Nghiên cứu đề xuất mô hình mạng động cho bài toán lập lịch tài nguyên trong mạng Mạng Long Term Evolution (LTE)

Trong bệnh viện, cảm biến được đặt tại các phòng khám nhằm giám sát số lượng bệnh nhân đến khám chữa bệnh. Trong điều trị, bệnh nhân mang các thiết bị cảm biến sinh trắc học để theo dõi sức khỏe.... Nghiên cứu đề xuất mô hình mạng động cho bài toán lập lịch tài nguyên trong mạng LTE nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và là một phần của bệnh viện thông minh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đề xuất mô hình mạng động cho bài toán lập lịch tài nguyên trong mạng Mạng Long Term Evolution (LTE) Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XII về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Huế, ngày 07-08/6/2019 DOI: 10.15625/vap.2019.00044 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH MẠNG ĐỘNG CHO BÀI TOÁN LẬP LỊCH TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG LONG TERM EVOLUTION (LTE) Lê Minh Tuấn1,2, Lê Hoàng Sơn2, Phạm Thị Minh Phương3, Vũ Như Lân4, Đặng Thanh Hải5, Đinh Thu Khánh4 1 Đại học Nội vụ Hà Nội 2 Viện Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia Hà Nội 3 Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 4 Đại học Thăng Long 5 Đại học Đà Lạt letuan104@gmail.com, sonlh@vnu.edu.vn, phamthiminhphuong_t60@hus.edu.vn, vnlan@ioit.ac.vn, haidt@dlu.edu.vn, dinhthukhanh@gmail.com TÓM TẮT: Ngày nay, mạng cảm biến được sử dụng nhiều trong lĩnh vực như y tế, giao thông vận tải, công nghiệp sản xuất, nông nghiệp. Trong bệnh viện, cảm biến được đặt tại các phòng khám nhằm giám sát số lượng bệnh nhân đến khám chữa bệnh. Trong điều trị, bệnh nhân mang các thiết bị cảm biến sinh trắc học để theo dõi sức khỏe.... Các dữ liệu thu thập được từ các cảm biến (node) sẽ được gửi về trung tâm xử lý. Dữ liệu sau xử lý sẽ được lập lịch để truyền thông tới các thiết bị người dùng (PAD, smartphone...) thông qua mạng có dây hoặc không dây (3G, 4G (LTE), 5G). Dựa trên các thông tin nhận được, bệnh nhân có thể được gợi ý di chuyển đến phòng khám khác nếu phòng khám hiện tại có nhiều bệnh nhân cùng thăm khám, hoặc hỗ trợ Bác sĩ trong việc ra quyết định điều trị cho bệnh nhân. Trong mạng Long Term Evolution (LTE), chất lượng dịch vụ (QoS) là yếu tố đảm bảo thông tin được lập lịch để truyền đến đúng thiết bị yêu cầu dịch vụ với độ trễ tối thiểu, tỷ lệ mất gói tin thấp hay tính công bằng cao. Trong thực tế, các node trong mạng cảm biến có thể di chuyển, vào và ra mạng làm cho cấu trúc mạng luôn thay đổi. Khi số lượng node lớn và luôn thay đổi, việc lập lịch tài nguyên trong mạng LTE nhằm đảm bảo QoS là một thách thức. Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu đề xuất mô hình mạng động cho bài toán lập lịch tài nguyên trong mạng LTE nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và là một phần của bệnh viện thông minh. Từ khóa: cảm biến, lập lịch, y tế, bệnh viện thông minh, LTE. I. GIỚI THIỆU Các mạng máy tính mà ở đó việc cấu trúc của mạng luôn thay đổi theo thời gian, các node trong mạng có thể ra nhập và rời khỏi mạng, các cạnh của mạng có thể bị biến đổi... được coi là mạng động (Dynamic-Network). Mạng động có thể tìm thấy ở nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống như: mạng truyền thông; mạng xã hội; web; mạng lưới giao thông; và các mạng cơ sở hạ tầng khác. Trong mạng Internet, cấu trúc của mạng, lưu lượng truy cập, hay các ứng dụng mạng luôn thay đổi tạo nên cấu trúc động. Trong mạng LAN, người dùng và lưu lượng truy cập thay đổi tạo nên cấu trúc động. Trong mạng không dây tùy biến (mobile ad hoc wireless network), sự di chuyển của các node trong mạng hay sự thay đổi về điều kiện của môi trường truyền dẫn cũng tạo nên cấu trúc động. Do đặc điểm của mạng động, các nghiên cứu trước đây thường tập trung vào việc kiểm soát tải trên mạng khi mạng liên tục thay đổi, kiểm soát các gói tin được định tuyến đến và đi, kiểm soát các đối tượng của ứng dụng được thêm vào hay loại bỏ khỏi ứng dụng [4, 5, 24, 27]. Ngày nay mạng cảm biến (IoT) được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau [23]. Đặc điểm của các cảm biến là nhỏ, dễ dàng di động và tiêu thụ năng lượng thấp, nên mạng các cảm biến được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực như: y tế; sản xuất nông nghiệp; công nghiệp; giao thông vận tải [23]. Mặc dù dường như là một xu hướng chính, nhiều trở ngại vẫn phát sinh khi thiết lập một mạng cảm biến. Với khả năng dễ dàng kết nối và rời bỏ mạng, các cảm biến làm cho cấu trúc mạng thay đổi một cách liên tục (mạng động), số lượng các node trong mạng có thể tăng nhanh biến mạng cảm biến thành mạng có cấu trúc phức tạp, khó kiểm soát [28]. Các nghiên cứu gần đây về mạng cảm biến chủ yếu tập trung vào kiến trúc mạng [16], phương thức kết nối [22], các vấn đề về an ninh [1, 2, 11, 14, 20, 29], quản lý và khai thác dữ liệu trong mạng [6, 10, 13, 15]. Các tiến bộ gần đây trong công nghệ Internet of Things đang thúc đẩy sự phát triển các hệ thống thông minh. Trong y tế, cảm biến là một trong các công nghệ được sử dụng trong các thiết bị y tế hoặc cấy trong người bệnh nhân nhằm thu thập thông tin bệnh nhân và chuyển đổi các thông tin thu thập được thành các tín hiệu điện tử để gửi về trung tâm xử lý để phân tích thông qua mạng Internet. Dựa trên các ứng dụng khác nhau, các cảm biến IoT được sử dụng trong các thiết bị y tế nhằm theo dõi bệnh nhân, chẩn đoán bệnh, hỗ trợ điều trị, chăm sóc sức khỏe và các ứng dụng khác [11, 18, 19, 21] một cách đáng tin cậy. Với các ứng dụng chăm sóc sức khỏe, Rahmani, Amir. M. [19] sử dụng điện toán sương mù (fog- computing) để hình thành lớp phân tán giữa mạng cảm biến và điện toán đám mây nhằm giảm tải giữa mạng cảm biến và trung tâm điều khiển. Khan et al. in [21] giới thiệu hệ thống chăm sóc sức khỏe dùng các thẻ IoT (các thiết bị y tế đeo được) để thu thập thông tin bệnh nhân và sử dụng sóng RFID để gửi dữ liệu về các trạm cơ sở (base station), trước khi chúng được gửi về máy chủ vì đặc điểm RFID là có khả năng chống lại tấn công và ít nhiễu hơn tín hiệu khá ...