(LUẬN VĂN THẠC SĨ) Đánh giá dung lượng MANET theo số nút và độ linh động của nút Luận văn ThS Công nghệ thông tin

GIỚI THIỆU

Đặt vấn đề

Dung lượng mạng là một chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất của hệ thống mạng Nó được định nghĩa là khả năng tối đa mà mạng có thể vận chuyển dữ liệu trong điều kiện lý tưởng Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến dung lượng mạng, bao gồm kích thước của mạng, loại hình truyền thông và giao thức định tuyến được sử dụng.

Trong nghiên cứu trước đây về dung lượng MANET của Gupta P, Kumar P R

Nghiên cứu của Gupta và Kumar đã đánh giá dung lượng tối đa mà mỗi nút trong mạng có thể đạt được, dựa trên phân tích toán học lý thuyết Họ đã thiết lập các nút mạng ở vị trí cố định ngẫu nhiên và mỗi nút chọn một đích ngẫu nhiên để truyền dữ liệu với tốc độ ngẫu nhiên Nghiên cứu cũng phân tích các tình huống dưới dạng mô hình giao thức và mô hình vật lý, đảm bảo rằng gói tin từ nguồn có thể đến đích Theo mô hình giao thức, gói tin chỉ được nhận khi khoảng cách giữa nút nguồn và nút đích nhỏ hơn khoảng cách đến bất kỳ nút nguồn nào khác đang gửi dữ liệu Kết quả cho thấy, nếu tất cả các nút được bố trí tối ưu, với hình thức truyền thông và phạm vi truyền tốt nhất, dung lượng có thể đạt được của mỗi nút là O(1/sqrt(n)).

Một nghiên cứu của Jinyang Li và các đồng tác giả đã phân tích dung lượng mạng MANET với các topo mạng đa chặng chia sẻ kênh truyền như chuỗi, chuỗi dọc/ngang và lưới Nghiên cứu này sử dụng giao thức 802.11 để truyền các gói tin trong mạng, nhưng không xem xét sự ảnh hưởng của các giao thức định tuyến.

Qua các nghiên cứu trên các tác giả chỉ đánh giá dung lượng của mạng MANET trong những trường hợp lý tưởng, các nút mạng ở trạng thái tĩnh trong khi thực tế thì các nút trong mạng MANET di chuyển liên tục dẫn đến topo của mạng cũng luôn thay đổi Một yếu tố khác rất quan trọng mà các tác giả không tính đến đó là sự ảnh hưởng của các giao thức định tuyến đến dung lượng của MANET Chính vì vậy trong đề tài luâ ̣n văn này chúng tôi tiếp tu ̣c nghiên cứu đánh giá dung lượng của mạng MANET khi thay đổi số nút và độ linh động của nút dựa trên một số giao thức định tuyến trong mạng MANET để từ đó đưa ra sự so sánh hiệu quả của một số giao thức này.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn

Trong luận văn, chúng tôi tập trung phân tích và mô phỏng dung lượng của mạng MANET khi số nút mạng và tốc độ di chuyển của các nút mạng thay đổi dựa trên một số giao thức định tuyến phổ biến trong mạng MANET

Căn cứ vào mục đích chính của luận văn, chúng tôi nghiên cứu và trình bày các vấn đề sau:

 Tổng quan về mạng MANET (Mobile Adhoc Network)

 Nghiên cứu và nắm vững các giao thức định tuyến trong mạng MANET như DSR, AODV

 Nghiên cứu các phương pháp thực hiện việc thay đổi số nút mạng và độ linh động của nút mạng khi thực hiện mô phỏng

 Xây dựng môi trường mô phỏng, đưa các giao thức định tuyến trong mạng MANET vào mô phỏng thông qua NS-2

 Đánh giá dung lượng MANET theo số nút và độ linh động của nút thông qua các giao thức định tuyến AODV và DSR bằng bộ mô phỏng mạng NS2 Từ đó đưa ra các nhận xét so sánh giữa hai giao thức.

Tổ chức của luận văn

Nội dung luận văn bao gồm sáu chương như sau:

Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan về mạng không dây Chương 3: Các giao thức định tuyến chính trong mạng MANET Chương 4: Nghiên cứu việc sử dụng bộ mô phỏng NS-2 để đánh giá dung lượng mạng MANET

Chương 5: Đánh giá dung lượng MANET theo số nút và độ linh động của nút

Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo

TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY

Giới thiệu về mạng không dây

Mạng không dây mang lại tính linh hoạt cao và hỗ trợ các thiết bị di động, không bị ràng buộc bởi vị trí địa lý như mạng hữu tuyến Trong quá trình hoạt động, người dùng có thể dễ dàng bổ sung hoặc thay thế thiết bị mà không cần cấu hình lại toàn bộ mạng Mạng MANET (Mobile Ad Hoc Network) là một trong những mạng không dây được ứng dụng phổ biến trong các lĩnh vực quân sự, hàng không và vận tải biển, với yêu cầu cơ sở hạ tầng thấp và không cần thiết bị điều khiển trung tâm.

Khác với các hệ thống mạng có dây, việc xác định đường đi tối ưu để truyền dữ liệu trong các hệ thống mạng không dây gặp nhiều khó khăn do tính di động của các nút mạng và sự thay đổi nhanh chóng của trạng thái đường truyền Điều này đòi hỏi các cơ chế điều khiển phù hợp với từng mô hình cụ thể, và là một trong những hạn chế lớn nhất ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu Thêm vào đó, tỷ lệ mất gói tin cao trong quá trình truyền dữ liệu cũng là một hạn chế nghiêm trọng của mạng không dây.

Hiện nay, các hạn chế trong lĩnh vực mạng không dây đang được khắc phục thông qua nhiều nghiên cứu Những nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại những bước phát triển đột phá cho mạng máy tính, đặc biệt là trong lĩnh vực mạng không dây.

Phân loại mạng không dây

Mạng không dây, giống như mạng có dây, có khả năng triển khai ở nhiều khu vực địa lý khác nhau thông qua các công nghệ hạ tầng phù hợp Việc phân loại mạng không dây có thể dựa trên hai tiêu chí cơ bản: qui mô triển khai mạng và mối quan hệ di động của các thiết bị mạng.

2.2.1 Phân loại theo qui mô triển khai mạng

Dựa trên qui mô triển khai mạng, mạng không dây có thể được phân thành ba loại:

- WPAN (Wireless Personal Area Network)

- WLAN (Wireless Local Area Network)

- WWAN (Wireless Wide Area Network)

2.2.2 Phân loại theo quan hệ di động của các bộ định tuyến và nút mạng

Với hướng này có thể phân thành ba loại:

- Mạng không dây cố định (Fixed wireless network)

- Mạng không dây với các điểm truy cậy cố định (Wireless network with fixed access points)

-Mạng di động tùy biến (Mobile ad hoc network) [2, 3]

2.2.3 Mạng di động tùy biến (MANET - Mobile Ad hoc Network) Đây là một mô hình bao gồm các nút mạng có thể di động , mọi nút mạng đều có khả năng đóng vai trò của bộ đi ̣nh tuyến và chuyển tiếp các gói tin của các nút mạng khác đến các nút lân cận để đi đến đích Như vậy , viê ̣c triển khai mô hình mạng dạng MANET sẽ không yêu cầu có các thiết bị trung tâm , vì thế mô hình này rất thích hợp trong các khu vực không thể xây dựng các cơ sở ha ̣ tầng ma ̣ng Một ví dụ điển hình cho kỹ thuật này là một hệ thống mạng bao gồm những nút mạng di động (các tàu bè , xe cộ…) được kết nối ngang hàng với nhau thông qua các thiết bi ̣ truy câ ̣p không dây [2, 3]

Hình 2.1 Minh họa mạng di động tùy biến [18]

2.2.4 Các đặc điểm chính của mạng MANET

Mạng MANET có những nút với đặc điểm riêng biệt về nguồn năng lượng và bộ phận thu phát sóng Các nút này có khả năng di chuyển theo nhiều hướng và với các tốc độ khác nhau, tạo nên những đặc trưng nổi bật cho mạng MANET.

- Tô-pô mạng động: Tô-pô mạng có thể luôn biến đổi theo các mức độ di chuyển của các nút mạng

- Khoảng cách truyền/nhận sóng ngắn: Khoảng cách sóng của các thiết bị di động là rất hạn chế

Tất cả các thiết bị di động trong mạng MANET đều gặp phải hạn chế về năng lượng do sử dụng pin, điều này ảnh hưởng đến khả năng xử lý của CPU và kích thước bộ nhớ.

Băng thông hạn chế là một vấn đề phổ biến trong các liên kết không dây, vì chúng thường có băng thông thấp hơn so với đường truyền cáp Ngoài ra, các liên kết không dây còn bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi nhiễu, suy giảm tín hiệu và các điều kiện giao thoa, dẫn đến hiệu suất truyền tải kém hơn.

Mạng MANET có đặc điểm truyền sóng qua môi trường không khí, dẫn đến độ bảo mật kém hơn so với mạng truyền cáp Điều này gây ra nhiều rủi ro tiềm ẩn như tấn công, nghe lén đường truyền, giả mạo và tấn công từ chối dịch vụ (DoS).

2.2.6 Mô ̣t số ứng dụng mạng MANET

Truyền dữ liệu không dây di động đã có những bước tiến vượt bậc về công nghệ và khả năng sử dụng, nhờ vào sự phát triển mạnh mẽ của Internet và thành công của các thế hệ hệ thống di động như 2G và 3G.

Trong tương lai gần, vai trò của truyền dữ liệu khoảng cách ngắn sẽ ngày càng quan trọng, bổ sung cho các phương thức truyền thông quy mô lớn truyền thống, vì phần lớn giao tiếp giữa các thiết bị và con người diễn ra trong khoảng cách dưới mười mét Sự phát triển của mạng Ad Hoc được thúc đẩy bởi việc sử dụng các dải tần số miễn phí, cho phép triển khai các công nghệ truyền thông tiên tiến như Bluetooth một cách dễ dàng và tiết kiệm chi phí.

Mạng MANET có tiềm năng lớn cho ứng dụng thương mại và quân sự, đặc biệt trong việc cung cấp hỗ trợ thông tin liên lạc ở những khu vực thiếu hạ tầng hoặc khi việc triển khai hạ tầng cố định không khả thi Ứng dụng của MANET bao gồm hoạt động quân sự, cứu trợ khẩn cấp, chăm sóc y tế, mạng gia đình, môi trường học thuật và khắc phục thảm họa Ví dụ, trong các tình huống thiên tai như động đất và lũ lụt, các đội cứu hộ cần phối hợp mà không có mạng cố định; trong môi trường quân sự, thông tin liên lạc là rất quan trọng; và trong doanh nghiệp, nhân viên cần chia sẻ thông tin trong các hội nghị.

CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHÍNH TRONG MẠNG MANET

Định tuyến trong hệ thống mạng

Tiến trình định tuyến trong mạng dựa vào bảng định tuyến lưu trữ trong bộ nhớ của router, chứa các lộ trình tốt nhất đến các đích khác nhau Việc xây dựng bảng định tuyến là cực kỳ quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống mạng Để chuyển tiếp gói dữ liệu chính xác, router cần nắm rõ thông tin về các đường đi tới mạng khác Nếu router sử dụng định tuyến động, nó sẽ tự động thu thập và lưu trữ thông tin từ các router khác Ngược lại, với định tuyến tĩnh, người quản trị mạng phải cấu hình thông tin cần thiết cho router.

Mô ̣t số thuâ ̣t toán đi ̣nh tuyến cơ bản trong ma ̣ng

Một phương pháp hiệu quả để định tuyến trong các hệ thống mạng truyền thông là sử dụng bộ định tuyến để phát hiện và lựa chọn đường đi tối ưu cho gói dữ liệu Điều này được thực hiện thông qua các thuật toán định tuyến như thuật toán vectơ khoảng cách (Distance Vector) và thuật toán trạng thái kết nối (Link State).

3.2.1 Thuật toán Vectơ khoảng cách (Distance Vector)

Phương pháp định tuyến này thực hiện việc truyền định kỳ bảng định tuyến giữa các router, giúp mỗi router nhận thông tin từ các router láng giềng kết nối trực tiếp Dựa trên dữ liệu từ các router này, thuật toán vectơ khoảng cách sẽ xác định đường đi tối ưu Quá trình tính toán đường đi trong thuật toán này được dựa trên thuật toán Bellman-Ford.

Giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách thường tiết kiệm tài nguyên hệ thống, nhưng tốc độ đồng bộ giữa các router lại chậm Điều này có thể dẫn đến việc thông số chọn đường đi không phù hợp trong các hệ thống mạng lớn.

3.2.2 Thuật toán trạng thái kết nối (Link State)

Trạng thái liên kết mô tả các đặc điểm của mối liên kết từ bộ định tuyến đến các bộ định tuyến lân cận, bao gồm địa chỉ IP, mặt nạ địa chỉ, kiểu mạng liên kết và các bộ định tuyến liên kết.

Giao thức định tuyến trạng thái liên kết sử dụng các bản tin thông báo trạng thái liên kết (LSA) để xây dựng cơ sở dữ liệu trạng thái cho từng bộ định tuyến Nhờ vào thông tin topo chính xác từ các bản tin này, các bộ định tuyến có khả năng truyền dẫn gói tin một cách hiệu quả từ nút nguồn đến nút đích trong mạng.

Gói thông báo trạng thái liên kết (LSA) là các gói tin nhỏ chứa thông tin định tuyến, được truyền giữa các bộ định tuyến theo định kỳ hoặc khi có thay đổi thông tin Cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết (LSDB) được tạo và cập nhật từ thông tin trong các bản tin LSA.

Sử du ̣ng giao thức đi ̣nh tuyến tra ̣ng thái liên kết sẽ dẫn đến mô ̣t số nhược điểm :

Router sử dụng định tuyến theo trạng thái kết nối yêu cầu nhiều bộ nhớ và khả năng xử lý cao hơn so với router sử dụng định tuyến theo vectơ khoảng cách.

Router cần có đủ bộ nhớ để lưu trữ cơ sở dữ liệu mạng và bảng định tuyến Khi bắt đầu quá trình định tuyến, tất cả các router sẽ gửi gói LSA đến các router khác, dẫn đến việc chiếm dụng băng thông, làm giảm băng thông dành cho dữ liệu người dùng Tuy nhiên, sau khi các router thu thập đủ thông tin để xây dựng cơ sở dữ liệu mạng, băng thông sẽ không còn bị chiếm dụng nữa.

3.3 Phân loại các giao thƣ́c định tuyến trong mạng MANET

Trong mạng MANET, các nút không chỉ là thiết bị truyền thông mà còn thực hiện chức năng định tuyến, giúp mạng hoạt động độc lập với cơ sở hạ tầng cố định Điều này mang lại tính linh động cao, dễ dàng lắp đặt và giảm chi phí triển khai cũng như bảo trì Tuy nhiên, việc áp dụng các giao thức định tuyến truyền thống như Distance-Vector hoặc Link-State trong mạng Ad Hoc có thể gây ra một số vấn đề.

+ Tiêu tốn băng thông mạng và năng lượng nguồn nuôi cho các cập nhật định kỳ

Trong mạng Ad Hoc, hầu hết các thiết bị di động hoạt động dựa trên nguồn pin, và việc truyền nhận gói tin tiêu tốn đáng kể năng lượng Khác với các mạng thông thường có cấu trúc kết nối ổn định, mạng Ad Hoc có các nút thay đổi vị trí liên tục, dẫn đến sự thay đổi tô-pô mạng Điều này yêu cầu mạng cần nhanh chóng hội tụ cho các tuyến mới Để đạt được điều này, các giao thức định tuyến phải liên tục cập nhật thông tin, gây tiêu tốn băng thông và năng lượng đáng kể.

+ Các đường đi dư thừa được tích lũy một cách không cần thiết

Trong mạng Ad Hoc, mỗi nút đều thực hiện chức năng định tuyến, tạo ra nhiều đường đi từ nút nguồn đến nút đích Những đường đi này được cập nhật tự động vào bảng định tuyến, dẫn đến tình trạng dư thừa đường đi trong bảng.

+ Các giao thức định tuyến trong mạng Ad Hoc được chia thành 3 loại

- Giao thức định tuyến dựa trên bảng (Table-Driven Routing Protocol)

- Giao thức định tuyến theo yêu cầu (On-Demand Routing Protocol)

- Giao thức định tuyến kết hợp (Hybrid Routing Protocol)

Hình 3.1 Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad Hoc [12, 18] + Giao thức định tuyến dựa trên bảng (Table-Driven Routing Protocol)

Giao thức định tuyến chủ ứng (Proactive) yêu cầu mọi nút trong mạng duy trì bảng định tuyến với thông tin về tất cả các nút khác Thông tin này được phát quảng bá định kỳ để cập nhật bảng định tuyến, giúp nút nguồn có thể truy cập ngay lập tức thông tin khi cần truyền dữ liệu.

Trong các mạng có nút di chuyển nhiều hoặc liên kết giữa các nút bị đứt, cần có cơ chế tìm kiếm hoặc sửa đổi thông tin của các tuyến đi qua liên kết bị đứt trong bảng định tuyến Nếu các tuyến này không được sử dụng, việc sửa thông tin trở nên lãng phí tài nguyên và ảnh hưởng đến băng thông của mạng Do đó, giao thức định tuyến dựa trên bảng chỉ phù hợp với các mô hình mạng MANET có nút ít di chuyển.

Các giao thức hoạt động theo kiểu giao thức định tuyến dựa trên bảng như: DSDV (Destination Sequenced Distance Vector), WRP (Wireless Routing Protocol) và GSR (Global State Routing)…

+ Giao thức định tuyến theo yêu cầu (On-Demand Routing Protocol)

Một phương pháp định tuyến khác với phương pháp dựa trên bảng là định tuyến theo yêu cầu, thuộc loại giao thức phản ứng (Reactive) Phương pháp này tạo ra các con đường khi có nhu cầu truyền dữ liệu Khi một nút cần một tuyến đến đích, nó sẽ bắt đầu quá trình khám phá tuyến (Route Discovery) để tìm đường đi Quá trình này chỉ hoàn tất khi tìm ra một tuyến khả dụng hoặc khi tất cả các tuyến khả thi đã được kiểm tra.

Khi một tuyến đường đã được khám phá và thiết lập, nó sẽ được duy trì thông qua các thủ tục nhất định cho đến khi tuyến đó không còn khả năng truy cập từ nút nguồn hoặc không còn cần thiết nữa.

Phân loa ̣i các giao thức định tuyến trong mạng M ANET

Việc định tuyến trong các hệ thống mạng là rất quan trọng, diễn ra trước hoặc trong quá trình truyền dữ liệu Các phương thức định tuyến ảnh hưởng đến hoạt động toàn bộ hệ thống mạng Giao thức định tuyến theo yêu cầu là phù hợp cho mạng MANET với các nút có độ linh động cao Do đó, bài viết này tập trung vào việc mô phỏng mạng MANET dựa trên giao thức định tuyến theo yêu cầu, cụ thể là hai giao thức AODV và DSR.

3.3.1 Giao thức DSR (Dynamic Source Routing

DSR (Dynamic Source Routing) là một giao thức định tuyến hiệu quả, được phát triển đặc biệt cho mạng MANET Giao thức này cho phép mạng tự động tổ chức và cấu hình mà không cần sự can thiệp của người quản trị hoặc dựa vào cơ sở hạ tầng mạng hiện có.

Giao thức DSR (Dynamic Source Routing) là một giao thức định tuyến phản ứng, sử dụng cơ chế định tuyến nguồn, cho phép bên gửi nắm rõ thông tin về lộ trình đến đích Trong phần Header của gói dữ liệu, thứ tự các nút mà gói tin cần đi qua được lưu trữ, giúp các nút trung gian chỉ cần duy trì liên lạc với các nút lân cận để chuyển tiếp gói tin hiệu quả.

Mỗi nút trong mạng đều duy trì một bộ nhớ đệm (Router Cache) để lưu trữ các con đường đã biết Khi có đường đi trong Router Cache, nút sẽ ghi thông tin vào từng gói tin và thực hiện việc truyền dữ liệu qua con đường đã chọn Nếu không có đường đi hoặc đường đi không còn hiệu lực, DSR sẽ tiến hành phát hiện đường (Route Discovery) bằng cách gửi gói tin quảng bá Route Request đến các nút lân cận Các nút trung gian sẽ kiểm tra Router Cache của mình; khi tìm thấy đường đi, gói tin Route Reply sẽ chứa thông tin về thứ tự các chặng đến đích và được gửi lại nguồn.

Dưới đây là các trường trong gói tin Route Request (RREQ):

Hình 3.2 Các trường trong gói tin Route Request [12, 18]

- Trường type chứa giá trị của kiểu gói tin (0x32)

Trường floodIDs là yếu tố quan trọng để điều chỉnh các gói tin và kiểm soát quá trình flooding Trong suốt quá trình phát sóng, chỉ có một RREQ duy nhất chứa cặp (sender, floodID) FloodID được thiết kế với kích thước 16 bít, bắt đầu từ giá trị 0 và tăng dần trong quá trình flooding.

- Các trường Sender và Receive chứa địa chỉ của nút nguồn và nút đích của một quá trình định tuyến trọn vẹn

- Trường TTL mô tả chiều dài của quá trình định tuyến hoàn chỉnh

Ví dụ: Định tuyến DSR trong đó nút 2 là nguồn, nút 5 là đích (Hình 3.3):

Hình 3.3 Định tuyến DSR (nút 2 là nguồn, nút 5 là đích) [18]

Quá trình gửi gói tin RREQ (Hình 3.4):

Hình 3.4 Route Request (nút 2 là nguồn, nút 5 là đích) [18]

Giao thức DSR hoạt động chủ yếu thông qua hai cơ chế: cơ chế tạo thông tin định tuyến (Route Discovery) và cơ chế duy trì thông tin định tuyến (Route Maintenance).

3.3.1.1 Cơ chế tạo thông tin định tuyến (Route Discovery)

Route Discovery là quá trình cho phép các nút trong mạng Ad Hoc tự động tìm kiếm đường đi đến đích thông qua các nút trung gian Quá trình này bắt đầu bằng việc phát gói tin Route Request (RREQ) đến các nút lân cận trong mạng Gói RREQ không chỉ chứa các trường thông thường như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và đường dẫn, mà còn bao gồm một request ID, là số duy nhất được tạo ra bởi nút nguồn Khi một nút nhận gói RREQ, nó sẽ kiểm tra thông tin trong gói tin này để xác định lộ trình tiếp theo.

Bước 1: Hệ thống sẽ kiểm tra gói tin thông qua trường request ID để xác định xem gói tin đã được nhận hay chưa Nếu gói tin đã tồn tại, hệ thống sẽ loại bỏ nó và không thực hiện thêm bất kỳ xử lý nào Nếu chưa, hệ thống sẽ tiếp tục sang bước 2.

Bước 2: Hệ thống kiểm tra Route Cache để xác định xem có lộ trình hợp lệ đến nút đích hay không Nếu tìm thấy đường đi, nó sẽ gửi gói Route Reply (RREP) chứa thông tin lộ trình về nút nguồn và kết thúc quá trình Nếu không, hệ thống sẽ tiếp tục sang bước 3.

Bước 3: Nó kiểm tra địa chỉ đích cần tìm có trùng với điạ chỉ của nó hay không

Khi nút nguồn nhận được gói Route Request (RREQ), nếu có trùng lặp, nó sẽ gửi lại gói Route Reply (RREP) chứa thông tin về đường đi đến đích và kết thúc quá trình Nếu không, nút nguồn sẽ phát broadcast gói tin RREQ đến các nút láng giềng Các nút láng giềng sau khi nhận gói tin RREQ sẽ kiểm tra thông tin và quay về bước 1 Quá trình này tiếp tục cho đến khi nút nguồn nhận được thông tin về đường đi đến đích hoặc nhận thông báo từ các nút láng giềng rằng không thể định tuyến đến đích Gói Route Reply (RREP) sẽ được gửi đến nút nguồn bằng cơ chế Unicast, với Source Route là đảo ngược Source Route trong gói RREQ.

Ví dụ: Xét mô hình mạng Ad Hoc với mô hình truyền thông như hình 2 Nút S cần truyền dữ liệu đến nút D

Hình 3.5 Mô hình mạng Ad Hoc gồm 12 nút [18]

+ Giả thuyết 1: Trong Route Cache của các nút hiện tại là rỗng

- Nút S sẽ phát gói tin Router Request (RREQ) đến các nút lân cận của nó (Hình 3.6)

Hình 3.6 Nút S phát gói tin RREQ đến các nút lân cận A, E, F [18]

Nút A, E, F sẽ xác định xem mình có phải là đích hay không; nếu không, chúng sẽ kiểm tra thông tin trong Route Cache về đường đi đến đích Giả thuyết ban đầu cho rằng Route Cache không chứa thông tin về đường đi đến đích Do đó, các nút E, F, A sẽ cập nhật thông tin về đường đi về nguồn vào Route Cache thông qua gói tin RREQ và phát gói tin RREQ đến các nút lân cận.

- Nút A, E, F sẽ phát gói tin RREQ đến các nút lân cận của nó (Hình 3.7)

Hình 3.7 Nút A, F phát gói tin RREQ đến các nút F, B, A, K, G [18]

- Tại thời điểm này tại A và F đều nhận gói tin RREQ (vì A là nút láng giềng của

Hai gói tin sẽ bị hủy do đã tồn tại trước đó, trong khi quá trình tìm kiếm đường đi vẫn chưa hoàn thành vì chưa đạt đến đích Các nút lân cận sẽ lưu trữ thông tin về đường đi đến nguồn trong Route Cache và tiếp tục gửi gói tin RREQ đến các nút lân cận của chúng.

- Nút B, K, G sẽ phát gói tin RREQ đến các nút lân cận của nó (Hình 3.8)

Hình 3.8 Nút B, K, G phát gói tin RREQ đến các nút C, G, H, K [18]

Tại thời điểm này, nút H nhận gói RREQ từ hai nút K và G Gói tin nào đến sau sẽ bị loại bỏ, do đó, nếu gói tin từ K đến sau, giao thức DSR sẽ loại bỏ gói tin này Tiến trình khám phá đường đi vẫn tiếp tục diễn ra.

H, C sẽ phát gói tin RREQ đến các nút lân cận của nó (Hình 3.9)

Hình 3.9 Nút H, C phát gói tin RREQ đến các nút láng giềng I, D, J [18]

Tại thời điểm này, D nhận gói RREQ và xác định mình là đích, do đó quá trình khám phá đường đến đích dừng lại Giao thức DRS sẽ thực hiện các bước sau: D phát gói tin phản hồi Route Reply (RREP) về nguồn qua đường đã tìm được, trong khi nút I vẫn tiếp tục phát gói RREQ để tìm đường đến D.

Khi nút D nhận gói tin RREQ, gói tin này sẽ bị hủy vì D đã tiếp nhận trước đó và gửi gói tin RREP về nguồn S qua đường này Trong khi đó, nút J vẫn tiếp tục phát gói RREQ để tìm đến D, nhưng nút I không tìm thấy D và sẽ gửi gói RREP về nguồn.

So sánh hoa ̣t đô ̣ng của các giao thức

AODV và DSR là hai giao thức phổ biến nhất trong mạng MANET Cả hai giao thức đều thể hiện khả năng tìm đường hiệu quả Bài viết này sẽ phân tích những điểm tương đồng và khác biệt giữa AODV và DSR.

- Tiến trình khám phá đường đi được thực hiện dựa trên việc gởi quảng bá và nhận phản hồi

- Thông tin định tuyến được lưu trữ tại tất cả các nút trung gian

- Trong quá trình khám phá tuyến đường , các node trung gian đều có k hả năng học đường về đích hoặc ngược về nguồn

Giao thức DSR duy trì thông tin về toàn bộ đường đi đến đích hoặc nguồn tại mỗi nút, trong khi giao thức AODV chỉ lưu trữ thông tin đến các nút hàng xóm AODV thực hiện kiểm tra độ mới của thông tin đường đi, giúp đảm bảo tính chính xác Ngược lại, DSR có thể sử dụng những đường đi không còn hiệu lực cho đến khi phát hiện lỗi trong quá trình truyền, lúc đó mới cập nhật lại thông tin đường đi.

Trong quá trình thiết lập đường dẫn ngược về nguồn (phản hồi gói RREP), giao thức AODV thực hiện kiểm tra và lựa chọn giá trị Hop_cnt nhỏ nhất khi có nhiều đường đến đích Điều này giúp đảm bảo rằng đường đi được chọn trong AODV là tối ưu hơn so với giao thức DSR.

DSR sử dụng cơ chế định tuyến nguồn, cho phép nó phản hồi tất cả các yêu cầu tìm đường, từ đó thu thập nhiều đường đi đến đích, giúp cải thiện khả năng phát tin so với AODV Tuy nhiên, cơ chế này chỉ hiệu quả trong mạng có ít nguồn phát và mức độ di chuyển thấp Khi mức độ di chuyển cao, các nút dễ bị mất liên lạc, dẫn đến tăng số lượng đường đi không còn hiệu lực trong Route cache và gia tăng thông điệp Reply, gây giảm sút hiệu suất của DSR.

NGHIÊN CỨU VIỆC SỬ DỤNG BỘ MÔ PHỎNG NS2 ĐỂ ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG MẠNG MANET

Lựa chọn phương pháp và công cụ đánh giá hiệu năng mạng [1]

Trong quá trình phát triển mạng máy tính, việc đánh giá và dự đoán hiệu năng mạng luôn được các nhà thiết kế và nghiên cứu chú trọng, nhằm cải thiện mối quan hệ giữa giá cả và hiệu suất Từ giai đoạn thiết kế cho đến khi mạng hoạt động, yêu cầu đánh giá hiệu năng song hành cùng quá trình Trong giai đoạn đầu, cần dự đoán bản chất ứng dụng và yêu cầu dịch vụ mà mạng phải đáp ứng, cũng như lựa chọn kiến trúc thiết kế dựa trên công nghệ phần cứng và phần mềm tương lai Để phát hiện khiếm khuyết trong thiết kế hoặc lỗi lập trình, các nhà nghiên cứu so sánh hiệu năng dự đoán với hiệu năng thực tế Hiện nay, dự đoán và đánh giá hiệu năng được coi là phần thiết yếu trong thiết kế và triển khai hệ thống, với mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất.

Định cấu hình mạng là bước quan trọng sau khi triển khai và đưa vào hoạt động, giúp dự đoán và đánh giá hiệu năng mạng cho các ứng dụng cụ thể Để tối ưu hóa hiệu suất, nhà sản xuất cần xác định các cách kết hợp và tổ chức phần cứng cũng như phần mềm, nhằm cung cấp giải pháp tối ưu nhất cho khách hàng.

Sau khi lắp đặt hệ thống sản phẩm, nhà cung cấp cần đảm bảo hiệu suất hoạt động đạt yêu cầu đã cam kết Đối với các hệ thống mạng, việc xác định điểm tối ưu và duy trì sự ổn định trên toàn mạng là một thách thức không nhỏ.

4.1.2 Mô hình giải tích Đối với mạng máy tính, ta có thể thiết lập mô hình như một mạng hàng đợi Khác hàng của các hàng đợi là các gói số liệ đến với yêu cầu được truyền đi, còn người phục vụ chính là các phương tiện truyền, bao gồm hệ chuyển mạch và đường kết nối vật lý Hầu hết các vấn đề liên quan đến hiệu năng đều liên quan tới thời gian mà các gói số liệu phải xếp hàng chờ phục vụ Trong các mạng chuyển mạch gói, gói số liệu là các khối dữ liệu có chiều dài thay đổi được và được chuyển qua mạng từ nguồn tới đích theo một con đường nào đó do hệ thống mạng quyết định Khi các gói số liệu này đi qua mạng, chúng sẽ cùng nhau chia sẻ các tài nguyên Nói chung tất cả các tham số như: số lượng và chiều dài các gói số liệu đi vào hoặc đi qua mạng tại mọi thời điểm, thời gian kéo dài các cuộc kết nối … thay đổi một cách thống kê Do đó, cần phải sử dụng các khái niệm về xác suất để nghiên cứu sự tương tác của chúng với mạng khi xác định các tiêu chuẩn đo lường định lượng về hiệu năng Lý thuyết hàng đợi đóng vai trò mấu chốt trong việc phân tích mạng, bởi vì nó là công cụ toán học thích hợp nhất để phát biểu và giải các bài toán về hiệu năng Theo phương pháp này, chúng ta viết ra các mối quan hệ hàm giữa các tiêu chuẩn hiệu năng cần quan tâm và các tham số của hệ thống mạng bằng các phương trình có thể giải được bằng giải tích

4.1.3 Mô phỏng mạng bằng chương trình máy tính

Mô phỏng là quá trình bắt chước các khía cạnh của sự vật thực, nhằm tái hiện chúng một cách chính xác nhất Trong nghiên cứu hiện đại, đặc biệt trong đánh giá hiệu năng mạng, mô phỏng được hiểu là kỹ thuật sử dụng máy tính điện tử số để thực hiện thí nghiệm liên quan đến thời gian Hoạt động của mạng máy tính có thể được xem như một chuỗi các sự kiện diễn ra tại các thời điểm xác định, với mỗi sự kiện kéo dài trong khoảng thời gian nhất định Mô hình mô phỏng có khả năng mô tả hành vi động của mạng, ngay cả khi chỉ cần quan tâm đến giá trị trung bình của một số đo trong trạng thái ổn định Bằng cách sử dụng máy tính điện tử số, chúng ta có thể phát triển các modul phần mềm để mô phỏng các thành phần khác nhau của mạng thực và hành vi của chúng, với các modul này thường được kết hợp thành bộ mô phỏng có cấu trúc và độ phức tạp tùy thuộc vào phạm vi thí nghiệm.

4.1.4 Đo trên mạng thực Đây là phương pháp xác định hiệu năng dựa trên việc đo trên mạng thực các tham số mạng cấu thành độ đo hiệu năng cần quan tâm Việc đo hiệu năng nhằm thực hiện một trong ba nhiệm vụ sau:

- Giám sát hiệu năng mạng

- Thu nhập số liệu để lập mô hình dữ liệu vào cho các phương pháp đánh giá hiệu năng bằng giải tích hoặc mô phỏng

Kiểm chứng các mô hình dựa trên số liệu đo được là rất quan trọng trong quá trình triển khai, lắp đặt và vận hành hệ thống Mỗi hệ thống có tải trọng và các chỉ số hiệu năng riêng, do đó, sau khi lắp đặt, cần điều chỉnh cấu hình cho phù hợp Các tham số cấu hình sẽ được lựa chọn dựa trên các phép đo hiệu năng, nhằm tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.

4.1.5 Lý do sử dụng phương pháp mô phỏng để đánh giá hiệu năng mạng

Khi mô hình giải tích đã được đơn giản hóa hoặc phân rã nhưng vẫn không thể giải được bằng toán học, phương pháp mô phỏng trở thành giải pháp hiệu quả nhất.

Phương pháp mô phỏng là công cụ hữu ích trong thiết kế và triển khai hệ thống mạng, từ giai đoạn đầu cho đến khi tích hợp hoàn chỉnh Mặc dù chi phí ban đầu để xây dựng bộ mô phỏng và kiểm chứng tính chính xác của nó rất cao, nhưng sau khi hoàn thiện, nghiên cứu có thể thực hiện nhiều lần mô phỏng với chi phí thấp và đạt được kết quả chính xác Tuy nhiên, các kết quả này vẫn cần được xác nhận thông qua phương pháp giải tích hoặc đo lường.

Trong bài viết này, chúng tôi áp dụng bộ mô phỏng NS-2 để đánh giá hiệu suất và dung lượng của mạng MANET, dựa trên số lượng nút và mức độ di động của các nút trong mạng.

Giới thiệu về NS-2

NS-2 là phần mềm mô phỏng mạng điều khiển bởi các sự kiện rời rạc, được thiết kế theo kiểu hướng đối tượng Phần mềm này được phát triển tại Đại học California, Berkeley, và được viết bằng ngôn ngữ C++ và OTcl.

Hình 4.1 Cấu trúc của NS-2 [1, 13]

Cấu trúc của NS-2 bao gồm các thành phần được chỉ ra trên (hình 4.1), chức năng của chúng được mô tả như sau:

 OTcl Script Kịch bản OTcl

 Simulation Program Chương trình Mô phòng

 OTcl Bộ biên dịch Tcl mở rộng hướng đối tượng

 NS Simulation Library Thư viện Mô phỏng NS

 Event Scheduler Objects Các đối tượng Bộ lập lịch Sự kiện

 Network Component Objects Các đối tượng Thành phần Mạng

 Network Setup Helping Modules Các mô đun Trợ giúp Thiết lập Mạng

 Plumbling Modules Các mô-đun Plumbling

 Simulation Results Các kết quả Mô phỏng

 NAM Network Animator Minh họa Mạng NAM

NS là một bộ biên dịch Tcl mở rộng hướng đối tượng, bao gồm các đối tượng như bộ lập lịch sự kiện, các đối tượng thành phần mạng và các mô đun hỗ trợ thiết lập mạng Để sử dụng NS-2, người dùng cần lập trình bằng ngôn ngữ kịch bản OTcl Người dùng có khả năng thêm mã nguồn OTcl vào NS-2 bằng cách viết các lớp đối tượng mới trong OTcl, và những lớp này sẽ được biên dịch cùng với mã nguồn gốc.

Kịch bản OTcl có thể thực hiện những việc sau:

- Khởi tạo Bộ lập lịch Sự kiện

- Thiết lập Mô hình mạng dùng các đối tượng thành phần mạng

- Báo cho nguồn traffic khi nào bắt đầu truyền và ngưng truyền packet trong Bộ lập lịch Sự kiện

Bộ lập lịch Sự kiện trong NS-2 thực hiện những việc sau:

- Tổ chức Bộ định thời mô phỏng

- Huỷ các sự kiện trong hàng đợi sự kiện

- Triệu gọi các Thành phần mạng trong mô phỏng

Kết quả mô phỏng OTcl có thể được lưu trữ vào tệp vết (trace file) theo khuôn dạng do nhà phát triển NS định nghĩa hoặc theo yêu cầu của người sử dụng, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của người dùng.

NS quyết định về việc viết kịch bản mô phỏng, trong đó nội dung tệp vết sẽ được tải vào các ứng dụng khác để thực hiện phân tích NS đã xác định hai loại tệp vết.

Tệp trace Nam (file.nam) chứa thông tin về cấu trúc mạng, bao gồm các nút mạng, đường truyền và vết của các gói tin, giúp minh họa trực quan mạng đã được thiết lập.

Tệp ghi lại vết (file.tr) là một tệp văn bản có cấu trúc, dùng để ghi lại các sự kiện mô phỏng Tệp này được sử dụng cho các công cụ theo dõi và giám sát mô phỏng như Gnuplot, XGRAPH và TRACEGRAPH.

Hình 4.2 Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS-2 [1, 13]

4.2.1 Khả năng mô phỏng của NS-2 + Các đặc điểm nổi bật chính bộ mô phỏng NS-2

Khả năng trừu tượng hoá cho phép điều chỉnh độ mịn của mô phỏng, phù hợp với cả các mô phỏng chi tiết và các mô phỏng ở mức cao.

NS có khả năng tự động tạo ra các mẫu lưu lượng, hình trạng mạng và sự kiện thay đổi phức tạp, bao gồm cả việc mô phỏng các nút mạng và đường truyền bị hỏng.

Khả năng mô phỏng tương tác với mạng thực của NS được thể hiện qua một giao diện đặc biệt, cho phép lưu lượng thực đi qua nút mạng và tương tác với bộ mô phỏng đang hoạt động trên nút đó.

Công cụ hiển thị NAM cung cấp khả năng hiển thị trực quan, giúp người dùng dễ dàng quan sát hình ảnh hoạt động của mạng Điều này không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho việc hiểu rõ hơn về mạng mà còn hỗ trợ hiệu quả trong quá trình gỡ rối các giao thức cần nghiên cứu.

Bộ mô phỏng NS có khả năng mở rộng linh hoạt, cho phép các nhà nghiên cứu dễ dàng bổ sung chức năng mới, thử nghiệm nhiều kịch bản khác nhau và nghiên cứu các giao thức mới.

+ Các chức năng mô phỏng chính của NS Đối với mạng có dây:

- Các đường truyền điểm-điểm đơn công, song công, mạng cục bộ LAN

- Các chính sách phục vụ hàng đợi

- Các mô hình sinh lỗi

- Vấn đề định tuyến Unicast/Multicast (Unicast/Multicast routing)

- Các giao thức tầng Giao vận: TCP/Tahoe/Reno/New-Reno/Sack/Vegas, UDP, điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn

- Các giao thức tầng Ứng dụng, Web caching, truyền luồng dữ liệu đa phương tiện Đối với mạng không dây:

- Sự di chuyển của các nút mạng trong không gian hai chiều

- Mạng LAN không dây (WLAN) 802.11

- Các thuật toán định tuyến trong mạng không dây đặc biệt (Adhoc networks): DSDV, DSR, AODV, TORA

- Liên mạng sử dụng vệ tinh (Satellite Networking)

Trong lĩnh vực mạng hỗn hợp có dây và không dây:

- Trạm cơ sở (BS) đóng vai trò gateway giữa mạng có dây và mạng không dây

MobileNode là đối tượng nsNode cơ sở, cung cấp các chức năng di chuyển và khả năng truyền nhận dữ liệu qua kênh, tạo ra các môi trường di động và không dây Các tính năng di động bao gồm di chuyển node, cập nhật vị trí định kỳ và duy trì đường biên của topo, được thực hiện bằng C++ trong quá trình dò tìm các thành phần mạng bên trong của MobileNode, như các phân lớp và dmux.

LL, Mac, Channel,…) được thực thi trong Otcl

4.2.2.1 Tạo sự hoạt động cho nút

NS ghi nhận tọa độ của Mobilenode trên mặt phẳng với tọa độ X, Y, Z (Z=0) Có hai phương thức mô phỏng sự di chuyển của các MobileNode, được trình bày dưới đây.

Phương thức 1: Tận dụng hoạt động ngẫu nhiên của node Mã API thường sử dụng là $mobilenode start để khởi động mobilenode tại vị trí ngẫu nhiên, với khả năng cập nhật thường xuyên nhằm thay đổi hướng và tốc độ của node Giá trị đích và tốc độ được tạo ra ngẫu nhiên.

Vị trí ban đầu và đích đến đối với một mobile node có thể được thiết lập bằng cách sử dụng các API dưới đây:

$ns at $time $node setdest

Tại $time sec, node sẽ bắt đầu di chuyển từ vị trí bắt đầu của nó là (x1,y1) chuyển tiếp sang đích (x2,y2) với tốc độ (speed) xác định

Phương thức2: Sử dụng chuyển động ngẫu nhiên của nút như sau:

Để tạo sự di chuyển cho nút, vùng mô phỏng cần được xác định trước khi tạo các mobilenode Topo không cấu trúc (flat) thường được tạo ra dựa trên đặc tả chiều dài và chiều rộng của topo cơ sở Mã API được sử dụng trong quá trình này là: set topo [new Topography].

$topo load_flatgrid $opt(x) $opt(y)

Trong đó opt(x) opt(y) là giới hạn được sử dụng trong trình mô phỏng

4.2.2.2 Các thành phần cấu thành mạng trong một Mobilenode

Tạo ngữ cảnh chuyển động

Trong mô phỏng mạng adhoc, việc mô phỏng được dựa trên hai mô hình:

Thứ nhất là mô hình truyền thông thể hiện dạng truyền thông giữa các nút trong mạng

Thứ hai là mô hình di chuyển thể hiện chuyển động của các nút trong mạng

4.3.1 Tạo diện tích mô phỏng

Chúng tôi xây dựng một mạng mô phỏng ad hoc với số nút thay đổi và độ linh động, cho phép các nút di chuyển với vận tốc khác nhau trong một khu vực địa lý hình vuông 1000m x 1000m Tọa độ của mỗi nút tại mỗi thời điểm được xác định bằng (x,y,z), với z luôn bằng 0 Giá trị của các trục tọa độ được thiết lập là set val(x) 1000 và set val(y) 1000.

4.3.2 Tạo các thực thể giao thức và các nguồn sinh lưu lượng

Các mô hình truyền thông được mô phỏng trong NS-2 (hình 4.4) gồm hai loại là:

- Bộ tạo lưu lượng (traffic generator)

- Các ứng dụng mô phỏng (simulated application)

Các bộ tạo lưu lượng sử dụng giao thức UDP để gửi các gói tin trong khi đó các ứng dụng mô phỏng sử dụng giao thức TCP

Hình 4.4 Các mô hình truyền thông trong NS-2 [1, 16]

Có bốn loại bộ tạo lưu lượng là: bộ tạo lưu lượng có phân bố lũy thừa, pareto, CBR và file trace

Bộ tạo lưu lượng có phân bố lũy thừa hoạt động theo cơ chế bật/tắt, trong đó gói tin được gửi với vận tốc cố định trong thời gian bật, và không có gói tin nào được gửi trong thời gian tắt Thời gian bật và tắt được phân bố theo một phân bố lũy thừa, với kích thước gói tin không đổi Ngoài ra, bộ tạo lưu lượng này có thể được cấu hình để hoạt động như một quá trình Poisson.

Bộ tạo lưu lượng với phân bố Pareto cho phép tạo ra lưu lượng dựa trên mô hình bật/tắt Pareto, tương tự như phân bố bật/tắt lũy thừa, nhưng với quãng thời gian bật/tắt được lấy theo phân bố Pareto Các nguồn lưu lượng này có thể được sử dụng để tạo ra các lưu lượng kết hợp, thể hiện sự phụ thuộc giữa các yếu tố.

Bộ tạo lưu lượng CBR (Constant Bit Rate) cung cấp lưu lượng ổn định với tốc độ cố định và kích thước gói tin không thay đổi Bên cạnh đó, có một số dao động ngẫu nhiên diễn ra giữa các khoảng thời gian bắt đầu của các gói tin.

Bộ tạo lưu lượng theo tệp vết cho phép tạo ra lưu lượng mạng dựa trên một tệp vết xác định thời gian phát và ngừng phát gói tin, cùng với các thông số khác Tất cả thông tin này được lấy từ số liệu thu thập từ mạng thực và được ghi lại trong tệp vết.

Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng bộ tạo lưu lượng CBR - cbrgen, được viết bằng ngôn ngữ Tcl và sử dụng thông qua bộ thông dịch ns-2 Công cụ này hỗ trợ người nghiên cứu trong việc tạo ra các kịch bản truyền thông Để tạo tệp, câu lệnh sử dụng là: ns cbrgen.tcl [-type cbr|tcp] [-nn nodes] [-seed seed] [-mc connections].

[-rate rate] > /

- type: kiểu lưu lượng kết nối là cbr hay tcp

- mc: số lượng kết nối

- outdir: đường dẫn đến thư mục chứa tệp cần tạo

Ví dụ: ns cbrgen.tcl –type cbr –nn 50 –seed 1.0 –mc 10 –rate 2.0 > scen-50-10-2

4.3.3 Tạo các dạng chuyển động theo mẫu

Trong mô phỏng mạng Ad-hoc, các mô hình di chuyển rất quan trọng vì chúng thể hiện chính xác các ngữ cảnh của mạng Điều này góp phần quyết định tính đúng đắn trong việc đánh giá hiệu suất của các giao thức định tuyến trước khi triển khai thực tế Hai loại mô hình di chuyển chủ yếu được sử dụng cho mạng không dây là mô hình dựa trên vết (trace-based model) và mô hình tổng hợp (synthetic model).

Mô hình dựa trên vết sử dụng lưu lượng thu thập từ mạng thực để suy luận quá trình hoạt động của hệ thống, cho phép tái hiện và chạy lại quy trình một cách chính xác Quá trình mô phỏng bao gồm hai phần: thu thập và lưu trữ các sự kiện từ lưu lượng mạng (tệp vết) và đọc tệp vết để tạo ra các kịch bản mới, thường phức tạp hơn Tuy nhiên, trong mạng Ad-hoc, do tô-pô mạng thường xuyên thay đổi, việc sử dụng mô hình vết gặp khó khăn, vì vậy cần áp dụng các mô hình tổng hợp.

Mô hình tổng hợp ngày nay phù hợp hơn với mạng di động, nhằm thể hiện hành vi của các nút di động thông qua thống kê Để ngẫu nhiên hóa quá trình di chuyển của các nút trong mạng MANET, các thuật toán thích hợp được sử dụng để mô tả quá trình này Hai mô hình tiêu biểu trong việc mô phỏng các mạng Ad-hoc là Random Waypoint và Random Walk.

Trong mô hình này, mỗi nút bắt đầu với một vị trí ngẫu nhiên và tạm dừng trong một khoảng thời gian nhất định Khi thời gian tạm dừng kết thúc, nút sẽ chọn một đích ngẫu nhiên và di chuyển với tốc độ phân bố đồng đều trong khoảng [speed min, speedmax] Khi đến vị trí mới, nút sẽ dừng lại trong khoảng thời gian từ [P min, Pmax] trước khi tiếp tục quá trình di chuyển.

Trong mạng MANET, chuyển động của mô hình Random Waypoint tương tự như mô hình Random Walk khi thời gian dừng bằng không và tốc độ nằm trong khoảng [minspeed, maxspeed] = [speedmin, speedmax].

+ Thiết lập các tệp tạo ngữ cảnh chuyển động của nút Trong luận văn chúng tôi sử dụng công cụ setdest để tạo ngữ cảnh chuyển động của nút:

Setdest là một công cụ viết trên nền C++, hỗ trợ người nghiên cứu tạo ra các kịch bản với vị trí ban đầu và sự di chuyển của các nút di động Trong công cụ này, tọa độ z của các nút được giả định bằng 0, cho phép chúng di chuyển trên cùng một mặt phẳng Để thực hiện setdest, người dùng cần viết lệnh theo cú pháp nhất định.

/setdest -n -p -s -t -x

-y > /

Việc sử dụng các công cụ nghiên cứu cho phép tạo ra các kịch bản truyền thông và di chuyển của mạng với số lượng nút di động lớn Tuy nhiên, do tính ngẫu nhiên của các kịch bản này, người nghiên cứu thường phải tự viết các kịch bản truyền thông để mô phỏng điển hình Mô hình này có tính linh động cao, vì vậy nó được áp dụng rộng rãi Một biến thể của mô hình Random Waypoint là mô hình Random Walk, với một số thay đổi khác biệt.

Mô hình này mô phỏng chuyển động ngẫu nhiên của các thực thể trong tự nhiên Nút di động chuyển từ vị trí hiện tại sang vị trí mới bằng cách chọn ngẫu nhiên một hướng trong khoảng [0, 180°] và tốc độ trong một khoảng nhất định.

Mỗi chuyển động của nút mạng diễn ra trong khoảng thời gian travel_time, đây là thời gian di chuyển trước khi thay đổi hướng và tốc độ Quá trình này diễn ra liên tục mà không có thời gian tạm dừng giữa các lần thay đổi.

+ Thiết lập các tệp tạo ngữ cảnh chuyển động của nút

Trong luận văn chúng tôi sử dụng chương trình Palm Calulus để tạo tệp ngữ cảnh theo mô hình Random Walk Cấu trúc lệnh như sau:

/rwall 3

[ ]

Các tham số hoạt động của các giao thức định tuyến trong NS-2

4.4.1 Giao thức định tuyến DSR

Nút di động của DSR không sử dụng bộ phân tách hay phân loại địa chỉ; tất cả các gói tin đều được chuyển tới thành phần định tuyến mặc định Thành phần định tuyến DSR có thể nhận gói tin cho chính nó bằng cách vận chuyển gói tin tới bộ phân tách cổng, chuyển tiếp gói tin theo thông tin đường trong gói tin, hoặc gửi yêu cầu và trả lời đường.

Giao thức DSR hỗ trợ đường truyền đơn công khi sử dụng bộ mô phỏng NS-2, nhưng giao thức MAC theo chuẩn 802.11 yêu cầu trao đổi song công các gói tin RTS/CTS/Data/Ack theo phương thức unicast Do đó, phiên bản DSR được mô phỏng chỉ phát hiện các đường truyền song công.

Các tham số hoạt động của DSR trong bộ mô phỏng ns-2.34 trong bảng 4.1:

Thời gian giữa các yêu cầu định tuyến được phát lại là 500ms Kích thước tiêu đề gói tin chứa địa chỉ đường cho n chặng là 4n + 4 byte Thời gian hết hạn tìm đường trong các hàng xóm là 30ms.

Thời gian giữ các gói tin chờ đường 30s

Tốc độ cao nhất việc gửi các gói tin Replay cho một đường 1pkt/s

Bảng 4.1 Các tham số hoạt động của DSR trong NS-2 [18]

4.4.2 Giao thức định tuyến AODV

Trong giao thức AODV, việc phát hiện hàng xóm được thực hiện thông qua việc gửi thông điệp HELLO định kỳ Tuy nhiên, trong phiên bản mô phỏng AODV trên NS-2, việc phát hiện liên kết hỏng được thay thế bằng thông báo từ lớp MAC Cách tiếp cận này giúp loại bỏ chi phí tổng cộng của việc gửi các thông điệp HELLO định kỳ.

Các tham số hoạt động của AODV trong bộ mô phỏng ns-2.34 trong bảng 4.2:

Thời gian đường được xem là hợp lệ 300s

Thời gian tồn tại của RREP được gửi bởi đích 600s

Số RREQ được phát lại 3

Thời gian trước khi một RREQ được phát lại 6s

Thời gian broadcastID cho gói tin RREQ được giữ trong 3 giây, trong khi thời gian cho đường đi ngược lại của RREP cũng được duy trì trong 3 giây Ngoài ra, thời gian trước khi liên kết bị hỏng bị xóa khỏi bảng định tuyến là 3 giây Việc phát hiện liên kết hỏng được thực hiện thông qua lớp MAC.

Bảng 4.2 Các tham số hoạt động của AODV trong NS-2 [18]

ĐÁNH GIÁ DUNG LƯỢNG MANET THEO SỐ NÚT VÀ ĐỘ LINH ĐỘNG CỦA NÚT

Các tham số mô phỏng cho thay đổi để đánh giá ảnh hưởng tới dung lượng mạng

Trong luận văn này, chúng tôi nghiên cứu hai loại cấu hình cho các nút mạng: cấu hình tĩnh và cấu hình động Cấu hình tĩnh được thiết lập với các nút bố trí theo dạng lưới vuông trong khu vực mô phỏng 1000x1000m, với số lượng nút thay đổi từ 5x5, 7x7, 9x9, 11x11 đến 13x13 Cấu hình động cho phép điều chỉnh vận tốc của các nút từ 0 đến 20m/s, với các số lượng nút mạng tương ứng Đoạn script thiết lập số nút mạng được thực hiện như sau: set val(nn) 25, set val(nn) 49, set val(nn) 81, set val(nn) 121, set val(nn) 169.

5.2.2 Mức độ linh động của các nút mạng

Nút di động trong NS-2 được thiết kế để hoạt động trong không gian ba chiều, nhưng hiện tại (version 2.35) chỉ sử dụng hai chiều x và y Để tạo ra sự di chuyển cho các nút di động, có hai mô hình ngữ cảnh chính là mô hình Random Waypoint và mô hình Random Walk.

5.2.2.1 Sử dụng mô hình chuyển động Random Waypoint

Trong luận văn, chúng tôi sử dụng công cụ setdest, được viết bằng C++, để tạo ngữ cảnh chuyển động cho nút mạng Công cụ này cho phép người nghiên cứu xây dựng các kịch bản với vị trí ban đầu và sự di chuyển của các nút di động Trong setdest, tọa độ z của các nút được cố định ở mức 0, do đó các nút di chuyển trên cùng một mặt phẳng Để thực hiện setdest, cần viết lệnh theo cú pháp nhất định.

/setdest -n -p -s -t -x

-y > /

Ví dụ: Để tạo ra tệp ngữ cảnh 25 nút, các nút chuyển động với vận tốc lớn nhất là 5m/s chúng tôi thực hiện lệnh như sau:

./setdest -v 1 -n 25 -p 0 -s 5 – t 600 -x 1000 -y 1000 >scen_rp_25_static_5ms

5.2.2.2 Sử dụng mô hình chuyển động Random Walk

Trong luận văn chúng tôi sử dụng chương trình Palm Calulus để tạo tệp ngữ cảnh theo mô hình Random Walk Cấu trúc lệnh như sau:

/rwall 3

[ ]

Ví dụ: Để tạo ra tệp ngữ cảnh 25 nút, các nút chuyển động với vận tốc 5m/s chúng tôi thực hiện lệnh như sau:

./rwall 3 25 1000 1000 600 5.0 0.0 0 0 5 0.1> scen_rw_25_static_5ms

Các tham số khác liên quan đến mô phỏng

5.3.1 Thời gian mô phỏng cần thiết

Quá trình mô phỏng kéo dài 600 giây (10 phút), thời gian lý tưởng để nghiên cứu các sự kiện trong mạng Với vận tốc của các nút mạng dao động từ 0m/s đến 20m/s, giả sử nút di chuyển với tốc độ tối thiểu, quãng đường di chuyển sau 600 giây vẫn đạt tới 3000m.

Trong khoảng thời gian này, nút di chuyển chậm nhất sẽ ra ngoài vùng thu phát sóng của nút khác (radio range = 250m), dẫn đến sự thay đổi trong tô-pô mạng Quá trình này phản ánh rõ nét các đặc điểm của các mô hình chuyển động khác nhau.

Mô hình Random Waypoint cho phép các nút tạm dừng một khoảng thời gian ngắn trước khi thay đổi hướng và tốc độ di chuyển Thời gian tạm dừng này rất nhỏ so với tổng thời gian mô phỏng, nên trong 600 giây, các nút mạng vẫn có đủ thời gian để di chuyển và tạo ra những thay đổi khác nhau cho tô-pô mạng.

Mô hình Random Walk cho phép các nút di chuyển liên tục mà không có thời gian tạm dừng, do đó, với thời gian mô phỏng 600 giây, chúng ta có thể đánh giá hiệu quả của các giao thức định tuyến trong điều kiện mạng có topo thay đổi liên tục.

5.3.2 Dạng lưu lượng đưa vào mạng

Mạng MANET có cấu hình động với các liên kết có dung lượng thay đổi, băng tần hạn chế và nút tiêu thụ năng lượng thấp, đồng thời còn gặp phải vấn đề bảo mật Do đó, việc phân tích và đánh giá dung lượng của mạng MANET cần chú trọng vào loại lưu lượng được đưa vào mạng.

Trong bài viết này, chúng tôi sử dụng bộ tạo lưu lượng CBR - cbrgen, được tích hợp sẵn trong bộ mô phỏng NS2 Chúng tôi áp dụng cả hai dạng nguồn sinh lưu lượng để phân tích hiệu suất mạng.

CBR (Constant Bit Rate) uses the UDP protocol for data transmission, while FTP (File Transfer Protocol) operates over TCP In our setup, we establish n/2 connections, where n represents the number of network nodes, achieving a transmission rate of 4 packets per second The command to generate the file is: ns cbrgen.tcl [-type cbr|tcp] [-nn nodes] [-seed seed] [-mc connections].

[-rate rate] > /

Ví dụ: với n% chúng tôi tạo nguồn sinh lưu lượng như sau: ns cbrgen.tcl -type cbr -nn 25 -seed 1.0 -mc 12 – rate 4.0>luu_luong_25_static

5.3.3.Các tham số khác Diện tích mô phỏng

Chúng tôi sử dụng vùng mô phỏng 1000x1000m với đoạn mã sau: set val(x) 1000 set val(y) 1000

Trong quá trình mô phỏng mạng, chúng tôi đã sử dụng băng thông 2Mbps cho các kết nối mạng không dây, với đoạn mã cấu hình là: set opt(bw) 2Mb.

Trong quá trình mô phỏng mạng, chúng tôi thiết lập phạm vi gửi và nhận tin cậy (radio scope) của các nút mạng là 250m bằng đoạn mã: set nominal_range 250.0.

Đánh giá sự phụ thuộc của dung lượng mạng vào số nút mạng, trường hợp các nút không chuyển động

Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành mô phỏng, phân tích và đánh giá dung lượng của mạng ad hoc tĩnh với 1000x1000m Các nút mạng được bố trí theo dạng lưới vuông với năm mức khác nhau: 5x5, 7x7, 9x9, 11x11 và 13x13 Khi số nút trong mạng tăng lên, khoảng cách giữa các nút sẽ giảm dần Đặc biệt, với cấu hình lưới 5x5, khoảng cách giữa các nút vẫn đảm bảo nằm trong phạm vi phủ sóng 250m.

Quá trình mô phỏng được thực hiện trên bộ mô phỏng NS2 phiên bản 2.34 thông qua các script mô phỏng, mỗi script định nghĩa một ngữ cảnh khác nhau với số nút, khoảng cách và vị trí của các nút mạng cũng như giao thức sử dụng Để đánh giá dung lượng của mạng, thời gian mô phỏng được thiết lập là 600 giây cho các topo mạng khác nhau, với tốc độ gửi 4Mbps và kích thước gói tin là 512 byte Tất cả các chi tiết về tham số mô phỏng được trình bày trong bảng 5.1.

Tham số mô phỏng Giá trị

Dạng truyền thông CBR, TCP

Giao thức định tuyến DSR, AODV

Thời gian mô phỏng 600s = 10 phút

Bảng 5.1 Các tham số mô phỏng mạng khi thay đổi số nút mạng

Hình 5.2 Thông lượng của mạng khi số nút mạng thay đổi

Theo đồ thị hình 5.2, khi số nút mạng tăng từ 5x5 đến 11x11, thông lượng mạng tăng nhanh và tuyến tính cho cả hai giao thức định tuyến AODV và DSR, với nguồn lượng CBR và FTP Tuy nhiên, khi số nút mạng tiếp tục tăng từ 11x11 đến 13x13, dung lượng mạng không còn tăng tuyến tính mà có xu hướng tăng theo hàm log.

Hình 5.3 Chuỗi 6 nút mạng (nút 1 là nguồn, nút 6 là đích)

Khi số nút mạng tăng lên 13x13 trong khi vùng mô phỏng giữ hằng số, thông lượng mạng bị bão hòa và không tăng Việc tăng số nút đồng nghĩa với khoảng cách giữa các nút giảm, dẫn đến giao thoa giữa các nút xảy ra nhiều hơn, làm giảm thông lượng gửi từ các nút nguồn đến các nút đích Mô hình 6 nút mạng bố trí theo chuỗi hình 5.3 cung cấp giải thích chi tiết hơn về kết quả này.

Trong hình 5.3 ta có chuỗi 6 nút mạng, mỗi nút mạng được bố trí cách nhau 200m, vùng phủ sóng (radio range) là 250m nhưng vùng giao thoa là 550m Ta cho nút

Nút 1 là nút nguồn và nút 6 là nút đích Nút 1 và nút 2 không thể truyền dữ liệu đồng thời vì nút 2 không thể vừa nhận vừa gửi thông tin cùng lúc.

Trong một mạng, nút 1 và nút 3 không thể truyền dữ liệu cùng lúc vì nút 2 không thể tiếp nhận tín hiệu từ cả hai Trong khi đó, nút 1 và nút 4 có thể truyền đồng thời, nhưng gói dữ liệu từ nút 4 sẽ gây giao thoa với gói RTS của nút 1 gửi đến nút 2 Điều này thể hiện tầm quan trọng của số lượng nút trong mạng đối với vùng mô phỏng Khi số nút mạng tăng lên đến một mức nhất định, thông lượng mạng sẽ đạt đến trạng thái bão hòa và tuân theo quy luật hàm số log.

Hình 5.2 cho thấy rằng khi số lượng nút mạng được bố trí cố định theo dạng lưới vuông, thông lượng mạng sử dụng giao thức AODV cao hơn so với giao thức DSR Điều này là do chi phí định tuyến của AODV thấp hơn so với DSR.

Đánh giá sự phụ thuộc của dung lượng mạng vào số nút mạng, trường hợp các nút mạng chuyển động theo mô hình Random Waypoint

Đối với mô hình Random Waypoint, chúng tôi xây dựng mạng mô phỏng gồm

Bài viết mô tả một mạng ad hoc bao gồm 25, 49, 81, 121 và 169 nút di động, hoạt động trong một khu vực 1000m x 1000m trên mặt phẳng Mỗi nút có thời gian tạm dừng trước khi di chuyển là 0 giây và tọa độ của chúng được xác định bởi (x, y, z), với z luôn bằng 0 Thời gian mô phỏng diễn ra trong 600 giây.

Tốc độ di chuyển của nút 0, 5, 10, 15, 20m/s

Bảng 5.2 Các tham số mô phỏng mạng theo mô hình Random Waypoint

Trong quá trình mô phỏng, các nút mạng di chuyển ngẫu nhiên, dẫn đến việc mỗi tệp vết sinh ra có giá trị thông lượng riêng Để cải thiện độ chính xác, chúng tôi đã tạo ra 5 tệp mẫu di chuyển khác nhau cho mỗi vận tốc 5, 10, 15 và 20, sau đó tính giá trị trung bình của 5 giá trị đó Tổng số tệp vết được tạo ra là 400 tệp, tính từ 2 mô hình di chuyển, 2 giao thức định tuyến, 5 lần thay đổi số nút mạng, 4 vận tốc và 5 kiểu tệp mẫu di chuyển Sai số từ các tệp vết khoảng 97,5% Dữ liệu thu thập từ các tệp vết được xử lý bằng script Perl và kết quả được trình bày trong bảng, sau đó sử dụng Gnuplot để vẽ đồ thị.

Hình 5.4 Thông lượng của mạng khi vận tốc của nút mạng thay đổi giao thức

AODV – mô hình Random Waypoint

Hình 5.5 Thông lượng của mạng khi vận tốc của nút mạng thay đổi giao thức DSR

Theo đồ thị hình 5.4 và hình 5.5, trong cả hai giao thức định tuyến AODV và DSR, khi số nút mạng giữ hằng số và vận tốc của các nút mạng tăng từ 0 đến 20 m/s, thông lượng của mạng giảm dần và có xu hướng tiệm cận với trục hoành Đặc biệt, với mỗi cấu hình số nút mạng, thông lượng giảm nhanh chóng khi tốc độ di chuyển tăng từ 0 m/s (nút mạng đứng yên) đến 5 m/s, sau đó giảm từ từ khi vận tốc tiếp tục tăng từ 5 m/s trở lên.

Khi mật độ các nút trong mạng tăng cao, thông lượng của mạng sẽ giảm đáng kể khi các nút di chuyển Nguyên nhân là do sự di chuyển liên tục của các nút làm tăng tải định tuyến, dẫn đến việc các gói tin định tuyến và trả lời định tuyến chiếm dụng toàn bộ băng thông của đường truyền.

Hình 5.6 Thông lượng của mạng khi vận tốc của nút mạng thay đổi trong trường hợp 25 nút mạng – mô hình Random Waypoint

Kết quả mô phỏng cho thấy giao thức AODV đạt thông lượng tốt hơn giao thức DSR khi số nút mạng thay đổi từ 25 đến 169 AODV cải thiện hiệu suất nhờ vào việc thiết lập động các bảng định tuyến ở các nút trung gian, giảm tải định tuyến so với DSR, nơi truyền từng gói tin dữ liệu chứa các tuyến đường nguồn trong tiêu đề Nguyên nhân chính là DSR là giao thức phản ứng dựa trên định tuyến nguồn và thời gian giữa các ROUTE REQUEST trong mô phỏng ns-2.34 chỉ là 500 ms, trong khi thời gian giữ các gói tin chờ đường là 30 giây, dẫn đến số lượng gói tin ROUTE REQUEST lớn và thông lượng thấp Ngược lại, AODV sử dụng định tuyến phản ứng dựa trên véc tơ khoảng cách, tối ưu hóa thời gian phản ứng cho các di chuyển cục bộ và yêu cầu thành lập tuyến đường mới, giúp AODV hoạt động ổn định và hiệu quả ngay cả khi vận tốc các nút tăng.

Đánh giá sự phụ thuộc của dung lượng mạng vào số nút mạng, trường hợp các nút mạng chuyển động theo mô hình Random Walk

Đối với mô hình Random Walk, chúng tôi cũng xây dựng mạng mô phỏng gồm

Trong một mạng ad hoc, có 25, 49, 81 và 121 nút di động, di chuyển trong khu vực địa lý rộng 1000m x 1000m trên không gian phẳng Các nút này liên tục di chuyển, dẫn đến thời gian tạm dừng của chúng bằng không Tọa độ của các nút tại mỗi thời điểm được xác định là (x, y, z), với z = 0 Thời gian mô phỏng diễn ra trong 600 giây.

Tốc độ di chuyển của nút 0, 5, 10, 15, 20m/s

Bảng 5.3 Các tham số mô phỏng mạng theo mô hình Random Walk

AODV – mô hình Random Walk

DSR – mô hình Random Walk

Cũng như mô hình Random Waypoint, trong cả hai giao thức định tuyến AODV và DSR, khi số nút mạng cố định và vận tốc của các nút mạng tăng từ 0 đến 20 m/s, thông lượng mạng giảm dần và có xu hướng tiệm cận trục hoành Đặc biệt, thông lượng giảm nhanh từ 0 m/s (khi các nút mạng đứng yên) đến 5 m/s, sau đó giảm từ từ từ 5 m/s đến 20 m/s.

Hình 5.13 Thông lượng của mạng khi vận tốc của nút mạng thay đổi trong trường hợp 25 nút mạng – mô hình Random Walk

Giao thức AODV cho thấy hiệu suất tốt hơn giao thức DSR về thông lượng khi số lượng nút mạng tăng từ 25 đến 169.

Đánh giá hiệu quả của các giao thức định tuyến

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xây dựng mạng mô phỏng cho hai mô hình Random Waypoint và Random Walk, với mật độ nút và vận tốc tăng dần, giữ các tham số hoạt động khác không đổi Chúng tôi sử dụng nguồn sinh lưu lượng giống nhau cho cả hai mô hình, với số kết nối là n/2, để đánh giá hiệu quả hoạt động của hai giao thức định tuyến AODV và DSR Cả hai giao thức áp dụng các kỹ thuật định tuyến khác nhau, bao gồm định tuyến nguồn và định tuyến dựa trên véc tơ khoảng cách Kết quả mô phỏng cho thấy mỗi giao thức thể hiện hiệu quả khác nhau trong các cơ chế định tuyến, và các kết luận về hiệu suất của từng giao thức cùng với các cơ chế định tuyến sẽ được trình bày dưới đây.

AODV, thuộc giao thức định tuyến phản ứng, kết hợp cơ chế định tuyến véc tơ khoảng cách của DSDV với cơ chế định tuyến phản ứng theo yêu cầu của DSR.

Sự kết hợp này giúp AODV hoạt động hiệu quả khi số nút mạng tăng cao Đánh giá cho thấy AODV là một giao thức phản ứng linh hoạt với số lượng và độ di động của các nút mạng.

Giao thức định tuyến DSR, mặc dù cũng là một giao thức phản ứng như AODV, nhưng hoạt động kém hiệu quả trong môi trường mạng có sự thay đổi nhanh chóng về số lượng nút và độ linh động của chúng Kết quả là thông lượng mạng của DSR thấp hơn so với AODV Điều này cho thấy rằng các giao thức phản ứng theo yêu cầu có tải định tuyến thay đổi tùy thuộc vào môi trường mạng Khi vận tốc của các nút tăng lên, cấu hình mạng liên tục thay đổi, dẫn đến tải định tuyến chuẩn hóa của các giao thức phản ứng cao hơn so với các giao thức chủ động, do sự gia tăng của các gói tin phát hiện đường, trả lời đường và thông báo lỗi.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO

Kết quả đạt được của luận văn

Luận văn đã trình bày kiến thức về mạng MANET, tập trung vào nghiên cứu dung lượng mạng trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của mạng không dây và nhu cầu kết nối liên tục Việc giải quyết vấn đề dung lượng khi số nút và mức độ linh động tăng lên là thách thức quan trọng trong hoạt động của mạng MANET Để đánh giá chính xác yêu cầu này, cần thực hiện phân tích định tính và định lượng trong môi trường mạng phức tạp Chương 4 đã trình bày các nghiên cứu chi tiết về yêu cầu làm việc hiệu quả của giao thức định tuyến và xây dựng mạng mô phỏng phù hợp Chương 5 đã thực hiện các thí nghiệm với các tham số cấu hình khác nhau để đánh giá dung lượng mạng MANET, từ đó cung cấp những đánh giá định lượng về dung lượng khi thay đổi số nút và mức độ linh động, cũng như hiệu quả của hai giao thức định tuyến AODV và DSR.

Chúng tôi đã phân tích chi tiết hoạt động của hai giao thức định tuyến AODV và DSR với số lượng nút mạng thay đổi từ 25 đến 169 và vận tốc di chuyển của các nút từ 0 đến 20 m/s Kết quả mô phỏng cho thấy những kết luận quan trọng về hiệu suất của các giao thức này trong điều kiện mạng khác nhau.

Khi bố trí các nút mạng cố định theo dạng lưới vuông, dung lượng mạng sẽ tăng khi số lượng nút được gia tăng Tuy nhiên, khi số nút vượt qua một ngưỡng nhất định, sự tăng trưởng của dung lượng không còn tuyến tính mà chuyển sang tuân theo quy luật hàm số log.

- Dung lượng của mạng giảm dần và có xu hướng tiệm cận với trục hoành khi vận tốc của các nút mạng tăng lên

Hai giao thức AODV và DSR sử dụng các kỹ thuật định tuyến khác nhau, dẫn đến hiệu suất hoạt động không giống nhau AODV là giao thức phản ứng, cho kết quả tốt nhất trong các tình huống khác nhau về số nút và độ linh động của nút mạng, với thông lượng đầu cuối trung bình cao nhất Ngược lại, DSR hoạt động kém hiệu quả hơn do các cơ chế của nó chưa được tối ưu hóa khi cấu hình mạng thay đổi nhanh, gây ra sự gia tăng các gói tin điều khiển và làm giảm thông lượng mạng khi số nút thay đổi.

Luận văn đã cung cấp cái nhìn tổng quan về mối quan hệ giữa số nút mạng và tính linh động của các nút đối với hiệu quả của các giao thức định tuyến trong mạng AD HOC Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề khác liên quan đến các giao thức cần được nghiên cứu thêm.

Đánh giá ảnh hưởng của số lượng nút mạng và độ linh động của các nút đến dung lượng của mạng MANET là rất quan trọng, đặc biệt khi áp dụng các giao thức định tuyến như DSDV, OLSR và ZRP Số lượng nút mạng tăng lên có thể cải thiện khả năng kết nối, nhưng cũng có thể gây ra tắc nghẽn nếu không được quản lý đúng cách Độ linh động của các nút ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của các giao thức định tuyến, với những giao thức khác nhau có khả năng thích ứng khác nhau trước sự thay đổi của mạng Việc nghiên cứu sâu về mối quan hệ này sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng MANET trong các ứng dụng thực tế.

- Nghiên cứu các vấn đề về an ninh cho mạng Ad hoc

- Vấn đề giảm phụ tải truyền thông trong mạng MANET

- Các yêu cầu hiệu suất liên quan tới các ứng dụng cụ thể như vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS),…

- Vấn đề kết nối mạng AD HOC với Internet.

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	1,31 MB