Khác với mạng có dây, trong mạng không dây, chất lượng mạng luôn thay đổi liên tục chứ không hề ổn định, yếu tố môi trường gây ảnh hưởng rất nhiều cho băng thông của mạng. Các thiết bị tham gia vào mạng gặp nhiều vấn đề như năng lượng, khả năng xử lý của phần cứng thiết bị. Bên cạnh đó, sự di động của các thiết bị trong mạng khiến cho topo của mạng thay đổi liên tục, gây ảnh hưởng tới khả năng truyền tin. Các vấn đề xảy ra ở mức vật lý như nhiễu (do bị ảnh hưởng từ sóng của các mạng khác), kênh truyền bận, nút ẩn … cũng làm cho tính ổn định của mạng bị ảnh hưởng rất nhiều. Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn, kiểm soát lỗi, các giao thức định tuyến truyền thống được sử dụng cho mạng có dây tỏ ra thiếu hiệu quả khi hoạt động trong mạng không dây. Trong bối cảnh đó, phương pháp tiếp cận xuyên tầng (cross- layer) được giới thiệu như là một giao thức hiệu quả trong việc cải thiện hoạt động của các giao thức trên mạng bởi khả năng cho phép các tầng không liên tiếp nhau có thể giao tiếp trực tiếp với nhau (xuyên tầng) làm tăng khả năng xử lý chính xác cũng như khả năng phản ứng với sự thay đổi của môi trường[1]. Đã có khá nhiều công trình nghiên cứu áp dụng cách tiếp cận xuyên tầng cho giao thức TCP trên nền mạng MANET [4][8][16].
Như ta đã biết, trong mô hình OSI 7 lớp truyền thống [6], chỉ có các tầng cạnh nhau mới được phép giao tiếp và trao đổi thông tin với nhau (ví dụ: tầng network với tầng transport, hoặc tầng network với tầng data link…). Điều này giúp tăng tính chuyên môn hóa cho mỗi tầng, tuy nhiên đối với mạng không dây, điều này cũng dẫn đến việc các tầng trên chậm phản ứng với sự thay đổi của môi trường (do thiếu sự liên lạc với các tầng ở dưới), dẫn đến việc khiến cho các giao thức hoạt động kém hiệu quả. Với cách tiếp cận xuyên tầng, các tầng không cạnh nhau sẽ được phép trao đổi thông tin với nhau, qua đó giúp các tầng ở cao có thể nắm rõ hơn về tình trạng môi trường ở dưới qua đó có những xử lý phù hợp và kịp thời.
Việc giao tiếp xuyên tầng được thực hiện như sau: Các thông tin cần truyền tải ở các tầng thấp sẽ được tổng hợp lại thành các thông số (metric) và được gán vào các tiêu đề của các tầng cao hơn. Nhờ vậy các thông số này có thể truyền trực tiếp lên các
34
tầng cao hơn như tầng transport hay tầng application. Các tầng trên sẽ dựa vào các thông số này để có sự điều chỉnh phù hợp nhằm cải thiện hoạt động của giao thức. Các thông số được truyền lên có thể là độ trễ, độ bận của môi trường, thời gian truyền trung bình của gói tin. Với cách tiếp cận xuyên tầng, chúng ta cần phải lưu ý đến 2 vấn đề: Đầu tiên đó là việc lựa chọn thông số để tổng hợp và truyền lên cho các tầng trên. Trên lý thuyết, nếu tầng trên có càng nhiều thông tin từ các tầng dưới, các tầng trên sẽ có cái nhìn rõ hơn về tình trạng môi trường và sẽ dễ dàng để đưa ra những xử lý kịp thời hơn. Vấn đề thứ 2 là việc tầng trên sẽ xử lý như thế nào với thông số nhận được từ các tầng dưới để qua đó cải thiện hiệu năng hoạt động của mình.
Trong nghiên cứu của mình, Li và các cộng sự [13] đã giới thiệu một phương pháp mà giao thức TFRC bằng cách xem xét mức độ tranh chấp trong tầng MAC có thể tối ưu hóa được băng thông truyền. Các tác giả đã đề xuất một thuật toán mới là RE (Rate Estimation) trong TFRC để có thể ước lượng tốc độ gửi đi. RE TFRC sử dụng một giá trị RTT tối ưu được ước tính dựa trên thời gian trễ do tranh chấp ở tầng MAC và thời gian phục vụ. Sau đó, TFRC sẽ so sánh các giá trị RTT thu được với giá trị RTT để đánh giá tranh chấp trong môi trường từ đó đưa ra sự điều chỉnh tốc độ cho phù hợp. Tác giả đã chỉ ra rằng việc sử dụng thuật toán RE giúp TFRC cải thiện được hiệu suất, giảm được RTT và tỉ lệ mất gói tin trong khi vẫn đảm bảo thông lượng bằng hoặc tốt hơn.
Để có được các thông số sử dụng kênh, Zhai và các cộng sự [5] đã sử dụng phương pháp tính toán độ bận của môi trường ở từng nút và từ đó ước lượng băng thông có thể của mạng. Giá trị này được gán vào các gói tin gửi tới đích. Thông tin này sẽ dùng để điều chỉnh lưu lượng gửi trên mạng. Tuy nhiên bên cạnh thông tin về độ bạn, đề xuất này còn yêu cầu tầng MAC cung cấp thông tin về tốc độ gửi gói tin. Điều này là không thể thực hiện được trong thực tế. Bên cạnh đó, thông số về độ bận của môi trường cũng không còn đúng khi gặp vấn đề node ẩn, một vấn đề rất phổ biến của mạng MANET.
Trong khóa luận này, phương pháp giao tiếp xuyên tầng sẽ được sử dụng để giao tiếp giữa tầng MAC và tầng transport. Tầng MAC sẽ cung cấp thông số MAD [2][9][10] (Medium Access Delay – Độ trễ truy cập môi trường) trung bình lên cho giao thức SCTP ở tầng transport để tầng transport có những cải tiến phù hợp.
35