Vấn đề đặt ra đối với người thiết kế hệ thống là với một địa hình cho trước, cần phải xác định được tổng số AP tối thiểu cần cung cấp, các vị trí lắp đặt AP sao cho vùng phủ sóng là tối [r]
(1)Các cơng trình nghiên cứu phát triển Công nghệ Thông tin Truyền thông
Thiết kế tơpơ mạng khơng dây hình lưới:
Một phương pháp sử dụng tốn
quy hoạch tuyến tính ngun
Lê Hữu Bình1,2, Nguyễn Đăng Khoa1, Nguyễn Đình Hồng Phương1 1Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế
2Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam E-mail: lhbinh@hueic.edu.vn, ndkhoa@hueic.edu.vn, ndhphuong@hueic.edu.vn
Tác giả liên hệ: Lê Hữu Bình
Ngày nhận: 21/07/2017, ngày sửa chữa: 12/09/2017, ngày duyệt đăng: 13/10/2017
Tóm tắt:Khi triển khai mạng nội sử dụng cơng nghệ mạng khơng dây hình lưới (WMN), yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu hệ thống tôpô mạng Trong báo này, chúng tơi đề xuất thuật tốn thiết kế tơpơ mạng WMN sử dụng tốn quy hoạch tuyến tính ngun (ILP) Phương pháp chúng tơi chia vùng không gian cần thiết kế mạng thành khối đơn vị vị trí lắp đặt điểm truy cập (AP) Dựa tọa độ khối chia điều kiện ràng buộc tổng số AP, vùng phủ sóng độ ưu tiên, chúng tơi mơ hình hóa thành tốn ILP Bằng cách giải tốn ILP, chúng tơi tìm tổng số AP yêu cầu cho hệ thống mạng vị trí để lắp đặt chúng Hiệu thực thi thuật toán đề xuất kiểm nghiệm mạng nội Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế
Từ khóa:Thiết kế tơpơ, mạng khơng dây hình lưới, quy hoạch tuyến tính ngun.
Title: Design the Topology of Wireless Mesh Networks: A New Method using Integer Linear Programming
Abstract: When deploying a local area network using wireless mesh network (WMN) technology, one of major factors influencing the performance of the network is the network topology In this paper, we propose a topology design algorithm of WMN using the integer linear programming (ILP) problem Our method is to divide the spatial area of the designed network into unit blocks which can be used to place access points (APs) Based on the coordinates of the divided blocks and the constraint conditions of the number of APs, radio range and priority, we formulate the topology design as the ILP problem The number of required APs and their installation location are determined by solving the ILP problem The performance of the proposed algorithm is verified on the local area network of Hue Industrial College Keywords: Topology design, wireless mesh network, integer linear programming.
I GIỚI THIỆU
Công nghệ mạng truy nhập không dây nghiên cứu ứng dụng rộng rãi giai đoạn Với mơ hình mạng khơng dây hầu hết quan, doanh nghiệp, trường học, tôpô mạng (network topology) sử dụng phổ biến dạng hình mở rộng cho thấy Hình Các AP kết nối tập trung gateway mạng nội để truy cập Internet thông qua thiết bị chuyển mạch định tuyến Mơ hình có nhiều nhược điểm việc khai thác tài nguyên mạng Đặc biệt tải lưu lượng mạng phát sinh không đồng dẫn tới tình trạng nghẽn cục điểm truy nhập thường xuyên xảy việc thiết lập kết nối vào mạng khó khăn Một nhược điểm
lớn khác mơ hình mạng khơng dây Hình AP cần phải có cổng kết nối đến hệ thống chuyển mạch mạng nội để chuyển tiếp đến gateway Điều dẫn đến việc lãng phí tài ngun khó khăn việc thi công hạ tầng, đặc biệt hệ thống mạng nhiều lớp sử dụng nhiều AP
(2)ISP
Hệ thống đường kết nối đến Gateway
AP1
AP2
AP3 APn
Hình Mơ hình mạng khơng dây phổ biến quan, doanh nghiệp
MR/GW MR/GW
MR MR MR
MR
MR/GW MR/GW MR/GW
MR/GW
MR
MR MRMR
MR MR
ISP
Client Client
Client Client
Client Client
Client
Client ClientClient ClientClient Client
Client Client
Client Client Client
Client Client
Wireless Mesh Network
Hình Cấu trúc tổng quát mạng WMN
dây hình lưới (WMN: Wireless Mesh Network) mạng không dây hỗn hợp [1] Trong mơ hình đó, WMN ngày ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, đặc biệt hệ thống mạng nội doanh nghiệp, trường học, quan nhà nước
Cấu trúc tổng quát mạng WMN minh họa Hình 2, đó, AP kết nối với qua môi trường không dây tạo thành tơpơ hình lưới Một nút mạng WMN định tuyến không dây (MR: Mesh Router), định tuyến không dây kết hợp với gateway (MR/GW: Mesh Router with gateway) [2] Trong báo này, nút mạng WMN gọi chung AP Các clients kết nối đến AP qua môi trường không dây để truy cập Internet
Với cơng nghệ WMN, tình trạng nghẽn cục điểm truy cập giải nhờ chức cân tải, điều khiển lưu lượng định tuyến nút Điều cho phép giảm thiểu số yêu cầu thiết lập kết nối bị từ chối, hiệu sử dụng tài nguyên mạng nâng cao Mơ hình WMN cho phép giảm thiểu số cổng kết nối từ AP đến gateway, nghĩa giảm thiểu chi phí đầu tư cho việc lắp đặt sở hạ tầng
Để triển khai mạng WMN cách hiệu quả, việc nghiên cứu phương pháp, thuật toán thiết kế mạng điều cần thiết Nội dung báo tập trung nghiên cứu vấn đề Các mục báo bố cục sau: Mục II trình bày cơng trình nghiên cứu công bố liên quan đến giao thức điều khiển quy trình thiết kế mạng WMN Mục III trình bày phương pháp xác định số lượng AP vị trí lắp đặt chúng tơi đề xuất Mục IV trình bày kết thực thi thuật tốn mơ hình mạng thực Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế Cuối kết luận đề xuất hướng phát triển tiếp theo, trình bày mục V
II CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC THIẾT KẾ MẠNG WMN
Để nâng cao hiệu triển khai mạng WMN thực tế, thời gian gần có nhiều nhóm nghiên cứu nước giới tập trung nghiên cứu cơng nghệ Có nhiều hướng nghiên cứu triển khai kỹ thuật định tuyến tối ưu, kỹ thuật cân tải, chất lượng dịch vụ, quy trình thiết kế triển khai mạng Trong hướng nghiên cứu đó, hướng nghiên cứu quy trình thiết kế triển khai mạng WMN nhiều nhà nghiên cứu quan tâm thời gian gần Nhóm tác giả [3] nghiên cứu tốn bố trí nút mạng WMN cho hiệu mặt chi phí (CeNP: Cost effective Node Placement) Để phân tích tốn CeNP, tác giả định nghĩa hàm mục tiêu, điều kiện ràng buộc mơ hình tốn CeNP thành tốn quy hoạch tuyến tính ngun Sau đó, tác giả đề xuất phương pháp bố trí nút mạng hiệu có tên CeNP LSA, có chức lựa chọn nút làm geteway, nút làm định tuyến (Mesh Router) phù hợp Hiệu thực thi phương pháp CeNP LSA đánh giá mô phỏng, kết cho thấy phương pháp CeNP LSA mang lại hiệu cao việc bố trí nút mạng WMN Một cơng trình nghiên cứu khác tập trung vào hệ thống mô tốn bố trí nút mạng WMN [4], hệ thống mô xem xét WMN-SA [5] WMN-PSO [6] Thông qua kết mô phỏng, tác giả kết luận rằng, WMN-SA thực thi tốt WMN-PSO, nhiên, kích thước mạng lớn WMN-SA cần nhiều thời gian tính tốn
(3)Tập V-2, Số 18 (38), 12/2017 nghệ mạng, xác định vị trí lắp đặt thiết bị bên ngồi, quy
hoạch mạng ước lượng tổng chi phí Trong [8], toán xếp nút mạng WMN mơ hình hóa thành tốn tối ưu đa mục tiêu Các mục tiêu xem xét bao gồm cực đại hóa số lượng kết nối mạng vùng phủ sóng người sử dụng Các tác giả phân tích phù hợp phương pháp khác sử dụng cho việc giải toán tối ưu mạng WMN
Từ kết nghiên cứu công bố đề cập trên, nhận thấy rằng, việc nghiên cứu công nghệ WMN triển khai theo nhiều hướng khác nhau, từ việc nghiên cứu giao thức điều khiển, định tuyến để cải thiện hiệu năng, chất lượng dịch vụ, chất lượng tín hiệu truyền dẫn quy trình thiết kế mạng Để triển khai mạng WMN cách hiệu quả, việc nghiên cứu vấn đề liên quan đến thiết kế mạng điều cần thiết Trong báo này, tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu này, cụ thể tập trung vào tốn thiết kế tơpơ mạng Mục tiêu cơng trình nghiên cứu xây dựng mạng WMN đạt hiệu tốt với điều kiện thiết bị sở hạ tầng cho trước Chúng đề xuất phương pháp thiết kế tơpơ mạng WMN sử dụng tốn quy hoạch tuyến tính nguyên (ILP) với hàm mục tiêu cực tiểu hóa tổng số AP cần thiết cho hệ thống mạng Các điều kiện ràng buộc xem xét cho người sử dụng phủ sóng vùng khơng gian diện tích xét Sau giải toán ILP, kết thu tổng số AP yêu cầu, đồng thời vị trí cụ thể để lắp đặt AP xác định thông qua giá trị biến toán ILP Chi tiết phương pháp trình bày mục
III THUẬT TỐN XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG AP VÀ VỊ TRÍ LẮP ĐẶT
1 Mơ hình hóa thành tốn ILP
Xét toán cần triển khai hệ thống mạng nội cho quan, doanh nghiệp sử dụng công nghệ WMN Vấn đề đặt người thiết kế hệ thống với địa hình cho trước, cần phải xác định tổng số AP tối thiểu cần cung cấp, vị trí lắp đặt AP cho vùng phủ sóng tối ưu theo nghĩa vị trí quan, người sử dụng sử dụng dịch vụ mạng nội bộ, truy cập Internet qua hệ thống mạng không dây Hiện nay, việc lựa chọn vị trí để lắp đặt AP hầu hết theo cảm tính, phụ thuộc vào ý kiến chủ quan người thiết kế Vì vậy, tơpơ mạng xây dựng hồn tồn khơng có sơ khoa học Tổng số thiết bị AP cần thiết cho hệ thống mạng người thiết kế tự chọn, dẫn đến có lúc thiếu, có lúc thừa mà người thiết kế không hay biết Trong phần này, đề xuất phương pháp xác định tổng số AP yêu cầu tối thiểu cho mơ hình
Vịtrí khảthi với AP người dùng Vịtrí khảthi với người dùng
Hình Mơ hình hóa vùng khơng gian lắp đặt mạng WMN thành khối chức
mạng vị trí cụ thể để lắp đặt tất AP Thuật tốn đề xuất dựa tốn ILP
Xét vùng diện tích quan, doanh nghiệp cần triển khai hệ thống mạng WMN chứa tịa nhà, văn phịng nơi lắp đặt AP Vùng diện tích mơ hình thành khơng gian 3D với chiều cao độ cao nhà cao Chia vùng không gian thành khối đơn vị với thể tícha(m3),achính sai số chọn vị trí thuật tốn chúng tơi Với phương pháp này, vùng diện tích chứa tồ nhà cần lắp đặt thiết bị AP mạng WMN mơ hình thành không gian 3D tập hợp khối tícha(m3) cho thấy Hình Các khối đơn vị tícha (m3) gọi vị trí khả thi Có hai loại vị trí khả thi mơ hình Loại vị trí thứ vị trí lắp đặt AP, đồng thời xuất người sử dụng (các khối màu trắng Hình 3) Các vị trí nằm tồ nhà AP trường hợp loạiindoor, lắp nhà Loại vị trí thứ hai vị trí khả thi với người sử dụng (các khối màu đen Hình 3), nghĩa có người sử dụng vị trí này, cịn AP khơng thể lắp đặt Các vị trí thường ngồi sân, vỉa hè Để xác định vị trí lắp đặt AP tổng số vị trí khả thi với AP, chúng tơi gán cho vị trí khả thi với AP biến x(xx,yx,zx), với xx, yx zx tọa độ vị trí x khơng gian chiều
Để xác định giá trị tất biến x(xx,yx,zx), chúng
tôi định nghĩa hàm chọn vị trí sau: x(xx,yx,zx)=
(
1, nếu(xx,yx,zx)được lắp AP,
0, trường hợp khác (1) GọiX={x(xx,yx,zx)}là tập tất biến gán cho
tất vị trí lắp đặt AP vùng không gian 3D xét Với hàm chọn vị trí xác định (1), tốn xác định tổng số AP yêu cầu tối thiểu vị trí để lắp đặt AP mơ hình hóa thành toán tối ưu ILP sau:
minimize Õ
∀x(xx,yx,zx)∈X
x(xx,yx,zx), (2)
(4)1) Ràng buộc vùng phủ sóng:
Để đảm bảo người dùng sử dụng dịch vụ mạng nội truy cập Internet vị trí quan, vị trí khả thi người sử dụng (các khối màu đen Hình 3) phải nằm vùng phủ sóng AP GọiU={u(xu,yu,zu)}là tập tất
vị trí khả thi với người sử dụng Khi điều kiện ràng buộc vùng phủ sóng cho vị trí khả thiu(xu,yu,zu)được xác
định theo phương trình sau:
Õ
∀x(xx,yx,zx)∈X
α(u(xu,yu,zu),x(xx,yx,zx)) ≥1, (3)
trong α(u(xu,yu,zu),x(xx,yx,zx))là hàm xác định
phạm vi phủ sóng từ vị trí x(xx,yx,zx)đến vị trí người sử
dụngu(xu,yu,zu) Hàm xác định sau:
α(u(xu,yu,zu),x(xx,yx,zx))= (
1, nếud(u(xu,yu,zu),x(xx,yx,zx)) ≤ D,
0, trường hợp khác, (4)
trong D bán kính vùng phủ sóng loại AP xét, d(u(xu,yu,zu),x(xx,yx,zx)) khoảng cách từ
vị trí x(xx,yx,zx)có thể đặt AP đến vị trí người sử dụng
u(xu,yu,zu) Khoảng cách xác định
d(u(xu,yu,zu),x(xx,yx,zx))= q
(xx−xu)2+(yx−yu)2+(zx−zu)2 (5)
2) Ràng buộc nguyên:
Các biến tập X nhận giá trị nguyên tương ứng với trường hợp vị trí xét chọn khơng chọn để lắp đặt AP theo phương trình (1), nên điều kiện ràng buộc nguyên xác định
0≤x(xx,yx,zx) ≤1, ∀x(xx,yx,zx) ∈ X (6)
3) Ràng buộc dung lượng AP:
Với AP, thời điểm cho phép số lượng người sử dụng kết nối đồng thời đến AP, giá trị nằm khoảng từ 25 đến 50 tùy theo loại AP Để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người sử dụng, ràng buộc phải xem xét hệ thống mạng WMN Gọi M số người sử dụng cho phép kết nối đồng thời đến AP, Clà tổng số người sử dụng đồng thời hệ thống mạng, ràng buộc dung lượng AP xác định
Õ
∀x(xx,yx,zx)∈X
M x(xx,yx,zx) ≥C (7)
4) Ràng buộc vùng ưu tiên (nếu có):
Trong trường hợp có số vị trí người sử dụng quan cần phải ưu tiên đặc thù công việc, điều kiện ràng buộc vùng ưu tiên cần phải xác định
trong thuật toán GọiPlà tập tất vị trí cần ưu tiên, điều kiện ràng buộc xác định
Õ
∀u(xu,yu,zu)∈P
α(u(xu,yu,zu),x(xx,yx,zx)) ≥N, (8)
trong α(u(xu,yu,zu),x(xx,yx,zx)) xác định theo
các phương trình (4) (5), N số sóng ưu tiên cho vị trí người sử dụng tập P
Bằng cách giải toán quy hoạch tuyến tính nguyên theo (2) với điều kiện ràng buộc từ (3) đến (8) ta thu tập nghiệm {X} Dựa tọa độ biến xác định vị trí tập{X}, tìm tập vị trí cần lắp đặt AP thỏa mãn điều kiện ràng buộc từ (3) đến (8) Ngoài ra, giá trị hàm (2) thu tổng số AP yêu cầu tối thiểu thỏa mãn điều kiện toán Mặc dù (2) toán tối ưu mục tiêu, nhiên kết thu xem hai mục tiêu: tổng số AP yêu cầu tối thiểu cho hệ thống mạng (giá trị hàm (2)), hai vị trí để lắp đặt AP (tọa độ biến x có giá trị 1) Đây ưu điểm phương pháp đề xuất chứng minh kết thực nghiệm mục
2 Thuật toán xác định số lượng AP vị trí lắp đặt Thuật toán xác định tổng số AP theo yêu cầu vị trí cụ thể để lắp đặt chúng thực thi theo lưu đồ Hình Khi giải toán ILP theo (2), tùy theo đặc điểm vùng khơng gian cần triển khai mạng WMN mà có trường hợp tìm tập nghiệm{X}, có trường hợp khơng tìm tập nghiệm{X}thỏa mãn điều kiện ràng buộc từ (3) đến (8) Các trường hợp không tìm tập nghiệm
{X}là vùng khơng gian cần triển khai mạng WMN có tịa nhà xa Trong trường hợp này, khoảng cách tòa nhà lớn hơn2D(Dlà bán kính vùng phủ sóng loại AP xét), nên vị trí tịa nhà khơng phủ sóng Hay nói cách khác, điều kiện ràng buộc (4) toán ILP khơng thỏa mãn Khi đó, kỹ thuật tối ưu sử dụng để tìm nghiệm, cụ thể tăng giá trịDtrong điều kiện ràng buộc (4) khoảng∆D cho tốn ILP theo (2) tìm nghiệm Bằng phương pháp chia đơi, tìm được∆Dlà giá trị nhỏ cần tăng thêm cho D với độ xác cho trước cho toán ILP theo (2) có nghiệm Phương pháp chia đơi để tìm∆Dđược trình bày lưu đồ thuật tốn Hình 4, cụ thể sau:
◦ Xét trường hợp giải toán ILP theo (2) với điều kiện ràng buộc từ (3) đến (8) khơng tìm nghiệm Khi đó, cần tăng giá trịDtrong ràng buộc (4) khoảng ∆D;
(5)Tập V-2, Số 18 (38), 12/2017
Bắt đầu
Mơ hình hóa vùng khơng gian mạng WMN thành khối chức theo Hình
Xây dựng toán ILP (2) với ràng buộc từ (3) đến (8)
Giải toán ILP (2) với ràng buộc từ (3) đến (8)
Tìm tập nghiệm
Lắp đặt AP tọa độ điểm có giá trị
Đúng
Sai
Sai
Kết thúc Đúng
{X}?
∆D=0;D−=0
D+=Dmax;=10−3
|D−−∆D| ≤
x∈ {X}
D+=∆D
D−=∆D
∆D=D
−+D+
2
D=D+∆D
Range R(Ptindex)
Hình Lưu đồ thuật tốn xác định tổng số vị trí để lắp đặt AP
◦ GọiD+vàD−là hai giá trị mà tăng thêm cho ràng buộc (4) tốn ILP (2) có nghiệm khơng có nghiệm Ở trạng thái khởi tạo, ta gánD−là giá trị nhỏ (D−=0) và D+ là giá trị lớn (D+=D
max);
◦ Chọn ∆D = (D− +D+)/2, tăng giá trị D của ràng buộc (4) khoảng∆D (D=D+∆D), sau tiến hành giải lại tốn ILP;
◦ Nếu khơng tìm nghiệm vùng tìm kiếm ∆D giới hạn nửa đoạn (∆D,Dmax], từ gán D−=∆Dvà giải lại tốn ILP;
◦ Nếu tìm nghiệm sai số giữa∆DvàD−lớn độ xác cho trước vùng tìm kiếm giới hạn nửa đoạn(D−,∆D], từ gánD+=∆D giải lại tốn ILP Ngược lại, ∆D thời điểm giá trị nhỏ với độ xác cần tìm IV KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Chúng áp dụng phương pháp đề xuất mục III vào việc triển khai hệ thống mạng không dây theo
Vịtrí khảthi với AP người dùng Vịtrí khảthi với người dùng
Hình Mơ hình hóa vùng diện tích Trường Cao đẳng Cơng nghiệp Huế thành vùng không gian 3D tổ hợp khối chức tích m3
cơng nghệ WMN sở Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế Vùng diện tích sở có chiều dài mặt trước (cổng chính) 183,5 m, mặt sau (cổng phụ) 195,8 m, chiều rộng phía đường Hai Bà Trưng 129,3 m phía đường Nguyễn Trường Tộ 183,7 m Có tất 17 tịa nhà sở này, tính nhà khách khu ký túc xá Chia vùng diện tích tịa nhà thành khối chức với thể tích m3 ta mơ hình khơng gian 3D Hình Trong trường hợp này, sai số vị trí thuật tốn chúng tơi m Từ mơ hình này, chúng tơi tiến hành xây dựng thành tốn quy hoạch tuyến tính ngun ILP theo phương trình từ (1) đến (8) trình bày mục II Tiến hành giải tốn ILP thu tổng số AP yêu cầu tối thiểu cho hệ thống mạng WMN Trường vị trí cụ thể để lắp đặt AP
Chúng tơi cài đặt thuật tốn phần mềm Matlab R2010b, sử dụng hàm tối ưu cung cấp phần mềm để giải toán ILP Các giả thiết đầu vào thiết lập sau:
◦ Phạm vi phủ sóng AP: 40 m (giá trịDtrong ràng buộc (4)), vùng phủ sóng đảm bảo cho người sử dụng truy cập mạng tốt;
◦ Sai số vị trí: m;
◦ Số người sử dụng kết nối đồng thời đến AP: 40 (giá trị M ràng buộc (7));
◦ Tổng số người sử dụng trung bình thời điểm tồn trường: 1137 (giá trịC ràng buộc (7), tham số chọn dựa trình thống kê lưu lượng hệ thống mạng Nhà trường);
(6)Xác định vị trí lắp đặt
AP dựa sơđồ tòa nhà
Lắp đặt tạm thời AP
Đạt yêu cầu?
Lắp đặt cốđịnh AP vị trí hành
Đúng
Sai Phân tích độ phủ sóng tất vị trí người sử dụng
Định vị lại vị trí AP Bắt đầu
Kết thúc
Hình Lưu đồ thuật tốn chọn vị trí lắp đặt AP cho mạng không dây theo kinh nghiệm
của hệ thống mạng nội bộ, lắp đặt 38 AP Với phương pháp đề xuất báo này, số lượng AP vị trí lắp đặt chúng dựa kết việc giải tốn ILP trình bày
Sau chạy chương trình tối ưu cài đặt phần mềm Matlab, kết thu Hình Nhận thấy rằng, kết hàm cực tiểu hóa theo (2) 36, nghĩa cần tối thiểu AP để lắp đặt mạng WMN Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế cho tất vị trí khn viên Nhà trường thu sóng vùng phủ 40 m (đây phạm vi để hoạt động tốt) Vị trí để lắp đặt 36 AP tọa độ biến có giá trị Hình Ví dụ, AP lắp đặt tọa độ (20, 25, 5) Đối chiếu với mơ hình Hình 4, tọa độ thuộc nhà E1, lắp đặt vị trí cách 20 m tính từ bìa trái sang, cách 25 m tính từ mặt trước độ cao m Vị trí lắp đặt AP khác xác định hồn tồn tương tự Bảng I mơ tả chi tiết vị trí để lắp đặt tồn 36 AP
Để thấy rõ hiệu ứng dụng phương pháp đề xuất, chúng tơi phân tích độ phủ sóng đến tất vị trí người sử dụng mặt đất tầng tòa nhà, kết thu cho thấy Hình Hình Kết phân thích cho thấy rằng, với phương pháp lắp đặt theo kinh nghiệm (kết Hình 8), số vị trí người sử dụng có đến 15 AP phủ sóng đến, có số vị trí khơng có AP phủ sóng đến, chẳng hạn ví trí có tọa độ x =5 m y=100 m Đối với
Hình Kết giải tốn ILP Matlab tìm tổng số AP yêu cầu vị trí lắp đặt chúng
Hình Độ phủ sóng đến vị trí người sử dụng mặt đất tầng tòa nhà trường hợp lắp đặt 38 AP theo kinh nghiệm
(7)Tập V-2, Số 18 (38), 12/2017
Bảng I
KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ LẮP ĐẶTAPCỦA MẠNGWMNSỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT
STT x(m) x(m) x(m) Dãy nhà STT x(m) x(m) x(m) Dãy nhà
1 20 25 E1 19 170 85 10 D1
2 40 20 L 20 125 85 D2
3 55 20 L 21 150 85 20 D2
4 45 30 10 L 22 170 85 10 D2
5 100 20 I 23 190 85 10 D2
6 105 25 I 24 190 85 10 X1
7 115 20 I 25 195 85 10 X1
8 70 40 C 26 25 130 TDTT
9 145 25 A 27 35 130 TDTT
10 170 30 A 28 40 135 TDTT
11 155 30 10 A 29 35 90 B
12 160 40 10 A 30 90 145 N
13 10 65 K1 31 105 140 M
14 15 85 K2 32 115 140 M
15 55 80 10 D1 33 165 135 15 X2
16 80 80 D1 34 180 140 10 X2
17 105 80 10 D1 35 150 135 X2
18 70 80 15 D1 36 195 85 10 X0
Hình Độ phủ sóng đến vị trí người sử dụng mặt đất tầng tòa nhà trường hợp lắp đặt 36 AP theo phương pháp đề xuất
4 vị trí khơng có AP phủ sóng đến trường hợp triển khai theo kinh nghiệm Với phương pháp đề xuất, tất vị trí nhận sóng AP Có vị trí có AP phủ sóng đến, vị trí có AP phủ sóng đến, vị trí khác có từ đến 12 sóng phủ đến Ngoài ra, với phương pháp kinh nghiệm, tổng số AP chọn để lắp đặt 38 Trong đó, với phương pháp đề xuất, giá trị tìm 36 Như vậy, với số lượng AP đảm bảo vùng phủ sóng cho tất vị trí người sử dụng
Trên Hình 11, chúng tơi so sánh xác suất yêu cầu thiết lập
kết nối bị từ chối thuật toán lắp đặt theo kinh nghiệm thuật tốn đề xuất Các đồ thị Hình 11 cho thấy rằng, số người sử dụng nhỏ 700 hiệu thực thi hai thuật tốn gần tương đương nhau, chênh lệch không đáng kể Khi số người sử dụng tăng lên, xác suất từ chối yêu cầu thiết lập kết nối thuật toán đề xuất giảm cách đáng kể so với phương pháp lắp đặt theo kinh nghiệm Cụ thể trường hợp tổng số người sử dụng 1200, xác suất từ chối phương pháp kinh nghiệm 0,075, giá trị thuật tốn đề xuất 0,045 Như vậy, thuật toán đề xuất nâng cao hiệu sử dụng tài nguyên mạng
V KẾT LUẬN