Thông tin luận án tiến sĩ - NCS Nguyễn Lê Mai Duyên
THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Tên
đề tài: “Nghiên cứu một
số kỹ thuật tối ưu hiệu năng hệ thống duy trì kết nối trong thảm họa”
Chuyên ngành: Khoa
học máy tính Mã số: 94.80.101
Họ và tên nghiên cứu sinh: Nguyễn
Lê Mai Duyên Khóa: 08
Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn 1. TS. Đặng
Việt Hùng
:
Hướng dẫn 2. TS. Võ Nhân Văn
Cơ sở đào tạo: Đại học Duy Tân
1. Những kết quả chính của luận án
Luận án đã xây dựng một mô
hình truyền thông vô tuyến nhận thức kết hợp đa truy nhập không trực giao
(CR-NOMA) với sự hỗ trợ của nhiều UAV relay nhằm duy trì kết nối trong điều kiện
hạ tầng truyền dẫn bị phá hủy bởi thảm họa. Mô hình hệ thống bao gồm các thiết
bị chính, thứ cấp, trạm phát và cụm UAV relay với kênh truyền được mô phỏng dưới
fading Nakagami-m và điều kiện truyền LoS/NLoS đặc trưng cho môi trường đô thị.
Trên cơ sở đó, các biểu thức dạng đóng cho xác suất ngừng hoạt động, thông lượng
và xác suất rò rỉ thông tin đã được thiết lập, tạo nền tảng định lượng cho việc
đánh giá hiệu năng toàn hệ thống.
Luận án cũng phát triển các
thuật toán tối ưu tiến hóa gồm CGA, PSO, CMA-ES và đặc biệt là thuật toán lai
CGA–PSO để tối ưu vị trí UAV, công suất truyền và tham số cấu hình hệ thống.
Các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng phương pháp lai CGA–PSO đạt hiệu năng vượt trội
nhất, xác suất rò rỉ thông tin thấp và tốc độ hội tụ nhanh hơn các thuật toán
đơn lẻ. Những kết quả này khẳng định hiệu quả của tối ưu hóa tiến hóa trong việc
cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông trong thảm họa.
2. Những đóng góp mới của luận án
Kết quả nghiên cứu của luận án có ý nghĩa cả về mặt học
thuật và thực tiễn:
Về mặt học thuật, luận án đã phát triển mô hình hệ thống CR-NOMA đa UAV
trong bối cảnh thảm họa, đồng thời thiết lập các biểu thức toán học mới cho hệ
thống tiếp sóng UAV đa bước nhảy dưới fading và LoS/NLoS. Luận án cũng đề xuất
thuật toán tiến hóa lai CGA–PSO, kết hợp khả năng khám phá mạnh của CGA và tốc
độ hội tụ nhanh của PSO, phù hợp cho các bài toán phi tuyến, nhiều ràng buộc và
không khả vi. Bên cạnh đó, luận án thực hiện phân tích có hệ thống về độ phức tạp
tính toán và hành vi hội tụ, đóng góp thêm vào nền tảng lý thuyết của tối ưu
hóa tiến hóa.
Đóng góp về mặt thực tiễn:
Về mặt thực tiễn, luận án
xây dựng khung tối ưu hóa tổng thể để nâng cao thông lượng, độ tin cậy và bảo mật
của hệ thống liên lạc khẩn cấp. Các phương pháp tối ưu hóa và cấu hình hệ thống
có thể áp dụng trực tiếp cho mạng tạm thời, mạng UAV-relay hoặc mạng truyền
thông khẩn cấp, hỗ trợ quá trình cứu hộ và phục hồi kết nối trong thảm họa. Các
thuật toán tiến hóa được đề xuất có thể triển khai trên thiết bị biên với chi
phí thấp, góp phần cải thiện khả năng phản ứng nhanh tại hiện trường.
3. Khả năng ứng dụng thực tế
Các kết quả của luận án có
thể được ứng dụng trong các hệ thống truyền thông khẩn cấp tại những khu vực
xảy ra thiên tai hoặc thảm họa nhân tạo khi hạ tầng mặt đất bị hư hỏng nghiêm
trọng. Mô hình và các thuật toán tối ưu có thể áp dụng trong mạng UAV relay,
phục vụ giám sát, cứu hộ và duy trì kết nối tại vùng sâu, vùng xa hoặc khu vực
bị cô lập. Ngoài ra, các kỹ thuật này cũng phù hợp với mạng cảm biến không dây,
mạng IoT và các hệ thống tạm thời yêu cầu phân bổ phổ linh hoạt và hỗ trợ nhiều
người dùng. Việc tối ưu thông lượng và bảo mật giúp tăng tính ổn định và an
toàn cho các hệ thống liên lạc trong bối cảnh khẩn cấp, từ đó tăng khả năng ứng
phó và giảm thiệt hại.
4.
Hướng nghiên cứu tiếp
theo
Trong tương lai, nghiên cứu có thể được mở rộng
theo nhiều hướng. Một hướng quan trọng là tích hợp các yếu tố động học thực của
UAV như tiêu thụ pin, tránh vật cản và ảnh hưởng thời tiết nhằm tăng tính thực
tiễn khi triển khai. Bên cạnh đó, có thể áp dụng các phương pháp học sâu hoặc
học tăng cường để điều phối UAV theo thời gian thực trong những môi trường thay
đổi nhanh. Một hướng khác là tăng cường bảo mật bằng cách mô hình hóa các kịch
bản tấn công phức tạp hơn và kết hợp các cơ chế mã hóa đầu cuối. Ngoài ra, việc
triển khai mô hình trên nền tảng mô phỏng chuyên dụng như NS-3 hoặc thử nghiệm
với UAV thật là cần thiết để đánh giá khả năng ứng dụng trong thực tế. Cuối
cùng, cần xem xét triển khai các thuật toán tối ưu trên thiết bị biên để đáp
ứng yêu cầu phản hồi thời gian thực trong các tình huống thảm họa có tài nguyên
tính toán hạn chế.
