(Luận văn) kỹ thuật định tuyến đa đường trong mạng không dây phi cấu trúc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG lu an Nơng Thị Hồng n va p ie gh tn to d oa nl w KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG TRONG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC oi lm ul nf va an lu LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH z at nh z m co l gm @ Thái Nguyên - 2019 an Lu n va ac th si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG Nơng Thị Hồng lu an n va to p ie gh tn KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG TRONG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC oa nl w d Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 48 01 01 ul nf va an lu oi lm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH z at nh NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN ĐÌNH DŨNG z m co l gm @ an Lu Thái Nguyên - 2019 n va ac th si LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thơng – Đại học Thái Ngun, em hồn thành luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Khoa học máy tính Để có đƣợc kết này, em xin bày tỏ kính trọng lịng biết ơn sâu sắc tới: lu – TS Nguyễn Đình Dũng, Trƣờng ĐH CNTT & TT – ĐHTN: cán an hƣớng dẫn khoa học ln tận tình giúp đỡ bảo em suốt trình va n làm luận văn to gh tn – Các cán bộ, giảng viên Khoa Cơng nghệ thơng tin Phịng Đào tạo p ie tồn thể thầy, giáo trƣờng Trƣờng Đại học CNTT & TT - ĐHTN tận tình bảo, hƣớng dẫn giúp đỡ em suốt trình em thực đề oa nl w tài luận văn d – Bên cạnh giúp đỡ gia đình, bạn bè ngƣời thân ủng hộ lu va an tạo điều kiện tốt để em tập trung nghiên cứu hoàn thành luận văn ul nf Do mặt kiến thức thời gian hạn chế, luận văn cịn nhiều khiếm luận văn hồn thiện z at nh Xin trân trọng cảm ơn! oi lm khuyết Tơi mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy, cô ngƣời để z Học viên m co l gm @ Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2019 an Lu Nông Thị Hồng n va ac th si MỤC LỤC lu an n va p ie gh tn to MỞ ĐẦU CHƢƠNG MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG PHI CẤU TRÚC VÀ VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN 1.1 Tổng quan mạng không dây phi cấu trúc 1.1.1 Khái niệm mạng không dây phi cấu trúc 1.1.2 Đặc điểm mạng không dây phi cấu trúc 1.1.3 Ứng dụng mạng không dây phi cấu trúc 1.2 Một số chiến lƣợc định tuyến mạng không dây phi cấu trúc 1.2.1 Phân loại chiến lƣợc định tuyến 1.2.2 Mô tả chiến lƣợc định tuyến mạng ad hoc 1.3 Giao thức định tuyến theo yêu cầu dạng vectơ khoảng cách AODV 15 1.3.1 Giới thiệu giao thức AODV 15 1.3.2 Cơ chế hoạt động giao thức AODV 16 1.4 Tổng kết Chƣơng 25 CHƢƠNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG AOMDV 28 2.1 Tổng quan giao thức AOMDV 28 2.1.1 Vấn đề chống định tuyến lặp 29 2.1.2 Các đƣờng tách biệt 32 2.2 Hoạt động chi tiết giao thức AOMDV 39 2.2.1 Bảng định tuyến 39 2.2.2 Thuật toán cập nhật đƣờng 40 2.2.3 Tiến trình khám phá đƣờng 42 2.2.4 Cơ chế bảo trì đƣờng 45 2.2.4 Cơ chế chuyển tiếp liệu 46 2.3 Các tính chất giao thức 47 2.3.1 Loại bỏ tính lặp vịng 48 2.3.2 Tính tách biệt đƣờng 49 d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si lu an n va p ie gh tn to 2.4 Tổng kết Chƣơng 52 CHƢƠNG MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIAO THỨC AOMDV 54 3.1 Mục tiêu việc đánh giá giao thức AOMDV 54 3.2 Môi trƣờng mô 54 3.3 Các độ đo hiệu 57 3.4 Kết mơ phân tích đánh giá hiệu 57 3.4.1 Thay đổi tốc độ di chuyển 57 3.4.2 Thay đổi số lƣợng kết nối 65 3.4.3 Thay đổi tốc độ liệu 68 3.4.4 Số lƣợng đƣờng 70 3.5 Tổng kết Chƣơng 72 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỞ ĐẦU Mạng khơng dây phi cấu trúc đƣợc hình thành kết nối tạm thời nút mạng Đây công nghệ mạng tảng để phát triển công nghệ mạng đƣợc ứng dụng rộng rãi ngày nhƣ mạng cảm biến, mạng giao thông, mạng tác chiến,… Trong mạng không dây phi cấu trúc, nút mạng vừa đóng vai trị lu thiết bị đầu cuối, vừa đóng vai trị định tuyến Do tính chất di an động nút mạng nên tốn định tuyến mạng khơng dây phi cấu va n trúc có nhiều điểm khác biệt so với toán định tuyến mạng truyền tn to thống Từ góc nhìn số lƣợng đƣờng định tuyến sử dụng, phân chia ie gh giao thức định tuyến mạng không dây phi cấu trúc theo hai nhóm định p tuyến đơn đƣờng định tuyến đa đƣờng oa nl w Đối với giao thức định tuyến đơn đƣờng, có tối đa đƣờng d tối ƣu theo độ đo định tuyến chúng đƣợc cài đặt vào bảng định tuyến sau an lu tiến trình tìm đƣờng chúng nhận đƣợc thơng tin nhiều nf va đƣờng tới đích tiến trình tìm đƣờng Tại nút mạng, oi lm ul gói tin liệu đƣợc chuyển đƣờng thích hợp có bảng định tuyến Khi liên kết đƣờng bị lỗi, nút mạng phải khởi z at nh tạo lại tiến trình tìm đƣờng Để tiết kiệm tài nguyên hệ thống mạng tiến trình tìm đƣờng, z gm @ giao thức định tuyến đa đƣờng cho phép tìm cài đặt nhiều đƣờng l khơng giao tới đích vào bảng định tuyến chúng Tại nút, m co có yêu cầu chuyển tiếp liệu tới nút đích, đƣờng tốt đƣợc sử an Lu dụng đƣờng cịn lại đóng vai trị đƣờng dự phịng Khi đƣờng bị lỗi, đƣờng dự phòng đƣợc sử dụng để chuyển tiếp gói tin n va ac th si liệu chúng trạng thái hoạt động đƣợc Thêm vào đó, chế cân tải đƣợc sử dụng, phân lƣu lƣợng liệu cần truyền thành nhiều luồng đƣợc truyền song song đƣờng tới đích Mục đích đề tài nghiên cứu chiến lƣợc định tuyến chế hoạt động giao thức định tuyến AODV – giao thức định tuyến đơn đƣờng điển hình mạng khơng dây phi cấu trúc Sau đó, nghiên cứu đề xuất cải lu tiến giao thức AODV thành giao thức AOMDV với mục tiêu nâng cao hiệu an n va mạng không dây phi cấu trúc Hiệu giao thức định tuyến đơn đƣờng tn to AODV giao thức định tuyến đa đƣờng AOMDV đƣợc so sánh, phân tích gh đánh giá thông qua phần mềm mô NS2 với nhiều kịch mô khác p ie w Luận văn bao gồm phần đƣợc bố cục nhƣ sau: Phần mở đầu trình bày oa nl mục tiêu, ý nghĩa bố cục luận văn Tiếp theo, vấn đề tổng quan d mạng không dây phi cấu trúc, vấn đề định tuyến chế hoạt động chi tiết lu va an giao thức định tuyến AODV đƣợc trình bày Chƣơng Đề xuất cải tiến ul nf thiết kế triển khai giao thức định tuyến đa đƣờng AOMDV đƣợc trình bày oi lm Chƣơng Hiệu giao thức đƣợc cải tiến AOMDV đƣợc so sánh, phân tích đánh giá với giao thức gốc AODV Chƣơng thông qua z at nh nhiều kịch mô đƣợc thực NS-2 Cuối phần kết luận z đƣa tổng kết hƣớng phát triển luận văn m co l gm @ an Lu n va ac th si CHƢƠNG MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG PHI CẤU TRÚC VÀ VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN 1.1 Tổng quan mạng không dây phi cấu trúc 1.1.1 Khái niệm mạng không dây phi cấu trúc Mạng không dây phi cấu trúc (Mobile Ad hoc Network – MANET) [10] lu mạng di động không dây hoạt động không cần dựa vào hạ tầng mạng cố định, an hình trạng mạng đƣợc tạo thành nút mạng Chế độ “Ad va n hoc” chuẩn IEEE 802.11 hoạt động theo mơ hình này, hỗ trợ tn to để thiết lập mạng đơn chặng Các mạng di động không dây kiểu không cấu ie gh trúc mở rộng khái niệm “Ad hoc” đa chặng theo nghĩa: nút mạng p định tuyến chuyển tiếp gói tin nhận đƣợc từ nút mạng khác Nói nl w cách khác, đƣờng chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn tới nút đích chứa d oa nút trung gian khác Các nút trung gian đọc thông tin phần header an lu gói tin liệu chuyển tiếp chúng tới chặng nf va đƣờng đƣợc hình thành oi lm ul Có thể hiểu mạng không dây phi cấu trúc tập nút khơng dây di động trao đổi liệu cách linh động mà không cần hỗ trợ z at nh trạm sở cố định mạng có dây Mỗi nút di động có phạm vi truyền giới hạn, chúng cần trợ giúp nút lân cận để chuyển tiếp gói z gm @ liệu Khi gói tin liệu từ nút nguồn cần gửi tới nút đích mà nút đích khơng nằm phạm vi truyền nút nguồn, cần có trợ giúp nút l m co 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 an Lu n va ac th si lu an va n Hình 1.1 Minh họa mạng khơng dây phi cấu trúc to gh tn Hình ví dụ mạng khơng dây phi cấu trúc Trong nút p ie mạng kết nối với khoảng thời gian để trao đổi thông tin Trong trao đổi thông tin, nút di chuyển, đó, mạng oa nl w phải đáp ứng đƣợc yêu cầu truyền liệu hình trạng mạng thay d đổi liên tục Các nút mạng phải có chế tự tổ chức thành mạng để thiết lập an lu đƣờng truyền liệu mà không cần hỗ trợ từ bên ngồi Trong mơ hình nf va này, nút mạng đóng vai trị nút đầu cuối để chạy chƣơng oi lm ul trình ứng dụng ngƣời sử dụng định tuyến để chuyển tiếp gói tin cho nút mạng khác z at nh 1.1.2 Đặc điểm mạng không dây phi cấu trúc z Do mạng không dây phi cấu trúc mạng không dây hoạt động không @ gm cần hỗ trợ hạ tầng mạng sở sở truyền thông đa chặng m co l thiết bị di động vừa đóng vai trị thiết bị đầu cuối, vừa đóng vai trị định tuyến nên mạng khơng dây phi cấu trúc có số đặc điểm bật sau [3]: an Lu n va ac th si  Cấu trúc động: Do tính chất di chuyển ngẫu nhiên nút mạng nên cấu trúc loại mạng thƣờng xuyên thay đổi cách ngẫu nhiên thời điểm không xác định trƣớc Trong thay đổi, cấu trúc mạng khơng dây phi cấu trúc có thêm kết nối hai chiều kết nối chiều  Chất lƣợng liên kết hạn chế: Các liên kết khơng dây thƣờng có băng thơng lu nhỏ so với liên kết có dây Ngồi ra, ảnh hƣởng chế đa truy an n va cập, vấn đề suy giảm tín hiệu, nhiễu yếu tố khác, băng thông thực lý thuyết môi trƣờng truyền không dây ie gh tn to liên kết không dây thƣờng thấp nhiều so với tốc độ truyền tối đa theo p  Các nút mạng có tài nguyên hạn chế: Mỗi nút di động mạng nl w cảm biến, điện thoại thơng minh máy tính xách tay oa Thơng thƣờng thiết bị có tài nguyên hạn chế so với máy tính d mạng có dây khơng dây truyền thống tốc độ xử lý, dung lƣợng an lu nf va nhớ lƣợng nguồn pin nuôi sống hoạt động nút oi lm ul  Độ bảo mật thấp mức độ vật lý: Mạng không dây di động thƣờng chịu tác động mặt vật lý từ nguồn gây nguy hại an ninh nhiều so với z at nh mạng có dây Về khía cạnh vật lý, kỹ thuật gây an ninh bảo mật mạng nhƣ nghe lén, giả mạo công từ chối dịch vụ thƣờng dễ triển z khai mạng không dây phi cấu trúc mạng có dây truyền l gm @ thống m co Có thể thấy đặc điểm yếu tố ảnh hƣởng nhiều đến hiệu mạng khơng dây phi cấu trúc Để triển khai đƣợc mạng an Lu không dây phi cấu trúc thực tế, thiết kế mạng phải giải đƣợc n va ac th si 63 AOMDV AODV 1400 Chi phí bảo trì đường (gói/s) Chi phí khám phá đường (gói/s) AODV 1200 1000 800 600 400 200 1,0 2,5 5,0 7,5 10,0 AOMDV 160 150 140 130 120 110 100 1,0 2,5 5,0 7,5 10,0 Tốc độ di chuyển (m/s) Tốc độ di chuyển (m/s) lu an (d) Chi phí bảo trì đƣờng (c) Chi phí khám phá đƣờng va n Hình 3.3 Biểu đồ Chi phí định tuyến thay đổi Tốc độ di chuyển to gh tn Mặc dù chi phí định tuyến cho lần khám phá đƣờng cho cao p ie chút nhƣng tổng chi phí định tuyến khám phá đƣờng chi phí định tuyến tổng thể giao thức AOMDV lại thấp nhiều (ít 30%) so với giao thức oa nl w AODV (Bảng 3.4 Hình 3.3) Cần lƣu ý chi phí định tuyến khám phá d đƣờng chiếm tỷ trọng lớn chi phí định tuyến tổng thể chi phí Chi phí khám phá đƣờng (gói/s) AODV AOMDV AODV AOMDV AODV AOMDV 1.0 622.6 429.1 518.2 317.9 119.0 114.0 2.5 800.2 522.9 691.7 409.4 125.1 118.6 5.0 1120.4 701.5 1004.8 580.0 139.6 131.8 7.5 1217.9 782.2 1100.1 658.3 147.7 138.0 10.0 1287.7 874.8 1164.8 744.1 152.1 145.1 Chi phí bảo trì đƣờng (gói/s) oi lm Tốc độ di chuyển (m/s) ul Chi phí định tuyến (gói/s) z at nh nf va trọng nhỏ an lu định tuyến bảo trì đƣờng gồm thơng điệp RERR HELLO lại chiếm tỷ z m co l gm @ an Lu Bảng 3.4 Giá trị tham số Chi phí định tuyến theo Tốc độ di chuyển n va ac th si 64 Chi phí định tuyến (Kbyte/s) Tốc độ di chuyển (m/s) lu an n va AODV AOMDV 1.0 26.95 19.76 2.5 34.59 24.25 5.0 48.50 32.65 7.5 52.70 36.55 10.0 55.62 40.85 to Bảng 3.5 Hình 3.4 cho thấy tổng chi phí định tuyến tính theo đơn vị p ie gh tn Bảng 3.5 Giá trị tổng chi phí định tuyến thay đổi tốc độ di chuyển kbs Cải thiện định tuyến tổng thể tính theo đơn vị byte giao thức AOMDV oa nl w thấp chút so với cách tính theo đơn vị gói tin nhƣng cao đáng d kể (hơn 25%) so với giao thức AODV Hiệu chi phí định tuyến theo byte an lu thấp so với chi phí định tuyến theo gói tin gói tin định tuyến giao thức nf va AOMDV lớn so với gói tin định tuyến giao thức AODV gói RREQ nhƣ ID chặng cuối oi lm ul RREP giao thức AOMDV đƣợc bổ sung thêm số trƣờng, chẳng hạn z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 65 AODV AOMDV lu Chi phí định tuyến (kbyte/s) 60 50 40 30 20 an 10 va 1,0 2,5 5,0 7,5 10,0 n Tốc độ di chuyển (m/s) ie gh tn to Hình 3.4 Biểu đồ tổng chi phí định tuyến thay đổi tốc độ di chuyển p 3.4.2 Thay đổi số lượng kết nối w oa nl Trong thử nghiệm tiếp theo, số lƣợng kết nối CBR / UDP đƣợc thay d đổi, tốc độ di chuyển trung bình nút mạng đƣợc thiết lập mức m/s an lu tải liệu đƣợc thiết lập mức 200 kbs Khi cố định tỷ lệ lỗi liên kết (vì tốc nf va độ di chuyển trung bình khơng đổi) tải liệu, kết nối truyền oi lm ul lƣu lƣợng liệu Khi đó, giao thức định tuyến cần trì nhiều tuyến đƣờng truyền liệu cặp nguồn-đích Điều thử nghiệm độ z at nh mạnh giao thức vấn đề phân phối liệu Hơn nữa, việc khám phá đƣờng trở nên khó khăn thơng lƣợng cần thiết để phục vụ cho việc truyền Tần suất khám phá đƣờng (lần/s) m co l Tỉ lệ gói (%) gm AODV AOMDV AODV 3.64 3.10 0.12 AOMDV an Lu @ Số lƣợng kết nối z liệu toàn mạng tăng lên 0.08 n va ac th si 66 20 2.15 1.74 1.23 0.78 30 3.82 3.18 2.64 1.63 40 6.08 5.18 4.36 2.72 50 9.45 6.87 6.53 3.69 60 16.41 9.84 9.42 5.07 70 29.31 18.55 12.77 7.36 lu Bảng 3.6 Tỉ lệ gói Tần suất khám phá đường theo Số lượng kết nối an n va Trễ truyền gói trung bình (ms) Trễ khám phá đƣờng trung bình (ms) AODV AOMDV AODV AOMDV 13.67 10.03 110.62 102.36 10 33.79 28.15 225.06 189.64 41.16 29.83 383.33 293.44 70.43 45.05 572.36 426.04 122.52 62.46 813.08 543.38 257.44 nf 103.58 1140.46 711.57 567.32 ul 306.12 1511.55 988.59 p ie gh tn to Số lƣợng kết nối nl w d oa 20 oi lm 60 va 50 an 40 lu 30 Bảng 3.7 Tỉ lệ gói Tần suất khám phá đường theo Số lượng kết nối z at nh Số liệu giá trị trung bình độ đo hiệu sau 10 lần chạy mô z biểu đồ tƣơng quan thay đổi giá trị độ đo hiệu theo số @ m co l gm lƣợng kết nối liệu đƣợc biểu diễn Bảng 3.6 - 3.7 Hình 3.5 an Lu n va ac th si 67 AOMDV AODV Tỉ lệ gói (%) 30 25 20 15 10 10 20 30 40 50 60 Tần suất khám phá đường (lần/s) AODV 14 12 10 10 20 lu an va AODV 400 p 300 nl w 200 10 20 30 40 50 60 10 60 AOMDV 20 30 40 50 60 Số lượng kết nối Số lượng kết nối d oa 50 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 Chi phí định tuyến (gói/s) 500 ie gh tn to Trễ truyền gói trung bình (ms) n AOMDV 600 40 (b) Tần suất khám phá đƣờng (a) Tỉ lệ gói 100 30 Số lượng kết nối Số lượng kết nối AODV AOMDV lu an (d) Trễ khám phá đƣờng trung bình (c) Trễ truyền gói trung bình va ul nf Hình 3.5 Biểu đồ hiệu mạng theo số lượng kết nối oi lm Hiệu hai giao thức giảm mạnh số lƣợng kết nối tăng z at nh lên Khi số lƣợng kết nối nhỏ, khác biệt hiệu giao thức AODV giao thức AOMDV không đáng kể Tuy nhiên, số lƣợng kết nối tăng z lên, giao thức AOMDV có hiệu đạt đƣợc tốt hẳn so với giao thức @ gm AODV Điều cho thấy giao thức AOMDV có khả xử lý tốt việc m co l định tuyến với số lƣợng lớn kết nối nhờ chế tìm kiếm đa đƣờng an Lu n va ac th si 68 3.4.3 Thay đổi tốc độ liệu Các thử nghiệm đƣợc thực để nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ liệu (và tải đƣợc cung cấp) đến hiệu tƣơng đối giao thức AODV AOMDV Trong thử nghiệm này, tốc độ di chuyển trung bình nút mạng số lƣợng kết nối liệu đƣợc thiết lập giá trị tƣơng ứng mức m/s 50 kết nối Tốc độ tạo gói liệu kết nối đƣợc thay đổi lu khoảng từ 0,25 đến 1,25 gói giây Giá trị tham số hiệu giá an n va trị trung bình đƣợc tính tốn từ 10 lần chạy mô với topo mạng sinh ngẫu tn to nhiên Bảng 3.8 – 3.9 tổng hợp giá trị hiệu Hình 3.6 đƣa biểu p ie gh đồ tƣơng quan thay đổi giá trị hiệu so với tốc độ sinh liệu Tốc độ sinh liệu (gói/s) Tần suất khám phá đƣờng (lần/s) Tỉ lệ gói (%) oa nl w d 0.1 AODV AOMDV 7.96 7.34 6.16 4.59 9.32 8.30 4.65 3.19 6.24 3.82 7.71 1.0 ul 9.19 16.73 9.96 9.60 5.13 1.25 37.84 29.68 13.25 8.50 oi lm nf 0.8 AOMDV va an lu 0.5 AODV z at nh Bảng 3.8 Tỉ lệ gói Tần suất khám phá đường theo Tốc độ sinh liệu z AOMDV AODV an Lu AODV Trễ khám phá đƣờng trung bình (ms) m co Trễ truyền gói trung bình (ms) l gm @ Tốc độ sinh liệu (gói/s) AOMDV n va ac th si 69 0.1 83.91 59.15 772.05 641.96 0.5 49.90 35.66 609.45 483.26 0.8 81.43 47.88 779.27 557.97 1.0 257.17 104.51 1141.34 713.21 1.25 790.64 609.58 1532.92 1101.64 Bảng 3.9 Tỉ lệ gói Tần suất khám phá đường theo Tốc độ sinh liệu lu an Kết cho thấy hiệu hai giao thức thay đổi tốc độ sinh gói va n liệu Cả hai giao thức bị giảm hiệu tốc độ tạo gói tăng hiệu tn to giao thức AOMDV luôn tốt so với giao thức AODV Với tốc ie gh độ tạo gói thấp, gần nhƣ cần đƣờng cho hầu hết gói liệu p đƣợc tạo đƣờng đƣợc phát trƣớc có khả bị phá vỡ vào nl w thời điểm nút nguồn sinh gói liệu Điều đƣợc thể rõ d oa tốc độ tạo gói thấp 0,25 gói/s, số lần khám phá đƣờng chi phí định an lu tuyến cao Có thể thấy rằng, giao thức AOMDV không đạt hiệu tốt va tình nhƣ khơng có đủ số lƣợng gói tin để tận dụng ul nf đƣờng dẫn dự phịng trƣớc chúng bị phá vỡ Vì vậy, tốc độ sinh gói tăng oi lm dần, hiệu giao thức AOMDV đạt đƣợc tốt (từ 0,75 đến gói/s) z at nh Với tốc độ sinh gói liệu cao, hiệu tƣơng đối giao thức AOMDV giảm xuống khơng có chế để giảm thiểu tắc nghẽn tải z m co l gm @ liệu mức độ cao an Lu n va ac th si 70 AOMDV AODV 40 35 30 25 20 15 10 0,10 0,50 0,75 1,00 1,25 Tốc độ sinh liệu (gói/s) 0,10 lu an va AOMDV AODV nl w 0,75 oa 0,50 1,00 1,25 1,00 AOMDV 1600 Chi phí định tuyến (gói/s) p 0,10 0,75 (b) Tần suất khám phá đƣờng ie gh tn to Trễ truyền gói trung bình (ms) n 800 700 600 500 400 300 200 100 0,50 Tốc độ sinh liệu (gói/s) (a) Tỉ lệ gói AODV AOMDV 14 12 10 Tần suất khám phá đường (lần/s) Tỉ lệ gói (%) AODV 1400 1200 1000 800 600 400 1,25 0,10 Tốc độ sinh liệu (gói/s) 0,50 0,75 1,00 1,25 d Tốc độ sinh liệu (gói/s) lu an (d) Trễ khám phá đƣờng trung bình (c) Trễ truyền gói trung bình va 3.4.4 Số lượng đường oi lm ul nf Hình 3.6 Biểu đồ hiệu mạng theo tốc độ sinh liệu z at nh Thực nghiệm mô để nghiên cứu số lƣợng đƣờng dự phòng trung bình mà giao thức AOMDV tìm thấy đƣợc thực với kết đƣợc thể z gm @ Bảng 3.10 Hình 3.7 Theo đó, số lƣợng trung bình đƣờng tách biệt theo liên kết nút đƣợc xem xét nhƣ hàm độ dài đƣờng l m co ngắn nguồn đích Đây kết kịch mơ gồm có 50 kết nối CBR/UDP với tốc độ gói/s kết nối tốc độ di chuyển an Lu trung bình nút mạng m/s n va ac th si 71 Số lƣợng đƣờng tách biệt trung bình Độ dài đƣờng ngắn (số chặng) lu an AOMDV 5.04 4.75 2.88 1.94 2.10 1.40 1.48 1.18 1.17 1.11 n va AODV ie gh tn to Bảng 3.10 Số lượng đường tách biệt trung bình theo Độ dài đường ngắn p AODV w 5,5 5,0 oa nl Số lượng đường tách biệt trung bình AOMDV 4,5 d ul nf 2,5 va 3,0 an 3,5 lu 4,0 oi lm 2,0 1,5 1,0 z at nh Độ dài đường ngắn (số chặng) z gm @ Hình 3.7 Số lượng đường tách biệt l Kết cho thấy cách rõ ràng giao thức AOMDV tìm đƣợc số m co đƣờng tách biệt theo liên kết nhiều số đƣờng tách biệt theo nút Tuy nhiên, an Lu số lƣợng đƣờng tìm thấy bị sụt giảm độ dài đƣờng ngắn tăng lên Điều vấn đề “cắt tuyến” đề cập trƣớc Mối quan hệ khơng n va ac th si 72 làm giảm đáng kể hiệu giao thức AOMDV mạng di động Khi đƣờng có độ dài tăng lên, khả đƣờng bị phá vỡ chuyển động nút tăng lên Điều tƣơng tự xảy đƣờng dự phòng Do đó, mức độ hiệu đƣờng dự phịng giảm độ dài đƣờng tăng lên Đây kết luận đƣợc rút từ nghiên cứu định tuyến đa đƣờng theo yêu cầu [8] Tuy nhiên, việc giảm số lƣợng đƣờng dẫn với tách biệt lu nguồn đích đƣợc tăng lên mối quan tâm định tuyến đa an n va đƣờng đƣợc sử dụng cho mục đích khác nhƣ cân tải tn to 3.5 Tổng kết Chƣơng gh Để thấy rõ đƣợc mức độ hiệu giao thức AOMDV với thiết kế p ie đƣợc trình bày Chƣơng 2, kịch mô khác đƣợc thiết nl w kế Chƣơng nhằm so sánh đánh giá hiệu giao thức AOMDV d oa so với giao thức AODV an lu Hiệu hai giao thức đƣợc đánh giá chƣơng theo độ đo va hiệu bao gồm: tỷ lệ gói tin, trễ đầu cuối, tần suất khám phá đƣờng ul nf chi phí định tuyến sở kịch gồm: thay đổi tốc độ di chuyển z at nh đổi tốc độ phát liệu oi lm nút mạng, thay đổi số lƣợng nút mạng thay đổi số lƣợng kết nối thay Khi phân tích hiệu theo biến đổi tốc độ di chuyển nút z mạng, giao thức AOMDV đạt đƣợc hiệu tốt so với giao thức AODV @ l gm mạng có nút mạng di chuyển với tốc độ cao Điều đƣợc thể tỷ lệ gói tin tần suất khám phá đƣờng nhỏ xấp xỉ 40%, trễ m co đầu cuối giảm khoảng từ 30%-50%, chi phí định tuyến tổng thể giảm xấp an Lu xỉ 30% n va ac th si 73 Khi thay đổi số lƣợng kết nối, hiệu hai giao thức giảm số lƣợng kết nối tăng lên nhƣng giao thức AOMDV đạt đƣợc hiệu tốt so với giao thức AODV Sự chênh lệch hiệu hai giao thức rõ số lƣợng kết nối tăng Trong mơ để phân tích hiệu hai giao thức theo tốc độ tạo gói liệu từ nút nguồn, giao thức AOMDV đạt đƣợc hiệu tổng thể tốt lu so với giao thức AODV Đối với tải liệu thấp, khác biệt hiệu an n va hai giao thức khơng lớn Hiệu giao thức AOMDV có xu hƣớng đạt tn to cao tải liệu nằm khoảng từ 0,75 đến gói/s kết nối gh số 50 kết nối liệu hoạt động đồng thời tốc độ di chuyển trung bình p ie nút mạng m/s Khi lƣu lƣợng liệu có tốc độ phát đƣợc đẩy lên w cao, khác biệt hiệu hai giao thức thể rõ ràng oa nl Thử nghiệm cuối đƣợc thực mô để so sánh số lƣợng d đƣờng tách biệt theo nút với số lƣợng đƣờng tách biệt theo liên kết mà giao thức lu va an AOMDV tìm đƣợc theo độ dài đƣờng ngắn Kết cho thấy cách rõ ul nf ràng giao thức AOMDV tìm đƣợc số đƣờng tách biệt theo liên kết nhiều oi lm số đƣờng tách biệt theo nút Tuy nhiên, số lƣợng đƣờng tìm thấy bị sụt giảm độ dài đƣờng ngắn tăng lên z at nh Tóm lại, kết luận rằng, xét mặt tổng thể, giao thức AOMDV đạt z đƣợc hiệu tốt giao thức AODV áp dụng mạng không dây di m co l gm @ động phi cấu trúc an Lu n va ac th si 74 KẾT LUẬN Các giao thức định tuyến đa đƣờng theo yêu cầu xử lý hiệu lỗi đƣờng gây vấn đề di động mạng không dây di động phi cấu trúc so sánh với phiên giao thức đơn đƣờng tƣớng ứng chúng Nội dung luận văn trình bày tổng quan mạng khơng dây di động phi cấu trúc, vấn đề định tuyến mạng không dây phi cấu trúc hoạt động chi lu an tiết giao thức định tuyến điển hình mạng giao thức AODV n va Trên sở nghiên cứu đề xuất cải tiến giao thức AODV, luận văn trình tn to bày chi tiết kỹ thuật định tuyến đa đƣờng đƣợc thiết kế triển khai gh giao thức định tuyến đa đƣờng theo yêu cầu có tên AOMDV Đây giao thức p ie đƣợc cải tiến từ giao thức AODV đơn đƣờng nhằm mục đích tìm nhiều w đƣờng hiệu Giao thức AOMDV đảm bảo tìm đƣợc tập hợp nhiều đƣờng oa nl khơng lặp vịng tách biệt theo liên kết theo nút Các tính khác d giao thức AOMDV bao gồm: chi phí điều khiển tƣơng tác nút thấp, lu va an khả khám phá đƣờng dẫn tách biệt mà không cần sử dụng chế định ul nf tuyến nguồn, chi phí bổ sung tải điều khiển tối thiểu so với giao thức AODV để oi lm có đƣợc đƣờng dự phòng Hiệu giao thức AOMDV giao thức AODV đƣợc phân tích đánh giá thơng qua kết mô phần z at nh mềm mô NS-2 kịch khác thay đổi tốc độ di chuyển z nút mạng lƣu lƣợng liệu Kết hiệu đạt đƣợc giao thức @ gm AOMDV khả quan so với giao thức AODV giúp giao thức đa đƣờng l đƣợc đề xuất giúp làm giảm độ gói liêu lên tới 40% giảm đáng kể độ m co trễ (giảm lớn ½) Giao thức cải thiện khoảng 30% chi phí định an Lu tuyến cách giảm tần suất khám phá đƣờng Mặc dù công việc đề xuất đƣợc đƣa chƣơng chủ yếu tập trung vào việc phát triển mở rộng tính n va ac th si 75 đa đƣờng cho giao thức AODV nhƣng số ý tƣởng đƣợc đề xuất dễ dàng áp dụng cho giao thức định tuyến khác mạng ad hoc Chẳng hạn, dễ dàng sửa đổi giao thức DSDV để trì nhiều đƣờng khơng lặp vịng cách sử dụng khái niệm khái niệm “số chặng đƣợc quảng bá” Tuy nhiên cần thấy rằng, có số vấn đề bổ sung liên quan đến lu thiết kế đánh giá giao thức AOMDV nên đƣợc nghiên cứu cách kỹ lƣỡng an n va Thứ nhất, giao thức đƣợc cải tiến để giải vấn đề cắt tuyến tn to tìm đƣợc nhiều đƣờng tách biệt cặp nguồn-đích cách xa Thứ gh hai, cần nghiên cứu sâu ảnh hƣởng việc thiết lập giá trị thời gian p ie timeout đến hiệu giao thức AOMDV Thứ ba, việc áp dụng giao thức w AOMDV cho mục đích khác nhƣ cân tải hƣớng nghiên cứu cần oa nl xem xét Cuối cùng, đánh giá, so sánh giao thức AOMDV với giao d thức AODV đƣợc thực sở sử dụng mơ hình điểm di động lu va an ngẫu nhiêu lƣu lƣợng CBR/UDP Cần đánh giá cách tổng quát nf giao thức AOMDV sử dụng mô hình di động khác nhƣ với oi lm ul loại lƣu lƣợng khác nhƣ TCP Ngoài việc so sánh đánh giá hiệu giao thức AOMDV với giao thức đa đƣờng khác cần đƣợc thực z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Biradar R., Patil V (2006), “Classification and Comparison of routing Techniques in Wireless Ad-hoc Networks”, Proceedings of International Symposium on Ad-hoc Ubiquitous Computing (ISHUC‟06), pp 7-12 lu [2] Broch J, Maltz D, Johnson D, Hu Y-C, Jetcheva J (1998), Aperformance comparison of multi-hop wireless ad hoc network routing protocols, Proceedings of IEEE/ACM MobiCom an n va tn to [3] Corson S., Macker J (1999), “Mobile Ad hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations”, RFC 2501, Available at: https://tools.ietf.org/html/rfc2501 ns Manual, p ie gh [4] Fall K, Varadhan K (2002) The http://www.isi.edu/nsnam/ns/ns-documentation.html nl w [5] IEEE Std 802.11 (1999), Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications d oa [6] Jain N (2001), Multichannel CSMA protocols for ad hoc net- works, Master‟s thesis, University of Cincinnati, http://www.ohiolink.edu/etd/view.cgi?ucin995471534 an lu oi lm ul nf va [7] Marinal M., Das S (2006), “Ad hoc on-demand multipath distance vector routing”, Wireless Communications and Mobile Computing, (1), pp 96988 z at nh [8] Nasipuri A, Castaneda R, Das SR (2001), Performance of multipath routing for on-demand protocols in mobile ad hoc networks ACM/Kluwer Mobile Networks and Applications (MONET), 6(4): 339–349 z [9] Pearlman MR, Haas ZJ, Sholander P, Tabrizi SS (2000), On the impact of alternate path routing for load balancing in mobile ad hoc networks, In Proceedings of ACM MobiHoc, 2000 gm @ m co l [10] Perkins C (2001), Ad Hoc Networking, Addison-Wesley, USA an Lu [11] Perkins C., Belding-Royer E., Das S (2003), “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing”, RFC 3561, Available at: https://www.ietf.org/rfc-/rfc3561.txt n va ac th si 77 [12] Perkins CE, Royer EM, Das SR, Marina MK (2001), Performance comparison of two on-demand routing protocols for ad hoc networks IEEE Personal Communications 2001; 8(1): 16–28 [13] Roy S, Saha D, Bandyopadhyay S, Ueda T, Tanaka S (2003), A networkaware MAC and routing protocol for effective load balancing in ad hoc wireless networks with directional antenna In Proceedings of ACM MobiHoc lu [14] Tsirigos A, Haas ZJ (2001), Multipath routing in the presence of frequent topological changes IEEE Communications Magazine; 39(11): 132–138 an n va p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si