Cơ chế hợp tác hiệu quả cho mạng di động tùy biến hỗ trợ bởi đám mây

Kỷ yếu Hội nghị Quốc gia lần thứ VIII về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Hà Nội, ngày 9-10/7/2015 
CƠ CHẾ HỢP TÁC HIỆU QUẢ CHO MẠNG DI ĐỘNG TÙY BIẾN 
HỖ TRỢ BỞI ĐÁM MÂY 
Vũ Khánh Quý, Nguyễn Đình Hân 
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên 
quyvk0705@gmail.com, nguyendinhhan@gmail.com 
TÓM TẮT - Các mạng di động tùy biến hỗ trợ bởi đám mây đang có tiềm năng phát triển rất mạnh. Tính đơn giản và hiệu 
quả của mạng di động tùy biến kết hợp với khả năng công nghệ của đám mây cho phép cung cấp các dịch vụ, ứng dụng có tính năng 
vượt trội, chưa từng có trước đây. Tuy nhiên, sự kết hợp mạng trong thực tiễn đòi hỏi nhiều giải pháp công nghệ. Trong bài báo 
này, chúng tôi quan tâm đến giải pháp xử lý vấn đề mất kết nối trong mạng. Giao tiếp di động xảy ra mất liên lạc khi một nút mạng 
gặp sự cố hoặc rời mạng. Mất kết nối có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng. Khi các kết nối trực tiếp đến một máy chủ dữ liệu 
đám mây bị mất, hệ thống sẽ tiêu tốn nhiều thời gian và chi phí để khôi phục. Hiện chưa có giải pháp nào giải quyết được vấn đề 
này. Chúng tôi đề xuất một cơ chế hợp tác giữa các máy chủ đám mây cho phép giải quyết hiệu quả vấn đề nói trên. Kết quả thực 
nghiệm khẳng định rằng giải pháp của chúng tôi giúp giảm đáng kể thời gian và chi phí của hệ thống. 
Từ khóa – Mạng di động tùy biến, đám mây, mạng thế hệ mới, mạng 4G, mạng 5G. 
I. GIỚI THIỆU CHUNG 
Các thiết bị di động đang được sử dụng rất phổ biến, là công cụ thiết yếu trong đời sống xã hội hiện đại. Mạng 
kết nối các thiết bị di động ngày càng phức tạp, đa dạng về chủng loại và công nghệ. Thế hệ thứ 4 (4G) của các mạng 
di động đã được triển khai thành công ở một số quốc gia và sẽ được mở rộng trên phạm vi toàn thế giới trong tương lai 
không xa. Thế hệ tiếp theo của các mạng di động (thế hệ 5G) đang là lĩnh vực nghiên cứu thời sự trong cả giới công 
nghiệp và học thuật [1]. Do yêu cầu ngày càng cao về tốc độ truyền dữ liệu, chất lượng dịch vụ đối với các mạng di 
động, những tiêu chuẩn kỹ thuật, công nghệ mới thường xuyên được cải tiến cũng như thiết lập mới. Hoạt động nghiên 
cứu về mạng di động tùy biến thế hệ mới (4G, 5G) đang diễn ra rất sôi động với nhiều hướng nghiên cứu quan trọng 
như: nâng cao hiệu năng mạng, tiết kiệm năng lượng, bảo mật và an toàn dữ liệu, v.v. Từ đây, nhiều công trình nghiên 
cứu có giá trị đã ra đời, đóng góp những công nghệ giao tiếp hoàn toàn mới [1-3]. 
Mạng di động tùy biến (DĐTB) là phương tiện giao tiếp rất thuận tiện và hiệu quả. Mặc dù bị giới hạn về tài 
nguyên và năng lực tính toán, các mạng di động tùy biến đã khẳng định được ưu điểm vượt trội trong truyền thông: hạ 
tầng linh hoạt, hỗ trợ di động, cho phép kết nối tốt hơn, đảm bảo chuyển giao ổn định giữa các mạng khác nhau, v.v. 
Nhờ đó, chúng hứa hẹn những đóng góp quan trọng vào sự phát triển của Internet tương lai [3]. Gần đây, điện toán 
đám mây đã được biết đến rộng rãi. Những tiến bộ trong điện toán đám mây cho phép đám mây cung cấp cơ sở hạ 
tầng, nền tảng tính toán và phần mềm như các dịch vụ cho người dùng từ một máy tính/thiết bị có kết nối Internet. Kết 
hợp đám mây và mạng di động tùy biến là xu hướng công nghệ tất yếu, nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà 
cung cấp dịch vụ và cộng đồng nghiên cứu [2, 7, 10, 12]. 
Rõ ràng, sự hỗ trợ của đám mây mang lại những khả năng mới, vượt trội cho mạng di động tùy biến nhờ thời 
gian hoạt động dài hơn, năng lực tính toán lớn và các tiện ích khác. Những lợi thế đó tạo điều kiện cho sự phát triển rất 
nhanh các ứng dụng và dịch vụ di động đa phương tiện [3, 7]. Tuy nhiên, thực tế đặt ra là: các mạng DĐTB không có 
Hình 1. Mô hình kiến trúc mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây 
Vũ Khánh Quý, Nguyễn Đình Hân 97 
cấu trúc cố định, cấu hình liên tục biến đổi và thường xuyên mất kết nối [7, 12]. Đây là những thách thức chính đối với 
các giải pháp kết hợp đám mây cho mạng DĐTB. 
Trong bài báo này, chúng tôi xem xét các mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây (xem Hình 1). Ở đó, các máy chủ 
đám mây tham gia vào mạng DĐTB với vai trò là các máy chủ cung cấp dịch vụ dữ liệu, tính toán và tìm kiếm. Theo 
thời gian, vai trò của các máy chủ đám mây ngày càng quan trọng vì chúng tích lũy nhiều dữ liệu và dịch vụ cần thiết 
cho mạng DĐTB. Do tình trạng mất kết nối thường xuyên xảy ra trong mạng DĐTB, hiệu quả khai thác dịch vụ từ các 
máy chủ đám mây sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng nếu kết nối bị mất liên quan trực tiếp tới chúng. Thật vậy, khi nhận 
được yêu cầu dịch vụ từ mạng DĐTB, máy chủ đám mây sẽ thực hiện tìm kiếm dịch vụ (trong cơ sở dữ liệu của nó 
và/hoặc khởi phát giao dịch tìm kiếm dịch vụ trên toàn đám mây) và trả về kết quả tìm kiếm. Máy chủ đám mây đó 
đồng thời sẽ cập nhật kết quả tìm kiếm vào cơ sở dữ liệu để phục vụ các yêu cầu dịch vụ sau này. Nếu kết nối giữa 
mạng DĐTB và một máy chủ đám mây bị mất, những dữ liệu và tiện ích cung cấp bởi máy chủ ấy sẽ không còn phát 
huy tác dụng. Khi đó, chi phí (thời gian, năng lượng tiêu thụ, tài nguyên tính toán, v.v.) thực hiện các yêu cầu dịch vụ 
từ mạng DĐTB sẽ tăng lên. Trong trường hợp xấu nhất, tương ứng với chi phí tìm kiếm dịch vụ trên toàn đám mây. 
Đến đây, ta có thể phần nào hình dung được chi phí lũy kế của hệ thống theo thời gian và tính cấp thiết phải có một 
giải pháp hữu hiệu. 
Chúng tôi đề xuất một cơ chế hợp tác hiệu quả giữa các máy chủ đám mây giải quyết vấn đề nói trên. Cơ chế 
này cho phép các máy chủ đám mây làm việc hợp tác để chia sẻ và duy trì thông tin về các dữ liệu, dịch vụ sử dụng bởi 
mạng DĐTB. Với cơ chế của chúng tôi, dữ liệu và dịch vụ của một máy chủ đám mây vẫn sẽ hữu ích ngay cả khi nó 
không còn kết nối trực tiếp với mạng DĐTB. Những số liệu thu được từ thực nghiệm chứng tỏ giải pháp chúng tôi đưa 
ra rất hiệu quả, giúp giảm chi phí tới chín lần so với cơ chế thông thường. Chúng tôi cũng thảo luận, phân tích các điểm 
hạn chế và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo. 
II. MẠNG DĐTB HỖ TRỢ BỞI ĐÁM MÂY 
2.1. Kiến trúc mạng 
Chúng tôi xem xét một mạng DĐTB (4G, 5G) hỗ trợ bởi đám mây, được thiết kế nhằm thực thi hiệu quả các 
ứng dụng và dịch vụ dữ liệu đa phương tiện chạy trên thiết bị di động. Mạng này bao gồm hai thành phần là: đám mây 
và mạng DĐTB. Các đám mây được hình thành bởi các máy chủ dữ liệu kết nối với nhau. Mạng DĐTB là một tập các 
thiết bị di động (máy tính, điện thoại thông minh, cảm biến, v.v.) có khả năng giao tiếp với nhau qua môi trường vô 
tuyến. Kiểu kết hợp giữa một mạng di động thông thường và đám mây tạo thành mạng di động đám mây với nhiều khả 
năng công nghệ đã được nghiên cứu trong [3, 10, 14]. Trong công trình này, chúng tôi tập trung nghiên cứu cơ chế cải 
thiện hiệu năng, tiết kiệm chi phí cho mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây nói đến ở trên. 
Để ưu tiên trình bày các hoạt động của cơ chế, tránh sa đà vào độ phức tạp và thành phần của các chi tiết vật lý 
bên dưới, chúng tôi sử dụng khái niệm vùng phủ của mạng [15] theo nghĩa là đơn vị phân phối dịch vụ đồng nhất trong 
mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây. Từ giờ trở đi, ta sẽ dùng thuật ngữ vùng phủ của mạng ngang hàng (hoặc ngắn gọn 
là vùng phủ) mỗi khi cần tham chiếu tới mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây. Vùng phủ là một tập các thiết bị di động gọi 
là các peer và các máy chủ đám mây kết nối với mạng DĐTB gọi là các super-peer. Lưu ý rằng một máy chủ đám mây 
chỉ được gọi là super-peer khi nó kết nối trực tiếp với mạng DĐTB để cung cấp dịch vụ hoặc chuyển tiếp yêu cầu dịch 
vụ từ các peer tới đám mây. Kiến trúc mạng và vùng phủ được minh họa trong Hình 1. 
Trong vùng phủ, các peer giao tiếp với nhau và với các super-peer thông qua việc trao đổi thông báo trên mạng 
DĐTB. Giữa hai nút (peer/super-peer) bất kỳ có thể có kết nối trực tiếp hoặc kết nối gián tiếp. Trường hợp giữa hai nút có 
kết nối gián tiếp, các gói tin sẽ được các nút trung gian chuyển tiếp trong mạng. Khi đó, mỗi nút trung gian đóng vai trò là 
một bộ định tuyến. Ví dụ, trong Hình 1, chỉ có hai peer có kết nối trực tiếp, còn những peer khác chỉ có kết nối gián tiếp 
đến hai super-peer. Một nút gửi yêu cầu dịch vụ và nhận kết quả trả về từ các nút khác thông qua kết nối trực tiếp hoặc 
gián tiếp. Vùng phủ có khả năng tự tổ chức, cho phép các nút tham gia và rời khỏi nó tại bất cứ thời điểm nào. 
2.2. Phát biểu bài toán 
98 CƠ CHẾ HỢP TÁC HIỆU QUẢ CHO MẠNG DI ĐỘNG TÙY BIẾN HỖ TRỢ BỞI ĐÁM MÂY 
Hình 2. Một trường hợp mất kết nối trong mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây 
Hình 2 mô tả các kịch bản hoạt động của vùng phủ tại các thời điểm khác nhau. Hình 2 (a) là trường hợp peer A 
kết nối và sử dụng dịch vụ trực tiếp từ super-peer Sj thông qua kết nối trực tiếp của nó đến Sj. Tiếp theo, A thông tin 
cho peer B và peer C về dịch vụ đã sử dụng. Sau đó, C có thể kết nối đến Sj nhờ kết nối gián tiếp qua A như trong Hình 
2 (b). Nhận được yêu cầu từ C, Sj thực hiện các giao dịch tìm kiếm dịch vụ cần thiết. Thông thường, Sj sẽ lưu thông tin 
giao dịch vào bộ nhớ đệm để tối ưu chi phí cho các giao dịch tìm kiếm các lần kế tiếp. Nếu dịch vụ cần bởi C hiện đang 
có trong bộ nhớ đệm của Sj, thì Sj có thể triệu gọi phục vụ ngay cho C. Ngược lại, Sj tiến hành tìm kiếm trong cơ sở dữ 
liệu của nó và/hoặc khởi phát giao dịch tìm kiếm dịch vụ trên toàn đám mây. 
Trong Hình 2 (c), ta giả sử rằng C một lần nữa cố gắng kết nối với Sj sử dụng thông tin giao dịch C đã thiết lập 
trước đó. Tuy nhiên, việc kết nối không thành công bởi A đã rời khỏi vùng phủ. Do đó, C phải tái thiết lập lại kết nối 
với Sj sử dụng giao thức định tuyến của vùng phủ. Thêm một lần nữa, sự vắng mặt của A dẫn tới sự vắng mặt của Sj. 
Kết quả là, C không thể tiếp cận và sử dụng các dịch vụ của Sj trong phạm vi vùng phủ. Ta giả thiết thêm rằng C có 
một kết nối gián tiếp đến một super-peer khác có tên là Si như trong Hình 2 (d). Khi đó, thực hiện yêu cầu của C, Si 
khởi tạo một tiến trình tìm kiếm dịch vụ để nhận được kết quả từ đám mây. Giả sử ở thời điểm này, dịch vụ mà C yêu 
cầu có sẵn trong bộ nhớ đệm của Sj. Tuy nhiên, vì Si không biết đến dịch vụ của Sj, nó kích hoạt giao dịch tìm kiếm 
dịch vụ trên toàn đám mây. Trong trường hợp này, cho dù C nhận được dịch vụ theo yêu cầu thì chi phí thực hiện giao 
dịch (thời gian, năng lượng tiêu thụ, tài nguyên tính toán, v.v.) rõ ràng là rất lớn. 
Vấn đề bùng nổ chi phí xảy ra do mất kết nối trong vùng phủ. Trên thực tiễn, đặc tính di động của các thiết bị là 
nguyên nhân chính gây ra mất kết nối. Khi một nút rời khỏi vùng phủ, tất cả kết nối dựa trên nút này sẽ bị mất. Ngoài 
ra, khi các nút di động bật chế độ tiết kiệm năng lượng cũng là nguyên nhân gây mất kết nối. Do tần suất mất kết nối 
lớn [12], giảm chi phí thực hiện giao dịch là bài toán cần giải quyết đối với mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây. 
2.3. Phương pháp tiếp cận 
Chúng tôi đề xuất một cơ chế để giải quyết bài toán phát biểu trong Mục 2.2. Ý tưởng của cơ chế khá đơn giản 
nhưng có tính khả thi rất cao. Chúng tôi giả thiết các super-peer luôn “biết” nhau, hoặc chính xác hơn là có thông tin về 
dịch vụ của nhau, khi chúng tham gia vào vùng phủ. Sau đó, chúng có thể làm việc hợp tác hiệu quả trong việc tìm 
kiếm dịch vụ khi xảy ra mất kết nối trong vùng phủ. 
Cần nhắc lại rằng các giao dịch tìm kiếm là chức năng cơ bản của các vùng phủ của mạng ngang hàng. Thêm 
nữa, các giao thức định tuyến của vùng phủ thường được thiết kế sao cho việc tìm kiếm đạt hiệu quả cao nhất. Tuy 
nhiên, hiệu năng của định tuyến trong vùng phủ bị ảnh hưởng đáng kể bởi mối quan hệ giữa cấu hình vùng phủ và các 
lớp vật lý tầng dưới [15]. Khi bổ sung các dịch vụ của đám mây cho một mạng DĐTB, vấn đề phát sinh là giao thức 
định tuyến trong đám mây thường không hỗ trợ kiểu mạng có cấu hình biến đổi. Hơn nữa, do hạn chế về khả năng tính 
toán và thời gian hoạt động của các thiết bị di động, giao thức định tuyến trong mạng DĐTB phải thật tinh gọn. Vì vậy, 
thiết kế một giao thức định tuyến hiệu quả trong mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây là một thách thức lớn. 
Một chiến lược thiết kế khả thi là giữ nguyên các giao thức định tuyến trong vùng phủ và bổ sung thêm các chức 
năng ở tầng trên thông qua vùng phủ [15]. Hiện nay, có rất nhiều giao thức định tuyến linh hoạt được giới thiệu trong [4-9, 
11, 13]. Đồng thời còn có rất nhiều các thuật toán tìm kiếm hiệu quả được giới thiệu trong [7, 16-17]. Để tận dụng các 
giao thức và thuật toán hiện có, cơ chế đề xuất của chúng tôi phải có khả năng phối hợp làm việc với chúng. Cách tiếp cận 
này đặt ra nhiều thách thức nhưng chúng tôi sẽ đưa ra các giải pháp phù hợp trong các mục tiếp theo. 
III. CƠ CHẾ HỢP TÁC HIỆU QUẢ CHO MẠNG DĐTB HỖ TRỢ BỞI ĐÁM MÂY 
Để giảm chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm dịch vụ cho mạng DĐTB hỗ trợ bởi đám mây như đã đề cập trong 
mục trước, chúng tôi đề xuất một cơ chế làm việc hợp tác giữa các super-peer. Cơ chế này hoạt động ở tầng ứng dụng 
và bao gồm ba thủ tục sau đây: 
Vũ Khánh Quý, Nguyễn Đình Hân 99 
- Thủ tục Thông báo Dịch vụ (TBDV) được thực hiện bởi một mới super-peer để thông báo đến các super-peer 
khác qua vùng phủ sự thay đổi về vai trò mới của nó từ một máy chủ đám mây trở thành một super-peer. 
- Thủ tục Cập nhật Dịch vụ (CNDV) được triệu gọi bởi một super-peer để cập nhật bản đồ thông tin về nội 
dung cơ sở dữ liệu mới của nó. Bản đồ thông tin chứa thông tin về dịch vụ của các máy chủ đám mây, các 
super-peer khác cũng như thông tin dịch vụ của chính super-peer. Thủ tục CNDV có thể được triệu gọi bởi 
một super-peer mới tham gia vùng phủ, hoặc bởi một super-peer nào đó tại thời điểm tùy ý. 
- Thủ tục Điều phối Dịch vụ (ĐPDV) được sử dụng bởi một super-peer để trực tiếp yêu cầu dịch vụ từ các máy 
chủ đám mây khác thông qua đám mây, hoặc để chia sẻ cơ sở dữ liệu của nó với các super-peer khác. 
Hình 3 (a). Cơ chế hợp tác giữa các super-peer Hình 3 (b). Hoạt động của cơ chế hợp tác giữa các super-peer 
Giả sử mỗi super-peer duy trì một bản đồ thông tin, là một hình thức thu gọn của nội dung cơ sở dữ liệu về các 
dịch vụ của tất cả các super-peer đã từng tham gia vùng phủ. Sau đó, một super-peer bất kỳ trong vùng phủ có thể yêu 
cầu các dịch vụ thông qua thủ tục ĐPDV của nó đến các super-peer trước đây (đã từng là super-peer nhưng đến thời 
điểm hiện tại chỉ đóng vai trò là máy chủ đám mây bình thường do mất kết nối trong vùng phủ). 
Khi gia nhập vùng phủ lần đầu tiên, bản đồ thông tin của super-peer mới chỉ chứa các dịch vụ của nó. Sau đó, 
super-peer mới gửi một thông báo bằng thủ tục TBDV để thông báo đến các super-peer khác về sự có mặt của mình. Nếu 
có một super-peer với bản đồ thông tin khác rỗng trong vùng phủ, nó sẽ sử dụng thủ tục ĐPDV để chia sẻ bản đồ thông tin 
với super-peer mới. super-peer mới sau đó sử dụng thủ tục CNDV để cập nhật bản đồ thông tin của chính nó. Sơ đồ hoạt 
động thể hiện các giao dịch này được đưa ra trong Hình 3 (a). Nếu bản đồ thông tin của một super-peer bị thay đổi, các 
thay đổi này sẽ được cập nhật đến các super-peer khác trong vùng phủ (sử dụng các thủ tục ĐPDV và CNDV) như trong 
Hình 3 (a). Trong mục tiếp theo, bằng cách mô phỏng cơ chế đề xuất, chúng tôi thu được những số liệu thực nghiệm cho 
biết chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm dịch vụ của hệ thống giảm đáng kể khi xảy ra mất kết nối. 
IV. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 
4.1. Kết quả thực nghiệm 
Trong phần này, chúng tôi tạo ra một mô phỏng để kiểm định tính hiệu quả của cơ chế đề xuất. Như đã thảo 
luận trong mục “Phát biểu bài toán”, các dịch vụ được cung cấp bởi đám mây có thể bị mất do mất kết nối. Đây là tình 
huống xấu nhất. Chúng tôi thiết lập một thí nghiệm để đánh giá tổng chi phí thực hiện quá trình tìm kiếm dịch vụ trên 
đám mây. Chúng tôi giả định rằng vùng phủ hỗ trợ chuyển tiếp các truy vấn dịch vụ từ mạng DĐTB đến đám mây. Sau 
đó, trong các thí nghiệm, chúng tôi chỉ cần tính toán chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm ứng với việc hệ thống sử 
dụng và không sử dụng cơ chế hợp tác đã đề xuất. 
Hình 4. Lộ trình và chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm dịch vụ 
100 CƠ CHẾ HỢP TÁC HIỆU QUẢ CHO MẠNG DI ĐỘNG TÙY BIẾN HỖ TRỢ BỞI ĐÁM MÂY 
Trước hết, chúng tôi thiết lập một mô hình tính toán chi phí phù hợp với cơ chế hợp tác đã đề xuất. Mô hình tập 
trung vào việc tính chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm như trong Hình 4. Chúng tôi phân biệt ba trạng thái của mạng 
là: ổn định, trung gian và hoạt động. Trạng thái ổn định có nghĩa là tất cả các nút mạng đang hoạt động trong điều kiện 
bình thường. Do vậy, các giao dịch tìm kiếm dịch vụ có thể được thực hiện theo cách tự nhiên không quan tâm đến vấn 
đề mất kết nối. Mạng chuyển sang trạng thái trung gian trong trường hợp bị mất kết nối. Từ đây, nó chuyển thành trạng 
thái hoạt động nếu có một peer gửi truy vấn để yêu cầu dịch vụ từ một super-peer đã rời vùng phủ. Trong trạng thái 
hoạt động, khi sự mất kết nối được khắc phục, mạng trở lại trạng thái ổn định. 
Giả thiết các máy chủ đám mây sử dụng giao thức định tuyến Internet (chẳng hạn là OSPF) để tìm đường trong 
đám mây. Khi đó, chi phí thực hiện giao dịch định tuyến ở cả hai trường hợp mạng sử dụng và không sử dụng cơ chế 
hợp tác là tương đương. Vì thế, chúng tôi không xem xét đến các chi phí của giao dịch định tuyến mà chỉ tập trung tính 
toán chi phí phí thực hiện giao dịch tìm kiếm. 
Bây giờ, xem xét mạng trong hai trường hợp là có sử dụng và không sử dụng cơ chế hợp tác đã đề xuất, ta có 
thể quan sát được những khác biệt. Đối với thí nghiệm này, chúng tôi sử dụng một mạng gồm 5 máy chủ đám mây, lần 
lượt được đặt tên từ S1 đến S5 như trong Hình 4. Mỗi nút mạng được gán một giá trị ngẫu nhiên từ 1 đến 5 tương ứng 
với chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm trên nút đó. Chúng tôi giả định S1 hiện đang trong vùng phủ, S3 vừa ra khỏi 
vùng phủ và hiện đóng vai trò là một máy chủ đám mây. Khi đó, nếu mạng không áp dụng cơ chế hợp tác đã đề xuất, 
lộ trình tìm kiếm là: S1, S2, S3, S4, S5. Chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm sẽ tương ứng là 13 (2+4+3+1+3). Nhưng 
nếu áp dụng cơ chế hợp tác của chúng tôi, truy vấn dịch vụ sẽ được gửi trực tiếp từ S1 đến S5, do vậy, lộ trình tìm 
kiếm chỉ là S5 và chi phí tương ứng là 3. Chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm giảm sâu, chỉ còn 3, là do hệ thống 
không mất chi phí tìm kiếm trong các máy chủ S1, S2, S3 và S4 bởi vì S1 đã biết rõ nơi có dịch vụ cần truy vấn. Rõ 
ràng, giải pháp của chúng tôi làm giảm chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm, từ đó làm giảm đáng kể tổng chi phí hoạt 
động của mạng so với phương pháp thông thường. 
Chúng tôi đã thực hiện hai thí nghiệm khác nhau với quy mô lần lượt tương ứng là 50 và 100 máy chủ đám mây 
với cùng 100 thiết bị di động trong cả hai thí nghiệm. Giả sử rằng bất cứ khi nào mạng ở trạng thái hoạt động, các truy 
vấn được gửi bởi một peer luôn có thể kết nối được với một super-peer sẵn sàng phục vụ. Trong vùng phủ, việc mất kết 
nối và các truy vấn dịch vụ được tạo ra một cách ngẫu nhiên. Chúng tôi cũng giả định một số nguyên ngẫu nhiên trong 
khoảng từ 1 đến 5 để đại diện cho chi phí thực hiện tìm kiếm tại mỗi máy chủ đám mây. Xin lưu ý, việc sử dụng số 
nguyên thay vì một đơn vị đo lường chi tiết nhằm mục đích giúp chúng tôi minh hoạ rõ hơn ý tưởng của giải pháp. Sau 
đó, ta có thể tính toán tổng chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm theo từng truy vấn như trình bày ở trên. 
0
20
40
60
80
100
500 truy vấn (50 máy chủ đám mây)
> 
Tổ
ng
 c
hi
 p
hí
 (%
)
Phương pháp thông thường
Cơ chế hợp tác của chúng tôi
(a) 
0
20
40
60
80
100
500 truy vấn (100 máy chủ đám mây)
> 
Tổ
ng
 c
hi
 p
hí
 (%
)
Phương pháp thông thường
Cơ chế hợp tác của chúng tôi
(b)
Hình 5. So sánh chi phí khi thực hiện giao dịch tìm kiếm theo hai phương pháp 
Vũ Khánh Quý, Nguyễn Đình Hân 101 
Hình 5 so sánh mức chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm khi có 500 truy vấn trong mạng tương ứng với hai 
trường hợp mạng có 50 và 100 máy chủ đám mây. Kết quả thực nghiệm cho thấy, giải pháp của chúng tôi như thể hiện 
trong Hình 5 có chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm ít hơn 9 lần mức trung bình so với phương pháp thông thường 
trong cả hai trường hợp, tương đương với 5% và 45,5%. Ở đây, chi phí 100% là trường hợp xấu nhất, có nghĩa rằng 
mạng phải thực hiện giao dịch tìm kiếm trên toàn bộ đám mây. Đạt được kết quả như trên là do cơ chế hợp tác đã đề 
xuất loại bỏ nhiều giao dịch tìm kiếm dư thừa. 
4.2. Một số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu 
Kết quả thực nghiệm đã chứng minh tính hiệu quả của cơ chế hợp tác chúng tôi đề xuất. Song, chúng tôi vẫn 
chưa kiểm tra hiệu năng trên toàn bộ mạng khi ứng dụng cơ chế này. Chúng tôi cũng chưa đánh giá chi phí cho quá 
trình thiết lập và vận hành cơ chế hợp tác cũng như việc tổ chức, lưu trữ các bản đồ thông tin. Tuy nhiên, theo quan 
điểm của chúng tôi, chi phí triển khai cơ chế hợp tác là một phần không đáng kể trong tổng chi phí vận hành các máy 
chủ đám mây. Vấn đề bảo mật các bản đồ thông tin cũng chưa được xem xét. Các super-peer có thể bị cung cấp một 
bản đồ thông tin giả mạo dẫn tới việc tăng chi phí quá mức cho giao dịch tìm kiếm. Những vấn đề nêu ra trong mục 
này sẽ là các chủ đề nghiên cứu mà chúng tôi quan tâm trong tương lai. 
V. KẾT LUẬN 
Chúng tôi tập trung nghiên cứu, đề xuất một cơ chế hợp tác hiệu quả để cải thiện chi phí (thời gian, năng lượng 
tiêu thụ, tài nguyên tính toán, v.v.) cho mạng di động tùy biến hỗ trợ bởi đám mây. Cơ chế hợp tác của chúng tôi hoạt 
động ở tầng ứng dụng, giữa các máy chủ đám mây khi chúng tham gia vào mạng di động tùy biến. Cơ chế này có tính 
khả thi cao và rất hiệu quả trong việc giảm số lượng các giao dịch tìm kiếm trong các máy chủ đám mây. Các số liệu 
thu được từ thực nghiệm đã chứng minh giải pháp của chúng tôi làm giảm chi phí thực hiện giao dịch tìm kiếm đáng kể 
so với phương pháp thông thường. Chúng tôi rất hy vọng rằng, với tính đơn giản nhưng khả thi cao, giải pháp của 
chúng tôi đưa ra trong bài báo này sẽ được ứng dụng mạnh mẽ trong thực tiễn. 
VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Federico Boccardi, et al.,"Five Disruptive Technology Directions for 5G", IEEE Communications Magazine, 
pp.74-80, 2014. 
[2] Francesco Malandrino, Claudio Casetti, and Carla-Fabiana Chiasserini, "5G Networks: Towards D2D-Enhanced 
Heterogeneous Networks", IEEE Communications Magazine, pp.94-100, 2014. 
[3] Radwa Attia, Rawya Rizk, Hesham Arafat Ali, "A Survey based study: Internet Connectivity for Mobile Adhoc 
Network", Wireless Networks Journal, pp.221-239, 2015. 
[4] Cung Trọng Cường, Nguyễn Thúc Hải, Võ Thanh Tú, "Một thuật toán cải tiến sử dụng tác tử di động nâng cao 
hiệu quả giao thức định tuyến AODV", Tạp chí Công nghệ Thông tin & Truyền thông, Chuyên san số 31, 51-58, 
2014. 
[5] Lương Thái Ngọc, Võ Thanh Tú, "Đề xuất giao thức AODVSC2 nhằm chống tấn công lỗ đen trên mạng 
MANET", Kỷ yếu Hội thảo quốc gia về Công nghệ thông tin và truyền thông lần thứ XVII - FAIR, 56-61, 2014. 
[6] Nguyen Duy Tan, Nguyen Dinh Viet, "DFTBC: Data Fusion and Tree-Based Clustering Routing Protocol for 
Energy-Efficient in Wireless Sensor Networks", KSE 2014, pp.61-77, 2014. 
[7] Nguyen Dinh Han, Younghwa Chung, Minho Jo, "Green Data Centers for Cloud-Assisted Mobile Ad-Hoc 
Network in 5G", IEEE Network, pp.70-76, 2015. 
[8] Murthy, Hedge, Sen," Design of a Delay-Based Routing Protocol for Multi-Rate Multi-Hop Mobile Ad Hoc 
Networks", ICC '09. IEEE International Conference, 2009. 
[9] Jihen Drira Rekik, Leila Baccouche, Henda Ben Ghezala," An Energy and Delay-Aware Routing Protocol for 
Mobile Ad-Hoc Networks", 2011, Communications in Computer and Information Science. 
[10] F. Liu et al., “Gearing Resource-Poor Mobile Devices with Powerful Clouds: Architectures, Challenges, and 
Applications,” IEEE Wireless Commun., vol. 20, no. 3, pp.14–22, 2013. 
[11] Shelly Salim and Sangman Moh, "Review: On-Demand Routing Protocols for Cognitive Radio Adhoc 
Networks", Wireless Communications and Networking, pp.1-10, 2013. 
[12] Ian F. Akyildiz, Won-Yeol Lee, Kaushik R. Chowdhury, "CRAHNs: Cognitive radio Ad Hoc Networks ", Ad 
Hoc Networks, pp.810–836, 2009. 
[13] Jihen Drira Rekik, Leila Baccouche, Henda Ben Ghezala,"An Energy and Delay-Aware Routing Protocol for 
Mobile Ad-Hoc Networks", Communications in Computer and Information Science, Volume 162, pp.123-134, 
2011. 
102 CƠ CHẾ HỢP TÁC HIỆU QUẢ CHO MẠNG DI ĐỘNG TÙY BIẾN HỖ TRỢ BỞI ĐÁM MÂY 
[14] D. Mau, Min Chen, Y. Li, V. Leung, "Mobile Data Offloading: A Named Data Networking Approach", IEEE 
LANMAN 2015, China, pp.22-24, 2015. 
[15] J. F. Buford, H. Yu, and E. K. Lua, "P2P Networking and Applications", Morgan Kaufmann Publishers, 2009. 
AN EFFICIENT COOPERATIVE MECHANISM FOR CLOUD-ASSISTED 
MOBILE AD HOC NETWORKS 
Vu Khanh Quy, Nguyen Dinh Han 
ABSTRACT – Cloud-assisted Mobile Ad Hoc Networks are expected to be so popular in future Internet. The simplicity and 
effectiveness of MANETs coupled with the powerful technologies of cloud allows provision of realistic services and rich multimedia 
applications. However, leveraging cloud computing in mobile ad hoc networks brings some challenges. In this paper, we consider 
solutions to reduce cost consumed by searching transactions in Cloud-assisted Mobile Ad Hoc Networks due to link loss. None of 
the existing normal methods have solved the problem. We give an effective solution for the problem that helps to reduce nine times 
more cost than normal methods.