Giới thiệu ” Luận Án Tiến Sĩ Chuyên Ngành Kỹ Thuật Viễn Thông – Giải Pháp Điều Khiển Tắc Nghẽn Trong Mạng IoT Với Giao Thức CoAP “
Tên đề tài luận án tiến sĩ:
GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG IoT VỚI GIAO THỨC CoAP
Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 9.52.02.08
Họ và tên nghiên cứu sinh: Lê Thị Thùy Dương
Công trình được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TSKH. Hoàng Đăng Hải
2. TS. Phạm Thiếu Nga
Cơ sở đào tạo: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
LỜI MỞ ĐẦU
Trong vài năm gần đây, Internet vạn vật (IoT) đã trở thành phổ biến trong nhiều lĩnh vực ứng dụng do những tiến bộ công nghệ.
Ứng dụng rộng rãi của IoT dẫn tới sự gia tăng thiết bị kết nối, nhu cầu phát triển tiêu chuẩn và giao thức cho IoT đặc biệt là các giao thức tầng ứng dụng để trao đổi dữ liệu giữa các đầu cuối. Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế như ITU, IETF đã nỗ lực phát triển và chuẩn hóa các giao thức tầng ứng dụng mới cho IoT. Điển hình là các giao thức MQTT, AMQP, XMPP và CoAP.
Trong số đó, CoAP là giao thức dựa trên UDP đã được các tổ chức chuẩn hóa đánh giá là thích hợp hơn cho nhiều ứng dụng IoT và trở thành nền tảng cho các thiết bị IoT có hạn chế tài nguyên. Tuy nhiên, do thiết kế đơn giản nên CoAP còn nhiều hạn chế và cần được phát triển tiếp. Ngoài ra nhiều ứng dụng IoT ngày nay không chỉ trao đổi thưa thớt các gói tin, mà thường phải truyền các luồng dữ liệu lớn theo thời gian thực vì vậy tắc nghẽn là vấn đề thường xuyên xảy ra trong mạng IoT. Các vấn đề tồn tại cụ thể của CoAP trong cơ chế điều khiển tắc nghẽn gồm: sử dụng các tham số cố định, chỉ điều khiển tốc độ phát lại khi đã xảy ra mất gói, không hỗ trợ chuỗi gói, không phát hiện sớm tắc nghẽn. Có rất nhiều cải tiến cho CoAP đến nay Tuy nhiên, CoAP và các bản cải tiến CoAP vẫn còn một số hạn chế sau: (1) Hạn chế trong tính toán tham số; (2) Chưa hỗ trợ chuỗi gói; (3) Hạn chế về điều khiển tốc độ để giảm tắc nghẽn; (4) Chưa phân biệt nguyên nhân mất gói; (5) Chưa phát hiện sớm tắc nghẽn; (6) Hạn chế trong tính toán băng thông cổ chai. Ngoài ra, do hạn chế tài nguyên của các thiết bị IoT, cơ chế điều khiển cần gọn nhẹ, hiệu quả.
Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu của luận án là nghiên cứu giải pháp khắc phục các hạn chế nêu trên của CoAP và đề xuất cơ chế điều khiển tắc nghẽn hiệu quả cho giao thức CoAP để trao đổi tin cậy giữa các thiết bị đầu cuối trong mạng IoT.
Phạm vi nghiên cứu của luận án tập trung vào điều khiển tắc nghẽn với CoAP ở tầng ứng dụng tại thiết bị IoT bên gửi và bên nhận tin dựa trên thông tin trao đổi giữa các đầu cuối trong mạng IoT sử dụng kiến trúc mạng tập trung ICN.
Các kết quả đóng góp của luận án
Luận án có các kết quả đóng góp chính như sau:
1) Đề xuất một mô hình phân tích truyền tin theo chuỗi gói cho CoAP và giao thức mới RCoAP dựa trên tốc độ để điều khiển tắc nghẽn trong mạng IoT với cơ chế điều khiển tăng giảm tốc độ phát phù hợp với tình trạng tắc nghẽn nhằm đạt được hiệu năng cao so với các cơ chế CoAP hiện có.
2) Đề xuất giao thức mới FCoAP điều khiển tắc nghẽn sử dụng hệ điều khiển mờ theo biến thiên động của tình trạng tắc nghẽn và các tham số mạng nhằm đạt được hiệu năng cao so với các cơ chế CoAP hiện có.
Bố cục của luận án
Luận án được trình bày thành 3 chương.
Chương 1 trình bày tổng quan về cơ sở lý thuyết mạng IoT, tắc nghẽn và điều khiển tắc nghẽn với CoAP.
Chương 2 đề xuất một giao thức điều khiển tắc nghẽn dựa vào tốc độ RCoAP (Rate-based CoAP).
Chương 3 đề xuất một giao thức điều khiển tắc nghẽn FCoAP (Fuzzy CoAP) dựa vào hệ điều khiển mờ.
