Nghiên cứu các phương pháp chọn đường trong mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường sử dụng thu thập năng lượng với sự xuất hiện của các nút nghe lén (tt)

Nghiên cứu các phương pháp chọn đường trong mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường sử dụng thu thập năng lượng với sự xuất hiện của các nút nghe lén (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu các phương pháp chọn đường trong mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường sử dụng thu thập năng lượng với sự xuất hiện của các nút nghe lén (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu các phương pháp chọn đường trong mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường sử dụng thu thập năng lượng với sự xuất hiện của các nút nghe lén (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu các phương pháp chọn đường trong mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường sử dụng thu thập năng lượng với sự xuất hiện của các nút nghe lén (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu các phương pháp chọn đường trong mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường sử dụng thu thập năng lượng với sự xuất hiện của các nút nghe lén (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu các phương pháp chọn đường trong mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường sử dụng thu thập năng lượng với sự xuất hiện của các nút nghe lén (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu các phương pháp chọn đường trong mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường sử dụng thu thập năng lượng với sự xuất hiện của các nút nghe lén (Luận văn thạc sĩ)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - LÊ THỊ HỒNG NGỌC NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỌN ĐƯỜNG TRONG MẠNG CHUYỂN TIẾP ĐA CHẶNG ĐA ĐƯỜNG SỬ DỤNG THU THẬP NĂNG LƯỢNG VỚI SỰ XUẤT HIỆN CỦA CÁC NÚT NGHE LÉN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HCM - 2017 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Trung Duy Phản biện 1: ……………………………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Truyền thông không dây (wireless communications) đạt ưu điểm tính linh hoạt di động Một kỹ thuật cải thiện hiệu suất hoạt động quan tâm nhiều thời gian gần đây, giao thức chuyển tiếp Chuyển tiếp nâng cao tốc độ truyền dẫn, mà mở rộng vùng phủ sóng hiệu mặt lượng Tuy nhiên, khoảng cách nguồn đích đủ xa, chuyển tiếp thực thơng qua nhiều nút trung gian hay nhiều chặng (multi-hop) Truyền thông đa chặng (multi-hop communications) sử dụng rộng rãi mạng cảm biến không dây mạng adhoc chuyển động Đây mạng tự quản (không dựa vào kiến trúc hạ tầng) thiết bị mạng có cơng suất phát lượng giới hạn Kế đến, vấn đề bảo mật thông tin vô tuyến vấn đề quan trọng Bởi tính chất quảng bá kênh truyền, thơng tin gửi bị nghe người nghe không hợp pháp Và cuối cùng, vấn đề lượng trở thành vấn đề cấp thiết ta quan tâm đến thiết bị nhỏ điện thoại di động thiết bị cảm biến Việc hoạt động thường xuyên làm lượng thiết bị suy giảm nhanh chóng, rút ngắn thời gian sống mạng hoạt động dựa thiết bị Với nguyên nhân tạo động lực cho Học viên tìm hiểu nghiên cứu mạng chuyển tiếp vơ tuyến nhận thức đa chặng đa đường sử dụng kỹ thuật thu thập lượng sóng vơ tuyến Trong đề cương khoa học này, Học viên nghiên cứu phương pháp chọn đường (path selection) hiệu nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ cho mơ hình đề xuất Sau tìm hiểu kỹ nghiên cứu liên quan, Học viên tập trung nghiên cứu mơ hình chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật thu thập lượng vô tuyến từ trạm Beacon Hơn nữa, Học viên đề xuất phương pháp chọn đường nhằm nâng cao hiệu hệ thống khảo sát, công nút nghe Dự kiến cấu trúc nội dung luận văn bao gồm 04 chương, cụ thể sau: CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHƯƠNG 3: MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1- LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chuyển tiếp chuyển tiếp đa chặng 1.1.1 Mạng vơ tuyến chuyển tiếp S D Hình 1.1 Mơ hình mạng vơ tuyến chuyển tiếp Một mơ hình chuyển tiếp bao gồm ba thành phần chính: Nút nguồn (S), nút chuyển tiếp (N), nút đích (D) - Nút nguồn: nút gửi liệu tới nút đích - Nút chuyển tiếp: nút có nhiệm vụ chuyển tiếp liệu từ nút nguồn gửi tới Chúng chuyển tiếp để liệu tới nút đích Nút chuyển tiếp dùng kỹ thuật khuếch đại chuyển tiếp (Amplify-and-forward (AF)) [2] giải mã chuyển tiếp (Decode-and-forward (DF)) [2] - Nút đích: nút nhận liệu 1.1.2 Chuyển tiếp hai chặng đa chặng 1.1.2.1 Chuyển tiếp hai chặng 1.1.2.2 Chuyển tiếp đa chặng 1.1.3 Giải pháp đa đường 1.2 Tổng quan bảo mật lớp vật lý 1.2.1 Tổng quát 1.2.2 Ưu điểm bảo mật lớp vật lý 1.3 Tổng quan thu thập lượng 1.4 Các nghiên cứu liên quan lý chọn đề tài 1.4.1 Lý chọn đề tài Lý mà Học viên chọn đề tài “Nghiên Cứu Các Phương Pháp Chọn Đường Trong Mạng Chuyển Tiếp Đa Chặng Đa Đường Sử Dụng Thu Thập Năng Lượng Với Sự Xuất Hiện Của Các Nút Nghe Lén” đưa sau: Một là, truyền thông không dây (wireless communications) đạt ưu điểm tính linh hoạt di động Vì vậy, hệ thống vơ tuyến nhận quan tâm đặc biệt từ nhà nghiên cứu thập niên gần Cùng với phát triển ngày nhanh công nghệ, yêu cầu chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền dẫn, tốc độ lỗi, hiệu lượng, hiệu phổ tần, v.v., trở thành vấn đề thiết yếu Đó lý mà nghiên cứu gần chủ yếu tập trung đề xuất kỹ thuật nhằm nâng cao thông số hiệu cho mạng thông tin vô tuyến Tiếp theo, kỹ thuật cải thiện hiệu suất hoạt động quan tâm nhiều thời gian gần đây, giao thức chuyển tiếp Chuyển tiếp gần kỹ thuật thiếu mạng truyền thông vô tuyến hệ mạng cảm biến không dây (Wireless sensor networks), mạng adhoc chuyển động (Mobile adhoc networks), mạng vô tuyến nhận thức (cognitive radio networks), mạng thu hoạch lượng sóng vơ tuyến (radio frequency energy harvesting) kể mạng truyền thống mạng thông tin di động Chuyển tiếp nâng cao tốc độ truyền dẫn, mà mở rộng vùng phủ sóng hiệu mặt lượng Đối với thiết bị nhỏ, công suất phát thấp nút cảm biến (sensor nodes) thiết bị vô tuyến IoT (Internet of Things), việc thiết lập chế chuyển tiếp liệu mạng phương pháp phổ biến tương lai Ba là, chuyển tiếp hai chặng (dual-hop relay) hay chuyển tiếp hai bước nhảy sử dụng phổ biến thực tế Tuy nhiên, khoảng cách nguồn đích đủ xa, chuyển tiếp thực thông qua nhiều nút trung gian hay nhiều chặng (multi-hop) Truyền thông đa chặng (multi-hop communications) sử dụng rộng rãi mạng cảm biến không dây mạng adhoc chuyển động Đây mạng tự quản (không dựa vào kiến trúc hạ tầng) thiết bị mạng có cơng suất phát lượng giới hạn Kế đến, vấn đề bảo mật thông tin vô tuyến vấn đề quan trọng Bởi tính chất quảng bá kênh truyền, thơng tin gửi bị nghe người nghe không hợp pháp Thông thường, phương pháp mật mã sử dụng để bảo mật thông tin Tuy nhiên, phương pháp bảo mật thường phức tạp việc triển khai chúng thiết bị nhỏ nút cảm biến gặp nhiều khó khăn tốn Để đạt hiệu bảo mật với độ phức tạp thấp hơn, gần đây, phương thức bảo mật lớp vật lý (Physical layer security) thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu Đây phương pháp bảo mật vừa đơn giản vừa hiệu quả, kỹ thuật u cầu thơng tin khoảng cách thông tin trạng thái kênh truyền thiết bị đầu cuối để thiết lập chế bảo mật Do đó, chủ đề nghiên cứu đề cương quan tâm đến vấn đề bảo mật sử dụng tính chất vật lý kênh truyền Và cuối cùng, vấn đề lượng trở thành vấn đề cấp thiết ta quan tâm đến thiết bị nhỏ điện thoại di động thiết bị cảm biến Việc hoạt động thường xuyên làm lượng thiết bị suy giảm nhanh chóng, rút ngắn thời gian sống mạng hoạt động dựa thiết bị Để trì hoạt động cho nút mạng, gần phương pháp thu thập lượng vô tuyến (Radio frequency energy harvesting) thu hút ý nhà nghiên cứu nước Các nguyên nhân liệt kê tạo động lực cho Học viên tìm hiểu nghiên cứu mạng chuyển tiếp vô tuyến nhận thức đa chặng đa đường sử dụng kỹ thuật thu thập lượng sóng vơ tuyến Trong đề cương khoa học này, Học viên nghiên cứu phương pháp chọn đường (path selection) hiệu nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ cho mơ hình đề xuất 1.4.2 Các nghiên cứu liên quan Cho đến nay, có vài công bố nghiên cứu mạng chuyển tiếp đa chặng sử dụng kỹ thuật thu thập lượng sóng vơ tuyến Cụ thể, tài liệu [20], tác giả nghiên cứu mơ hình chuyển tiếp đa chặng với lượng thu thập từ nguồn giao thoa ngồi Trong cơng trình [21], mơ hình chuyển tiếp đa chặng mạng vô tuyến nhận thức dạng đề xuất Sau tìm hiểu kỹ nghiên cứu liên quan, Học viên tập trung nghiên cứu mơ hình chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật thu thập lượng vô tuyến từ trạm Beacon Khác với mơ hình đề xuất [21], mơ hình đề cương khoa học bao gồm nhiều đường nguồn đích Hơn nữa, Học viên đề xuất phương pháp chọn đường nhằm nâng cao hiệu hệ thống khảo sát, công nút nghe CHƯƠNG - MÔ HÌNH HỆ THỐNG 2.1 Mơ hình hệ thống B S N1,1 N1,2 N1,L1 N k ,1 N k ,2 N k ,Lk N M ,1 N M ,2 N M , LM E1 E2 D EK Hin ̀ h 2.1: Mơ hình nghiên cứu Hình 2.1 mơ tả mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường khảo sát luận văn Trong hình vẽ này, nút nguồn S muốn truyền liệu đến nút đích D Giả sử nút nguồn S nút đích D cách xa nút nguồn khơng thể gửi liệu trực tiếp đến nút D Trong mạng này, K nút nghe E1 , E , , E K nỗ lực nghe thông tin gửi từ nguồn nút chuyển tiếp Giả sử rằng, nút nguồn nút đích có M tuyến (route), với M số nguyên dương  M  1 Ta giả sử tuyến thiết lập theo giao thức lớp mạng giao thức Destination Sequenced Distance Vector (DSDV) [22] hay Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) [23] v.v Giả sử tuyến nguồn đích sẵn có nút nguồn S chọn tuyến sẵn có để gửi liệu đến nút nguồn D Ta đánh số tuyến 1, 2, …, M Ví dụ, xét tuyến thứ nhất, tuyến có tất L1  chặng ( L1  hops) với L1 số nút trung gian nguồn đích Ta đặt tên tất nút nguồn đích là: N1,1 , N1,2 , …, N1,L1 Một cách tổng quát, ta xét tuyến thứ k nguồn đích, với k  1, 2, , M Tuyến có tất Lk  chặng với Lk số nút trung gian nguồn đích đặt tên N k ,1 , N k ,2 , …, N k , Lk B S N k ,1 E1 N k ,2 E2 N k ,Lk D EK Hin ̀ h 2.2: Chuyển tiếp liệu tuyến thứ k 2.2 Công suất phát nút Trường hợp 1: Các nút nghe không phối hợp với để giải mã liệu Để nút nghe giải mã liệu nút phát X, nút X cần giảm công suất phát Gọi Rth tốc độ liệu yêu cầu, dung lượng C nhỏ giá trị nút nghe khơng thể giải mã liệu thành công Thật vậy, ta có: 10 2.3 Các phương pháp chọn đường Phương pháp 1: Phương pháp chọn đường ngẫu nhiên (RP: Random Path) Trong phương pháp đầu tiên, với tên gọi chọn lựa ngẫu nhiên, nút nguồn chọn ngẫu nhiên 01 tuyến để truyền liệu đến đích Đây phương pháp đơn giản để chọn lựa tuyến, nhiên phương pháp khơng đạt hiệu tốt kênh truyền fading không quan tâm đến chất lượng kênh truyền tuyến số chặng tuyến Ta gọi tên tuyến chọn tuyến thứ k Phương pháp 2: Phương pháp chọn đường ngắn (SP: Shortest Path) Trong phương pháp thứ hai, với tên gọi chọn lựa đường ngắn nhất, tuyến có số chặng ngắn chọn để truyền liệu Trong nhiều giao thức ví dụ AODV, thông thường tuyến ngắn nguồn đích chọn để gửi liệu Phương pháp viết sau: s : Ls   k 1,2, , M  Lk  1 (2.14) Trong công thức (2.14), ta đặt tên cho tuyến ngắn tuyến thứ s  s  1, 2, , M  , Ls  số chặng có giá trị nhỏ tất tuyến Trong thực tế, xảy trường hợp có nhiều tuyến có số chặng (cùng số nút trung gian) Nếu xảy trường hợp có nhiều tuyến có giá trị Ls  nút nguồn S chọn ngẫu nhiên tuyến để truyền liệu Phương pháp 3: Phương pháp chọn đường tốt (BP: Best Path) Trong phương pháp này, nút nguồn S chọn tuyến có dung lượng kênh lớn để truyền liệu đến đích Thật vậy, ta diễn đạt phương pháp cơng thức tốn học sau: b :Cbe e  max  Cke 2e  k 1,2, , M (2.15) 11 Cơng thức (2.15) có ý nghĩa tuyến thứ b chọn để truyền liệu dung lượng kênh Shannon tuyến b phải đạt giá trị lớn nhất, Cke e dung lượng kênh tồn trình tuyến thứ k đưa công thức (2.13) 2.4 Mơ hình kênh truyền 2.5 Đánh giá hiệu mơ hình đề xuất Pr  n 1,2 , , Lk 1    Lk 1    CNk ,n 1 , Nk , n  Rth     Pr CNk , n 1 , Nk , n  Rth n 1 (2.21) Tương tự, xác suất dừng tồn trình mơ hình SP biểu diễn dạng sau: OPSP  Pr  u 1,2, , Ls 1 Ls 1  C N s , u 1 , N s , u R th  (2.22)       Pr C N s ,u 1 , N s ,u  Rth , u 1 Đối với giao thức BP, xác suất dừng mơ hình tính sau:  OPBP  Pr max  Cke e   Rth k 1,2, , M    Pr k 1  M  n 1,2, , Lk 1 C  N k , n 1 , N k , n R th     (2.23) 2.5.1 Xác suất dừng giao thức RP Ta xét hai trường hợp: Trường hợp 1: Các nút nghe không phối hợp với để giải mã liệu Thay (2.21) (2.37) vào (2.18), ta biểu thức tính xác giá trị xác suất dừng mơ hình RP nút nghe khơng phối hợp với nhau: 12 OPRP  M M  k 1            N  k N , N  N ,B K1 N  k N , N  N ,B   k , n 1 k ,n k , n 1 k , n 1 k ,n k , n 1     Lk 1  K   v v  1       1 CK 2Nk , n 1 , Nk , n   n 1  v 1      N   v    k N ,B N ,E  k , n 1 k , n 1   N  k  N , N     K   N ,B k , n  k , n k , n     v Nk , n 1 ,E  N  k         N k , n 1 , Nk , n   N0 k       (2.38) Trường hợp 2: Các nút nghe phối hợp với để giải mã liệu Từ (2.48), ta đạt biểu thức tính xác xác suất dừng mơ hình RP:     2 N    k N k , n 1 , N k , n  N k , n 1 ,B K1 N  k N k , n 1 , N k , n  N k , n 1 ,B         w1     2  w    M  Lk 1  K 1 2N k , n 1 , N k , n   Nk , n 1 ,E   N  k  N k , n 1 ,B    OPRP   1       N     N ,E   M k 1  n1  w0 w! k  k , n 1   Nk , n 1 , Nk , n         N0 k          N k , n 1 ,E        Nk , n 1 , N k , n  K w1 N  k  N k , n 1 ,B    N     k         (2.49) 2.5.2 Xác suất dừng giao thức SP Sử dụng kết giao thức RP, ta tính xác suất dừng giao thức SP theo hai trường hợp sau: Trường hợp 1: Các nút nghe không phối hợp với để giải mã liệu 13 Trong trường hợp này, xác suất dừng tồn tình mơ hình SP là:        N  s N , N  N ,B K1 N  s N , N  N ,B   s , n 1 s ,n s , n 1 s , n 1 s ,n s , n 1   Ls 1  K  v OPSP        1 CKv 2N s , n 1 , N s , n , n 1  v 1     N  s  N s , n 1 ,B v N s , n 1 ,E     K  N  s  N s , n 1 , N s , n    N s , n 1 ,B    v N s , n 1 ,E  N0 s       N s , n 1 , N s , n  N0 s     (2.50) với Rth s  1  s  (2.51) Trường hợp 2: Các nút nghe phối hợp với để giải mã liệu Trong trường hợp này, xác suất dừng tồn tình mơ hình SP tính sau:   2 N    s N s , n 1 , N s , n  N s , n 1 ,B K1 N  s N s , n 1 , N s , n  N s , n 1 ,B      w1    2 w    Ls 1 K 1 2 N  s  N s , n 1 ,B N s , n 1 , N s , n   N s , n 1 ,E     OPSP            w! n 1 w  N  k   N s , n 1 ,E      N s , n 1 , N s , n  N     k       N s , n 1 ,E     N s , n 1 , N s , n   K w1  N  s  N s , n 1 ,B    N0 s          (2.52) 2.5.3 Xác suất dừng giao thức BP Trường hợp 1: Các nút nghe không phối hợp với để giải mã liệu Như đề cập công thức (2.23), sử dụng cơng thức (2.38), ta có: 14            N  k N , N  N ,B K1 N  k N , N  N ,B   k , n 1 k ,n k , n 1 k , n 1 k ,n k , n 1    Lk 1  K  K   v  OPBP   1       1 CKv 2Nk , n 1 , N k , n    k 1  n 1  v 1       N  k  N k , n 1 ,B v Nk , n 1 ,E      K  N  k  N k , n 1 , N k , n    N k , n 1 ,B      v N k , n 1 ,E  N0 k        Nk ,n 1 , Nk , n   N    k      (2.53) Trường hợp 2: Các nút nghe phối hợp với để giải mã liệu Như đề cập công thức (2.23), sử dụng công thức (2.49), ta đạt được:     2 N     K N     k N , N N ,B k N , N N ,B  k , n 1 k ,n k , n 1 k , n 1 k ,n k , n 1      w1       w    Lk 1 K 1 2 M  N     N , N N ,E k N ,B    k , n 1 k ,n k , n 1 k , n 1   OPBP   1        N     N ,E    w! k 1  n 1 w 0 k  k , n 1   N k , n 1 , Nk , n      N     k          N k , n 1 ,E        Nk , n 1 , Nk , n  K w1 N  k  Nk , n 1 ,B    N    k          (2.54) 15 CHƯƠNG - MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.1 Xác suất dừng giao thức RP Hin ̀ h 3.1: Xác suất dừng giao thức RP vẽ theo P L  2,3 , Rth  0.05, K  2, yE  1   0.1 Hin ̀ h 3.2: Xác suất dừng giao thức RP vẽ theo P nút nghe không cộng tác với nhau, L  2,3 , Rth  0.05, yE  1   0.1 16 Hin ̀ h 3.3: Xác suất dừng giao thức RP vẽ theo P nút nghe cộng tác với để giải mã liệu, L  2,3 , Rth  0.01, yE  1 K  3.2 Xác suất dừng giao thức SP Hin ̀ h 3.4: Xác suất dừng giao thức SP vẽ theo P L  1, 2,3 , Rth  0.05, K  yE  1 17 Hin ̀ h 3.5: Xác suất dừng giao thức SP vẽ theo P nút nghe không phối hợp với L  2,3, 4 , Rth  0.05, K  2, yE  1   0.25 Hin ̀ h 3.6: Xác suất dừng giao thức SP vẽ theo P nút nghe cộng tác với để giải mã liệu, L  2,3, 4 , Rth  0.05, yE  1   0.4 Trong hình vẽ 3.6, xác suất dừng giao thức SP vẽ theo P ta thay đổi số lượng nút nghe Trong hình vẽ này, nút nghe hợp tác với để giải mã liệu Nhìn vào hình vẽ ta thấy tăng số lượng nút nghe lén, giá trị OP tăng nhanh 18 3.3 Xác suất dừng giao thức BP Hin ̀ h 3.7: Xác suất dừng giao thức SP vẽ theo P nút nghe cộng tác với để giải mã liệu, L  2, 4 , Rth  0.75, K  3, yE  1   0.3 Hin ̀ h 3.8: Xác suất dừng giao thức BP vẽ theo P nút nghe không cộng tác với nhau, L  1, 2,3 , Rth  1, yE  1   0.35 Hình vẽ 3.8 cho ta thấy số lượng nút nghe tăng kéo theo xác suất dừng mơ hình BP tăng 19 Hin ̀ h 3.9: Xác suất dừng giao thức BP vẽ theo P nút nghe cộng tác với để giải mã liệu, L  1, 2,3, 4 , Rth  0.5, yE  1 K  Hình 3.9 cho kết tương tự Hình 3.3 3.5: OP giao thức BP hội tụ đến giá trị công suất phát P đủ lớn 3.4 So sánh OP giao thức nút nghe không hợp tác với Hin ̀ h 3.10: Xác suất dừng giao thức RP, SP, BP vẽ theo P nút nghe không cộng tác với để giải mã liệu, L  2,3, 4 , Rth  0.5, yE  1, K    0.1 20 Hin ̀ h 3.11: Xác suất dừng giao thức RP, SP, BP vẽ theo Rth nút nghe không cộng tác với để giải mã liệu, P  10 dB, L  2,3,5 , yE  0.5, K    0.5 3.5 So sánh OP giao thức nút nghe hợp tác với Hin ̀ h 3.12: Xác suất dừng giao thức RP, SP, BP vẽ theo  nút nghe cộng tác với để giải mã liệu, P  -2.5 dB, L  1, 2,3 , yE  0.75, K  Rth  0.05 Trong Hình 3.12, xác suất dừng OP vẽ theo giá trị khoảng thời gian sử dụng cho việc thu thập lượng chặng   Nhìn vào hình vẽ ta 21 thấy giá trị OP giao thức thay đổi nhẹ  thay đổi từ 0.2 đến 0.8 Ngoài vùng này, giá trị OP giao thức tăng nhanh Ví dụ: OP giao thức tăng nhanh  tăng từ 0.8 đến 0.975 Hin ̀ h 3.13: Xác suất dừng giao thức RP, SP, BP vẽ theo yE nút nghe cộng tác với để giải mã liệu, P  dB, L  2,3, 4 ,   0.3, K  Rth  0.05 Hin ̀ h 3.14: Xác suất dừng giao thức RP, SP, BP vẽ theo K nút nghe cộng tác với để giải mã liệu, P  dB, L  1, 2,3, 4,5 ,   0.4, K  Rth  0.05 22 CHƯƠNG - KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận Những công việc thực luận văn liệt kê sau: - Nghiên cứu mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường Đây mơ hình hiệu nhằm nâng cao hiệu cho mạng chuyển tiếp đa chặng Mơ hình áp dụng cho mạng adhoc hay mạng cảm biến thực tế, số lượng nút mạng lớn, có nhiều tuyến từ nguồn đến đích - Đưa cơng thức tính cơng suất phát cho nút phát ràng buộc lượng thu thập xuất nút nghe Thật vậy, nút mạng có lượng hữu hạn phải thu thập lượng từ trạm phát sóng vô tuyến triển khai mạng Hơn nữa, nút phát phải giảm cơng suất phát để nút nghe giải mã thành công liệu nhận - Nghiên cứu hai mô hình nghe lén: nút nghe hợp tác với không hợp tác với để giải mã liệu - Khảo sát 03 phương pháp chọn tuyến: phương pháp thứ (RP), tuyến ngẫu nhiên chọn để chuyển tiếp liệu từ nguồn đến đích Trong phương pháp thứ hai (SP), tuyến có số chặng ngắn chọn để chuyển tiếp liệu Trong phương pháp cuối (BP), tuyến có dung lượng kênh truyền lớn chọn để gửi liệu - Mô mơ hình đề xuất kênh truyền fading Rayleigh để đánh giá hiệu xác suất dừng hệ thống - Sử dụng cơng cụ tốn học để đưa biểu thức tường minh đánh giá xác hiệu xác suất dừng mơ hình đề xuất Hơn nữa, biểu thức tốn học cịn kiểm chứng xác thơng qua kết mô 23 - Từ kết mô lý thuyết, Học viên trình bày số kết để làm rõ đặc trưng mơ hình khảo sát, cho thấy tác động tham số hệ thống lên hiệu xác suất dừng Sau đây, Học viên trình bày kết đạt luận văn: - Trong ba mơ hình khảo sát, mơ hình BP đạt hiệu tốt nhất, mơ hình quan tâm đến việc chọn tuyến dựa vào chất lượng kênh truyền Trong hai mơ hình RP SP, mơ hình RP thường đạt hiệu tốt mơ hình SP Điều giải thích sau: khoảng cách nguồn đích cố định, việc chọn tuyến ngắn để truyền liệu làm cho khoảng cách hai nút liền kề tăng, dẫn đến việc truyền liệu không ổn định chặng, kéo theo hiệu hệ thống giảm theo Tuy nhiên, số kết cho thấy hiệu mơ hình SP tốt mơ hình RP tốc độ yêu cầu lớn Tuy vậy, hai mơ hình SP RP đạt hiệu mạng xuất nhiều nút nghe lén, đặc biệt nút nghe phối hợp với để giải mã liệu - Hiệu mơ hình RP, SP BP suy giảm nghiêm trọng mạng xuất nhiều nút nghe Cũng vậy, nút nghe gần tuyến nguồn đích hiệu mơ hình RP, SP BP giảm - Các giải pháp để nâng cao hiệu cho giao thức đề xuất: tăng công suất phát trạm phát sóng Tuy nhiên, xác suất dừng mơ hình khơng thay đổi cơng suất phát trạm phát sóng B đủ lớn Hai là, thiết kế giá trị phân chia thời gian cho việc thu thập lượng cách thích hợp Như thể hình vẽ, để nâng cao hiệu cho mơ hình, thời gian dành cho việc thu thập lượng chặng nên không thấp lớn Ba là, tăng số chặng đường nguồn đích Tuy nhiên, phương pháp hiệu phương pháp BP 24 Thật vậy, thể công thức (2.23), xác suất dừng mơ hình BP giảm tăng số lượng đường nguồn đích - Mặc dù phương pháp BP đạt hiệu tốt so sánh với giao thức lại, nhiên việc triển khai giao thức khó khăn thực tế Cụ thể, để chọn tuyến tốt nhất, nút nguồn cần biết xác thơng tin trạng thái kênh truyền tồn mạng Việc trao đổi thông tin trạng thái kênh truyền gây tốn kém, chưa kể cịn gây tổn hao mặt thời gian lượng việc trao đổi ước lượng kênh 4.2 Hướng phát triển luận văn Học viên xin đề xuất số hướng phát triển luận văn sau: - Mở rộng mơ hình luận văn theo hướng nút trang bị nhiều ănten - Mở rộng mơ hình luận văn theo mơ hình kênh truyền fading tổng quát Rician, Nakagami, - Áp dụng mơ hình đề xuất vào mạng vơ tuyến nhận thức Trong mơ hình này, cơng suất phát nút phát bị ràng buộc xuất người dùng sơ cấp - Mở rộng mơ hình đề xuất theo hướng mạng có nhiều trạm phát sóng có 01 trạm phát sóng trạm có nhiều ănten phát - Nghiên cứu mơ hình chuyển tiếp đa chặng đa đường, nút chuyển tiếp sử dụng kỹ thuật khuếch đại chuyển tiếp ... 1.4.1 Lý chọn đề tài Lý mà Học viên chọn đề tài ? ?Nghiên Cứu Các Phương Pháp Chọn Đường Trong Mạng Chuyển Tiếp Đa Chặng Đa Đường Sử Dụng Thu Thập Năng Lượng Với Sự Xuất Hiện Của Các Nút Nghe Lén? ??... tìm hiểu nghiên cứu mạng chuyển tiếp vô tuyến nhận thức đa chặng đa đường sử dụng kỹ thu? ??t thu thập lượng sóng vơ tuyến Trong đề cương khoa học này, Học viên nghiên cứu phương pháp chọn đường (path... sau: - Nghiên cứu mạng chuyển tiếp đa chặng đa đường Đây mơ hình hiệu nhằm nâng cao hiệu cho mạng chuyển tiếp đa chặng Mơ hình áp dụng cho mạng adhoc hay mạng cảm biến thực tế, số lượng nút mạng