Giải pháp điều khiển chống tắc nghẽn trong mạng IoT

Trên cơ sở khảo sát các cơ chế điều khiển chống tắc nghẽn hiện có và phân tích các đặc thù của mạng IoT, bài viết tổng hợp một số hướng giải pháp điều khiển chống tắc nghẽn cho mạng IoT.

Hoàng Đăng Hải, Lê Thị Thùy Dương, Phạm Thiếu Nga GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG MẠNG IoT Hoàng Đăng Hải1, Lê Thị Thùy Dương2, Phạm Thiếu Nga2 Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Trường Đại học Xây dựng Hà Nội Tóm tắt: Tắc nghẽn mạng vấn đề tồn loại mạng Với phát triển gia tăng mạng Internet vạn vật (IoT – Internet of Things), số lượng thiết bị kết nối ngày nhiều, nguy xảy tắc nghẽn mạng ngày nghiêm trọng Mơi trường mạng IoT có đặc điểm khác biệt so với mạng Internet truyền thống Do vậy, chế điều khiển chống tắc nghẽn (CC – Congestion Control) mạng Internet truyền thống áp dụng nguyên vẹn cho mạng IoT, đòi hỏi có thay đổi phù hợp để bảo đảm thông lượng chất lượng truyền tin Bài báo phân tích điểm khác biệt điều khiển chống tắc nghẽn mạng IoT mạng Internet truyền thống, khảo sát phân tích số cơng trình nghiên cứu liên quan Trên sở khảo sát chế điều khiển chống tắc nghẽn có phân tích đặc thù mạng IoT, báo tổng hợp số hướng giải pháp điều khiển chống tắc nghẽn cho mạng IoT.1 Từ khóa: Mạng IoT, Tắc nghẽn mạng, Điều khiển chống tắc nghẽn, Định trình, Quản lý đệm tích cực I MỞ ĐẦU Khái niệm mạng Internet vạn vật (IoT - Internet of Things) có từ khoảng năm 1999, dùng để mô tả mạng đa dạng loại thiết bị có gắn cảm biến, kết nối vào Internet IoT xem nhu công nghệ mạng kết nối vạn vật với mạng Internet, phục vụ nhu cầu tương tác đa dạng giới vật lý (gồm cảm biến, điều khiển) với giới số Với định hướng kết nối vạn vật cho vật thể thơng minh có khả tương tác với nhau, IoT tạo thêm khả truyền tin người với vật thể vật thể với vật thể, thay có chế truyền tin truyền thống người với người [3, 47] Điều dẫn đến khả phải tiếp nhận xử lý lượng thông tin lớn từ số lượng lớn vật thể Một đặc trưng mạng IoT gồm nhiều cảm biến (Sensor) thực thi (Actuator) [45, 35] Các cảm biến làm nhiệm vụ thu thập liệu từ môi trường Bộ thực thi thiết bị thực tác vụ giám sát, điều khiển làm biến đổi môi trường, cụ thể biến đổi điện thành số dạng lượng định năng, nhiệt năng,v.v Hầu hết ứng dụng IoT cần nhiều Tác giả liên hệ: Hoàng Đăng Hải Email: haihd@ptit.edu.vn Đến tòa soạn: 03/2019, chỉnh sửa: 04/2019 chấp nhận đăng: 05/2019 SỐ 01 (CS.01) 2019 cảm biến thực thi Trong ứng dụng đó, mạng khơng dây đóng vai trò quan trọng Vì lẽ đó, mạng cảm biến khơng dây (Wireless Sensor Networks) coi thành phần tảng mạng IoT [18, 35] Mặt khác, công nghệ mạng không dây sử dụng cho kết nối tầng vật lý gồm nhiều chủng loại RFID, NFC, ZigBee, LoRa, WiFi, 4G/LTE, v.v [3, 35] Điều gây khó khăn cho chế điều khiển việc chuyển đổi giao thức trở nên phức tạp Các ứng dụng IoT đa dạng phong phú, điển y i đầu cuối Do vậy, việc hiệu chỉnh chế định trình, quản lý đệm chế giao thức CC phân đoạn đề xuất hướng giải pháp CC khả thi cho mạng IoT Trong khn khổ có hạn, báo trình bày nguyên tắc ba nhóm giải pháp Tuy nhiên, theo giải pháp bài, ta thiết kế chế điều khiển chống tắc nghẽn cụ thể cho mạng IoT V KẾT LUẬN Điều khiển chống tắc nghẽn yêu cầu cần thiết mạng IoT đa dạng ứng dụng dịch vụ, đa dạng hạn chế thiết bị IoT môi trường mạng IoT Tuy nhiên, chưa có chế điều khiển chống tắc nghẽn phù hợp cho mạng IoT Một phần lĩnh vực mới, phần khó khăn mơi trường mạng IoT Các chế CC cho mạng Internet truyền thống khơng phù hợp, khơng thể áp dụng cho mạng IoT Chính vậy, nghiên cứu chế CC phù hợp cho mạng IoT nhu cầu thực tế Bài báo trình bày phân tích điểm khác biệt điều khiển chống tắc nghẽn mạng IoT mạng Internet truyền thống Qua khảo sát cơng trình nghiên cứu liên quan, báo phân tích ưu nhược điểm giải pháp CC đề xuất, điểm tồn khó khăn thách thức áp dụng chế CC sẵn có mơi trường mạng IoT Trong phần IV, báo đưa kiến trúc tổng thể cho mơ hình mạng tổng hợp số hướng giải pháp điều khiển chống tắc nghẽn cho mạng IoT với đề xuất thay đổi chế điều khiển ba TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 15 GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG MẠNG IoT nhóm giải pháp Cụ thể là: giải pháp CC với chế định trình có thay đổi theo phân cấp, đặc tính luồng tin; giải pháp quản lý đệm tích cực có phân cấp với cách phát sớm tắc nghẽn; giải pháp CC tương tự TCP với hai phân đoạn mạng số cải tiến Từ giải pháp tổng thể nêu xây dựng chế cụ thể Đó hướng nghiên cứu phát triển tiếp thời gian tới LỜI CẢM ƠN Bài báo thực khuôn khổ đề tài ASEAN IVO “A Hybrid Security Framework for IoT Networks” Viện NICT (Nhật Bản) đề tài cấp Nhà nước mã số KC.01.08/16-20 Bộ KH&CN Các tác giả xin trân trọng cảm ơn quan tài trợ cho nhóm nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] G.F Ali Ahammed, R Banu, Analysing the Performance of Active Queue Management Algorithms, Inter Journal of Computer Networks & Communications (IJCNC), Vol.2, No.2, March 2010, pp.1-19 [2] E Ancillotti, S Boletrtieri, R Bruno, RTT-based Congestion Control for the Internet of Things Proc of 16th IFIP WG 6.2, Internl Conference, WWIC 2018, Boston, USA, June 18-20, 2018, pp.3-15 [3] A Al-Fuqaha, M Guizani, M Mohammadi, et.al, Internet of Things: A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications IEEE Communication Survey & Tutorials, Vol 17, No.4, Fourth Quarter 2015, pp.2347-2376 [4] M Ahmad, M Hussain, B Abbas, et.al End-to-End Loss Based TCP Congestion Control Mechanism as a Secured Communication Technology for Smart Healthcare Enterprises IEEE Access Journal, Vol.6