Tìm hiểu một số thuật toán cấu hình tô pô trong mạng manet

BO GIAO DUC VA DAO TAO DAI HOC HUE TRUONG DAI HOC KHOA HOC NGUYEN BA VINH TIM HIEU MOT SO THUAT TOAN CAU HINH TO-PO TRONG MANG MANET CHUYEN NGANH: KHOA HOC MAY TINH MA SO: 48 01 01 LUAN VAN THAC SI KHOA HOC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU NGUOI HUONG DAN KHOA HOC PGS TS VO THANH TU Thừa Thiên Huế, 2020 LOI CAM DOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa cơng bồ cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Bá Vĩnh trình bày phần 1.4.2) để có thé kết nối trực mơ hình peer to peer 15 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CHÍNH VÀ ỨNG DỤNG CỦA MẠNG KHONG DAY 1.5.1 Những đặc điểm mạng khơng dây - Mạng Wireless cung cấp tất tính công nghệ mạng LAN mà không bị giới hạn kết nối vật lý, tạo thuận lợi việc truyền tải liệu thiết bị hệ thống mạng - Mạng khơng dây cịn tiết kiệm phí thiết kế đường dây tịa nhà chi phí bảo dưỡng (đối với mạng cục khơng đây), tiết kiệm thời gian, có khả mở rộng đặc biệt tính linh động - Vấn đề bảo mật mạng không dây mối quan tâm hàng đầu Trong mạng cố định truyền thống tín hiệu truyền thơng truyền chủ yếu thơng qua dây dẫn nên việc bảo mật thực cách dễ dàng Tuy nhiên, hệ thống mạng khơng dây việc dị tìm để thâm nhập vào hệ thống mạng sé dé dang hon, vi mang Wireless sir dụng sóng radio nên bắt thiết bị nhận nằm phạm vi cho phép Ngoài mạng Wireless khơng có ranh giới rõ ràng khó quản lý 1.5.2 Một số công nghệ ứng dụng mạng không dây Mạng không dây đời đánh dấu bước phát triển vực bậc lĩnh vực mạng máy tính Hầu hết bất tiện việc sử dụng mạng có dây mạng không dây khắc phục Nhằm tạo điều kiện thuận lợi trình khai thác mạng người sử dụng, hàng loạt công nghệ ứng dụng mạng không dây đời Trong phần này, giới thiệu số công nghệ triển khai phố biến 1.5.2.1 Công nghệ WIMax Cong nghé WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), dua dac ta IEEE 802.16-2004, thân nhanh chóng chứng minh cơng nghệ đóng vai trị chủ đạo mạng thị không dây băng rộng cố định 13 cầu Khi nút u cầu tuyến đến đích, phải khởi đầu trình khám phá tuyến để tìm đường đến dich (Route Discovery) Qua trinh chi hoan tat tìm tuyến sẵn sàng tất tuyến khả thi kiểm tra Khi tuyến tuyến khám phá thiết lập, trì thơng số định (route maintenance) số dang thu tục tuyến khơng thể truy nhập từ nút nguồn khơng cần thiết đến Với chế đó, giao thức định tuyến điều khiển theo u cầu khơng phát sóng đến nút lân cân thay đổi bảng định tuyến theo thời gian, nên tiết kiệm tài nguyên mạng Vì vậy, loại giao thức có thê sử dụng mạng MANET phức tạp, nút di chuyển nhiều Một số giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu tiêu biểu như: Giao thứ CBRP (Cluster Based Routing Protocol), Giao thức AODV Distance Vector), Giao thức DSR (Ad hoc On Demand (Dynamice Source Routing), Giao thức TORA (Temporally Ordered Routing Algorihm) Trong luận văn này, chúng tơi phân tích hai giao thức định tuyến sử dụng phô biến nay: giao thức DSR giao thức AODV 1.6.2.4 Giao thức DSR (Dynamic Source ÑoutIng) DSR (Dynamic Source Routing) giao thức định tuyến đơn giản hiệu thiết kế riêng cho mạng MANET DSR cho phép mạng tự động tô chức cầu hình mà khơng cần đến can thiệp người quản trị sở hạ tầng sẵn có mạng Giao thức DSR giao thức định tuyến phản ứng (Reactive) sử dụng ché dinh tuyén nguén (source routing), nghĩa bên gửi biết toàn thơng tin đường đến đích Phần Header gói liệu lưu trữ thứ tự nút mà gói tin cần phải qua để đạt tới đích Do vậy, nút trung gian cần giữ liên lạc với nút lân cận để chuyển tiếp gói tin Tại nút mạng ln trì nhớ đệm (Router Cache), cấu trúc đữ liệu lưu trữ đường biết Khi có đường tổn định tuyến Cache, gói tin nhận thơng tin đường ởi thực việc truyền tin đường chọn Ngược lại, không tổn đường 23 định Chương MỘT SÓ THUẬT TỐN CÁU HÌNH TƠ-PƠ TRONG MẠNG 26 2.1 VAN DE DIEU KHIEN TÔ-PÔ TRÊN MẠNG MANET -sccc: 26 2.2 PHAN CUM TRONG MANET .cccccsscsssessessvessessessrsssessrssressessesaressesseearesees 26 2.2.1 Phương pháp phân cụm mạng MANET mô hỉnh 27 2.2.2 Đặc trưng mạng MANET phân cụm 28 2.3 MỘT SĨ THUẬT TỐN CẤU HÌNH TƠ-PƠ . -522c22cccczcce2 30 2.3.1 Mơ hình thuật tốn FWCA 2222222222222 30 2.3.2 Thuật toán điều khiến tô-pô cân lượng (EBTG) .38 2.4 KÉT LUẬN CHƯƠNG 52-222 22122112211211121112111211211222 2e 44 Chương MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ THUẬT TỐN CẤU HÌNH TƠ-PƠ TRÊN MẠNG MANET cc5-ccs, 400000 ical # 200000 L— + — *——Ầ_— 10 nodes20 nodes30 nodes40 nodes50 nodes60 nodes Số lượng nút Hình 3.8: Tỷ lệ nhận tranh chấp với công suất phat 2.0mW Kết Hình 3.8 cho ta thấy: Khi thay đổi cơng suất phát từ I.0mW lên 2.0mW mức độ tranh chấp nút tăng (đường đồ thị màu đỏ), mức độ nhận thấp (đường đồ thị màu xanh) - Nhận xét: So sánh kết hình 3.6 hình 3.8 ta thấy, kết mơ (với cơng suất phát 1.0mW) có mức độ tranh chấp nút thấp nhiều so với kết mô (với công suất phát 2.0mW) tỷ lệ nhận nút mô thấp so với mô l 3.3 KÉT LUẬN CHƯƠNG Mơ thiết kế tơ-pơ theo vùng phủ sóng thuật tốn điều khiến tơ-pơ cân lượng thuật tốn thiết kế tơ-pơ sử dụng phổ biến mạng MANET Qua phân tích hiệu thuật tốn thiết kế tơ-pơ theo kịch di chuyển khác để thấy tỉ lệ tranh chấp, mức độ nhận, tỷ lệ truyền thành cơng, tỷ lệ truyền gói thành cơng, xác xuất nghẽn khả đáp ứng tô-pô mạng thay đổi, từ kết mơ cụ thể cấu hình tơ-pơ phù hợp cho mạng MANET 55 lựa chọn KET LUAN Mang MANET hién dang thách thức nhà nghiên cứu việc tìm giao thức mạng, chuẩn mạng với mục đích cuối đạt hệ thống mạng ổn định hiệu suất khai thác cao dịch vụ truyền thông đa phương tiện Qua thời gian tháng nghiên cứu tìm hiểu số thuật tốn cấu hình tơ-pơ mạng MANET Luận văn đạt số kết quả: Kết đạt được: - Trình bày cách tổng quan hệ thống mạng không dây mạng MANET; yêu cầu thiết bị để triển khai hệ thống mạng không dây; phân tích số cơng nghệ ứng dụng mạng khơng dây; tổng quan ứng dụng mạng MANET sống - Nghiên cứu hoạt động giao thức định tuyến mạng MANET Tìm hiểu số thuật tốn cấu hình tơ-pơ mạng MANET để từ lựa chọn cấu hình tơ-pơ phù hợp - Mơ thuật tốn thiết kế tơ-pơ theo vùng phủ sóng thuật tốn điều khiển tơ-pơ cân lượng đề thấy hiệu thuật toán thiết kế tô-pô thay đôi công suất phát, thay đổi kịch di chuyển khác nhau, qua đánh giá tỷ lệ nhận tranh chấp nút, tỷ lệ truyền thành công tỷ lệ truyền gói thành cơng, xác xuất nghẽn khả đáp ứng tô-pô mạng thay đổi Hướng phát triển: Nghiên cứu cải tiến số thuật tốn cấu hình tô-pô để nâng cao chất lượng truyền thông mơ hình mạng MANET 56 TAI LIEU THAM KHAO Tiếng Việt [1] V6 Thanh Ta (2017): “fang MANET”, Nha xuat ban Dai hoc Hué Tiéng Anh [2] Geetha Jayakumar, Gopinath Ganapathy (2007), Performance Comparison of Mobile Ad Hoc Network Routing Protocol, International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.7 No.11 [3] Georgy Sklyarenko (2005), AODV Routing Protocol, Seminar Technische Informatik, Takustr 9, D-14195 Berlin, Germany [4] McGraw-Hill/Osbome, Certified Wireless Network Administrator Official Study Guide, Copyright © by Planet3 Wireless, Inc [5] Mohamed Aissa , Abdelfettah Belghith (2014), Quality of Clustering in mobile Ad Hoc networks, International Conference on Ambient Systems, Networks and Technologies (ANT-2014) [6] M Chatterjee, S K Das, and D Turgut WCA: a weighted clustering algorithm for mobile Ad Hoc networks Cluster Computing 2002, 193-204 [7] Mitton, N., Busson, A., & Fleury Se/f-organization in large scale ad hoc networks In Mediterranean ad hoc Networking Workshop, E June 2004 [8] Mohamed Aissa, Abdelfettah Belghith An Efficient clustering algorithms for mobile Ad Hoc networks Scalable weighted ICITES' 2013, the th International Conference on Information Technologies and E-Services; March 24-26, 2013, Sousse, Tunisia [9] Monderer, D.; Shapley, L.S Potential Games Games Econ Behav 1996, 14, 124-143 [CrossRef] [10] Tao Lin (2004), Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols: Methodologies and Applications, Blacksburg, Virginia 57 [11] Stefano Basagni, Marco Conti, Silvia Giordano, Ivan Stojmenovic, Mobile Ad Hoc Networking, Copyright © 2004 by the Institute of Electrical and Electronics Engineers [12] Suchismita Chinara, Santanu Kumar Rath A Survey on One-Hop Clustering Algorithms in Mobile Ad Hoc Networks Journal Network System Management 2009: 17:183-207 [13] Yinfei Pan,Suny Binghamton (2006), Design Routing ProtocolPerformance Comparison in NS2: AODV comparing to DSR as Example [14] Yongwen Du, Distributed Junhui Gong, Energy-Balanced Zhangmin Topology Wangand Control Algorithm Noncooperative Game for Wireless Sensor Networks, Information Engineering, Lanzhou Jiaotong Ning Xu (2018), Based on A a School of Electronics & University, Lanzhou 730070, China [15] Wang, X Sheng, M.; Liu, M.:; connectedresidualenergy-aware topology networks the In NETWORKING Proceedings Conference, of 58 D; control IEEE Shanghai, 1014 Zhai, Wireless Zhang, algorithm Y.RESP: for