Giao thức MAC hợp tác cho hệ thống vô tuyến phân tán sử dụng hai nút chuyển tiếp

ôi trường truyền dẫn như pha-đinh, tổn hao đường truyền, chúng tôi thiết kế sơ đồ giao thức lớp MAC cho phép ứng dụng mã không gian - thời gian phân tán kiểu Alamouti. Đặc biệt, chúng tôi đề xuất thuật toán lựa chọn hai nút trung gian tốt nhất để chuyển tiếp hợp tác dữ liệu từ nút nguồn đến nút đích. Ngay cả trong trường hợp kênh truyền chịu tác động xấu, giao thức của chúng tôi vẫn đảm bảo được độ tin cậy truyền dẫn, thông lượng hệ thống cao và độ trễ truyền dẫn gói tin trung bình thấp khi được so sánh với giao thức truyền thống IEEE 802.11 DCF. Từ khóa— Giao thức hợp tác xuyên lớp; Giao thức MAC hợp tác; Phân tập hợp tác; Mạng vô tuyến phân tán. I. GIỚI THIỆU Ngày nay, truyền thông vô tuyến đang là lĩnh vực được quan tâm bởi đông đảo giới chuyên môn do các lợi ích mà nó mạng lại đối với nhiều lĩnh vực cuộc sống của con người. Do nhu cầu sử dụng ngày càng cao về chất lượng dịch vụ như tốc độ truyền dữ liệu, độ tin cậy cũng như khả năng đáp ứng các dịch vụ truyền dữ liệu lớn, thời gian thực hay đa phương tiện, bài toán được đặt ra cho các nhà nghiên cứu là cần phải quan tâm đến các kỹ thuật cải tiến để nâng cao khả năng truyền dẫn dữ liệu một cách hiệu quả. Để giải quyết vấn đề này, truyền thông hợp tác được đánh giá là một trong những kỹ thuật có nhiều triển vọng. Trong khi các kỹ thuật phân tập hợp tác mang lại khả năng làm giảm các ảnh hưởng của kênh như pha-đinh hay suy hao truyền dẫn thì kỹ thuật hợp tác chuyển tiếp có thể nâng cao độ sử dụng tuyến dẫn tới thông lượng hệ thống được cải thiện. Các đề xuất trong [1],[2] đã chứng minh được lợi ích của việc sử dụng kỹ thuật phân tập hợp tác và mã không gian-thời gian phân tán có thể đáp ứng bậc phân tập đầy đủ. Để đồng thời có được cả độ tin cậy truyền dẫn và thông lượng hệ thống, các giao thức được đề xuất trong [3–5] được thiết kế dựa trên cơ chế hoạt động xuyên lớp (cross-layer). Trong công trình [3] Shan và các cộng sự đã đề xuất được thuật toán tối ưu phân nhóm các tốc độ hợp tác để giảm thời gian mào đầu giao thức, và sử dụng phương thức lựa chọn nút chuyển tiếp phân tán. Giao thức xuyên lớp MAC-PHY1 được đề xuất bởi Liu và các cộng sự trong [4] sử dụng phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp dựa trên một bảng hợp tác (CoopTable). Phương pháp này yêu cầu các nút trong mạng liên tục thăm dò một cách thụ động các thông tin trạng thái kênh để cập nhật vào bảng hợp tác. Giao thức CD-MAC được đề xuất trong [5] cũng đáp ứng được độ tin cậy truyền dẫn và hợp tác hiệu quả nhờ sử dụng mã khối không gian-thời gian phân tán. Giao thức được đề xuất trong [6] sử dụng hai nút chuyển tiếp trung gian để hỗ trợ truyền dẫn dữ liệu thành công từ nguồn đến đích. Nhìn chung, các giao thức xuyên lớp ở trên đều có khả năng hỗ trợ tốt về mặt thông lượng cũng như độ tin cậy của hệ thống so với giao thức truyền thống IEEE 802.11 DCF (DCF: Distributed Coordination Function). Điểm giống nhau của các giao thức này là đều sử dụng một nút trung gian có khả năng tốt nhất để hỗ trợ chuyển tiếp hợp tác dữ liệu từ nút nguồn tới nút đích và thiết kế phân tập hợp tác dưới sự trợ giúp của nút nguồn. Tuy nhiên, trong các điều kiện kênh thực tế, khoảng cách từ nút nguồn tới nút đích thường khá xa và chất lượng kênh rất kém so với các kênh từ nút nguồn đến nút trung gian và từ nút trung gian đến nút đích. Để sử dụng sơ đồ mã khối không gian thời gian phân tán hiệu quả thì các đường phân tập liên kết với nút đích cần có phẩm chất tương đương. Vì vậy, việc sử dụng hai nút trung gian tốt nhất trong mạng để chuyển tiếp hợp tác là cần thiết khi sử dụng kỹ thuật mã khối không gian thời gian phân tán, ví dụ như mã Alamouti phân tán. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất thuật toán lựa chọn hai nút trung gian tốt nhất để tham gia vào quá trình chuyển tiếp hợp tác dựa trên sơ đồ mã khối không 1MAC-PHY biểu thị xuyên lớp giữa phân lớp điều khiển truy nhập môi trường MAC (Medium Access Control) và lớp vật lý (Physical layer Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) ISBN: 978-604-67-0349-5 298 gian thời gian phân tán kiểu Alamouti. Giao thức đề xuất có ưu điểm: (1) Sử dụng phương thức lựa chọn nút chuyển tiếp phân tán để có được khả năng linh hoạt với các điều kiện kênh thay đổi tức thời; (2) Thay vì việc phải sử dụng một khung điều khiển có kích thước đáng kể để chỉ thị từ nút chuyển tiếp tối ưu như một số giao thức trước đó, giao thức đề xuất sử dụng tín hiệu xung đáp ứng có độ dài ngắn (cỡ hai khe thời gian hẹp trong tiêu chuẩn IEEE 802.11 DCF) để mang lại độ tin cậy truyền dẫn cũng như giảm được mào đầu giao thức đáng kể; (3) Giao thức đề xuất khai thác tối đa khả năng của mạng để chuyển đổi giữa hai chế độ truyền dẫn hợp tác sử dụng hai nút chuyển tiếp (khi môi trường có mật độ lớn các nút trung gian) và chế độ truyền dẫn hợp tác chỉ sử dụng một nút chuyển tiếp khi môi trường mạng chỉ tồn tại một nút trung gian tốt nhất. Để đánh giá phẩm chất của giao thức đề xuất, chúng tôi thực hiện mô phỏng và so sánh với giao thức truyền thống IEEE 802.11 DCF dựa trên tham số về thông lượng hệ thống và độ trễ gói tin trung bình. Phần còn lại của bài báo được trình bày như sau. Mục II trình bày mô hình của hệ thống nghiên cứu và các thuật toán điều khiển truy nhập môi trường liên quan. Chúng tôi mô tả đề xuất giao thức hợp tác và phân tích phẩm chất hệ thống ở Mục III. Mục IV trình bày kết quả mô phỏng đánh giá chất lượng. Cuối cùng, mục V là các kết luận được rút ra ở Mục IV. II. MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ THUẬT TOÁN Chúng tôi xem xét một mô hình mạng vô tuyến hợp tác phân tán (Hình 1) gồm nút nguồn và nút đích được đặt cách nhau khoảng cách d, các nút trung gian (láng giềng) giữa nguồn và đích được phân bố ngẫu nhiên trong một diện tích hình tròn có đường kính từ nút nguồn đến nút đích. Giả định rằng kênh truyền giữa hai nút bất kỳ trong mạng là kênh pha-đinh Rayleigh và có tổn hao đường truyền theo mô hình che khuất có phân bố log- normal (log-normal shadowing). Hai nút bất kỳ trong mạng có thể liên kết với nhau ở tốc độ cơ bản là 2 Mbps. Tốc độ cơ bản được sử dụng để truyền các khung điều khiển, trong khi các khung dữ liệu được truyền sử dụng chế độ truyền dẫn đa tốc dựa trên điều chế và mã hóa thích ứng ở lớp vật lý. Trong thiết kế giao thức, tốc độ truyền dẫn được lựa chọn trên cơ sở giá trị tỷ số công suất tín hiệu trên công suất tạp âm (SNR) trung bình của kênh. A. Thuật toán lựa chọn nút chuyển tiếp tối ưu Định nghĩa tốc độ truyền dẫn hợp tác tương đương: Rh = W W Rc1 + WRc2 = Rc1Rc2 Rc1 +Rc2 (1) S D H3 H4 H2 H5Hn H1 Nút trung gian Nút trung gian Nút trung gian Nút trung gian Direct path Hình 1. Mô hình mạng vô tuyến hợp tác là tốc độ truyền dẫn tải tin từ nguồn đến đích. Trong đó, Rc1, Rc2 tương ứng là tốc độ truyền dữ liệu từ nguồn tới nút chuyển tiếp tối ưu, và từ nút chuyển tiếp tối ưu đến nút đích. M tốc độ hợp tác khả dĩ được phân thành G nhóm ưu tiên, mỗi nhóm ưu tiên sẽ tồn tại ng ≥ 1 thành viên (có khả năng hỗ trợ truyền dẫn tốc độ hợp tác), ∑G g=1 ng = M .Thuật toán phân nhóm các tốc độ hợp tác được thực hiện giống như trong [3]. Để lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất (được gọi là Helper tối ưu), chúng tôi thiết kế giao thức hoạt động như sau: Mỗi một nút trung gian bất kỳ trong mạng nghe dò thông tin trạng thái kênh trong quá trình trao đổi các khung điều khiển giữa nút nguồn và nút đích diễn ra. Dựa trên các thông tin trạng thái kênh, nút trung gian ước lượng các tham số và tính toán để xác định vị trí tốc độ hợp tác Rh của nó trong vùng hợp tác (được định nghĩa là một tập gồm 3 tham số R ∈ {R1, Rc1, Rc2} thỏa mãn tốc độ truyền dẫn hợp tác phải luôn lớn hơn tốc độ truyền dẫn theo đường trực tiếp R1. Khi đó, nút trung gian thuộc vùng hợp tác gửi đi một tín hiệu chỉ thị trợ giúp HI (Helper Indication) tới nút nguồn để chỉ báo tồn tại ứng viên chuyển tiếp (Helper). Nút Helper có chỉ số nhóm ưu tiên thứ g gửi đi một tín hiệu chỉ thị nhóm GI (Group Indication) sau một khoảng thời gian chờ là Tfb1(g) = (g−1)tfb, trong đó tfb là thời gian khe lùi (backoff slot-time) nếu như nó không phát hiện được tín hiệu GI nào trước đó của nhóm có mức ưu tiên cao hơn. Một nút trung gian có chỉ số nhóm ưu tiên thứ g và chỉ số thành viên m sẽ gửi đi một tín hiệu chỉ thị thành viên MI (Member Indication) sau khoảng thời gian chờ Tfb2(g,m) = (m − 1)tfb, 1 ≤ m ≤ ng nếu nó không phát hiện được tín hiệu MI nào trước đó. Các Helper thành viên thuộc nhóm ưu tiên cao nhất khi đó được lựa chọn để tiếp tục tham gia vào quá trình tranh chấp trong K khe thời gian hẹp. Chúng tôi thiết kế để các Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) ISBN: 978-604-67-0349-5 299 Helper tối ưu (có cùng khả năng hỗ trợ tốc độ hợp tác cao nhất) này lựa chọn ngẫu nhiên vị trí khe thời gian hẹp thứ k để gửi đi tín hiệu chỉ thị chấp nhận chuyển tiếp thông qua tín hiệu xung đáp ứng. Cụ thể, Helper tối ưu nào có chỉ số k nhỏ nhất sẽ gửi đi tín hiệu HR1, các Helper tối ưu khác phải chờ hết khoảng thời gian HR1 mới được gửi đi tín hiệu HR2 dựa trên vị trí khe thời gian k (bé thứ 2). Khi xuất hiện tín hiệu HR2, các Helper tối ưu còn lại được thiết kế để từ bỏ quá trình tranh chấp. Như vậy, chỉ có hai Helper tối ưu có cùng tốc độ hợp tác cao nhất được lựa chọn theo phương thức phân tán. III. GIAO THỨC HỢP TÁC ĐỀ XUẤT A. Mô tả giao thức 1) Khởi tạo tại nút nguồn: Sau khoảng thời gian back-off, nút nguồn khởi tạo liên kết với nút đích thông qua thủ tục RTS/CTS. Khi đó nút nguồn gửi quảng bá khung RTS đến các cả nút nguồn và các nút trợ giúp tối ưu (H1) và (H2) ở tốc độ cơ bản. 2) Đáp ứng của nút đích: Khi nút đích nhận được khung RTS, nó gửi quảng bá khung đáp ứng CTS. Khung CTS này giúp nút nguồn có thể tính toán được tốc độ truyền dẫn trực tiếp R1 bằng cách ước lượng giá trị tỷ số công suất tín hiệu trên công suất tạp âm (SNR) trung bình của kênh trực tiếp từ nguồn đến đích. 3) Xử lý tại nút Helper: Trong quá trình diễn ra sự trao đổi RTS/CTS, các nút trung gian thăm dò các thông tin trạng thái kênh để tính toán và xác định tốc độ hợp tác mà nó có khả năng hỗ trợ (thuộc nhóm ưu tiên thứ g, thành viên thứ m) để quyết định gửi đi các tín hiệu chỉ thị tồn tại Helper (HI), tín hiệu tranh chấp nhóm (GI), và tín hiệu tranh chấp thành viên (MI). Dựa trên chỉ số khe thời gian được lựa chọn ngẫu nhiên, các Helper sẽ tính toán và quyết định gửi đi tín hiệu đáp ứng HR1 hay là HR2 ở các vị trí thời gian xác định. 4) Xử lý tại nút nguồn: Khi nút nguồn và nút đích nhận được tín hiệu HI , nó tiếp tục chờ để nhận các tín hiệu GI, HI, HR1 và HR2. Ngay sau khi nút nguồn nhận được tín hiệu HR2, nó gửi quảng bá dữ liệu đồng thời đến Helper 1 và Helper 2 trong khe thời gian thứ nhất (pha 1). Có 3 trường hợp có thể xảy ra: a) Chế độ truyền dẫn hợp tác với một nút chuyển tiếp được kích hoạt nếu nút nguồn chỉ nhận đúng tín hiệu HR1, trong khi HR2 không được nhận chính xác (do xung đột hoặc lỗi truyền dẫn). b) Chế độ truyền dẫn hợp tác với hai nút chuyển tiếp được kích hoạt nếu nút nguồn nhận đúng cả hai tín hiệu HR1, và HR2. c) Nếu HI không được thăm dò bởi nút nguồn, chế độ truyền dẫn trực tiếp sẽ được kích hoạt. 5) Phản hồi của nút đích: Nếu nút đích giải mã chính xác dữ liệu được gửi đến từ nguồn, nó gửi phản hồi lại bằng một khung ACK, nếu không giải mã đúng, quá trình truyền dẫn được khởi tạo lại từ đầu. B. Phân tích thời gian truyền dẫn mào đầu và tải tin 1) Trường hợp 1 – Không hợp tác: Sau khi nút nguồn nhận được khung CTS từ nút đích, nó gửi khung dữ liệu qua đường truyền trực tiếp mà không thực hiện hợp tác. Khi đó, thời gian truyền dẫn mào đầu và tải tin tương ứng là T1,P = W R1 và T1,O = TRTS + TCTS + TD,O + TACK+4TSIFS+4σ, trong đó W là độ dài tải tin; TRTS, TCTS, TACK, TSIFS và TD,O tương ứng là khoảng thời gian của các khung RTS, CTS, ACK, khoảng thời gian liên khung (SIFS) và mào đầu khung dữ liệu; σ thời gian lan truyền. 2) Trường hợp 2 – Không tồn tại Helper: Nếu nút nguồn không thăm dò được tín hiệu HI, chế độ truyền dẫn trực tiếp sẽ được kích hoạt. Thời gian truyền dẫn tải tin và mào đầu trong trường hợp này tương ứng là T2,P = T1,P là T2,O = T1,O + THI, trong đó, THI là chu kỳ thời gian của tín hiệu HI. 3) Trường hợp 3 – Chế độ truyền dẫn hợp tác với một nút chuyển tiếp: Nếu chỉ tồn tại một nút Helper tối ưu, có chỉ số nhóm g, chỉ số thành viên m, nút Helper tối ưu này gửi đi tín hiệu HR1 tại khe thời gian thứ k được lựa chọn ngẫu nhiên trong K khe thời gian hẹp mà không xảy ra xung đột tranh chấp. Khi đó thời gian truyền dẫn tải tin và mào đầu tương ứng là: T3,P = W RC1 + WRC2 = W Rh and T3,O(g,m, k) = T2,O+Tfb1(g)+TGI+Tfb2(g,m)+TMI+K · tfb + THR1 + TD,O + 2TSIFS + 2σ. Trong đó, THR1 là thời gian truyền tín hiệu HR1. K là số khe thời gian dành cho quá trình tranh chấp ngẫu nhiên. 4) Trường hợp 4 – Chế độ truyền dẫn hợp tác với hai nút chuyển tiếp: Nếu số Helper tối ưu lớn hơn 1, và nút nguồn thăm dò chính xác được hai tín hiệu HR1 và HR2, chế độ truyền dẫn hợp tác với hai nút chuyển tiếp được kích hoạt. Khi đó thời gian truyền dẫn tải tin và mào đầu tương ứng là: T4,P = Wmin(R1C1,R2C1) + W min(R1C2,R 2 C2) and T4,O(g,m, k) = T2,O + Tfb1(g) + TGI + Tfb2(g,m) + TMI + k1.tfb + Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) ISBN: 978-604-67-0349-5 300 NAV RTS CTS SI FS R an do m B ac ko ff SI FS SI FS NAV (RTS) NAV (RTS) H R 1 Nguồn Đích Chuyển tiếp 1 Chuyển tiếp 2 DATA ACK DATA SI FS SI FS S IF S Time Time Time Time HI GI MI HI .. .. .. Tranh chấp thành viên Tranh chấp các nhóm SI FS NAV (RTS) NAV max(MI+HR2)Các nút ứng viên chuyển tiếp khác Nút không có khả năng chuyển tiếp NAV (RTS) NAV (HI) NAV max(GI+MI+HR2) NAV (HR2) NAV (HR2) Time Time .. H R 2 .. GI MI HI DATA Chờ HR1 K khe thời gian .. Hình 2. Chế độ truyền dẫn hợp tác sử dụng hai nút chuyển tiếp NAV RTS CTS SI FS R an do m B ac ko ff SI FS SI FS NAV (RTS) H R 1 Nguồn Đích Chuyển tiếp 1 DATA ACK DATA SI FS SI FS S IF S Time Time Time HI GI MI .. .. .. Tranh chấp thành viên Tranh chấp các nhóm SI FS NAV (RTS) NAV max(MI+HR1)Các nút ứng viên chuyển tiếp khác Nút không có khả năng chuyển tiếp NAV (RTS) NAV (HI) NAV max(GI+MI+HR1) NAV (HR1) NAV (HR1) Time Time HI K khe thời gian DATA Hình 3. Chế độ truyền dẫn hợp tác sử dụng một nút chuyển tiếp THR1 + k2.tfb + THR2 + TD,O + 2TSIFS + 3σ. Trong đó, THR1 , THR1 tương ứng là thời gian truyền tín hiệu HR1 và HR2; R1C1, R 2 C1 tương ứng là tốc độ truyền dữ liệu từ nút nguồn đến Helper1 và Helper2; R1C2, R 2 C2 tương ứng là tốc độ truyền dữ liệu từ Helper1 và Helper2 đến nút đích. 5) Trường hợp 5 – Truyền dẫn hợp tác không thành công: Khi xảy ra xung đột truyền dẫn tín hiệu HR1 (Helper tối ưu tranh chấp không thành công), nút nguồn không giải mã chính xác được tín hiệu HR1, giao thức chuyển sang chế độ truyền dẫn trực tiếp. Khi đó thời gian truyền dẫn tải tin và mào đầu tương ứng là: T5,P = T1,P và T5,O(g,m, k) = T2,O + Tfb1(g) + TGI + Tfb2(g,m) + TMI + k1 · tfb + THR1 + TSIFS + σ. Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) ISBN: 978-604-67-0349-5 301 NAV RTS CTS SI FS R an do m B ac ko ff SI FS SI FS Source Destination Datasd ACK SI FS Time Time THI Hình 4. Chế độ truyền dẫn trực tiếp C. Tính toán thông lượng Thông lượng hợp tác cần đảm bảo lớn hơn thông lượng truyền dẫn trực tiếp, và phải là giá trị lớn nhất có thể trong mỗi điều kiện mạng nhất định. Biểu thức thông lượng tổng quát hóa như sau: max J(n) (2) đ.k. J(n) > ρW T1,P + T1,O trong đó J(n) = WPs E[TP ] + E[TO] + E[TE ] (3) là tốc độ truyền dẫn tải tin hiệu dụng, Ps là xác suất truyền dẫn khung (frame) thành công, E[TP ], E[TO] tương ứng là thời gian truyền dẫn tải tin trung bình và thời gian truyền dẫn mào đầu trung bình; E[TE ] là thời gian trễ trung bình do lỗi truyền dẫn. ρ ≥ 1 là hệ số cân bằng giữa hai chế độ hợp tác và không hợp tác. ρ nhỏ hơn cho phép cơ hội hợp tác lớn hơn. Với TP và TO tương ứng là chu kỳ thời gian truyền dẫn thành công tải tin và mào đầu giao thức, có thể xác định E[TP ] = PsTP và E[TO] = PsTO. E[TE ] phụ thuộc vào các sự kiện xảy ra lỗi các khung khác nhau (bao gồm cả khung điều khiển và khung dữ liệu). Gọi Ti, Pi, (i = 1, 2, 3, 4) là các chu kỳ thời gian truyền dẫn lại và xác suất xảy ra các sự kiện lỗi các khung RTS,CTS,DATA,ACK tương ứng, khi đó ta tính được E[TE ] = ∑4 i=1 PiTi. Trong đó, Pi phụ thuộc vào xác suất lỗi bit trên mỗi kênh liên kết. Phụ thuộc vào số Helper tối ưu (n) xuất hiện trong mạng cũng như khả năng có xung đột tranh chấp giữa các Helper này mà biểu thức J(n) được áp dụng gắn với một trong các trường hợp của mục III.B. Để tối đa hóa tốc độ truyền dẫn tải tin hiệu dụng cũng như thông lượng mạng, chúng ta cần xem xét đến việc thiết lập các tham số K,M,G và n theo các điều kiện kênh nhất định. IV. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ Để đánh giá phẩm chất của giao thức đề xuất, chúng tôi thực hiện mô phỏng máy tính sử dụng Matlab. Mô hình mạng gồm hai nút nguồn và đích được đặt cách nhau một khoảng d, các nút trung gian được phân bố 80 100 120 140 160 180 200 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x 106 Khoang cach mang (m) Th on g lu on g tu ye n (bp s) Giao thuc de xuat IEEE 802.11 DCF Hình 5. Phẩm chất theo thông lượng ngẫu nhiên trong một diện tích hình tròn, đường kính từ nguồn đến đích. Các kênh giữa hai nút bất kỳ trong mạng được mô hình hóa bởi pha-đinh Rayleigh, với tổn hao log-normal shadowing, hệ số mũ tổn hao được lựa chọn là 3.8, kích thước tải tin W = 2000 bytes, số khe thời gian dành cho tranh chấp ngẫu nhiên là K = 20. Ở đây chúng tôi áp dụng sơ đồ mã hóa Alamouti phân tán cho trường hợp hợp tác với một nút chuyển tiếp như trong [2], với hai nút chuyển tiếp như trong [7]. Các tham số khác được lấy theo tiêu chuẩn IEEE 802.11a. Các kết quả mô phỏng được chỉ ra như Hình 5 và Hình 6 dưới đây. Quan sát hình 5, chúng ta thấy giao thức đề xuất cho thông lượng hệ thống được cải thiện đáng kể so với giao thức truyền thống. Khi khoảng cách mạng tăng, tập tốc độ hợp tác giảm dần do đó đường biểu diễn thông lượng của giao thức đề xuất có xu hướng gần với đường biểu diễn thông lượng của giao thức IEEE 802.11 DCF (không sử dụng hợp tác). Hình 6 thể hiện rõ phẩm chất của giao thức đề xuất về độ trễ gói tin trung bình. Có thể lý giải là do tốc độ truyền dẫn hợp tác lớn hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn trực tiếp, dẫn đến thời gian truyền dẫn tải tin yêu cầu nhỏ hơn. Vì vậy, đường biểu diễn độ trễ gói tin trung bình của giao thức đề xuất thấp hơn Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) ISBN: 978-604-67-0349-5 302 80 100 120 140 160 180 200 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 x 10−3 Khoang cach mang (m) D o tre g oi ti n tru ng b in h (s) Giao thuc de xuat IEEE 802.11 DCF Hình 6. Phẩm chất theo độ trễ trung bình gói tin nhiều so với đường biểu diễn độ trễ gói tin của giao thức truyền thống IEEE 802.11 DCF. Như vậy, giao thức đề xuất đáp ứng được yêu cầu về phẩm chất, đặc biệt thể hiện rõ sự vượt trội so với giao thức truyền thống. V. KẾT LUẬN Trong bài viết này, chúng tôi đã tập trung vào vấn đề khai thác các kỹ thuật truyền dẫn hợp tác và thủ tục lớp MAC để cải thiện phẩm chất hệ thống vô tuyến phân tán. Chúng tôi đã đề xuất được một mô hình giao thức MAC hợp tác cho hệ thống vô tuyến phân tán sử dụng hai nút chuyển tiếp. Các kết quả mô phỏng đã chứng minh được giao thức của chúng tôi cho phẩm chất hệ thống tốt hơn so với giao thức truyền thống IEEE 802.11 DCF về mặt thông lượng và độ trễ truyền dẫn gói tin trung bình. Trong nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi sẽ tích hợp thêm các kỹ thuật mã hóa khác nhau để nhận được đầy đủ các ưu điểm của truyền thông hợp tác. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A. Bletsas, A. Khisti, P. D. Reed, A. Lippman,“A Simple Coop- erative Diversity Method Based on Network Path Selection,” in IEEE J. on Sel. Areas in Commun., vol. 24, no. 3, pp. 659–672, March 2006. [2] A. P. Anghel, G. Leus, M. Kaveh, “Distributed Space-Time Cooperative Systems with Regenerative Relays,” IEEE Trans. on Wireless Commun., Vol. 5, No. 11, pp. 3130–3141, November 2006. [3] H. Shan, H. T. Cheng, W. Zhauang, “Cross-Layer Cooperative MAC Protocol in Distributed Wireless Networks, ”IEEE Trans. on Wireless Commun. IEEE Trans. On Wireless Commun. , vol. 10, no. 8, pp. 2603–2615, August 2011. [4] F. Liu, T. Korakis, Z. Tao, S. Panwar, “A MAC-PHY Cross- Layer Protocol for Wireless Ad-Hoc Networks, ” in WCNC, 2008. [5] S. Moh, C. Yu, “A Cooperative Diversity-Based Robust MAC Protocol in Wireless Ad Hoc Networks, ” in IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Vol. 22(3), pp. 353-363, March 2011. [6] M. Khalid, Y. Wang, I. Butun, H. Kim, I. Ra, R. Sankar, “Coherence time-based cooperative MAC protocol for wireless ad hoc networks,” EURASIP J. on Wireless Commun. and Net, 2011. [7] A. Bansal, M. R. Bhatnagar, A Hjørungnes, “Decoding and Per- formance Bound of Demodulate-and-Forward Based Distributed Alamouti STBC, ” IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), Quebec City, Canada, Sep. 2012. Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) ISBN: 978-604-67-0349-5 303