Trang 1 BO GIAO DUC VA DAO TAO DAI HOC HUE TRUONG DAI HOC KHOA HOC NGUYEN BA VINH TIM HIEU MOT SO THUAT TOAN CAU HINH TO-PO TRONG MANG MANET CHUYEN NGANH: KHOA HOC MAY TINH MA SO: 8 48
VAN DE DIEU KHIEN TÔ-PÔ TRÊN MẠNG MANET -sccc: 26 2.2 PHAN CUM TRONG MANET .cccccsscsssessessvessessessrsssessrssressessesaressesseearesees 26 2 Phương pháp phân cụm mạng MANET và mô hỉnh
Đặc trưng chính của mạng MANET phân cụm
Trong một cụm chỉ có đầu cụm, mỗi nút trong mạng MANET phân cụm có thể là đầu cụm hoặc liền kề với các đầu cụm khác Hai đầu cụm bất kỳ không liền kề nhau Mỗi nút trong tập G được biểu diễn bằng một bộ đôi (ip, id), trong đó ip là số duy nhất của mỗi nút, với id = 1 cho nút thuộc cụm và id = 0 cho nút khác Các nút sẽ phát các gói Hello định kỳ đến các nút lân cận, bao gồm các giá trị ip và id của nút gửi.
Một nút có thể tạo ra danh sách các nút lân cận, và tất cả danh sách này sẽ hình thành bảng nút lân cận Chọn một nút có 1p nhỏ nhất và id = 1 làm đầu
Cho s € ® là nút nguồn của một cây phát đa hướng (multicast) và M ŒG {® — {s}} là tập hợp các nút cuối của cây multicast Trọng số đương được ký hiệu là R và trọng số không âm là R” Mỗi liên kết e € E có thể được định nghĩa các chỉ số QoS như hàm độ trễ delay(e), hàm giá cost(e), hàm băng thông bandwidth(e), và hàm độ trễ jitter delay-jitter(e) Tương tự, đối với mỗi nút n € V, có thể định nghĩa các chỉ số như hàm độ trễ delay(n), hàm giá cost(n), và hàm độ trễ jitter.
28 delay-jitter(n): V —> R” và hàm mất gói packet-loss(n): V —> R” Ta cũng sử dụng T(s, M) biểu diễn một cây multicast trong đó các quan hệ như sau:
(1) delay( p(s, f))=>` eeP(s,t) delay(e) ere delay(n),
(2) cos/(p(s, M))=>` eT (s,M) cos/(2)+Д, neP(s,t) cost(n),
(4) delay — jitter( p(s, t)= > ee P(s,t) delay— jitter(e) + er 5 delay — jitter(n),
(5) packet — loss( p(s, t))=1- II 5 (I— packet — loss(n))
P(s, t) biéu dién dudng dan tr nguén s dén nut cudi t cla cay T(s, M)
Bài toán định tuyến phân cụm dựa trên QoS là tìm T(s, M) thỏa mãn các ràng buộc QoS:
Ràng buộc băng thông: bandwidth(p(s, t)) > B
Rang buéc dé tré jitter: delay-jitter(p(s, t)) < J
Ràng buộc mắt gdi: packet-loss(p(s, t)) < L
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các ràng buộc QoS liên quan đến băng thông và độ trễ trong mạng Các yếu tố như D (độ trễ), J (độ trễ jitter), B (băng thông) và C (mất gói) đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ Đặc biệt, băng thông được xem là độ đo tối thiểu, trong khi độ trễ jitter và độ trễ là các độ đo cấp số cộng, và mất gói là độ đo cấp số nhân Với giả định rằng tất cả các nút mạng đều có đủ tài nguyên để đáp ứng các ràng buộc QoS, chúng ta sẽ tập trung vào các ràng buộc này trên các liên kết hoặc cạnh trong mạng.
2.3 MỘT SÓ THUẬT TOÁN CÂU HÌNH TÔ-PÔ
2.3.1 Mô hình và thuật toán FWCA
Chúng ta sẽ tìm hiệu hai mô hình ỗn định nút và mô hình cân bằng tải
2.3.1.1 Tổng hợp ưu tiên nút
Trong mạng không dây Ad hoc, bất kỳ nút nào cũng có thể trở thành đầu cụm Tuy nhiên, các thuật toán phân cụm hiện tại như WCA có thể chọn các nút không mong muốn làm đầu cụm, chẳng hạn như các nút viễn hoặc bị cô lập Để khắc phục hạn chế này, chúng tôi đề xuất thiết lập mô hình tập hợp nút ưu tiên, trong đó xác định một tập hợp các nút thỏa mãn các điều kiện cụ thể Mô hình này giúp lựa chọn các nút phù hợp làm đầu cụm, tăng hiệu quả của thuật toán phân cụm trong mạng không dây Ad hoc.
Bang 2.1: Đặt phân vùng lại nút Đặi tên | Nút mạnh (v) | ` Núi yêu: W(v,) Nói biên: B (vị) | Nút bị cô lập: I(v) Điều kiện đeg (vị > 3 đeg (vị) = 2 deg (v;) =1 deg (v;) =0
Trong Bảng 2.1, mức độ ưu tiên của các nút được xếp hạng từ cao đến thấp như sau: nút mạnh, nút yêu, nút biên và nút bị cô lập Chúng tôi đã thiết lập mô hình tổng hợp ưu tiên nút, trong đó chỉ báo loại nút (ntype) được tính toán dựa trên các mức độ ưu tiên này.
2, đeg (vị) = 2 niype (vs) 3, deg (v) = 1 (2.1)
4, deg (v,) =0 Dựa trên chỉ báo loại nút, giới thiệu một biện pháp mới là “chất lượng nút” của nut v;, q(v;) và được tính như sau: ndq(v;) = ntype(v;) x deg(v;) (2.2)
Hình 2.2: (a) Cấu trúc liên kết hệ thống: (b) Giai đoạn chọn WCA; (c) Giai đoạn hình thành WCA
Mật độ k của nút v được xác định bằng tỷ lệ giữa số cạnh giữa và số k-lân cận của nó Cụ thể, mật độ này tính toán dựa trên số lượng cạnh giữa nút v và các k-lân cận của nó, đồng thời cũng xem xét số nút bên trong k-lân cận Công thức tính mật độ k được thể hiện qua các ký hiệu và định nghĩa liên quan đến mức độ và các cạnh kết nối.
Chất lượng cạnh edq(y) được xác định dựa trên các cạnh nằm giữa đỉnh v và lân cận k của nó, cùng với số lượng các cạnh giữa v và lân cận k Công thức tính toán được biểu diễn như sau: edq(v) = ntype(v) x |e(v)|.
2.3.1.2 Nang luong pin còn lại
Trong WCA, việc tính toán thời gian tích lũy tại nút đầu cụm là rất quan trọng Tuy nhiên, điều này không đảm bảo đánh giá chính xác mức tiêu thụ năng lượng, vì việc truyền thông dữ liệu tiêu tốn nhiều năng lượng và có sự biến động lớn giữa các nút Do đó, chúng tôi áp dụng một phương pháp đơn giản hơn, trong đó mỗi nút điện thoại di động có thể ước tính dễ dàng năng lượng pin còn lại của nó ®BE(v;) Như vậy, nút có năng lượng pin còn lại lâu hơn sẽ là lựa chọn tốt hơn cho cụm đầu.
2.3.1.3 Tăng cường Ổn định cụm
Mặc dù nút trong mạng MANET có tính di động cao, nhưng cần duy trì cấu trúc cụm ổn định để đảm bảo hiệu suất tối ưu Việc thay đổi cụm thường xuyên hoặc phân cụm lại có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất phân bổ tài nguyên vô tuyến và giao thức lập lịch.
31 nghĩa của sự ổn định là cấu trúc cụm không thay đổi trong một thời gian nhất định
Một sơ đồ ổn định mới được đề xuất dựa trên sự khác biệt của vùng truyền, trong đó phạm vi truyền của một nút v nằm trong một vòng tròn có bán kính r Vùng tin cậy chứa các nút lân cận đáng tin cậy với khoảng thời gian xác định, trong khi các nút không tin cậy nằm trong vùng không thuận lợi về mặt tô-pô Để ưu tiên cho các nút đáng tin cậy trong quá trình lựa chọn đầu cụm, chúng tôi giới thiệu một chỉ báo phạm vi (rind) giữa hai nút lân cận v và v.
1, dist(v,v)