Xây dựng mạng adhoc di động cho quản lý giao thông, an ninh và kiến nghị ứng dụng cho thông tin cứu hộ trên biển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI XÂY DỰNG MẠNG ADHOC DI ĐỘNG CHO QUẢN LÝ GIAO THÔNG, AN NINH VÀ KIẾN NGHỊ ỨNG DỤNG CHO THÔNG TIN CỨU HỘ TRÊN BIỂN CNĐT : NGUYỄN VĂN ĐỨC 9034 HÀ NỘI – 2011 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu 10 Chương Giới thiệu chung 15 1.1 Tổng quan 15 1.2 Tính cấp thiết 16 1.3 Thách thức kỹ thuật 17 1.3.1 Sự động nút mạng 17 1.3.2 Băng thông hạn hẹp bất định 17 1.3.3 Đường truyền tin cậy 18 1.3.4 Môi trường liên lạc đa dạng 18 1.3.5 Dữ liệu đa phương tiện nhạy cảm với trễ 18 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 19 1.5 Cách tiếp cận 19 1.6 Phương pháp nghiên cứu 20 1.7 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 21 1.7.1 Tình hình nghiên cứu cộng đồng khoa học quốc tế 22 1.7.2 Tình hình nghiên cứu phát triển nước 28 1.8 Các hoạt động nhóm nghiên cứu triển khai 30 1.9 Hợp tác quốc tế 33 1.10 Kết chương 33 Chương Thiết kế giao thức truyền thông 34 2.1 Kiến trúc giao thức truyền thông 34 2.2 Nghiên cứu lựa chọn phương thức định tuyến cho mạng VANET 35 2.2.1 Phân loại giao thức định tuyến 36 2.2.2 Lựa chọn giao thức định tuyến thích hợp phát triển cho mạng VANET 37 2.3 Định tuyến tùy biến theo vị trí cân tải 37 2.3.1 Cơ chế cân tải 40 2.3.2 Cơ chế nhận biết chuyển động 41 2.3.3 Xây dựng thuật toán định tuyến 44 2.4 2.5 2.6 2.7 Giao thức truyền cho ứng dụng đa phương tiện 46 Điều khiển phiên thông tin 46 Quản lý địa 48 Điều khiển truy nhập kênh vô tuyến 49 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT 2.7.1 Một số vấn đề lớp MAC mạng Ad Hoc 49 2.7.2 Kiến trúc lớp MAC chuẩn IEEE 802.11 53 2.7.3 Đề xuất lớp MAC cho AdHoc dựa vào công nghệ OFDMA 56 2.7.4 Đề xuất kiến trúc lớp MAC dựa vào công nghệ OFDMA 59 2.7.5 Kịch mô cho mạng Ad Hoc 65 2.8 Kết chương 70 Chương Thiết kế, chế tạo thiết bị liên lạc xe bên đường 71 3.1 Yêu cầu tiêu kỹ thuật 71 3.2 Kiến trúc hệ thống 71 3.3 Phát triển phần cứng 73 3.3.1 Bàn phím 73 3.3.2 Màn hình LCD cho thiết bị trung chuyển phi thể thức 76 3.3.3 Màn hình LCD cảm ứng cho thiết bị liên lạc kết cuối 82 3.3.4 Ngoại vi đa phương tiện 82 3.4 Tích hợp phần mềm 83 3.4.1 Hệ điều hành nhúng cho nút mạng 83 3.4.2 Phần mềm trung gian 84 3.5 Kết chương 86 Chương Triển khai thực phần mềm 87 4.1 Kiến trúc thiết kế phần mềm 87 4.2 Phần mềm định tuyến VANET 88 4.2.1 Module “Ứng dụng” 88 4.2.2 Module “upper interface” 89 4.2.3 Module “lower interface” 89 4.2.4 Module “beaconing” 89 4.2.5 Module “greedy forwarding” 89 4.2.6 Module “perimeter forwarding” 89 4.2.7 Module “state of neighbor” 89 4.2.8 Module “Bộ thu GPS” 89 4.2.9 Module “Chuyển đổi vị trí” 90 4.2.10 Moudule “kernel routing” 90 4.2.11 Moudule “socket”, “thread” 90 4.3 Phần mềm quản lý địa 91 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT 4.3.1 Quản lý IP Thu hồi IP cấp 94 4.4 Phần mềm điều khiển phiên phân tán 95 4.4.1 Truyền ảnh 96 4.4.2 Truyền số liệu 98 4.4.3 Truyền tiếng nói 99 4.4.4 Truyền video 100 4.4.5 Phần mềm giám sát chuyển động xe cộ 101 4.4.6 Phần mềm dẫn đường cho lái xe 102 Chương Kết triển khai thử nghiệm 104 5.1 Mơ tả thí nghiệm 104 5.2 Kết nối mạng di động GSM/GPRS 106 5.3 Truyền thông đa phương tiện 108 5.4 Giám sát xe cộ 111 5.5 Năng lượng tiêu thụ hệ thống phần mềm 117 5.6 Triển khai cho ứng dụng an ninh 118 5.7 Kết công cụ mô 118 5.7.1 Kịch chạy mô 118 5.7.2 Các kết đạt q trình mơ 119 5.7.3 Kết luận 123 5.8 Kết chương 123 Chương Kiến nghị cho thông tin biển 124 6.1 Các hệ thống thông tin biển truyền thống 124 6.1.1 Hệ thống truyền tin biển sử dụng sóng vơ tuyến 124 6.1.2 Hệ thống thông tin vệ tinh 128 6.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng mạng Ad-hoc cho thông tin biển số nước 134 6.2.1 Giới thiệu chung 134 6.2.2 Đề xuất triển khai số nước 136 6.3 Các khuyến nghị việc ứng dụng công nghệ mạng Ad-hoc cho thông tin biển Việt Nam 146 6.3.1 Đề xuất kiến trúc mạng 146 6.3.2 Tần số sử dụng 149 6.3.3 Mơ hình suy hao 151 6.3.4 Điều khiển truy nhập 160 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT 6.3.5 Điều khiển công suất 166 6.3.6 Giao thức định tuyến 169 6.4 Mô mạng Ad-hoc thông tin biển 186 6.4.1 Thiết kế chức hệ thống 186 6.4.2 Thiết kế giao diện hệ thống 189 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 191 KẾT QUẢ XUẤT BẢN 192 TÀI LIỆU THAM KHẢO 194 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT Danh mục hình vẽ Hình 1-1 Mơ hình mạng di động đa chặng VANET (vehicluar ad hoc network) 16 Hình 1-2 Qui trình nghiên cứu 21 Hình 1-3 Cơng suất phía thu phụ thuộc khoảng cách thu-phát có ảnh hưởng tượng suy giảm đường truyền 23 Hình 1-4 Cơng suất phía thu phụ thuộc khoảng cách thu-phát có ảnh hưởng che chắn (a) không tương quan (b) tương quan 24 Hình 1-5 Cơng suất phía thu phụ thuộc khoảng cách thu phát mô hình thực tế, có ảnh hưởng Pathloss, Shadowing Multipath fading 24 Hình 1-6 Mơ hình hệ thống thu phí tự động áp dụng Nhật Bản (electronic toll collection - ETC) 27 Hình 1-7 Một số thiết bị tham khảo cho việc chế tạo hệ thống nhúng nước 29 Hình 2-1 Mơ hình xun tầng 35 Hình 2-2 Greedy forwarding 38 Hình 2-3 Thuật tốn Greedy forwarding lỗi, nút x muốn gửi gói đến nút D, nút X lại khơng có hàng xóm gần D X 38 Hình 2-4 Thuật toán Perimeter 39 Hình 2-5 Mối quan hệ Greedy forwarding Perimeter forwarding 40 Hình 2-6 Thuật toán cân tải mạng 40 Hình 2-7 Dự đốn chuyển động nút 42 Hình 2-8 Dự đốn hướng chuyển động nút 43 Hình 2-9 Cơ chế tìm kiếm vị trí nút đích 44 Hình 2-10 Thuật toán xây dựng hàm định tuyến 45 Hình 2-11 Mơ hình thiết kế giao thức điều khiển phiên 47 Hình 2-12 Mơ hình phân lớp chế cấp phát-thu hồi địa 48 Hình 2-13 Vấn đề node ẩn (The hidden terminal problem) 49 Hình 2-14 Vấn đề node (The exposed node problem) 51 Hình 2-15 Vấn đề Blocking (Node C is blocked) 52 Hình 2-16 Cơ chế cấp phát kênh dựa vào tín hiệu báo bận phát từ máy thu 57 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT Hình 2-17 Vấn đề nhiễu đồng kênh CCI hệ thống OFDMA/TDD 57 Hình 2-18 Cơng suất âm bận thu máy phát 58 Hình 2-19 Cấu trúc khung lớp MAC 59 Hình 2-20 Sơ đồ thuật toán DSA 64 Hình 2-21 Kịch mạng Ad-hoc đơn giản hóa cho mơ 65 Hình 2-22 Kết với mức ngưỡng khác 66 Hình 2-23 Mơ hình kịch tính tốn thơng lượng mạng Ad Hoc 67 Hình 2-24 Trường hợp kết nối cặp node : OBU1-RSU1 OBU2-RSU2 67 Hình 2-25 Trường hợp kết nối cặp node: OBU1 –RSU2 OBU2 –RSU1 68 Hình 2-26 Trường hợp kết nối cặp node : OBU1-RSU1 OBU2-RSU12 69 Hình 3-1 Sơ đồ kiến trúc hệ thống 72 Hình 3-2 Sơ đồ khối chức 73 Hình 3-3 Bàn phím USB với chữ thường a-z 75 Hình 3-4 Bàn phím USB với chữ hoa A-Z 75 Hình 3-5 Bàn phím USB với chữ số kí tự đặc biệt 75 Hình 3-6 Bàn phím USB với kí tự đặc biệt lại 76 Hình 3-7 Bàn phím USB sản phẩm 76 Hình 3-8 Sơ đồ kết nối LCD nhúng với bo nhúng 77 Hình 3-9 Khung giao diện LCD nhúng 78 Hình 3-10 Frame giao diện Commander LCD nhúng 79 Hình 3-11 Sơ đồ hoạt động LCD nhúng 80 Hình 3-12 Bàn phím ảo LCD nhúng (1) 80 Hình 3-13 Bàn phím ảo LCD nhúng (2) 81 Hình 3-14 Bàn phím ảo LCD nhúng (3) 81 Hình 3-15 Hình ảnh LCD nhúng tích hợp bàn phím cứng 81 Hình 3-16 Màn hình cảm ứng với bàn phím ảo 82 Hình 3-17 Bên thiết bị nhúng trung gian trường 83 Hình 3-18 Sơ đồ khối bàn phím USB 84 Hình 3-19 Giải thuật quét ma trận phím 85 Hình 3-20 Qt phím có chọn chế độ 86 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT Hình 4-1 Tổng quan triển khai phần mềm thực thi thiết kế xuyên tầng 87 Hình 4-2 Kiến trúc giao thức định tuyến 88 Hình 4-3 Thứ tự gói tin 91 Hình 4-4 Quản lí Ip cấp 94 Hình 4-5 Cơ chế điều khiển phiên 96 Hình 4-6 Sơ đồ khối ứng dụng xem ảnh từ webserver 97 Hình 4-7 Sơ đồ khối ứng dụng xem ảnh OBU 98 Hình 4-8 Mơ hình truyền số liệu 99 Hình 4-9 Mơ hình truyền tiếng nói OBU 99 Hình 4-10 Mơ hình chia sẻ video 100 Hình 4-11 Sơ đồ chức giám sát chuyển động xe cộ 101 Hình 4-12 Sơ đồ chức dẫn đường 102 Hình 5-1 Sản phẩm OBU 104 Hình 5-2 RSU- Board nhúng 105 Hình 5-3 Hệ thống OBU-RSU-SERVER 106 Hình 5-4 RSU chuyển tiếp liệu từ OBU đồng thời chụp ảnh gửi lên server 107 Hình 5-5 Server nhận liệu từ RSU 107 Hình 5-6 Server nhận liệu từ RSU 108 Hình 5-7 OBUchụp ảnh gửi server qua GPRS 108 Hình 5-8 Mơ hình thí nghiệm truyền thông đa phương tiện 109 Hình 5-9 Truyền ảnh chiều đa chặng 109 Hình 5-10 Truyền file đa chặng 110 Hình 5-11 Đo tốc độ file đa chặng (> 64kb/s) 110 Hình 5-12 Truyền tiếng nói chiều đa chặng 111 Hình 5-13 Giao diện website 112 Hình 5-14 Hiển thị chuyển động obu website 112 Hình 5-15 Hiển thị vị trí phương tiện cho tài xế xe 113 Hình 5-16 Demo chức tìm kiếm địa danh 114 Hình 5-17 Tìm kiếm đường 115 Hình 5-18 Dẫn đường text 115 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT Hình 5-19 Chức tìm kiếm trạm xăng 116 Hình 5-20 OBU gửi liệu gps tới rsu 116 Hình 5-21 Dữ liệu RSU nhận 117 Hình 5-22 Kịch mơ 119 Hình 5-23 Đồ thị so sánh tỉ lệ gói tốc độ truyền 400Kbps 120 Hình 5-24 Đồ thị tốc độ gói tốc độ bit thay đổi từ 50Kbps đến 400Kbps 120 Hình 5-25 Đồ thị tốc độ gói chu kì gửi tin beacon thay đổi 121 Hình 5-26 Đồ thị so sánh trễ tốc độ 300Kbps 121 Hình 5-27 Đồ thị so sánh số nút trung gian trung bình 122 Hình 5-28 Đồ thị so sánh overhead với chu kì gửi gói tin beacon 2s 123 Hình 6-1 Hệ thống thông tin INMARSAT 129 Hình 6-2 Cấu hình cấu hình lưới mạng VSAT-IP 132 Hình 6-3 Mơ hình thơng tin biển 135 Hình 6-4 Mơ hình thơng tin biển 136 Hình 6-5 Mơ hình thông tin biển 136 Hình 6-6 Mơ hình mạng NANET gần bờ 137 Hình 6-7 Mơ hình mạng NANET xa bờ [54] 139 Hình 6-8 Sơ đồ khối hệ thống IMCS 140 Hình 6-9 Sơ đồ triển khai hệ thống IMCS 141 Hình 6-10 Mơ hình thuật tốn lựa chọn cách thức giao tiếp 144 Hình 6-11 Hệ thống mạng mesh tảng WiMAX 145 Hình 6-12 Triển khai thực nghiệm mạng ad-hoc dải tần 27/40 Mhz 145 Hình 6-13 Đề xuất mơ hình mạng thông tin gần bờ 146 Hình 6-14 Đề xuất mơ hình mạng thơng tin xa bờ 147 Hình 6-15 Sự thay đổi chiều cao anten gây suy hao truyền sóng 152 Hình 6-16 Sự thay đổi góc nghiêng anten gây thay đổi tăng ích anten 152 Hình 6-17 Mơ hình suy hao truyền sóng tia 154 Hình 6-18 Hệ số kH ứng với sóng phân cực ngang 158 Hình 6-19 Hệ số ∝H ứng với sóng phân cực đứng 158 Hình 6-20 Hệ số kV ứng với sóng phân cực đứng 159 Đề tài Nghị định thư VANET Mã số 01/08/2351/HĐ-NĐT Hình 6-21 Hệ số ∝V ứng với sóng phân cực đứng 159 Hình 6-22 Ảnh hưởng mức công suất phát 160 Hình 6-23 Network Allocation Vector 163 Hình 6-24 CSMA/CA khơng sử dụng back-off time 164 Hình 6-25 CSMA/CA có sử dụng back-off time 164 Hình 6-26 Contention Window 165 Hình 6-27 CSMA/CA sử dụng RTS/CTS 165 Hình 6-28 Phân mảnh gói liệu truyền dẫn 166 Hình 6-29 Ảnh hưởng cơng suất đến kiến trúc mạng 166 Hình 6-30 Ảnh hưởng cơng suất phát đến q trình định tuyến nhiễu node lân cận 167 Hình 6-31 Điều khiển cơng suất q trình khám phá tuyến 168 Hình 6-32 Định tuyến AODV 171 Hình 6-33 Nội dung tin RREQ 172 Hình 6-34 Nội dung tin RREP 173 Hình 6-35 Nội dung tin RRER 174 Hình 6-36 Ví dụ khả gây vòng lặp tự việc tính tốn đa đường 178 Hình 6-37 Link disjointness 180 Hình 6-38 Ý tưởng việc tính tốn tuyến link disjoint 181 Hình 6-39 Vai trị thơng tin last hop 182 Hình 6-40 Minh họa tuyến link disjoint 182 Hình 6-41 Cấu trúc bảng định tuyến AODV AOMDV 183 Hình 6-42 Thuật tốn xử lí u cầu gửi 187 Hình 6-43 Thuật tốn xử lí tin 188 Hình 6-44 Giao diện hệ thống mô 189 Hình 0-39 Vai trị thơng tin last hop Ở D node đích, node J có hai link disjoint path tới D thông qua X Y Do node có hai đường với next hop, node I định dạng tuyến thông qua J với last hop hai node X Y Giả xử I định dạng tuyến thông qua J với last hop X, điều đồng nghĩa với khơng cho phép truyền thơng qua node Y Khi I quảng bá tuyến tới đich D với last hop X tới hai node A B, node định dạng tuyến tới đích thơng qua node X với last hop X Tuy nhiên P nhận thấy hai tuyến từ A B tới đích khơng link disjoint, chúng có last hop X định dạng tuyến thông qua A Ở D đích , node I xác nhận có hai đường tới đich D thông qua X ( X – D) thông qua Y (Y-D) hai đường thỏa mãn link disjoint, với X Y hai node hàng xóm gần D Vì I đồng thời định dạng lên hai tuyến tới D thông qua X Y Giả sử I quảng bá hai tuyến thông qua X Y tới hai node A B tương ứng Chú ý tuyến quảng bá phải bao gòm last hop tuyến Như tuyến đườn từ A B tới đích link disjoint chúng có last hop tương ứng X Y Như P tạo hai tuyến tới đích D mà đảm bảo link disjoint Hình 0-40 Minh họa tuyến link disjoint 60 Từ phân tích cần trì thơng tin last hop cho tuyến bảng định tuyến node Các tin RREQ RREP AOMDV phải mang thông tin last hop Sau sâu vào mô tả cụ thể giao thức AOMDV Mô tả cụ thể giao thức Trong phần mô tả đặc điểm giáo thức qua bốn phần : cấu trúc bảng định tuyến, trình khám phá tuyến, trì tuyến gửi gói liệu mạng - Bảng định tuyến (Routing Table ): Hình 6-41 khác cấu trúc bảng định tuyến hai giao thức AODV AOMDV Bảng định tuyến AOMDV có thêm trường advertised hopcount Bên cạnh danh sách tuyến sử dụng AOMDV để lưu trữ thông tin tuyến thay bao gồm : next hop, last hop, hop count thời gian chờ destination sequence number hop count next hop timeout AODV destination sequence advertised hop route list number count next_hop1 last_hop1 hop_count1 timeout1 next_hop2 last_hop2 hop_count2 timeout2 AOMDV Hình 0-41 Cấu trúc bảng định tuyến AODV AOMDV Chúng ta xét node đích D node I Bất số đích D I cập nhật , trường hopcount quảng bá tương ứng khởi tạo lại Với số đích, hopcount(d,ik) hopcount tuyến thứ k bảng định tuyến cho đích d tai i Khi node i gửi quảng bá tuyến cho node d, cập nhật lại hopcount quảng bá bảng định tuyến, hopcount quảng bá tính tổng chặng lớn tuyến thay có route_list Bất node nhận quảng bá tuyến thực trình cập nhật tuyến, với nguyên tắc cập nhật tuyến giải thuật xét hình 61 6-41 dựa nguyên tắc cập nhật tuyến ta chứng minh khả tránh vịng lặp tuyến phân tách hồn tồn tuyến - Quá trình khám phá tuyến: Cũng giống AODV, node nguồn muốn khởi tạo tuyến tới đích bắt đầu q trình khám phá tuyến cách truyền mạng tin yêu cầu khởi tạo tuyến Từ RREQ truyền lan mạng, node nhận nhiều RREQ Với AODV chấp nhận RREQ đầu tiên, xóa bỏ hết đếm sau, điều giúp tránh vịng lặp q trình khám phá tuyến Tuy nhiên khác với AODV, AOMDV cho phép node kiểm tra tất yêu cầu tuyến đến, thu thơng tin cần thiếtt tuyến thay thế, từ thiết lập tuyến thay Tuy nhiên tuyến thay chấp nhận không xảy vịng lặp phải phân tách hồn tồn Khi node trung gian đạt tuyến đường phản hồi thơng qua RREQ, kiểm tra liệu có hay nhiều tuyến hợp lệ tới đích Nếu có khởi tạo tin nhắn phản hồi nguồn tuyến dọc theo tuyến khám phá Bản tin phản hồi bao gồm hướng đường mà chưa xử dụng tin phản hồi trước Trong trường hợp node trung gian không tiếp tục gửi tin RREQ Ngược lại node trung gian truyền RREQ tới node lân cận khơng có tuyến tới đich u cầu, trường hợp cập nhật tuyến theo ngun tắc trình bày Khi đích nhận RREQ đến từ node lân cận, định dạng tuyến ngược giống cách mà node trung gian làm Tuy nhiên thực cách lỏng nẻo việc khởi tạo tin RREP Nó gửi tin đáp ứng tuyến RREP tới tin yêu cầu RREQ tương ứng mà nhận thơng qua tuyến ngược hướng nguồn mà tuyến cần đảm bảo điều kiện khơng có vịng lặp Việc gửi RREP lại tất các tuyến ngược khơng có vịng lặp tuyến khơng đảm bảo disjoint giúp cho việc tìm nhiều tuyến disjoint Điều không vi phạm nguyên tắc cập nhật tuyến Khi node trung gian nhận tin RREP, cập nhật lại tuyến theo nguyên tắc cập nhật tuyên để định dạng lên tuyến đường khơng có vịng lặp phân tách hồn tồn tới đích có thể, ngược lại tin RREP bị xóa bỏ Giả sử node trung gian định dạng hướng đường có tuyến hợp lệ tới nguồn, kiểm tra xem tất tuyến ngược chưa có tuyến sử dụng để truyền tin RREP cho tuyến khám phá này, chưa có chọn số tuyến ngược chưa sử dụng để gửi tin RREP có đi, khơng tin RREP bị xóa bỏ 62 Chú ý việc lựa chọn tuyến ngược để gửi RREP để tránh làm phát sinh trễ trình khám phá, khác với việc sử dụng RREP để truyền tất tuyên ngược mà có điều gây trễ lớn Do trễ trình khám phá tuyến định khoảng thời gian mà node nguồn phải chờ tuyến hồn thành Duy trì tuyến Cách thức trì tuyến AOMDV mở rộng từ phương thức trì tuyến AODV Giống với AODV, AOMDV sử dụng tin RERR , node sinh hướng RERR tới đích tuyến cuối tới đích bị lỗi AOMDV xử lý cách tối ưu gói gửi link bị lỗi cách thu hồi gửi chúng tuyến thay Kỹ thuật tương tự kỹ thuật thu nhận gói DSR Việc sử dụng khoảng thời gian chờ mở rộng từ kỹ thuật đơn tuyến AODV cho đa đường AOMDV, nhiên việc đặt khoảng thời gian chờ tối ưu AOMDV khó khăn nhiều so với AODV Với giao thức định tuyến đa đường khả tuyến trở nên cũ lớn Tuy nhiên việc xử dụng khoảng thời gian chờ nhỏ để loại bỏ tuyến cũ giới hạn ích lợi kỹ thuật định tuyến đa đường Do thiết lập khoảng thời gian chờ vừa đủ kết hợp với việc sử dụng tin HELLO để chủ động xóa bỏ tuyến cũ Truyền liệu Để gửi gói liệu node có nhiều đường tới đích, chọn phương thức đơn giản cách chọn tuyến số tuyến có, việc chuyển gói thực tuyến xảy cố tuyến, liệu chuyển sang tuyến thay Các tuyến sử dụng theo thứ tự mà chúng tạo thành Tuy nhên sử dụng đồng thời tuyến thay để gửi liệu, việc tăng cường khả cân tải mạng Bằng cách phân bố liệu cách hợp lý tuyến có liệu truyền nhanh giảm thiểu trễ trình truyền tải Kỹ thuật bao gồm bước : chia nhỏ gói liệu thành gói nhỏ hơn, sau thêm vào mã gói để khơi phục hồn chỉnh gói sau truyền đến đích Các gói chuyển tuyến khác mà node có tới đích Với kỹ thật thấy tốc độ truyền liệu tăng lên nhiều so với việc xử dụng tuyến để truyền Tuy nhiên mạng có tính di động cao có nhiều vấn đề nảy sinh trinh truyền liệu nhiều đường lúc, ảnh hưởng nhiễu, ảnh hưỡng lẫn tuyến việc khắc phục vấn đề 63 cịn nhiều khó khăn Do cách thức truyền liệ mọt tuyến sử dụng So sánh AOMDV với AODV AOMDV giao thức cải tiến dựa AODV mang đặc điểm phương thức AODV Tuy nhiên mang số cải tiến với mục đich khắc phục số nhược điểm phương thức AODV Thứ AODV giao thức tĩnh khám phá đơn tuyến, mà tuyến phải khám phá lại có “đứt gãy”.Điều gây mạng độ trễ lớn chi phí đường truyền cao , từ dẫn đến làm giảm hiệu suất truyền tải mạng Cịn AOMDV cải tiến để tích hợp cho mạng ad-hoc động việc sử dụng giao thức khám phá nhiều đướng dẫn tới đích lúc Việc sử dụng nhiều đường dẫn tới đich làm giảm thiểu ảnh hưởng “đứt gãy” liên kết(do có tuyến dự phịng để thay thế) từ làm giảm trễ truyền dẫn, tăng hiệu suất đường truyền 1.4 Mô mạng Ad-hoc thông tin biển 1.4.1 Thiết kế chức hệ thống Hệ thống thiết kế bao gồm node mạng, node mạng tương ứng xử lý yêu cầu gửi đến từ mạng Ad-hoc Bất kỳ thời điểm nào, node nhận yêu cầu gửi tin, kiểm tra bảng định tuyến để xác định tuyền có tồn hay không Mỗi bảng định tuyến bao gồm trường sau : - Địa nguồn - Địa đích - Dãy địa đích - Bộ đếm hop Nếu có tuyến tồn tại, node truyền tin tới hop Ngược lại lưu tin vào hàng đợi sau gửi tin yêu cầu định tuyến để xác định đường truyền Sơ đồ thuật tốn mơ tả hình 6.42 64 Hình 0-42 Thuật tốn xử lí u cầu gửi Q trình nhận thơng tin định tuyến, cập nhật bảng định tuyến gửi tin đi.Mỗi node AODV sử dụng bốn loại tin để giao tiếp với node khác Bản tin RREQ RREP cho trình khám phá tuyến, tin RERR tin HELLO sử dụng cho trình sử dụng tuyến Chi tiết trình đề cập phần 6.3.6.1 Ta đề cập thuật tốn mở rộng vịng tìm kiếm sử dụng trình phát tin khám phá tuyến RREQ Với phương thức gửi tin yêu cầu RREQ tới tất node hàng xóm, xảy vấn đề khả mở rộng Khi mà cấu trúc mạng nhỏ , vấn đề lớn Tuy nhiên mạng lớn vơ lãng phí, đặt biệt trường hợp node đích gần với node khởi nguồn RREQ Chúng ta chọn giá trị TTL vừa đủ lớn cho tin u cầu tới node đích Mặc dù vậy, khó để giá trị TTL mạng với nhiều node.Để giải vấn đề này, giải sau Khi node khởi tạo tin yêu cầu, trước hết gửi tin yêu cầu với giá trị nhỏ (chẳng hạn 1) Nếu node nguồn không nhận tin phản hồi RREP khoảng thời gian định, gửi lại tin yêu cầu RREQ với giá trị TTL lớn Node nguồn tiếp tục gửi tin với việc tăng TTL nhận tin phản hồi RREP.Nếu giá trị TTL tăng đến ngưỡng mà node nguồn khơng nhận tin phản hồi RREP, node đích khơng xác định được, hàng đợi tin yêu cầu loại bỏ Mỗi node theo định kỳ gửi tin HELLO đến node hàng xóm nó, node định kỳ nhận từ node liền kề Nếu node khơng nhận tin nhắn từ node khác gửi sau khoảng thời gian dài, node 65 cho khơng thể truy cập Sơ đồ thuật tốn xử lý tin đến nút theo định tuyến AODV: Hình 0-43 Thuật tốn xử lí tin 66 1.4.2 Thiết kế giao diện hệ thống Hình 0-44 Giao diện hệ thống mô - Khối : Tạo xóa nút mạng Khi người dùng cần tạo nút mạng dùng chuột kéo hình nút mạng xuống Khi cần xóa nút mạng đó, ta chọn nút mạng cần xóa, sau nhấn vào nút xóa - Khối : Tạo tham số nút mạng tự động Để tạo tham số nút mạng tự động, ta cần chọn số nút hàng xóm tối thiểu cho nút mạng chọn nút có liên lạc hai chiều hay khơng Sau nhấn nút tự động điền tham số - Khối : Tìm kiếm Dùng để tìm kiếm nút mạng mạng - Khối : Vùng đồ Chứa nút mạng, hiển thị phần mô - Khối : Thông tin nút mạng 67 Bao gồm thông tin địa chỉ, tên nút mạng, vùng phủ sóng nút mạng - Khối : Truyền liệu Dùng để nhập nội dung đích đến tin cần gửi - Khối 7: Trạng thái hoạt động mạng hiển thị liệu nhận nút 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Al, T W (2003), “Rate-Constrained Coder Control and Comparison of Video Coding Standards,” IEEE Trans on circuits and systems for video technology, pp688-703 [2] José Santa, Manabu Tsukada, Thierry Ernst, Olivier Mehani, Antonio F GómezSkarmeta, Assesment of VANET Multi-hop Routing over an Experimental Platform, International Journal of Internet Protocol Technology, Vol 4, No (September 2009), pp 158-172 [3] Javier Gozalvez, Miguel Sepulcre, Remon Bauza, “Impact of the radio channel modeling on the performance of VANET Communication prototocols”, Telecommunication System, Dec 2010, pp.1-19 [4] Andreas Festag, Holger Fuessler, Hannes Hartenstein, Amardeo Sarma, Ralf Schmitz, “Fleetnet: Bring Car-to-Car Communication into the Real World”, Proceeding of the 11th World Congress on ITS, Nagoya, Japan, October 2004 [5] National ITS Architecture, http://www.iteris.com/itsarch/html/standard/standard.htm [6] Bob Rausch, “ITS Standards for Dummies”, ITS Georgia, 2007 [7] Ayman Smadi and Mohammad Smadi, Bismarck-Mandan Regional ITS Report, North Dakota State University, 2008 [8] N.Ramassamy, G Subhashini, M.M.Pathak, Interlligant Transport System for KSRTC, Mysore- Detailed Project Report, Central Institute of Road Transport, Pune, 2008 [9] http://en.wikipedia.org/wiki/Intelligent_transport_system [10] IP address configuration in VANET using centralized DHCP, Local Computer Networks, 2008 LCN2008 33rd IEEE Conference ,14-17 Oct 2008,pg 608 – 613 [11] Managing Wireless Ad-Hoc Networks, IP Adressing and Service Delivery, Sinead Cummins, J.P O’Grady & Fergus O’Reilly, Adaptive Wireless Systems Group Department of Electronic Engineering Cork Instiute of Technology, Waterford, Ireland, December 11th 2003 [12] [12] M Sepulcre and J Gozalvez, “Dimensioning WAVE – based inter vehicle communicaton system fo vehicular safety applications”, Proceedings of the International Symposium on Wireless Communications Systems, September 2006, Valencia, Spain, pp 312 – 316 [13] M Torrent-Moreno and J Mittag, “Adjusting transmission power and packet generation rate of periodic status information messages in VANETs”, Proceedings of 69 the 3rd international workshop on Vehicular ad hoc networks, September 2006, Los Angeles, USA, pp 90-91 [14] G Caizzone, P Giacomazzi, L Musumeci and G Verticale, , “A power control algorithm with high channel availability for vehicular ad hoc networks”, Proceedings of the International Conference on Communications, May 2005, Seoul, Korea, pp 3171- 3176 [15] J Gozalvez, M Sepulcre, “Opportunistic-Driven Adaptive Radio Resource Management Technique for Efficient Wireless Vehicular Communications”, Vehicular Technology Conference, 15 October 2007, Baltimore, MD, pp 2116 - 2120 [16] Nguyễn Phạm Anh Dũ ng, “Xây dựng mơ hình OFDM MIMO CDMA MIMO thích ứng”, Mã số 10-HV-2006-RD-VT, đề tài nghiên cứu khoa học củ a học việc Cơng nghệ Bưu Viễn Thông, năm 2006 [17] Đỗ Công Hùng, “Nghiên cứu ứng dụng OFDM thích nghi thơng tin vơ tuyến băng rộng”, Dự thảo luận án tiến sĩ k ỹ thu ật, bảo vệ hội đồ ng cấp sở 2006 [18] Al., J R (June 2002), “SIP: Session initiation protocol,” RFC 3261, IETF [19] Al, T W (July 2003), “Overview of the H.264/AVC video coding standard,” IEEE Trans on circuits and systems for video technology, pp560-576 [20] Austerberry, D (2005), “The Technology of Video and Audio Streaming” Focal press [21] Basicevic.I, P (June 29 -July 5, 2008), “Comparision of SIP and H323 Protocols,” IEEE Digital Telecommunications [22] Bernd Girod, M K.–P (2002), “Advances in channel-adaptive video streaming,” Wireless Communications and Mobile Computing, vol 2, no 6, pp 573-584, 2002 [23] Chunyan Fu, G R (July 2009), “Signaling for Multimedia Conferencing in StandAlone Mobile Ad hoc Networks,” IEEE Mobile Computing [24] Ghanbari, M M., “A lagrangian optimized rate control algorithm for the h.264/avc encoder,” 2004 International Conference on Image Processing, 2004 [25] H Khlifi, A A (May 2003), “A framework to use SIP in ad-hoc networks,” IEEE CCECE [26] Harilaos Koumaras, T P., “A Novel Method for Pre-Encoding Video Quality Prediction,” IST Mobile Summit 2007, Budapest, Hungary [27] http://ffmpeg.mplayerhq.hu, last accessed, 13, Dec, 2009 [28] Tien Pham Van, Tien Dung Nguyen, Tuan Do Trong, Thanh Loan Nguyen, Quyet Vu Khac, “A Service-Oriented Design for Controlling Multimedia Sessions over Stand-alone MANETs,” IEEE 2010 First International Workshop on Engineering 70 Mobile Service Oriented Systems (IEEE EMSOS), in conjunction with the 7th IEEE 2010 International Conference on Services Computing (IEEE SCC 2010), Miami, Florida, USA, 2010 [29] http://pixeltools.com/rate_control_paper.html, last accessed, 2, Dec, 2009 [30] http://wiki.videolan.org, last accessed, 23, Nov, 2009 [31] http://www.gnu.org/software/osip, last accessed, 2, Oct, 2009 [32] http://www.linphone.org/, last accessed, 21, Sept, 2009 [33] http://www.olsr.org, last accessed, 12, Oct, 2009 [34] http://www.sbin.org/doc/Xlib, last accessed, 11, Dec, 2009 [35] http://www.stanford.edu/~zhuxq/adhoc_project/adhoc_project.html#Ng_ITW200, last accessed, 13, Dec, 2009 [36] J Glassman, W K., “Service architectures in H.323 and SIP: a comparison,” IEEE Communications Surveys and Tutorials [37] Kumar, V (July 2009), “Simulation and comparison of AODV and DSR routing Protocols in MANETs,” Computer science and Engineering department, Thapar University Patiala, India [38] László Czúni, G C (2006), “Estimating the Optima Quantization Parameter in H.264,” Pannon University, Veszprém, Hungary [39] Loren Merritt, R V (2007), “Improved rate control and motion estimation for H.264 encoder,” IEEE International Conference on Image Processing (ICIP 2007) [40] Perkins, C (2003), “RTP: Audio and Video for the Internet,” Adison Wesley [41] Qi Chen, F S.-E.-M (2008), “Overhaul of IEEE 802.11 Modeling and Simulation in NS-2 (802.11Ext),” America: University of Karlsruhe (TH) and Mercedes-Benz Research & Development North America [42] Ramamoorthy, V (2004), “A ρ-domain Rate Control Algorithm for the H.264 Encoder,” CA 94566 [43] Richardson, I E (2003), “H.264 and MPEG-4 Video Compression Video Coding for Next-generation Multimedia,” John Willey & Son [44] Royer, C P (February 1999), “Ad-hoc On-Demand Distance Vector Routing,” Proceedings of the 2nd IEEE Workshop on Mobile Computing Systems and Applications [45] S Aramvith, I M., “A Rate-Control for Video Transport over Wireless,” IEEE Transaction on Circuits and Systems for Video Technology 71 [46] S Wenger, M H, “Request for Comments 3984: RTP Payload Format for H.264 Video,” 2005 [47] Shintaro Ueda, H S.-i (February 2005), “NAL level stream Authentication for H.264/AVC,” Information Processing Society of Japan [48] T Clausen, P J (Octorber 2003), “Optimized Link State Routing Protocol (OLSR),” RFC 3626, IETF [49] Thomas Wiegand, G J (July 2003), “Overview of the H.264/AVC Video Coding Standard,” IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology [50] Van, T P (2007), “Proactive ad hoc devices for relaying real-time video packets,” Doctor of Philosophy Dissertation, University of Paderborn [51] Wiegand, T s (May 2003) "H.264/avc rate adaptation for Z Li et al", "Proposed Draft of Adaptive Rate Control" JVT-H017, 8th Meeting: Geneva [52] Hệ thống cấp cứu an toàn hàng hải toàn cầu – GMDSS [53] Đỗ Hạnh, Nguyễn Hồng Hải, “Hệ thố ng thơng tin INMARSAT,” Tạp chí Bưu Chính Viễn Thơng, 2005 [54] YoungBum Kim, JongHun Kim, YuPeng Wang, KyungHi Chang, JongWon Park, YongKon Lim, “Application Scenarios of Nautical Ad-hoc Network for Maritime Communications,” OCEANS 2009, MTS/IEEE Biloxi – Marine Technology for Our Future: Global and Local Challenges [55] Toru Yoshikawa, Shinichiro Kawasaki, Masahiro Takase, Yasushi Hiraoka, Yumi Takaki, Chikara Ohta and Takeshi Inoue , “Development of 27MHz/40MHz Bands Maritime Wireless Ad-hoc Networks,” 2010 ICUFN, pp.177-182，Jeju Island, Korea, June 17, 2010 [56] Wencai Du, Ma Zhengxin, Yong Bai, Chong Shen, Baodan Chen,Youling Zhou, “Integrated Wireless Networking Architecture for Maritime Communications,” 2010 11th ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking and Parallel/Distributed Computing [57] Jaya S Pathmasuntharam, Joe Jurianto, Peng-Yong Kong, Yu Ge, Mingtou Zhou, Ryu Miura, “High Speed Maritime Ship-to-Ship/Shore Mesh Networks,” Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2008, PiMRC 2008, IEEE 19 th International Symposium [58] http://www.syqwestinc.com/support/Sea%20State%20Table.htm , last accessed 23rd,, September, 2010 [59] Theodore S Rappaport, “Wireless Communications Principle and Practice,” Prentice Hall, 1996 72 [60] Chee-Wei Ang and Su Wen, “ Signal Strength Sensitivity and Its Effects on Routing in Maritime Wireless Networks,” Local Computer Networks, LCN 2008, 33rd IEEE Conference [61] Yvon-Marie Le Roux, Jacky Ménard, Claude Toquin, Jean-Pierre Jolivet, Fabien Nicolas, “Experimental measurements of maritime radio transmission channels,” 9th International Conference on Intelligent Transport Systems Telecommunications (ITST), 2009 [62] Recommendation ITU-RP.838-3, “Specific Attenuation Model for Rain for use in prediction methods”, 2005 [63] Sunil Kumara, Vineet S Raghavan, Jing Deng, “Medium Access Control protocols for ad-hoc wireless networks: A survey”, ScienceDirect, May 2006, Pages 326-358 [64] S Narayanswamy, V Kawadia, R S Sreenivas and P R Kumar, “Power Control in Ad-hoc Networks: theory, architecture, algorithm and implementation of the COMPOW protocol,” Proc European Wireless 2002, Feb 2002 [65] P Bergamo, A Giovanardi, A Travasoni, D Maniezzo, G Mazzini, and M Zorzi, “Distributed power control for energy efficient routing in ad-hoc networking protocol,” Wireless Networks, vol.10, no.1, pp.29-42, Jan 2004 [66] C Perkins, E Belding-Royer, S Das, “Ad-hoc On-Demand Distance Vector Routing,” IETF RFC3561, July 2003 [67] Mahesh K Marina, Samir R Das, “Ad-hoc On-Demand Multipath Distance Vector Routing”, Wiley InterScience, 2006 [68] Jaya Shankar, Haiguang Wang, “Maritime Multi-hop Netwwork,” 2010 [69] http://www.moonblinkwifi.com/pd-arada-600mw-high-power-700mhz-wirelessmini-pci-card-maxr-700 -700-mhz-600mw.cfm, last access 15th, December, 2010 http://www.wimax.com/wimax-technologies-standards/, last accessed 14 th, October, 2010 [70] http://en.wikipedia.org/wiki/Hidden_node_problem [71] http://en.wikipedia.org/wiki/Exposed_node_problem [72] S.Ray,J.Carruthers,D.Starobinski,RTS/CTS-induced Congestion in Ad-Hoc Wireless LANs, IEEE WCNC2003, New Orleans,March 2003 [73] http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11p [74] “Decentralized Dynamic Sub-Carrier Assignment for OFDMA-Based Adhoc and Cellular Networks”, IEICE TRANS COMMUN, VOL.E92–B, NO.12, DECEMBER 2009 Van Duc NGUYEN, Harald HAAS, Kyandoghere KYAMAKYA, JeanChamberlain CHEDJOU, Tien-Hoa NGUYEN, Seokho YOON, Hyunseung CHOO 73 [75] PGS T.S Nguyễn Văn Đức, “ Bộ sách:K ỹ thu ật thông tin số- tập 2”, NXB Khoa Họ c Và K ỹ Thu ật, Jun.2006 [76] RTS/CTS-Induced Congestion in Ad Hoc SaikatRay,Jeffrey.Carruthers and David Starobinski Wireless LANs [77] A survey of MAC protocols for Ad Hoc networks and IEEE802.11 Sylwia Van Den Heuvel-Romaszko, Chris Blondia University Antwerp, PASTe searchGroup, Middelheim Lan 1,B-2020 Antwerpen 74 ... đích ứng dụng cho giám sát, điều khiển giao thông, an ninh kiến nghị ứng dụng cho thông tin cứu hộ biển 1.1 Tổng quan Được biết đến với tên tiếng Việt khác mạng tuỳ biến, mạng đặc ứng, mạng vô... sát, điều khiển giao thông, an ninh kiến nghị ứng dụng cho thông tin cứu hộ biển 1.5 Cách tiếp cận Nhóm nghiên cứu kết hợp việc mở rộng kết sẵn có với hợp tác với nhóm nghiên cứu quốc tế để làm... mục đích quản lý truy xuất kiểu liệu Hoạt động 9: Nghiên cứu mở rộng hệ thống kiến nghị cho việc ứng dụng công nghệ Ad-hoc cho thông tin cứu hộ biển Trong khuôn khổ đề tài, công nghệ mạng Adhoc