old ← CW_[level] new_window ← (CW_old * scaling_factor) win_size ← ((new_window) + 1) /*Tính giá trị mới kích thước cửa sổ tương tranh*/ CW_[level] ← win_size if (CW_[level] > CWmax_[level]) CW_[level] = CWmax_[level] end if end for else Duy trì CW tại; end if end for 3.4 Mơ kết 3.4.1 Thiết lập mơ hình mạng tham số mô Kịch mô thiết kế đường cao tốc thẳng biểu diễn hình trịn [17] với bán kính bên 300 m, gồm phương tiện hai hướng hướng đường khoảng cách đường m Các đường có vận tốc nhỏ 13 nhất 16,7 m/s (60 km/h) vận tốc lớn nhất 25 m/s (90 km/h) Khoảng cách phương tiện 20 m Các phương tiện quảng bá cập nhật trạng thái tới phương tiện lân cận sau 100 ms, tốc độ gửi gói tin 10 packet/s 3.4.2 Các đợ đo hiệu 3.4.3 Phân tích và đánh giá kết mô 802.11p 802.11p EDCA ACWC 100 Priority1_802.11p Priority1_802.11p EDCA Priority1_ACWC Priority3_802.11p Priority3_802.11p EDCA Priority3_ACWC 80 Avg Access Delay [ms] Received Rate [%] 60 40 1.92 2.88 3.84 4.8 5.76 6.72 7.68 8.64 Channel Load [Mbps] 1.92 2.88 3.84 4.8 5.76 6.72 7.68 8.64 Channel Load [Mbps] Hình 3.6 Tỷ lệ nhận tồn lưu lượng truy cập Hình 3.9 Độ trễ truy cập Kết mô thể Hình 3.6, cho thấy thuật tốn điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng chế đề xuất cải thiện tỷ lệ nhận thông báo an toàn so với chế mặc định chuẩn 802.11p Khi tải kênh thấp, kết mô cho thấy thuật tốn điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng ảnh hưởng rất đến tỷ lệ nhận thơng báo Khi tải kênh mức trung bình, thể kịch có tải kênh 3.84 Mbps, 4.8 Mbps 5.76 Mbps Tác giả luận án nhận thấy tải kênh tăng cao lên gần băng thơng, thuật tốn điều khiển cửa sổ tương tranh thích ứng cho thấy tác động hiệu việc cải thiện tỷ lệ nhận thơng báo an tồn Kết mô cho thấy tỷ lệ nhận thông báo an toàn chế đề xuất tăng xấp xỉ từ đến 7% so với chế chuẩn 802.11p Khi tải kênh mức cao, đặc biệt mạng có mật độ phương tiện dày đặc, lưu lượng mạng vượt băng thông kênh thể 14 trường hợp tải kênh 6.72 Mbps, 7.68 Mbps 8.64 Mbps Luận án nhận thấy thuật tốn cải thiện đáng kể tỷ lệ nhận tồn thơng báo an tồn tăng xấp xỉ từ 5% - 14% so với chế chuẩn 802.11p Tuy nhiên trường hợp thuật toán điều chỉnh tăng kích thước CW để cải thiện tỷ lệ nhận thành cơng thơng báo an tồn dẫn đến làm tăng độ trễ truy cập kết mô thể Hình 3.9 Tuy nhiên tất lớp lưu lượng trường hợp trì độ trễ truy cập mức thấp mục tiêu 100 ms 3.5 Kết luận Chương Trong chương đề xuất chế phối hợp để truyền broadcast thích ứng dựa điều khiển kích thước CW nhằm cải thiện tỷ lệ nhận thành công thơng báo an tồn Kết nghiên cứu chương cơng bố tạp chí quốc tế mạng máy tính truyền thơng thuộc danh mục SCOPUS [CT1] CHƯƠNG THIẾT KẾ CỬA SỔ TƯƠNG TRANH TRƯỢT THÍCH ỨNG ĐỂ GIẢM THIỂU TỶ LỆ XUNG ĐỘT THƠNG BÁO AN TOÀN TRONG MẠNG VANET 4.1 Đặt vấn đề 4.2 Một số nghiên cứu liên quan 4.3 Giải pháp điều khiển cửa sở tương tranh trượt thích ứng ASCWC 4.3.1 Cơ chế điều khiển truy cập ưu tiên Trong chế điều khiển cửa sổ tương tranh trượt thích ứng ASCWC (Adaptive Sliding Contention Window Control), AC[i] cung cấp phạm vi CW riêng biệt Do đó, loại lưu lượng 15 liệu khác chọn đếm thời gian backoff thay đổi động phạm vi [0, CW[AC[i]]] tương ứng Bằng cách phân biệt chặt chẽ phạm vi CW loại lưu lượng liệu, ASCWC giải vấn đề suy giảm băng thơng lưu lượng liệu có độ ưu cao lưu lượng có độ ưu tiên thấp thường xuyên chiếm dụng kênh truyền Hơn nữa, giúp thơng báo an tồn có mức độ ưu tiên cao truy cập kênh nhanh giảm thiểu xung đột thơng báo an tồn Để cải thiện hiệu băng thông điều kiện tải kênh khác nhau, phạm vi CW trùng lặp lưu lượng liệu khác Trong ASCWC, tham số ASCWsize[AC[i]] kích thước CW cho loại lưu lượng liệu Nó tính theo cơng thức (4.1) sau: ASCWsize[AC[i]] = * SF[AC[i]] (4.1) Trong công thức (4.1), SF[AC[i]] hệ số trượt cho loại lưu lượng liệu nhằm xác định thích ứng mức độ trượt lên trượt xuống CW Ngoài ra, tham số ASCWsize[AC[i]] quy định CWLB[AC[i]] giới hạn CWUB[AC[i]] giới hạn CW bất kỳ thời điểm Các giới hạn điều chỉnh cửa sổ trượt nằm khoảng CWmin[AC[i]] CWmax[AC[i]] Khởi tạo ban đầu tham số CWLB[AC[i]] CWUB[AC[i]] tính theo công thức (4.2), (4.3) sau: CWLB[AC[i]] = CWmin[AC[i]] (4.2) CWUB[AC[i]] = CWmin[AC[i]] + ASCWsize[AC[i]] (4.3) Các tham số CWLB[AC[i]] CWUB[AC[i]] quy định khoảng thời gian mà từ AC[i] chọn ngẫu nhiên giá trị backoff 16 Tham số backoffnew đếm thời gian backoff mà phương tiện sử dụng để điều chỉnh kích thước CW, chọn ngẫu nhiên phạm vi [CWLB[AC[i]], CWUB[AC[i]]] tính theo cơng thức (4.4) sau: backoffnew = CWLB[AC[i]] + random((CWUB[AC[i]] – CWLB[AC[i]] + 1)) (4.4) Trong bảng 4.1, luận án thiết lập tham số cho chế đề xuất để phân quyền ưu tiên phương pháp điều khiển cửa sổ tương tranh trượt Bảng 4.1 Tham số luồng liệu ưu tiên Các loại thông báo Thông báo khẩn cấp Thông báo cảnh bảo khẩn cấp Priority CWmin CWmax SF[AC[i]] ASCWsize [AC[i]] AIFS Priority 28 Priority 56 Thông báo định kỳ Priority 16 256 16 32 4.3.2 Thuật toán điều khiển cửa sổ tương tranh trượt thích ứng Trong chế đề xuất điều chỉnh kích thước cửa sổ tương tranh thực ý tưởng điều chỉnh kích thước CW dựa [97] việc phân tích số trình tự khung tin nhận phân lớp MAC Một nút tính tốn tham số RRlocal để dự đốn tình trạng mạng giá trị tính tốn theo chu kỳ mục 3.3.3 Do đó, nút xác định RRlocal, giá trị so sánh với giá trị RRlocal lưu trước để điều chỉnh kích thước CW Mỗi nút trì giá trị ngưỡng τ cố định sử dụng tham số SF[AC[i]] để điều khiển thích ứng kích thước ASCWsize[AC[i]] mục 4.3.1 Thuật toán điều khiển cửa sổ tương tranh trượt thích ứng trình bày sau: Bảng 4.2 Thuật toán điều khiển cửa sổ tương tranh trượt thích ứng 17 Algorithm Adaptive Sliding Contention Window Control Input: Các giá trị CW trượt cho AC mục 4.3.1 giá trị ngưỡng τ CWLB[AC[i]] giới hạn CWmin[AC[i]]; CWUB[AC[i]] giới hạn CWmin[AC[i]] + ASCWsize[AC[i]]; Output: Các giá trị CW trượt thích ứng cho AC Khi gói tin gửi đến lớp MAC for each Time /*Tính tốn tham số RRlocal dựa phương pháp đề xuất mục 3.3.3*/ if RRlocal > τ then for (i = 0; i < MAX_PRI; i++) if (CWLB[AC[i]] - SF[AC[i]] >= CWmin[AC[i]]) CWLB[AC[i]] ← CWLB[AC[i]] - SF[AC[i]] CWUB[AC[i]] ← CWUB[AC[i]] - SF[AC[i]] else CWLB[AC[i]] ← CWmin[AC[i]] CWUB[AC[i]] ← CWmin[AC[i]] + ASCWsize[AC[i]] end if end for else if RRlocal < τ then for (i = 0; i < MAX_PRI; i++) if (CWUB[AC[i]] + SF[AC[i]]