toi uu vo tuyen trong cac mang tuy bien

Các giải pháp định tuyến tối ưu mạng di động không dây tuỳ biến Trong mạng di động không dây tuỳ biến, nút có khả di chuyển nên khơng có nút mạng cố định thực chức điều khiển trung tâm Do làm để nút mạng “bắt tay nhau” trì q trình truyền thơng mà khơng lãng phí tài nguyên mạng vấn đề cần đặc biệt quan tâm TS Nguyễn Hoàng Cẩm, KS Trịnh Quang Giới thiệu Trong mạng di động không dây tuỳ biến, nút có khả di chuyển nên khơng có nút mạng cố định thực chức điều khiển trung tâm [1] Do làm để nút mạng “bắt tay nhau” trì q trình truyền thơng mà khơng lãng phí tài nguyên mạng vấn đề cần đặc biệt quan tâm Để giải vấn đề trên, có nhiều đề xuất giải pháp định tuyến cho mạng di động tuỳ biến Các giao thức phải giải hạn chế đặc biệt mạng này, bao gồm vấn đề tiêu thụ công suất lớn, băng thông thấp, tỷ lệ lỗi cao [5] Bài viết giới thiệu giải pháp tối ưu Tổng quan định tuyến mạng di động khơng dây tuỳ biến Có nhiều giao thức định tuyến mạng di động khơng dây tuỳ biến Song nhìn chung có phương thức chính, là: Kiểu định tuyến điều khiển bảng ghi Kiểu định tuyến theo yêu cầu khởi phát từ nguồn (Hình 1) 2.1 Các phương pháp điều khiển theo bảng ghi Các giao thức định tuyến điều khiển theo bảng ghi cố gắng trì thơng tin định tuyến cập nhật liên tục từ nút đến nút khác mạng Các giao thức yêu cầu nút trì nhiều bảng ghi để lưu trữ thông tin định tuyến, chúng đáp ứng thay đổi topo mạng cách phát quảng bá rộng rải thông tin cập nhật tuyến qua mạng để trì tầm kiểm sốt mạng cách liên tục Những vùng khác số bảng ghi liên quan đến định tuyến cần thiết phương thức thay đổi cấu trúc mạng phát quảng bá tất nút biết 2.2 Phương pháp định tuyến theo yêu cầu khởi phát từ nguồn Một phương pháp khác với phương pháp định tuyến điều khiển theo bảng ghi định tuyến theo yêu cầu khởi phát từ nguồn Phương pháp tạo tuyến nút nguồn cần đến Khi nút yêu cầu tuyến đến đích, phải khởi đầu q trình khám phá tuyến Q trình hồn tất tìm tuyến sẵn sàng tất tuyến khả thi kiểm tra Khi tuyến khám phá thiết lập, trì số dạng thủ tục tuyến khơng thể truy nhập từ nút nguồn không cần thiết đến 3 Các giải pháp định tuyến cho mạng di động tuỳ biến tối ưu 3.1 Giao thức định tuyến không dây (WRP) WRP thuộc lớp thuật tốn tìm đường dẫn Để tránh tốn phải tính đến vơ phải cưỡng nút thực định tuyến liên tục kiểm tra thông tin trước tất nút lân cận báo cáo Điều loại bỏ việc lặp lại không xác định cho độ hội tụ tuyến nhanh xảy cố đường thông [2] Trong WRP, nút cần biết tồn nút lân cận từ số tin đặc biệt Nếu nút khơng phải gởi gói, phải gửi tin HELLO khoảng thời gian xác định để đảm bảo thông tin kết nối phản ánh cách xác Ngược lại, việc thiếu thiếu tin từ nút xác định cố đường thông vô tuyến gây nên cảnh báo sai Khi nút thu tin HELLO từ nút mới, thơng tin nút thêm vào bảng định tuyến nó, gởi đến nút thông tin bảng định tuyến WRP phải trì bảng, là: Bảng cự ly, Bảng định tuyến, Bảng chi phí đường truyền, Bảng ghi danh sách phát lại tin (MRL) Bảng ghi cự ly cho biết số chặng nút nút đích Bảng ghi định tuyến cho biết nút chặng Bảng ghi chi phí đường thơng phản ánh độ trễ theo đường thông cụ thể MRL chứa số thứ tự tin cập nhật, đếm số tin truyền lại, việc nhận biết vector cờ cần thiết, danh sách thông tin cập nhật gởi tin cập nhật Các tin MRL cập nhật tin cần phát lại nút lân cận phải biết điều Để đảm bảo thơng tin định tuyến xác, nút phải gởi tin cập nhật định kỳ đến nút lân cận Bản tin cập nhật chứa thơng tin cập nhật (danh sách nút đích, khoảng cách đến đích, nút trước nút đích) danh sách đáp ứng mà nút xác định phải nhận biết để cập nhật Một nút gửi tin cập nhật sau xử lý thông tin cập nhật từ nút lân cận hay phát có thay đổi đường truyền Khi cố đường thông xảy ra, nút phát cố gởi tin cập nhật đến nút lân cận chúng, nút hiệu chỉnh thực thể Bảng ghi cự ly, đồng thời kiểm tra đường dẫn khả thi thông qua nút khác [2] 3.3 Định tuyến vector cự ly theo yêu cầu tuỳ biến (AODV) Giao thức AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector) dựa thuật toán vector khoảng cách xếp tới đích DSDV (Destination Sequenced Dista-nce Vector) trước (Hình 2) AODV tối thiểu hố số tin quảng bá cần thiết cách tạo tuyến sở theo yêu cầu, ngược với việc trì danh sách hồn chỉnh tuyến thuật toán DSDV Khi nút nguồn muốn gởi tin đến nút đích khơng biết có tuyến đến đích đó, phải khởi đầu trình khám phá đường truyền để xác định nút khác Nó phát quảng bá gói yêu cầu tuyến (RREQ) đến nút lân cận Nút sau chuyển tiếp gói yêu cầu đến nút lân cận khác Quá trình tiếp tục có nút trung gian xác định tuyến “đủ tươi” (“fresh enough”) để đạt đến đích AODV sử dụng số thứ tự đích để đảm bảo tất tuyến không lặp chứa hầu hết thông tin tuyến Mỗi nút trì số với ID quảng bá ID quảng bá tăng lên nút khởi đầu RREQ, với địa IP nút, xác định RREQ Cùng với số ID quảng bá, nút nguồn bao gồm RREQ hầu hết số đích mà có Các nút trung gian trả lời RREQ chúng có tuyến đến đích mà số đích tương ứng lớn số chứa RREQ Trong suốt trình chuyển tiếp RREQ, nút trung gian ghi vào Bảng định tuyến chúng địa nút lân cận từ nhận gói quảng bá, theo thiết lập đường dẫn theo thời gian Nếu RREQ nhận sau đó, gói bị huỷ bỏ Một RREQ đạt đến đích hay nút trung gian với tuyến “đủ tươi”, nút đích (hoặc nút trung gian) đáp ứng lại cách phát đơn phương gói đáp ứng tuyến (RREP) ngược nút lân cận mà từ thu RREQ Khi RREP định tuyến ngược theo đường dẫn, nút đường dẫn thiết lập thực thể tuyến chuyển tiếp Bảng định tuyến nút mà nhận RREP Các thực thể tuyến chuyển tiếp thị tuyến chuyển tiếp tích cực Cùng với thực thể tuyến định thời tuyến có nhiệm vụ xố thực thể không sử dụng thời hạn xác định Do RREP chuyển tiếp đường dẫn thiết lập RREQ nên AODV hỗ trợ việc sử dụng đường truyền đối xứng Trong AODV, tuyến đươc trì điều kiện sau: Nếu nút nguồn chuyển động, phải khởi động lại giao thức khám phá tuyến để tìm tuyến đến đích Nếu nút tuyến chuyển động, nút lân cận luồng lên ý đến chuyển động truyền tin Khai báo cố đường thông (một RREP không xác định) đến nút lân cận tích cực luồng lên để thơng báo cho nút xố phần tuyến Các nút thực chất truyền Thông báo cố đường thông đến nút lân cận luồng lên Quá trình tiếp tục đạt đến nút nguồn Nút nguồn sau chọn khởi động lại q trình khám phá tuyến cho đích tuyến cần thiết [4] Ngoài ra, giao thức sử dụng tin HELLO phát quảng bá định kỳ nút để thông báo cho tất nút khác nút lân cận Các tin HELLO sử dụng để trì khả kết nối cục nút Tuy nhiên, việc sử dụng tin HELLO không cần thiết Các nút lắng nghe việc truyền lại gói liệu để đảm bảo đạt đến chặng Nếu không nghe việc truyền lại thế, nút sử dụng số kỹ thuật, kể việc tiếp nhận tin HELLO Các tin HELLO liệt kê nút khác mà từ nút di động nghe tin báo, tạo khả liên kết lớn cho mạng 3.4 Định tuyến nguồn động (DSR) Giao thức DSR (Dynamic Source Routing) giao thức định tuyến theo yêu cầu từ nút nguồn Trong đó, nút di động cần trì nhớ đệm tuyến chứa tuyến nguồn mà nút di động nhận biết Các thực thể nhớ đệm tuyến cập nhật liên tục Giao thức bao gồm giai đoạn chính: a) Khám phá tuyến, b) Duy trì tuyến (Hình 3) Khi nút di động gởi gói đến nút đích đó, trước hết phải tham vấn nhớ đệm tuyến để xác định có tuyến để đến đích chưa Nếu có tuyến chưa hết hiệu lực để đến đích, sử dụng tuyến để gởi gói Trái lại, khơng có tuyến thế, phải khởi đầu trình khám phá tuyến cách phát quảng bá gói yêu cầu tuyến Bản tin yêu cầu chứa địa đích, với địa nút nguồn số nhận dạng Mỗi nút nhận gói tiến hành kiểm tra có biết tuyến để đến đích khơng Nếu khơng, thêm địa vào Bảng ghi định tuyến gói sau chuyển tiếp gói đường truyền ngõ Để giới hạn số yêu cầu tuyến phát đường truyền ngõ nút, nút chuyển tiếp yêu cầu tuyến chưa biết yêu cầu địa nút di động chưa xuất Bảng ghi tuyến Một đáp ứng tuyến tạo yêu cầu tuyến đạt đến đích đạt đến nút trung gian chứa nhớ đệm tuyến tuyến đến đích chưa hết hiệu lực Đến lúc gói đạt đến đích hay đến nút trung gian thế, chứa Bảng ghi tuyến cho biết số chặng trải qua Nếu nút tạo đáp ứng tuyến đích đặt Bảng ghi tuyến chứa yêu cầu tuyến vào đáp ứng tuyến Nếu nút tương ứng nút trung gian, gắn thêm tuyến nhớ đệm vào Bảng ghi tuyến sau tạo đáp ứng tuyến Để trả đáp ứng tuyến, nút tương ứng phải có tuyến để khởi đầu Nếu có tuyến để khởi đầu nhớ đệm tuyến nó, sử dụng tuyến Trái lại, đường truyền đối xứng hỗ trợ, nút khởi đầu q trình khám phá tuyến tiếp tục gởi đáp ứng tuyến yêu cầu tuyến Việc trì tuyến hồn thành thơng qua sử dụng gói lỗi tuyến tin xác nhận Các gói lỗi tuyến tạo nút lớp liên kết liệu gặp cố đường truyền Nút nguồn luôn bị dừng tuyến bị cắt xén Khi nhận gói lỗi tuyến, chặng bị lỗi bị loại bỏ khỏi nhớ đệm tuyến nút tất tuyến chứa chặng bị cắt điểm Ngồi tin lỗi tuyến, tin xác nhận sử dụng để xác minh hoạt động xác đường thông tuyến Các tin xác nhận bao gồm xác nhận thụ động (khi nút di động nghe việc chuyển tiếp gói chặng tuyến) 3.5 Thuật toán định tuyến theo thứ tự tạm thời (TORA) TORA (Temporally Orde-red Routing Algorithm) thuật tốn định tuyến phân bố khơng lặp vịng độ thích nghi cao, dựa khái niệm đảo ngược đường thông TORA đề xuất cho môi trường nối mạng có tính linh động cao Nó giao thức khởi phát từ nguồn cung cấp đa tuyến cho cặp nút nguồn/đích cần thiết Nguyên lý chủ đạo TORA định vị tin điều khiển tập hợp nút gần với nơi xảy thay đổi topo mạng Để thực điều này, nút cần trì thông tin định tuyến nút kế cận (chỉ chặng) Giao thức thực chức bản: Tạo tuyến, Duy trì tuyến, Xố tuyến Trong suốt giai đoạn tạo trì tuyến, nút sử dụng tham số “độ cao” để thiết lập DAG (sơ đồ hình xoắn ốc) có gốc nút đích Sau đó, đường truyền định hướng (luồng lên hay luồng xuống) dựa tham số độ cao tương đối nút lân cận Quá trình thiết lập DAG tương tự trình vấn tin/đáp ứng LMR (Light-Weight Moblie Routing - Định tuyến di động trọng số thấp) Trong thời gian nút di chuyển, tuyến DAG bị phá vỡ việc trì tuyến cần để thiết lập lại DAG có gốc đích Khi đường thơng luồng xuống cuối bị cố nút tạo mức tham chiếu dựa vào mức tham chiếu nút lân cận, phối hợp hoạt động có hiệu để phản ứng lại cố cách có cấu trúc Các đường thơng đảo ngược để phản ánh thay đổi việc thích nghi với mức tham chiếu Việc có hiệu giống đảo hướng hay nhiều đường thơng nút khơng có đường thông luồng xuống Việc định thời yếu tố quan trọng TORA tham số “độ cao” độc lập với thời gian cố đường thông; TORA giả sử tất nút có đồng hồ đồng (thực thi qua nguồn thời gian bên hệ thống định vị toàn cầu - GPS) [3] Các tham số TORA gồm: a) Thời gian cố đường thông, b) ID nút xác định mức tham chiếu mới, c) Bit thị phản ánh, d) Tham số thứ tự truyền, e) ID nút Tham số thứ thể mức tham chiếu cách có chọn lọc Một mức tham chiếu xác định nút khơng cịn đường thơng luồng xuống cuối cố đường thơng Giai đoạn xố tuyến TORA bao gồm tin quảng bá “Xoá tuyến” (CLR) tồn mạng để xố tuyến khơng cịn hiệu lực Trong TORA có biến động tiềm tàng xảy ra, đặc biệt nhiều tập hợp nút liên kết phần bị xoá, tuyến xoá, tuyến xây dựng Do TORA sử dụng độ liên nút nên tốn bất cân tương tự tốn tính đến vơ giao thức định tuyến theo vector cự ly, ngoại trừ biến động tạm thời hội tụ tuyến cuối đạt Kết luận Bài báo giới thiệu số giải pháp định tuyến mạng di động không dây tuỳ biến tối ưu Đây loại mạng mẻ đầy tiện ích Hy vọng kỹ thuật định tuyến cho loại mạng phát triển để ngày tối ưu độ thông, giảm thiểu lãng phí tài nguyên mạng Tài liệu tham khảo [1] W.R Young, Advanced Mobile Phone Service: Introduction, Background & Objectives, in Bell Systems Technical Journal, Vol 58, 1979 [2] Theodore S Rappaport, Wireless Communications, Prentice Hall, 1996 [3] C.-K Toh, Ph.D., Ad hoc Mobile Wireless Networks: Protocols and Sytems, Prentice Hall PTR, 2002 [4] Nguyen Hoang Cam, Trinh Quang, Combined Congestion Control Mechanism for Advanced Intelligent Network, AIC 30th Conference, 2004 [5] Nguyễn Hoàng Cẩm, Trịnh Quang, Mạng di động không dây tuỳ biến – Một giải pháp công nghệ kỷ ngun thơng tin số cá nhân tồn cầu, Tạp chí BCVT&CNTT, Kỳ tháng 01/2005  ... ghi tuy? ??n cho biết số chặng trải qua Nếu nút tạo đáp ứng tuy? ??n đích đặt Bảng ghi tuy? ??n chứa u cầu tuy? ??n vào đáp ứng tuy? ??n Nếu nút tương ứng nút trung gian, gắn thêm tuy? ??n nhớ đệm vào Bảng ghi tuy? ??n... tuy? ??n để đến đích chưa Nếu có tuy? ??n chưa hết hiệu lực để đến đích, sử dụng tuy? ??n để gởi gói Trái lại, khơng có tuy? ??n thế, phải khởi đầu q trình khám phá tuy? ??n cách phát quảng bá gói yêu cầu tuy? ??n... dẫn thiết lập thực thể tuy? ??n chuyển tiếp Bảng định tuy? ??n nút mà nhận RREP Các thực thể tuy? ??n chuyển tiếp thị tuy? ??n chuyển tiếp tích cực Cùng với thực thể tuy? ??n định thời tuy? ??n có nhiệm vụ xố thực