Luận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOC

Luận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOCLuận văn thạc sĩ: Đánh giá sự tác động của tốc độ di chuyển và tải dữ liệu đối với hiệu năng định tuyến trong mạng AD HOC

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hồ Thị Hƣờng ĐÁNH GIÁ SỰ TÁC ĐỘNG CỦA TỐC ĐỘ DI CHUYỂN VÀ TẢI DỮ LIỆU ĐỐI VỚI HIỆU NĂNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hồ Thị Hƣờng ĐÁNH GIÁ SỰ TÁC ĐỘNG CỦA TỐC ĐỘ DI CHUYỂN VÀ TẢI DỮ LIỆU ĐỐI VỚI HIỆU NĂNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN ĐÌNH DŨNG Thái Nguyên - 2019 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập rèn luyện Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên, biết ơn kính trọng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, Phịng Đào tạo Khoa Cơng nghệ thơng tin thuộc Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên thầy, giáo nhiệt tình hƣớng dẫn, giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thiện luận văn Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Thầy TS Nguyễn Đình Dũng, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện sát, nghiên cứu để tơi hồn thành đề tài Tuy nhiên điều kiện lực thân cịn hạn chế, luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn tơi đƣợc hồn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2019 Học viên Hồ Thị Hƣờng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD HOC 1.1 Giới thiệu mạng ad hoc 1.1.1 Khái niệm mạng ad hoc 1.1.2 Đặc điểm mạng ad hoc 1.1.3 Ứng dụng mạng ad hoc 1.2 Chuẩn IEE 802.11 giao thức tầng MAC mạng ad hoc 1.2.1 Vấn đề trạm ẩn mạng không dây IEEE 802.11b 1.2.2 DCF CSMA/CA tầng MAC 1.2.3 Mạng ad-hoc với IEEE 802.11b 11 1.3 Một số chiến lƣợc định tuyến mạng ad hoc 15 1.3.1 Định tuyến tìm đƣờng trƣớc tìm đƣờng theo yêu cầu 15 1.3.2 Định tuyến cập nhật định kỳ cập nhật theo kiện 16 1.3.3 Định tuyến phẳng định tuyến phân cấp 16 1.3.4 Định tuyến với kỹ thuật tính tốn tập trung tính tốn phân tán 17 1.3.5 Định tuyến nguồn định tuyến chặng 17 1.3.6 Định tuyến đơn đƣờng định tuyến đa đƣờng 18 1.4 Đánh giá hiệu mạng ad hoc 18 1.5 Tổng kết Chƣơng 20 CHƢƠNG MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN PHỔ BIẾN TRONG MẠNG AD HOC 22 2.1 Yêu cầu giao thức thuật toán định tuyến mạng ad hoc 22 2.2 Giao thức định tuyến DSDV 23 2.2.1 Tổng quan giao thức định tuyến DSDV 23 2.2.2 Bảng định tuyến thông tin quảng bá đƣờng 24 2.2.3 Tần suất quảng bá đƣờng 26 2.2.4 Hoạt động giao thức DSDV Tầng 29 2.3 Giao thức định tuyến AODV 30 2.3.1 Giới thiệu giao thức AODV 30 2.3.2 Cơ chế hoạt động giao thức AODV 32 2.4 Giao thức định tuyến DSR 38 2.4.1 Tổng quan giao thức DSR 38 2.4.2 Thủ tục tìm đƣờng DSR 39 2.4.3 Thủ tục trì đƣờng DSR 42 2.5 Tổng kết Chƣơng 43 CHƢƠNG MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG ĐỊNH TUYẾN 45 3.1 Tổng quan mô mạng 45 3.1.1 Khái niệm mô mạng 45 3.1.2 Các thành phần mô 45 3.2 Giới thiệu phần mềm mô NS2 47 3.2.1 Kiến trúc NS2 48 3.2.2 Mô kiện rời rạc NS2 50 3.2.3 Cấu hình mạng ad hoc NS2 51 3.3 Mục đích phạm vi việc đánh giá hiệu giao thức 53 3.4 Các thông số thiết lập mô 54 3.5 Mô đánh giá ảnh hƣởng tốc độ di chuyển 56 3.5.1 Ảnh hƣởng tốc độ di chuyển 56 3.5.2 Ảnh hƣởng thời gian tạm dừng 61 3.6 Mô đánh giá ảnh hƣởng tải liệu 66 3.6.1 Ảnh hƣởng số lƣợng kết nối 66 3.6.2 Tác động số lƣợng nút 72 3.7 Tổng kết Chƣơng 77 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 MỞ ĐẦU Trong mơ hình mạng 4GN, xoay quanh hệ thống mạng lõi Internet, với mạng viễn thông tế bào, mạng viễn thông vệ tinh, mạng không dây diện rộng, mạng khơng dây cục bộ, có xuất mạng ad hoc Sự xuất cho thấy tầm quan trọng mạng ad hoc công nghệ mạng truyền thông đại khả ứng dụng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực khác từ hỗ trợ tác chiến quân đội; dự báo cảnh báo thiên tai, thảm họa; ứng dụng thƣơng mại, gia đình, văn phịng, giáo dục giải trí; theo dõi điều hành giao thông tới dịch vụ theo dõi chăm sóc sức khỏe cho ngƣời Trong nhiều năm qua, nghiên cứu để giải vấn đề mạng ad hoc trải từ tầng Ứng dụng tới tầng Vật lý mô hình OSI đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nhằm đƣa mạng ad hoc có khả ứng dụng ngày rộng rãi phục vụ sống ngƣời Do tính chất di động nhƣ khả thêm rời bỏ kết nối mạng tự nút mạng di động nên topo mạng ad hoc thƣờng xuyên thay đổi Thêm vào đó, khơng có định tuyến cố định mạng ad hoc Vì vậy, giao thức định tuyến mạng ad hoc cần đƣợc thiết kế để thích ứng với tính chất đặc biệt Trong thời gian qua, có nhiều giao thức định tuyến dành cho mạng ad hoc đƣợc nghiên cứu công bố Việc đánh giá tính hiệu mức độ phù hợp giao thức định tuyến mơ hình mạng ad hoc thực tế khó triển khai nghiên cứu mạng ad hoc lý kinh tế cơng nghệ, sản phẩm thị trƣờng thiết bị mạng ad hoc chƣa thực hồn thiện Vì vậy, phần lớn nghiên cứu đánh giá hiệu định tuyến dành cho mạng ad hoc tập trung vào việc sử dụng hệ thống mơ Mục đích đề tài nghiên cứu lý thuyết hoạt động giao thức định tuyến thực nghiệm hệ thống mô tác động tốc độ di chuyển tải liệu hiệu số giao thức định tuyến phổ biến mạng ad hoc Qua đó, rút kết luận khuyến nghị việc sử dụng giao thức định tuyến phù hợp mơ hình mạng ad hoc điều kiện cụ thể Luận văn đƣợc bố cục nhƣ sau: Phần mở đầu giới thiệu ý nghĩa, mục tiêu nghiên cứu bố cục luận văn Trong Chƣơng 1, vấn đề tổng quan mạng ad hoc, chuẩn giao thức tầng MAC dành cho mạng ad hoc, chiến lƣợc định tuyến dành cho mạng ad hoc vấn đề đánh giá hiệu mạng ad hoc đƣợc trình bày Nội dung Chƣơng trình bày chi tiết chế hoạt động số giao thức thuật toán định tuyến phổ biến mạng ad hoc Chƣơng trình bày vấn đề mơ mạng máy tính cơng cụ mô NS-2, kết mô phân tích đánh giá hiệu số giao thức định tuyến dƣới góc nhìn mức độ ảnh hƣởng tốc độ di chuyển tải liệu Cuối phần kết luận hƣớng phát triển luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD HOC 1.1 Giới thiệu mạng ad hoc 1.1.1 Khái niệm mạng ad hoc Mạng ad hoc [4] tập nút di động có khả tự kết nối tự tổ chức để hình thành mạng mà không cần thiết bị hạ tầng mạng sở đóng vai trị trung gian để thu/phát tín hiệu chuyển tiếp liệu Do nút di động sử dụng công nghệ truyền thông không dây truyền thơng phạm vi giới hạn nên cần có hỗ trợ nút lân cận để chuyển tiếp gói liệu Các nút mạng ad hoc thông thƣờng kết nối với khoảng thời gian để trao đổi thông tin Trong trao đổi thông tin, nút di chuyển, đó, mạng phải đáp ứng đƣợc yêu cầu truyền liệu hình trạng mạng thay đổi liên tục Các nút mạng phải có chế tự tổ chức thành mạng để thiết lập đƣờng truyền liệu mà khơng cần hỗ trợ từ bên ngồi Trong mơ hình này, nút mạng đóng vai trị nút đầu cuối để chạy chƣơng trình ứng dụng ngƣời sử dụng định tuyến để chuyển tiếp gói tin cho nút mạng khác Thuật ngữ “Ad hoc” áp dụng cho mạng khơng dây mơ tả mạng khơng có sở hạ tầng cố định, hình trạng mạng đƣợc tạo thành nút mạng Chế độ “Ad hoc” chuẩn IEEE 802.11 hoạt động theo mô hình này, hỗ trợ để thiết lập mạng đơn chặng Các mạng di động không dây kiểu không cấu trúc mở rộng khái niệm “Ad hoc” đa chặng theo nghĩa: nút mạng định tuyến chuyển tiếp gói tin nhận đƣợc từ nút mạng khác Nói cách khác, đƣờng chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn tới nút đích chứa nút trung gian khác Các nút trung gian đọc thông tin phần header gói tin liệu chuyển tiếp chúng tới chặng đƣờng đƣợc hình thành Hình 1.1 Một ví dụ mạng ad hoc Hình 1.1 minh họa mạng ad hoc Trong ví dụ này, gói tin từ nút nguồn máy tính cần chuyển tới nút đích điện thoại thơng minh khơng nằm phạm vi truyền nút nguồn Vì vậy, cần có trợ giúp nút trung gian để chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn tới nút đích Để thực đƣợc công việc này, nút mạng phải sử dụng giao thức định tuyến phù hợp cho mạng ad hoc 1.1.2 Đặc điểm mạng ad hoc Do ad hoc mạng không dây hoạt động không cần hỗ trợ hạ tầng mạng sở sở truyền thông đa chặng thiết bị di động vừa đóng vai trị thiết bị đầu cuối, vừa đóng vai trị định tuyến nên mạng ad hoc cịn có số đặc điểm bật sau [1]:  Cấu trúc động  Chất lƣợng liên kết hạn chế  Các nút mạng có tài nguyên hạn chế  Độ bảo mật thấp mức độ vật lý Đây đặc điểm ảnh hƣởng nhiều đến hiệu mạng ad hoc Để triển khai đƣợc mạng ad hoc thực tế, thiết kế mạng ad hoc phải giải đƣợc thách thức sinh đặc điểm nêu mạng ad hoc 1.1.3 Ứng dụng mạng ad hoc Ngày nay, mạng ad hoc có nhiều ứng dụng đời sống, kinh tế, xã hội ngƣời Mơ hình mạng phù hợp tình cần triển khai hệ thống mạng cách nhanh chóng, linh động thƣờng xuyên có biến đổi cấu trúc mạng Mạng ad hoc có tiềm ứng dụng lớn lĩnh vực sau:  Ứng dụng thƣơng mại  Ứng dụng quân  Ứng dụng phòng chống thiên tai, thảm họa  Ứng dụng giáo dục  Ứng dụng quản lý giao thông  Ứng dụng mạng cảm biến ... TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hồ Thị Hƣờng ĐÁNH GIÁ SỰ TÁC ĐỘNG CỦA TỐC ĐỘ DI CHUYỂN VÀ TẢI DỮ LIỆU ĐỐI VỚI HIỆU NĂNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC... thêm rời bỏ kết nối mạng tự nút mạng di động nên topo mạng ad hoc thƣờng xun thay đổi Thêm vào đó, khơng có định tuyến cố định mạng ad hoc Vì vậy, giao thức định tuyến mạng ad hoc cần đƣợc thiết... đánh giá hiệu số giao thức định tuyến dƣới góc nhìn mức độ ảnh hƣởng tốc độ di chuyển tải liệu Cuối phần kết luận hƣớng phát triển luận văn 3 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD HOC 1.1 Giới thiệu mạng