(Luận văn) nghiên cứu chiến lược bảo trì thông tin định tuyến trong mạng ad hoc phân cụm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG Hồng Xn Giang lu an va n NGHIÊN CỨU CHIẾN LƯỢC BẢO TRÌ THƠNG TIN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC PHÂN CỤM p ie gh tn to d oa nl w an lu LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH nf va z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu Thái Nguyên - 2020 n va ac th si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG Hồng Xn Giang lu NGHIÊN CỨU CHIẾN LƯỢC BẢO TRÌ THƠNG TIN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC PHÂN CỤM an n va gh tn to p ie Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 d oa nl w LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH nf va an lu lm ul NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC z at nh oi PGS.TS NGUYỄN VĂN TAM z m co l gm @ an Lu Thái Nguyên - 2020 n va ac th si LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập rèn luyện Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên, biết ơn kính trọng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Khoa Công nghệ thông tin thuộc Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên thầy, cô giáo nhiệt tình hướng dẫn, giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn lu an Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Văn va n Tam, người thầy trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trình thực ie gh tn to đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều p kiện sát, nghiên cứu để hoàn thành đề tài w oa nl Tuy nhiên điều kiện lực thân cịn hạn chế, luận văn d chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đóng góp ý lu nf va thiện an kiến thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn tơi hồn lm ul Xin trân trọng cảm ơn! z at nh oi Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2020 Học viên z co l gm @ m Hoàng Xuân Giang an Lu n va ac th si MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET PHÂN CỤM lu an n va p ie gh tn to 1.1 Tổng quan mạng MANET 1.1.1 Khái niệm mạng MANET 1.1.2 Đặc điểm mạng MANET 1.1.3 Ứng dụng mạng MANET 1.2 Vấn đề bảo trì thơng tin định tuyến mạng MANET phân cụm 1.3 Một số kỹ thuật phân cụm mạng MANET 12 1.4 Một số kỹ thuật bảo trì thơng tin cụm mạng MANET 15 1.4.1 Chiến lược dựa nút đứng đầu 16 1.4.2 Chiến lược phân tán phần 17 1.4.3 Chiến lược phân tántoàn phần 17 1.5 Tổng kết Chương 18 nl w d oa CHƯƠNG CHIẾN LƯỢC BẢO TRÌ THƠNG TIN ĐỊNH TUYẾN TRONG an lu MẠNG MANET PHÂN CỤM 20 nf va 2.1 Xây dựng lớp phủ dựa mạng phân cụm 20 2.2 Chiến lược bảo trìkhơng có nút đầu cụm CWOHO 22 2.3.Chiến lược bảo trì có nút đầu cụm CWHO 28 2.4 Chiến lược bảo trì cụm từ thông tin cụm lân cận CNI 31 2.5 Phân tích chi phí điều khiển chiến lược 32 2.6 Tổng kết Chương 34 z at nh oi lm ul z gm @ CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC CHIẾN LƯỢC BẢO TRÌ l THƠNG TIN ĐỊNH TUYẾN 36 m co 3.1 Kịch mô độ đo đánh giá hiệu 36 3.2 Hiệu mơ hình Random Way Point 37 3.2.1 Tác động số lượng cụm 37 an Lu n va ac th si 3.2.2 Tác động tốc độ nút di chuyển 39 3.2.3 Tác động thời gian tạm dừng 41 3.2.4 Chi phí điều khiển 43 3.3 Hiệu mơ hình Manhattan-Grid 46 3.4 Hiệu so sánh với giao thức ZHLS 50 3.5 Tổng kết Chương 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỞ ĐẦU Được hình thành kết nối tạm thời nút mạng di động khơng có hỗ trợ sở hạ tầng mạng cố định, mạng ad hoc di động (MANET) có nhiều đặc điểm khác biệt so với mạng không dây có dây truyền thống làm nảy sinh nhiều thách thức hướng nghiên cứu khác nhau: vấn đề định tuyến hiệu topo mạng thay đổi, đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu từ chương trình ứng dụng, đảm bảo an ninh mạng, tiết kiệm lượng, khả tự tổ chức, chuyển đổi dịch vụ từ mơ hình client-server lu an đảm bảo hiệu kích thước mạng thay đổi Kết nghiên cứu phân va n loại đánh giá số lượng nghiên cứu theo hướng khác tn to mạng MANET thời gian gần cho thấy, hướng nghiên cứu định ie gh tuyến mạng MANET đứng đầu số lượng nghiên cứu công p bố Như vậy, khẳng định, định tuyến mạng MANET nl w vấn đề cần quan tâm giải nghiên cứu cải tiến d oa hiệu mạng MANET an lu Phân cụm chiến lược hiệu để giải tính động khả nf va mở rộng mạng ad hoc di động có quy mơ lớn Các giao thức định tuyến lm ul theo cụm có khả mở rộng tốt giao thức định tuyến phẳng kỹ z at nh oi thuật phân cụm làm giảm kích thước bảng định tuyến chi phí cần thiết để trì thơng tin định tuyến Phân cụm làm tăng tính sẵn sàng thông tin mạng, chẳng hạn vị trí nút di động, cách nhân z @ thông tin tới nút cụm khác Khi triển khai truyền thông l gm quảng bá truyền thông đa điểm, kỹ thuật phân cụm cho phép lan truyền co thông tin cách có chọn lọc để giảm gói tin quảng bá dư thừa Hơn nữa, m việc phân cụm tạo hỗ trợ cho việc quản lý tài nguyên cách hiệu an Lu n va ac th si cách kiểm soát việc chia sẻ tiết kiệm tài nguyên nhằm đáp ứng yêu cầu QoS ứng dụng Đã có nghiên cứu đề xuất kỹ thuật phân cụm mạng ad hoc, chẳng hạn sử dụng tập quản lý cụm, phân cụm phân tán, phân cụm sở tín hiệu sở vị trí Các nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng cụm để quản lý di động nút tối ưu hóa sức mạnh/chi phí nút quản lý cụm Trong đề tài này, mạng ad hoc giả định phân cụm Đề tài tập trung nghiên cứu kỹ thuật chiến lược khác lu để triển khai tầng phía thực nhiệm vụ bảo trì quản lý an n va trạng thái động cụm, bao gồm trạng thái nút liệu/tệp sẵn sàng, đề xuất nghiên cứu đề tài nhằm ẩn tính động gh tn to kết nối mạng, băng thông, khả xử lý thông tin khác Ý tưởng p ie cụm để cải thiện hiệu ứng dụng mạng MANET phân cụm w Duy trì trạng thái cụm liên quan đến hai hoạt động chính: thu thập oa nl phân phối thông tin Trong giai đoạn thu thập, nút mạng thu thập d thông tin trạng thái cục cụm giai đoạn phân phối, thông tin lu nf va an chia sẻ với cụm khác Vấn đề bảo trì thách thức mạng MANET tính di động nút, trạng thái cụm thường lm ul xuyên thay đổi dẫn đến tăng chi phí thực hoạt động thu thập phân z at nh oi phối Một chiến lược bảo trì tốt cân khối lượng công việc mức tiêu thụ lượng nút, tối thiểu hoá chi phí theo dõi thay z đổi cách kịp thời xác @ gm Để quản lý thông tin trạng thái nào, giao thức trì cần thực co l hoạt động thu thập phân phối Trong đề tài này, để khơng tính m tổng qt, kết nối logic cụm xem thông tin trạng thái Hai cụm an Lu có kết nối chúng liền kề định tuyến trực tiếp thông n va ac th si điệp với qua nút biên Có thể mơ hình hóa cụm kết nối chúng lớp bao phủ mạng MANET ban đầu, với cụm đỉnh kết nối chúng cạnh Một cách tiếp cận đơn giản để giải vấn đề trì trạng thái mạng MANET phân cụm giao nhiệm vụ trì cho nút quản lý cụm Điều liên quan đến việc trì thơng tin cụm lân cận chia sẻ thông tin với đầu quản lý cụm khác Các nút quản lý cụm thường có nhiệm vụ xử lý yêu cầu định tuyến liên cụm cho nút cụm Các lu nút khác cụm cần trì đường tới nút quản lý chúng an n va Mục đích đề tài nghiên cứu số chiến lược bảo trì thơng tin tn to định tuyến mạng MANET phân cụm nhằm nâng cao hiệu định tuyến gh Các chiến lược so sánh, đánh giá mức độ hiệu so với p ie số chiến lược đề xuất khác cách sử dụng phần mềm mô nl w Cấu trúc luận văn trình bày sau: Chương trình bày tổng quan d oa mạng MANET vấn đề định tuyến mạng MANET phân cụm Một an lu số chiến lược bảo trì thơng tin định tuyến mạng MANET phân cụm nf va trình bày phân tích chi tiết chương Kết việc cài đặt, mô phỏng, so sánh đánh giá hiệu hiệu số chiến lược bảo trì thơng tin lm ul định tuyến mạng MANET phân cụm trình bày Chương Nội z at nh oi dung tổng kết hướng phát triển đề tài đưa phần kết luận z m co l gm @ an Lu n va ac th si CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET PHÂN CỤM 1.1 Tổng quan mạng MANET 1.1.1 Khái niệm mạng MANET Mạng MANET (Mobile Ad hoc Network) [11] tập nút khơng dây di động trao đổi liệu cách linh động mà không cần hỗ trợ trạm sở cố định mạng có dây Mỗi nút di động có phạm vi truyền giới hạn, chúng cần trợ giúp nút láng giềng để chuyển lu an tiếp gói liệu Hình 1.1 minh họa mạng MANET Trong ví dụ này, n va gói tin từ nút nguồn máy tính cần chuyển tới nút đích tn to điện thoại thơng minh khơng nằm phạm vi truyền nút nguồn Vì vậy, ie gh cần có trợ giúp nút trung gian để chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn p tới nút đích Để thực cơng việc này, nút mạng phải sử dụng giao d oa nl w thức định tuyến phù hợp cho mạng MANET nf va an lu z at nh oi lm ul z gm @ Hình 1.1 Một ví dụ mạng MANET l Thuật ngữ “Ad hoc” áp dụng cho mạng không dây mô tả mạng không m co có sở hạ tầng cố định, hình trạng mạng tạo thành an Lu nút mạng Chế độ “Ad hoc” chuẩn IEEE 802.11 hoạt động theo mô n va ac th si hình này, hỗ trợ để thiết lập mạng đơn chặng Các mạng di động không dây kiểu không cấu trúc (MANET) mở rộng khái niệm “Ad hoc” đa chặng theo nghĩa: nút mạng định tuyến chuyển tiếp gói tin nhận từ nút mạng khác Nói cách khác, đường 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 đường hình thành Các nút mạng MANET thông thường kết nối với lu khoảng thời gian để trao đổi thông tin Trong trao đổi thông tin, nút an n va di chuyển, đó, mạng phải đáp ứng yêu cầu truyền chế tự tổ chức thành mạng để thiết lập đường truyền liệu mà gh tn to liệu hình trạng mạng thay đổi liên tục Các nút mạng phải có p ie khơng cần hỗ trợ từ bên ngồi Trong mơ hình này, nút mạng w đóng vai trị nút đầu cuối để chạy chương trình ứng dụng oa nl người sử dụng định tuyến để chuyển tiếp gói tin cho d nút mạng khác lu nf va an 1.1.2 Đặc điểm mạng MANET lm ul Do MANET mạng không dây hoạt động không cần hỗ trợ hạ tầng mạng sở sở truyền thông đa chặng thiết bị di động z at nh oi vừa đóng vai trị thiết bị đầu cuối, vừa đóng vai trị định tuyến nên mạng MANET cịn có số đặc điểm bật sau: z gm @  Cấu trúc động: Do tính chất di chuyển ngẫu nhiên nút mạng nên cấu trúc loại mạng thường xuyên thay đổi cách ngẫu nhiên l co thời điểm không xác định trước Trong thay đổi, cấu trúc m mạng MANET có thêm kết nối hai chiều kết nối an Lu chiều n va ac th si 43 gian tạm dừng Đối với giao thức CWOHO, việc tăng thời gian tạm dừng làm giảm khác biệt số chặng trung bình cho số đường tối đa 3.2.4 Chi phí điều khiển Trong thử nghiệm này, tổng chi phí điều khiển cho ba chiến lược bảo trì trạng thái đo so sánh Hình3.7 cho thấy ảnh hưởng số cụm thời gian tạm dừng tổng chi phí điều khiển trung bình nút lu Số lượng gói điều khiển trung bình 600 550 500 an 450 n va CWOHO CWHO 350 CNI 300 250 p ie gh tn to 400 12 16 20 25 oa nl w Số lượng cụm d Hình 3.7 Số gói điều khiển trung bình theo số cụm an lu nf va Chi phí điều khiển tính cách bỏ qua chi phí chung thơng báo điều khiển NghInfo chuẩn hóa theo thời gian mơ chúng giống cho ba triển khai chiến lượng bảo trì Như biểu diễn Hình 3.7, chi phí điều khiển trung bình tăng lên số cụm mạng tăng Điều việc tăng số cụm làm tăng chi phí cần thiết cho tiến trình bảo trì Chẳng hạn giao thức CWHO, việc tăng số lượng cụm tăng số lượng nút đầu cụm, tăng chi phí điều khiển cho việc lựa chọn bảo trì nút đầu cụm Tương tự CWOHO CNI, việc tăng số lượng cụm làm tăng số lượng gói điều khiển cần thiết để bảo trì thơng tin vùng lân cận z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 44 Số lượng gói điều khiển trung bình 650 600 550 500 CWOHO 450 CWHO CNI 400 350 300 100 200 300 400 500 600 750 lu Thời gian tạm dừng (ms) an va n Hình 3.8 Số gói điều khiển trung bình theo thời gian tạm dừng p ie gh tn to Hình 3.8 cho thấy ảnh hưởng việc tăng thời gian tạm dừng nút chi phí điều khiển trung bình Vì gói điều khiển kích hoạt định kỳ dựa giá trị nhãn thời gian nênsố lượng gói điều khiển trung bình gần bất biến thay đổi tính di động thời gian tạm dừng nút oa nl w 160 CWHO d an lu 140 100 lm ul 80 HeadInfo NbdClusterInfo z at nh oi Độ lệch tiêu chuẩn nf va 120 60 40 20 MeshInfo TotControl z 12 20 25 co l Số lượng cụm 16 gm @ m Hình 3.9 Độ lệch chuẩn theo số lượng cụm CWHO an Lu n va ac th si 45 30 CWOHO Độ lệch tiêu chuẩn 25 20 NbdClusterInfo 15 MeshInfo 10 TotControl 12 16 20 25 lu an Số lượng cụm va n Hình 3.10 Độ lệch chuẩn theo số lượng cụm CWOHO tn to ie gh 40 CNI 35 p 20 oa NbdClusterInfo d 15 lu TotControl an Độ lệch tiêu chuẩn 25 nl w 30 nf va 10 12 16 20 z at nh oi lm ul 25 Số lượng cụm Hình 3.11 Độ lệch chuẩn theo số lượng cụm CNI z @ m co l gm Tiếp theo làvề đánh giá độ lệch chuẩn gói điều khiển xử lý nút Các gói điều khiển chủ yếu tạo điểm nóng mạngvì chúng truyền theo định kỳ Hình 3.9, 3.10 3.11 cho thấy kết mô thu cách thay đổi số lượng cụm tương ứng ba giao thức CWHO, CWOHO CNI Có thể thấy, độ lệch chuẩn gói điều khiển xử lý CWHO cao so với CWOHO CNI Vì vậy, khác biệt an Lu n va ac th si 46 số lượng gói điều khiển xử lý nút khác mạng giao thức CWHO cao so với hai giao thức lại Độ lệch chuẩn tổng số gói điều khiển giảm số cụm tăng Điều cho thấy kích thước cụm giảm đi, số lượng nút quản lý gói điều khiển tăng lên Ví dụ, CWHO, số lượng nút đầu cụm nút biên tăng lên dẫn tới khác biệt tổng số gói điều khiển xử lý nút khác tăng lên 3.3 Hiệu mơ hình Manhattan-Grid lu an n va gh tn to Trong phần này, hiệu ba chiến lược bảo trì mơ hình di động Manhattan-Grid đánh giá Mơ hình di động Manhattan-Grid tạo thành bởicáclưới/khối ngang dọc mạng nút di chuyển qua khối Tại giao điểm hai khối, nút rẽ trái phải thẳng Trong thử nghiệm, kích thước mạng 1000m×1000m với số lượng nút di động 100 số lượng khối thay đổi từ 5×5 đến 25×25 Xác suất quay lạicủa nút thiết lập 0,5 p ie Hình 3.12 Hình 3.13cho thấy tỷ lệ truyền liệu thành cơng số chặng trung bình thay đổi số lượng cụm 4, 6, 9, 12, 16, 20 25 Số khối mơ hình Manhattan-Grid thiết lập 10×10 tốc độ di chuyển nút dao động khoảng 1-20 m/s d oa nl w 100 nf va 80 CWOHO Path1 lm ul CWOHO Path3 CWHO Path1 z at nh oi Tỉ lệ truyền thành công (%) an lu 90 70 60 CWHO Path3 CNI Path1 CNI Path3 z 12 16 25 co l Số lượng cụm 20 gm @ 50 m Hình 3.12 Tỉ lệ truyền thành công theo số lượng cụm an Lu n va ac th si 47 5.5 Số chặng trung bình 4.5 CWOHO Path1 3.5 CWOHO Path3 CWHO Path1 2.5 CWHO Path3 CNI Path1 CNI Path3 1.5 12 16 20 25 lu Số lượng cụm an n va Hình 3.13 Số chặng trung bình theo số lượng cụm p ie gh tn to Theo kết mô phỏng, tỷ lệ truyền thành côngđều giảm với ba chiến lược bảo trì số lượng cụm tăng lên Tuy nhiên, hiệu tỷ lệ truyền thành cơng mơ hình Manhattan-Grid lớn so với mơ hình Random Way Point Lý mơ hình Manhattan-Grid, tính di động nút bị hạn chế nhiều chúng không di chuyển đến cạnh mạng Điều làm cải thiện khả kết nối mạng tăng truyền thành công liệu Số chặng trung bình ba chiến lược bảo trì tăng lên số lượng cụm tăng dần Số lượng chặng trung bình giao thức CWHO lớn hai giao thức cịn lại CWHO việc định tuyến diễn thông qua đầu cụm, CWOHO CNI, nút xác định độc lập cụm lân cận đến đích d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z Hình 3.14 Hình 3.15 biểu diễn kết mơ thay đổi số lượng khối mơ hình di động Manhattan-Grid từ 5x5 đến 25x25 Trong mô phỏng, số cụm thiết lập 12 tốc độ di chuyển nút khoảng 1-20 m/s.Rõ ràng số khối tăng lên, số lượng điểm giao khối tăng Vì nút rẽ trái phải điểm giao nên tính di động nút bị hạn chế khơng di chuyển xa khỏi cụm.Do đó, tỷ lệ truyền thành công tăng lên số lượng khối mạng tăng (Hình 3.14) m co l gm @ an Lu n va ac th si 48 Tỉ lệ truyền thành công (%) 100 90 CWOHO Path1 CWOHO Path3 80 CWHO Path1 CWHO Path3 CNI Path1 70 CNI Path3 60 5x5 10x10 15x15 20x20 25x25 lu Kích thước khối an va n Hình 3.14 Tỉ lệ truyền thành cơng theo kích thước khối tn to 5.5 gh 4.5 Số chặng trung bình p ie CWOHO Path1 w oa 3.5 CWOHO Path3 nl CWHO Path1 d CWHO Path3 lu an CNI Path1 CNI Path3 nf va 2.5 lm ul 5x5 10x10 15x15 20x20 25x25 Kích thước khối z at nh oi Hình 3.15 Tỉ lệ truyền thành cơng theo kích thước khối z Đối với bagiao thức triển khai ba chiến lược bảo trì, hiệu đạt cách tăng số lượng đường tối đa không đáng kể Điều cho thấy ổn định thơng tin bảo trì nút mơ hình di động Manhattan-Grid hạn chế tính di động nút mạng Đối với ba giao thức Hình 3.15, số lượng chặng trung bình giảm dần số khối tăng lên Điều do, số lượng khối tăng lên, khả kết nối cụm cải thiện nút đến đích với bước nhảy m co l gm @ an Lu n va ac th si 49 100 Tỉ lệ truyền thành công (%) 95 90 CWOHO Path1 85 CWOHO Path3 80 CWHO Path1 CWHO Path3 75 CNI Path1 CNI Path3 70 65 12 16 20 lu Tốc độ di chuyển tối đa (m/s) an n va Hình 3.16 Tỉ lệ truyền thành công theo tốc độ di chuyển tối đa to gh tn 5.5 p ie Số chặng trung bình 4.5 CWOHO Path1 w CWOHO Path3 nl CWHO Path1 oa 3.5 CWHO Path3 d lu an CNI Path1 CNI Path3 nf va 2.5 lm ul 12 16 20 z at nh oi Tốc độ di chuyển tối đa (m/s) Hình 3.17 Số chặng trung bình theo tốc độ di chuyển tối đa z Hình 3.16 Hình 3.17 cho thấy tác động tính di động nút mạng tỉ lệ truyền thành công số chặng trung bình ba giao thức Trong mơ này, số lượng cụm thiết lập 12 kích thước khối 20×20 Như hiển thị Hình 3.16, tỉ lệ truyền thành cơng giảm tốc độ di chuyển nút tăng ba giao thức, mức giảm m co l gm @ an Lu n va ac th si 50 khơng đáng kể Đối với số chặng trung bình hiển thị Hình 3.17, giá trị chúng khơng thay đổi đáng kể thay đổi tốc độ di chuyển nút 3.4 Hiệu so sánh với giao thức ZHLS Để đánh giá hiệu giao thức CWOHO so với giao thức ZHLS [23], mơ hình Random Way Point sử dụng với tốc độ di chuyển thời gian tạm dừng nút tương ứng 1-20 m/s 60 giây Các thiết lập tham số khác giống Bảng 3.1 Trong thử nghiệm này, tỉ lệ truyền liệu thành công, chi phí điều khiển số chặng trung bình giao thức CWOHO ZHLS đo lại tăng số lượng cụm lu an n va p ie gh tn to Như trình bày chương 2, nút giao thức CWOHO ZHLS xử lý hoạt động định tuyến cụm Mỗi nút trì bảng định tuyến để chuyển tiếp liệu tới cụm lân cận cấu trúc lưới để lưu trữ kết nối logic cụm liền kề Cả hai giao thức sử dụng hai thông tin để định tuyến gói liệu mạng Do CWOHO ZHLS sử dụng chiến lược định tuyến tương tự nhau, tỉ lệ truyềnthành công số chặng trung bình hai giao thức giống nhau, Hình 3.18 Hình 3.19 w lu 70 an 65 nf va 60 lm ul 55 CWOHO Path1 ZHLS Path1 z at nh oi Tỉ lệ truyền thành công (%) 75 d oa nl 80 50 45 40 12 20 25 l gm @ Số lượng cụm 16 z Hình 3.18 Tỉ lệ truyền thành công theo số lượng cụm CWOHO ZHLS m co an Lu n va ac th si 51 3.8 3.6 Số chặng trung bình 3.4 3.2 2.8 CWOHO Path1 2.6 ZHLS Path1 2.4 2.2 12 16 20 25 lu Số lượng cụm an n va Hình 3.19 Số chặng trung bình theo số lượng cụm CWOHO ZHLS gh tn to p ie 550 500 oa nl w Số gói điều khiển trung bình 600 450 CWOHO Path1 d ZHLS Path1 an lu 400 nf va 350 lm ul 300 12 16 20 25 z at nh oi Số lượng cụm Hình 3.20 Số gói điều khiển theo số lượng cụm CWOHO ZHLS z m co l gm @ Tuy nhiên, cách xử lý cấu trúc meshcủa hai giao thức khác Trong giao thức CWOHO, cụm định kỳ quảng bá thơng tin kết nối nó, với giao thức ZHLS, nút biên thực thao tác quảng bá phát thay đổi kết nối logic cụm lân cận Nếu kích thước cụm lớn, số lượng nút biên tăng lên kết nối cụm lân cận không thay đổi thường xuyên Điều ngược lại cụm nhỏ Do đó, an Lu n va ac th si 52 tổng chi phí điều khiển ZHLS thấp CWOHO cụm lớn (Hình 3.20) Tuy nhiên, tổng chi phí điều khiển ZHLS tương tự CWOHO kích thước cụm giảm 3.5 Tổng kết Chương Các kết mô để đánh giá hiệu ba giao thức triển khai ba chiến lược bảo trì thơng tin định tuyến mạng MANET phân cụm trình bày chi tiết chương Việc đánh giá hiệu giao thức thực theo hai mơ hình nút di động Random Way Point Manhattan-Grid lu an n va p ie gh tn to Hiệu giao thức đánh giá ba tham số hiệu tỉ lệ truyền liệu thành cơng, số chặng trung bình chi phí hoạt động (số gói điều khiển) giao thức Việc đánh giá xem xét sở thay đổi tham số mô bao gồm số lượng cụm, tốc độ di chuyển tối đa nút mạng thời gian tạm dừng hai lần di chuyển nút mạng Mỗi giao thức cài đặt hai biến thể có số đường tối đa d oa nl w Hiệu giao thức CWOHO so sánh với giao thức tiêu biểu thực việc bảo trì thơng tin định tuyến mạng MANET phân cụm đề xuất từ trước Đó giao thức ZHLS nf va an lu Có thể giảm chi phí giao thức CWOHO cách cập nhật có chọn lọc cấu trúc mesh cụm khác nhau, thay cách truyềnthơng tin kiểu tràn ngập lm ul z at nh oi Tỉ lệ truyền thành công phụ thuộc vào tính xác thơng tin định tuyến nút bảo trì Để cải thiện độ đo hiệu này, cần cân nhắc giữađộ xác chi phí định tuyến Nhiều thơng điệp điều khiển làm tăng tính xác bảng định tuyến, ảnh hưởng đến chi phí định tuyến dẫn đến tắc nghẽn mạng Hiệu tỉ lệ truyền liệu thành công giao thức CWOHO môi trường mạng di động tốt giao thức CWHO Hiệu CWOHO cải thiện nhiều hơnkhisử dụng số lượng đường tối đa cao Điều có nghĩa tăng số lần thử tối đa để đến cụm đích trước gói bị hủy Tuy nhiên, giao thức CWHO, việc tăng số lần thử khơng có tác động đáng kể đến hiệu z m co l gm @ an Lu n va ac th si 53 Chi phí điều khiển giao thức CWOHO lớn cụm quảng bá thông tin cụm lân cận chúngtrong toàn mạng Giao thức CWHO giảm chi phí điều khiển cách chia sẻ thông tin nút đầu cụm Giao thức CNI giảm chi phí điều khiển nhiều cách sử dụng đồ topo tĩnh mạng chiến lược chuyển tiếp tham lam lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 54 KẾT LUẬN lu an n va gh tn to Trọng tâm đề tài nghiên cứu vấn đề bảo trì thơng tin trạng thái cụm mạng di động phân cụm Đề tài nghiên cứu trình bày mẫu thiết kế chiến lược bảo trì thơng tin trạng thái cụm triển khai kiểm tra hiệu ba giao thức đại diện cho ba chiến lược từ chiến lược dựa nút đầu cụm đến chiến lược phân tán toàn phần Đề tài tập trung vào vấn đề xử lý tổ chức thông tin trạng thái kết nối cụm trình bày phương pháp triển khai ba chiến lược thông qua ba giao thức CWHO, CWOHO CNI Các cụm kết nối chúng coi cấu trúc lớp phủ dạng mesh trạng thái chúng bảo trì cách chọn nút đặc biệt cụm làm nút đầu cụm (CWHO) cách phân phối thông tin trạng thái cho tất nút mạng (CWOHO) Ở chiến lược này, chiến lược trì thơng tin trạng thái cụm lân cận(CNI) trình bày triển khai p ie Đề tài đánh giá hiệu ba chiến lược đại diện thông qua mô ba giao thức CWHO, CWOHO CNI Qua đánh giá hiệu ba giao thức cho thấy cách tăng số lượng đường tối đa giao thức CWOHO, tỉ lệ truyền liệu thành cơng tăng lên Tỉ lệ truyền thành công giao thức CWOHO lớn giao thức CWHO khác biệt tăng số lượng đường tối đa tăng lên Do đó, cấu trúc mesh CWOHO sử dụng tốt số lượng đường tối đa tham số quan trọng việc cải thiện tỉ lệ truyền liệu thành cơng Chi phí điều khiển giao thức CWOHO cao giao thức CWHO giao thức CNI cụm CWOHO định kỳ quảng bá kiểu tràn ngập thông tin kết nối chúng với cụm lân cận tồn mạng Trong giao thức CWHO, thơng tin truyền qua cấu trúc kết nối tất nút đầu cụm Từ việc đánh giá hiệu ba chiến lược CWHO,CWOHO CNI để tìm lớp ngữ cảnh mạng phù hợp với việc áp dụng ba chiến chiến lược bảo trì thơng tin định tuyến thực tế d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z l gm @ m co Hướng phát triển đề tài nghiên cứu kỹ thuật liên quan đến việc hình thành cụm động mạng ad hoc di động cách tích hợp kỹ thuật bảo trì xem xét đề tài để xây dựng an Lu n va ac th si 55 tảng ổn định hiệu để thực ứng dụng đa dạng mạng ad hoc Một hướng nghiên cứu khác thiết kế kỹ thuật bảo trì hiệu kết hợp ưu điểm chiến lược CWOHO CWHO lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Amit Banerjee , Chung-Ta King , Hung-Chang Hsiao (2017), “On state maintenance in cluster-based mobile ad-hoc networks”, Ad Hoc Networks 66, pp.95-109 [2] C.E Perkins (1997), “Mobile ad hoc networking terminology”, Internet Draft, draft-ietf-manet-term-00.txt lu [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 an n va [4] G Zaruba , V Chaluvadi , A Suleman (2003), “LABAR: location area based ad hoc routing for gps-scarce wide-area ad hoc networks”, in: Proceedings of the First IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom 2003), pp 509–513 gh tn to p ie [5] J Wu(2002), “Dominating-set-based routing in ad hoc wireless networks”, John Wiley & Sons, Inc., New York, NY, USA d oa nl w [6] J Yoon , M Liu , B Noble (2003), “Random waypoint considered harmful”, in: Proceedings of 22nd Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM 2003), 2, pp 1312–1321 vol.2 nf va an lu [7] L Raju , S Ganu , B Anepu , I Seskar , D Raychaudhuri (2004), “Beacon Assisted Discovery Protocol (BEAD) for self-organizing hierarchical ad-hoc networks”, in: Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM ’04), 3, 2004, pp 1676–1680 Vol.3 lm ul z at nh oi [8] M Jiang, J Ti, Y Tay (1999), “Cluster based routing protocol”, Internet Draft, draft-ietf-manet-cbrpspec-01.txt z [9] N Nikaein , H Labiod , C Bonnet (2000), “DDR: distributed dynamic routing algorithm for mobile ad hoc networks”, in: Proceedings of the 1st ACM international symposium on Mobile ad hoc networking & computing (MobiHoc ’00), IEEE Press, Piscataway, NJ, USA, pp 19–27 l gm @ m co [10] M Joa-Ng , I.-T Lu (1999), “A peer-to-peer zone-based two-level link state routing for mobile ad hoc networks”, IEEE J Sel Areas Commun 17 (8), pp.1415–1425 an Lu [11] Perkins C (2001), Ad Hoc Networking, Addison-Wesley, USA n va ac th si 57 [12] P Sinha , R Sivakumar , V Bharghavan (1999), “MCEDAR: multicast coreextraction distributed ad hoc routing”, in: Proceedings of IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC 1999), 3, 1999, pp 1313–1317 [13] R Sivakumar , P Sinha , V Bharghavan (1999), “CEDAR: a core-extraction distributed ad hoc routing algorithm”, IEEE J Sel Areas Commun 17 (8) pp.1454–1465 [14] V Sucasas , A Radwan , H Marques , J Rodriguez , S Vahid , R Tafazolli (2016), “A survey on clustering techniques for cooperative wireless networks”, Ad Hoc Network 47, pp 53–81 lu an n va [15] X Zeng , R Bagrodia , M Gerla (1998), “GloMoSim: a library for parallel simulation of large-scale wireless networks”, in: Proceedings of 12th Workshop on Parallel and Distributed Simulation (PADS ’98), 28, ACM, New York, NY, USA, pp 154–161 p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si