79 Trang 5 4 Trang 7 6 DANH SÁCH CÁC T ỪVIẾT T TẮViết tắt Thuật ngữ tiếng anhThuật ngữ tiếng việtMANET Mobile -hoc Network Ad Mạng -hoc không dây adAP Access Point Điểm truy cập WLAN
Khái niệm về mạng hạ tầng
Trong mạng hạ tầng, các điểm truy cập AP (Access Point cố định) đóng vai trò quan trọng là cầu nối cho các nút di động trong khu vực phủ sóng của chúng.
AP được kết nối với nhau để tạo thành một xương sống (backbone) cho mạng hạ tầng Ví dụ về các mạng này bao gồm mạng di động tế bào (cellular) và mạng WLAN.
Giao th ức đị nh tuy n trong m ng VANET 28 ế ạ 2.1 Gi ớ i thi ệ u v giao thề ứ c đ ị nh tuy n 28 ế 2.1.1 Ch ức năng của đị nh tuy nế
Yêu c ầ u đ ố i v ớ i các giao th ứ c đ ị nh tuy n trong m ế ạ ng Adhoc
Độ kết nối của một cấu hình là yêu cầu quan trọng trong bất kỳ giao thức xây dựng cấu hình nào Để phát hiện kết nối, cần đảm bảo rằng có tuyến từ một nút tới mọi nút khác trong mạng Mục tiêu chính của hàm định routing là xây dựng bảng định tuyến để gửi gói tin từ một nút tới tất cả các đích có thể Khi tất cả các nút được liệt kê trong bảng định tuyến, điều đó có nghĩa là chúng có thể liên lạc và khoảng phát không cần điều chỉnh Giao thức xây dựng cấu hình công suất chung (COMPOW) là một ví dụ tiêu biểu cho kỹ thuật này.
Trong mạng học, việc điều khiển nút mạng để di chuyển và thực hiện chức năng trung tâm là rất quan trọng Vấn đề chính là làm thế nào để các nút mạng "bắt tay nhau" và duy trì quá trình truyền thông mà không lãng phí tài nguyên mạng Nhiều giải pháp đã được đưa ra để giải quyết các vấn đề này, tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của mạng Các giao thức được phát triển nhằm tối ưu hóa khả năng truyền thông, đảm bảo lượng dữ liệu truyền tải cao và giảm thiểu chi phí tính toán của thiết bị.
Một số yêu cầu đố ới v i các giao thức định tuy n trong m ng Adhoc: ế ạ
Hoạt động phân tán: Giao th c c n ho t ng phân ứ ầ ạ độ tán, không phụ thuộc vào mnút ạng i u khi n t p trung đ ề ể ậ
Đường định tuyến là yếu tố quan trọng để nâng cao chất lượng hoạt động của mạng Việc tối ưu hóa định tuyến cần phải đảm bảo rằng đường truyền được cung cấp là hiệu quả, từ đó giảm thiểu lãng phí băng thông và năng lượng tiêu thụ CPU.
Hoạt động dựa trên yêu cầu nhằm mục đích chính là tối ưu hóa phần tự động để cải thiện thông tin điều khiển trong mạng Giao diện được thiết kế để hỗ trợ định vị chính xác, giúp người dùng tìm đường khi cần thiết mà không cần quảng bá liên tục.
H các liên k t m t chi u: ỗ trợ ế ộ ề Kết hợp với các liên hai kết chiều làm tăng chất lượng hoạt động của giao thức định tuyến
B o m t: S dả ậ ử ụng các ph ng pháp b o m t ươ ả ậ cho m ng không dây ạ để đảm b o ả an toàn thông tin trong quá trình truyền d n ẫ
Để bảo toàn năng lượng trong các thiết bị điện tử, việc sử dụng chế độ chờ (standby) là rất quan trọng Chế độ này giúp tiết kiệm điện năng khi thiết bị không hoạt động, giảm thiểu lãng phí năng lượng và kéo dài tuổi thọ pin Việc áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng sẽ góp phần bảo vệ môi trường và giảm chi phí điện cho người dùng.
Nhiều đường định tuyến có thể giúp giảm thiểu tác động do thay đổi về địa hình và khi nhiều tuyến đường bị ảnh hưởng Một hệ thống đường định tuyến hiệu quả sẽ giúp cho người dùng không cần phải tìm kiếm việc đi lại qua những tuyến đường khác.
H QoS: Có nhi u i ỗ trợ ề loạ QoS c n ầ được s h c a ự ỗ trợ ủ các giao thức định tuyến, nó ph thu c vào m c ích c a mụ ộ ụ đ ủ ạng, ch ng h n s h tr th i gian ẳ ạ ự ỗ ợ ờ thực…
2.1.3 Phân loại các giao thức định tuy n trong m ng Adhoc ế ạ
Giao thức định tuyến trong mạng Adhoc được chia thành ba loại chính: Định tuyến dựa trên topo (topology-based), bao gồm các giao thức Proactive, Reactive và Hybrid Giao thức Proactive như DSDV, OSPF và OLSR duy trì các tuyến đường trước khi có dữ liệu được gửi Trong khi đó, giao thức Reactive như DSR và AODV thực hiện việc tìm đường khi cần thiết Cuối cùng, giao thức Hybrid kết hợp cả hai phương pháp để tối ưu hóa hiệu suất, như trong giao thức ZRP và TORA.
Định tuyến dựa trên vị trí (position-based routing) là phương pháp mà các gói dữ liệu được định tuyến theo địa lý của các bên giao tiếp Thông tin vị trí này được thu thập từ dịch vụ định vị (location service).
Hình 2.2: Phân loại giao thức định tuyến trong mạng Adhoc a Định nghĩa giao thức định tuy n proactive ế
Giao thức định tuyến proactive là phương pháp hoạt động dựa trên việc duy trì bảng định tuyến, trong đó các nút sẽ duy trì bảng định tuyến để biết thông tin về các nút còn lại trong mạng Các giao thức này sử dụng phương pháp tràn lấp (flooding) để quảng bá thông tin tới các thiết bị, cho phép thời gian thiết lập đường truyền nhanh chóng Tuy nhiên, việc lặp lại thông tin có thể dẫn đến tiêu tốn băng thông, đây là nhược điểm của phương pháp này Giao thức định tuyến proactive được chia thành hai loại chính: Link State và Distance Vector Ví dụ về giao thức định tuyến Link State là OLSR (Optimized Link State Routing), trong khi DSDV (Dynamic Destination-Sequenced Distance Vector Routing) là một ví dụ về giao thức định tuyến Distance Vector.
33 b Giao thức định tuy n reactive ế
Giao thức định tuyến reactive là phương pháp xác định đường đi theo yêu cầu, trong đó địa chỉ chỉ được xác định khi các nút cần truyền gói dữ liệu có tín hiệu Phương pháp này hạn chế thông tin tiêu đề cho đường đi, nhưng có thể gây ra độ trễ cho các khung truyền đầu tiên, cũng như thời gian chọn đường dẫn Hai giao thức định tuyến reactive phổ biến là AODV (On-demand Distance Vector Routing) và DSR (Dynamic Source Routing).
Khi xử lý các giao thức định tuyến, việc sử dụng thông tin từ các thiết bị nguồn là rất quan trọng để cải thiện khả năng định tuyến trong mạng Các giao thức hiện nay thường kết hợp giữa phương pháp định tuyến tĩnh và động, nhằm tối ưu hóa hiệu suất mạng Khi kích thước mạng tăng lên, lưu lượng truy cập cũng gia tăng, dẫn đến việc cần thiết phải áp dụng các giao thức định tuyến chủ động để quản lý hiệu quả hơn Tuy nhiên, việc mở rộng mạng cũng có thể gây ra sự suy giảm hiệu suất do hiện tượng tắc nghẽn trong quá trình truyền tải dữ liệu Do đó, giao thức định tuyến Hybrid được phát triển để kết hợp những ưu điểm của cả hai phương pháp, giúp cải thiện tốc độ và độ tin cậy của mạng.
Giao thức Hybrid là sự kết hợp giữa hai loại giao thức định tuyến, chủ yếu là ZRP (Zone Routing Protocol) và TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm) Nhờ vào tính chất lai này, các giao thức thuộc loại Hybrid có khả năng khắc phục những nhược điểm của hai giao thức trên Giao thức này hoạt động dựa theo vị trí, mang lại hiệu quả trong việc định tuyến dữ liệu.
Khi sử dụng các giao thức định tuyến dựa trên topo, chi phí truyền thông phụ thuộc vào tốc độ thay đổi cấu trúc mạng Trong mạng VANET, với các nút di chuyển nhanh và tốc độ thay đổi topo thường cao, chi phí truyền thông trở nên lớn để đảm bảo thông tin được cập nhật liên tục đến các nút mạng.
Giao thức định vị trong mạng không dây cho phép xác định vị trí của các nút mạng dựa trên thông tin vị trí của chúng và các nút khác Các dịch vụ định vị như GPS, GLONASS và Galileo sử dụng tín hiệu từ vệ tinh để cung cấp độ chính xác đến từng mét Ngoài ra, thuật toán tự định vị (SPA) có thể tính toán khoảng cách giữa các nút dựa trên độ trễ tín hiệu vô tuyến Để xác định vị trí của một nút trong mạng, nút đó có thể sử dụng thông tin vị trí đã biết từ các nút khác Nếu thông tin chính xác, nút mục tiêu sẽ nằm trong vùng phủ sóng của nút gửi dữ liệu Các quy tắc định tuyến dựa trên vị trí sẽ xác định đường đi dữ liệu giữa các nút, như GPSR và GPCR, giúp tối ưu hóa quá trình truyền tải trong mạng.
2.2 Giao thức định tuyến DSDV
DSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector) is a proactive routing protocol designed for mobile ad hoc networks It enhances the traditional distance vector routing by incorporating the principles of the Bellman-Ford algorithm, ensuring efficient route management By maintaining up-to-date routing information, DSDV minimizes delays and improves overall network performance.
Giao th ức đị nh tuy ế n DSDV
DSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector) is a proactive routing protocol designed for mobile ad hoc networks It enhances the traditional distance vector routing approach by incorporating the principles of the Bellman-Ford algorithm, ensuring efficient route management This protocol maintains up-to-date routing information to facilitate reliable communication between nodes.
Here is the rewritten paragraph:Trong DSDV, cơ chế sử dụng sequence number là kỹ thuật then chốt để phát hiện các đường không còn giá trị trong quá trình cập nhật bảng định tuyến, nhờ đó tránh được vòng lặp trong quá trình định tuyến Mỗi nút sẽ tăng số thứ tự sequence number khi gửi thông báo về bảng định tuyến của nó cho các nút khác trong mạng Các cơ chế trong DSDV bao gồm
35 a Quản lý bảng định tuy n ế
M i nút ỗ luôn duy m t b ng nh tuy n n t t c trì ộ ả đị ế đế ấ ả các nút khác trong m ng ạ Thông tin c a m t entry ủ ộ trong b ng nh tuy n bao gả đị ế ồm:
Địa ch cỉ ủa nút đích
Để duy trì tính hợp lệ của bảng định tuyến trong mạng, các nút phải thường xuyên cập nhật bảng định tuyến theo một khoảng thời gian nhất định hoặc khi
Bảng định tuy n có th c p nh t theo hai cách: ế ể ậ ậ
C p nh t toàn b bậ ậ ộ ảng định tuy n cho các nút hàng xóm và có th truyế ể ền trong nhiều packet, g i là full-dump ọ
36 c Quản lý s ự thay đổi của topology
Here is the rewritten paragraph:Khi nút di chuyển đến nút khác, các liên kết của nút này với các nút hàng xóm không còn hiệu lực Khi nút phát hiện có thể thực hiện, liên kết next-hop sẽ được cập nhật và đường đi thông qua next-hop sẽ có hop-count và sequence number là ∞, sau đó tăng lên 1 Sau đó, nút sẽ phát quảng bá thông tin đến tất cả các nút trong mạng và các nút sẽ cập nhật lại bảng routing của mình.
Giao th ức đị nh tuy ế n DSR
DSR (Dynamic Source Routing) là một giao thức định tuyến độc lập và hiệu quả được thiết kế riêng cho mạng MANET DSR cho phép mạng tự tổ chức và cấu hình mà không cần sự quản lý tập trung, giúp tăng cường khả năng tự trị và giảm thiểu sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng.
Giao thức DSR sử dụng hai cơ chế chính là Route Discovery và Route Maintenance Hai cơ chế này cho phép các nút trong mạng tìm kiếm và duy trì các đường truyền hiệu quả, đảm bảo kết nối liên tục giữa các nút.
Một trong những đặc điểm nổi bật của giao thức DSR là việc sử dụng kỹ thuật định tuyến nguồn (source routing), cho phép các nút trong mạng biết toàn bộ thông tin về đường đi Điều này giúp ngăn chặn hiện tượng vòng lặp (loop) và tăng hiệu suất của mạng Để định tuyến hiệu quả, gói tin sẽ chứa thêm thông tin về đường đi Thông tin về các tuyến đường được lưu trữ trong bộ nhớ cache định tuyến (route cache) Khi một nút trong mạng Ad-hoc muốn gửi dữ liệu đến một nút đích, nó sẽ tìm kiếm thông tin trong bộ nhớ cache Nếu không có thông tin về đường đi, nút nguồn sẽ kích hoạt quá trình khám phá định tuyến (route discovery) để tìm kiếm con đường thích hợp.
Route Discovery cho phép các host trong mạng Ad hoc tự động tìm kiếm đường đi đến đích thông qua các nút trung gian Quá trình này thực hiện bằng cách phát quảng bá gói yêu cầu định tuyến (RREQ) trên mạng.
Ngoài các trường thông thường, gói tin RREQ còn chứa một mã số ID_ duy nhất cho mỗi nút nguồn, đảm bảo các mã số này không bị trùng lặp Khi một nút nhận gói RREQ, nó sẽ tiến hành kiểm tra thông tin trong gói tin này để xác định tính hợp lệ và xử lý yêu cầu.
Nó kiểm tra xem đây có phải là lần đầu tiên nhận gói RREQ với địa chỉ đích và ID request hay không Nếu không phải lần đầu, nó sẽ loại bỏ gói tin này và không xử lý Ngược lại, nó sẽ tiếp tục qua bước tiếp theo.
Nó ki m tra trong ể trường source route c a ủ gói RREQ ã a c a đ có đị chỉ ủ nó hay chưa? n u ã t n t i nó c ng s i b gói ó và không x gì thêm ế đ ồ ạ thì ũ ẽloạ ỏ tin đ ử lý
Nó kiểm tra trong bộ nhớ cache đường đi xem có đường đi đến đích hay không Nếu có, nó sẽ phản hồi lại cho nút nguồn bằng gói route reply (RREP) chứa thông tin về đường đi đến đích và kết thúc quy trình Ngược lại, nó sẽ tiếp tục qua bước tiếp theo.
Nó kiểm tra xem địa chỉ đích cần tìm có trùng với địa chỉ của nó hay không Nếu địa chỉ trùng khớp, nút sẽ gửi phản hồi thông qua gói route reply (RREP) chứa thông tin về đường đi đến đích và kết thúc quá trình Ngược lại, nếu không trùng, nó sẽ phát broadcast để thông báo đến các nút lân cận của nó.
Quá trình này bắt đầu khi nút nguồn gửi yêu cầu định tuyến (RREQ) để tìm đường đến đích Gói RREP sẽ được gửi từ nút nhận về nút nguồn thông qua phương thức unicast, sử dụng nguồn định tuyến đảo ngược từ gói RREQ.
Trong quá trình phát hiện đường đi (route discovery), các nút sẽ tìm kiếm các con đường đến các nút khác và lưu trữ trong bộ nhớ cache của mình Khi nút nguồn tìm thấy nút đích, nó cũng sẽ biết được con đường đi qua nút trung gian Đồng thời, trong quá trình phát broadcast gói RREQ, các nút trung gian cũng sẽ nhận biết được con đường từ nút đích đến nguồn.
38 o Trong quá trình forward gói RREP thì các nút trung gian bi t ế được đường i n nút ích đ đế đ b Cơ chế route maintenance
Trong giao thức định tuyến DSR, các nút phải xác định xem gói tin đã được chuyển đến next hop hay chưa Nếu nút phát hiện gói tin không được truyền đạt, nó sẽ gửi gói Route Error (RERR) đến nút nguồn để thông báo về tình trạng kết nối và địa chỉ của next hop Khi nút nguồn nhận được gói RERR, nó sẽ xóa con đường đã sử dụng trong route cache và tìm một con đường khác trong route cache hoặc bắt đầu một quá trình route discovery mới để tìm đường đi khác.
Giao th ức đị nh tuy ế n AODV
AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) là sự kết hợp giữa hai giao thức định tuyến DSDV và DSR Giống như DSR, trong giao thức định tuyến AODV, các nút tìm kiếm và duy trì thông tin về tuyến đường chỉ khi các nút cần thiết để trao đổi dữ liệu.
AODV sử dụng cơ chế tìm đường tương tự như DSR thông qua quy trình phát hiện tuyến đường Tuy nhiên, AODV còn áp dụng nhiều cơ chế khác để duy trì thông tin về các điểm đến Nó sử dụng bảng định tuyến để lưu trữ thông tin về các địa chỉ đích và các mục nhập cho một địa chỉ cụ thể Điều này trái ngược với DSR, nơi có thể duy trì nhiều mục nhập cho một địa chỉ cụ thể.
AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) là giao thức định tuyến không dây, sử dụng thông tin về các nút láng giềng để thiết lập và duy trì bảng định tuyến Giao thức này phát gói RREQ (Route Request) để tìm đường tới nút đích và nhận lại RREP (Route Reply) từ nút nguồn Để đảm bảo tính nhất quán của thông tin trong bảng định tuyến, AODV áp dụng khái niệm số thứ tự đích (destination sequence number) từ DSDV (Destination-Sequenced Distance Vector) Mỗi nút trong mạng sẽ có một số thứ tự riêng, giúp xác định tính hợp lệ của các đường đi Các cơ chế chính của AODV bao gồm việc phát hiện và duy trì đường đi hiệu quả trong mạng ad hoc.
M i nút luôn có hai b ỗ ộ đếm (counter): b m s sequence number và b m ộ đế ố ộ đế broadcast S sequence number ID ố đượ ăc t ng lên trong các trường h p: ợ
Trước khi m t nút khộ ởi động ti n trình ế route discovery, đ ềi u này ch ng ố s xung t v i các ự độ ớ gói RREP trướ đc ó.
Trước khi một nút đích gửi gói RREP trở lại gói RREQ, nó sẽ so sánh giá trị sequence number của gói RREQ với sequence number hiện hành của nó Việc này đảm bảo rằng thông tin được truyền đi là mới nhất và chính xác, giúp duy trì tính toàn vẹn trong quá trình truyền dữ liệu.
Khi có m t s ộ ự thay đổi trong m ng c c b c a nó (m ng c c b ạ ụ ộ ủ ạ ụ ộ là các nút láng ng) giề
S ố Broadcast ID được tăng lên khi nút ởi độkh ng m t ti n trình route discovery ộ ế m i ớ
Tiến trình Route Discovery được khởi động khi một nút muốn trao đổi dữ liệu với một nút khác mà trong bảng định tuyến của nó không có thông tin về đường đi đến nút đích Khi đó, nút sẽ phát broadcast một gói RREQ đến các nút láng giềng của nó Thông tin trong gói RREQ bao gồm địa chỉ đích, địa chỉ nguồn, hop count, và các trường khác như sequence number của nút nguồn, số broadcast ID, và sequence number của nút đích Cặp thông tin là định danh duy nhất cho mỗi gói RREQ Khi nút hàng xóm nhận gói RREQ, nó sẽ kiểm tra tuần tự theo các bước đã định.
1 Xem gói RREQ đ đượã c x ử lý trướ đc ó hay chưa? n u ã ế đ được x ử lý thì nó s i b gói ó và không x thêm ẽ loạ ỏ tinđ ử lý Ngượ ạc l i chuyển qua bước 2.
2 N u trong bế ảng định tuy n c a nó ế ủ có chứ đườa ng i n ích, thì s đ đế đ ẽ ki m giá destination sequence number trong entry ể tra trị chứa thông v tin ề đường đi v i s destination sequence number ớ ố trong gói RREQ ế, n u s destination sequence ố number trong RREQ ớl n h n s sequence number trong entry nó s không s ớ ố thì ẽ ử d ng thông ụ tin trong entry c a b ng nh tuy n l i cho nút ngu n nó s ủ ả đị ế để trả ờ ồ mà ẽ tiếp t c phát broadcast gói ụ RREQ đ đếó n nút các láng gi ng c a nó ề ủ Ngượ ạc l i nó s ẽ
Gói RREP được phát unicast đến nút láng giềng đã nhận gói RREQ Ngoài các thông tin như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, gói RREP còn chứa thông tin quan trọng như destination sequence number, hop-count và giá trị TTL.
3 N u trong bế ảng định tuy n c a nó không ế ủ có đường i n đ đế đích thì s nó ẽ t ng s hop-count ă ố lên 1, ng đồ thời nó s tẽ ự độ ng thi t l p m t ế ậ ộ đường i ngđ ược (reverse path) t nó n ngu n b ng cách ghi nh n l i a c a c a nút láng ừ đế nút ồ ằ ậ ạ đị chỉ ủ ủ gi ng ề mà nó nh n gói ậ RREQ ầ đầl n u tiên Entry chứ đườa ng i ng c này s đ ượ ẽ được t n t i trong m t kho ng th i gian gói ồ ạ ộ ả ờ đủ để RREQ tìm kiếm đường i n đ đế đích và gói RREP phản h i ồ cho nút nguồn, sau ó entry này s đ ẽ được xóa Các đi. thông tin bao gồm:
Thời gian timeout cho việc ch i th i gian nh n gói ờ đợ ờ ậ RREP
Sau khi phát broadcast đến các nút hàng xóm, quá trình ủ sẽ tiếp tục cho đến khi nhận được một nút trung gian đáp ứng các điều kiện cần thiết Trong quá trình trả về gói RREP, một nút nhận có thể nhận nhiều gói RREP cùng lúc; trong trường hợp này, nó sẽ xử lý gói RREP có số destination sequence number lớn nhất Nếu có nhiều gói có cùng số destination sequence number, nó sẽ chọn gói RREP có hop-count nhỏ nhất Sau đó, nút sẽ cập nhật các thuộc tính cần thiết vào bảng định tuyến của nó và chuyển gói RREP đi.
Khi một nút không thể tìm thấy đường dẫn tiếp theo, nó sẽ phát một gói RREP khẩn cấp với số thứ tự sequence number tăng lên 1 Hop count sẽ được thiết lập và tất cả các nút hàng xóm trong trạng thái active sẽ nhận được gói tin này Các nút này sẽ tiếp tục chuyển gói tin đến các nút hàng xóm khác.
… và c nh v y ứ ư ậ cho n khi t t c các nút đế ấ ả trong m ng ạ mà ở trạng thái active nhận được gói tin này
Sau khi nhận thông báo, các nút có thể khởi động lại tiến trình route discovery nếu cần thiết, nhằm kiểm tra xem nút cần thiết có còn hoạt động hay không Nếu nút cần thiết không còn khả dụng, giao thức sẽ gửi gói RREQ với số sequence number tăng lên để các nút hàng xóm tìm kiếm địa chỉ cần thiết Để kiểm tra trạng thái của một nút, AODV sử dụng một timer; nếu một entry trong bảng định tuyến không hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định, nó sẽ bị xem là không còn khả dụng và không được sử dụng thường xuyên Quản lý bảng định tuyến là rất quan trọng để duy trì hiệu suất mạng.
M t ộ nút duy mtrì ột entry trong ng bả định tuyến cho một a đị chỉ đ ích M t ộ entry chứa thông tin: các
S sequence number cố ủa nút đích
Các nút láng gi ng ng thái active ề ở trạ
Trong mỗi entry của bảng định tuyến, các nút láng giềng được xem là active nếu chúng có định tuyến đến đích và vẫn được lưu giữ Một nút láng giềng được đặt ở trạng thái active khi nó có thể nhận được ít nhất một gói tin nội dung đến nút đích trong khoảng thời gian của active_timeout Thông tin này cần được lưu giữ để phục vụ cho việc thông báo trạng thái liên kết giữa các nút active, giúp cho việc thu hồi một entry của bảng định tuyến Một entry của bảng định tuyến được xem là active nếu nó được sử dụng bởi các nút láng giềng ở trạng thái active.
Khi một nút gửi thông điệp đến một nút khác, nó sẽ so sánh số sequence number của đường đi hiện tại với sequence number của các đường đi có trong bảng định tuyến Đường đi nào có sequence number lớn hơn sẽ được chọn Nếu các sequence number bằng nhau, thì đường đi nào có hop-count nhỏ hơn sẽ được ưu tiên chọn.
Giao th ức đị nh tuy ế n GPSR
Giao thức định tuyến GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing) là một phương pháp định tuyến dựa trên thông tin vị trí của các nút trong mạng không dây Giao thức này kết hợp giữa định tuyến greedy và định tuyến theo perimeter Mỗi nút trong mạng sẽ phát đi các beacon 1-hop, chứa thông tin về ID và vị trí hiện tại của nó Nhờ vào các beacon này, mỗi nút có thể duy trì một danh sách các hàng xóm 1-hop Khi một nút không nhận được beacon từ nút hàng xóm trong một khoảng thời gian xác định, nó sẽ xóa nút đó khỏi danh sách hàng xóm của mình Định tuyến greedy thực hiện việc chuyển tiếp gói dữ liệu tới nút hàng xóm gần nhất với vị trí mục tiêu của gói, cho đến khi đến được nút đích Giao thức này tối ưu hóa việc truyền tải dữ liệu bằng cách sử dụng nút mục tiêu gần nhất để đảm bảo gói dữ liệu được chuyển đến nhanh chóng.
Thuật toán Greedy được minh họa trong hình 2.3, trong đó nút x muốn gửi thông tin tới nút D Thuật toán này sẽ tính toán các nút hàng xóm gần gũi với nút D từ nút x Mặc dù có nhiều nút hàng xóm khác gần nút x, nhưng không nút nào gần nút D hơn nút mà thuật toán đã chọn Do đó, nút x sẽ gửi thông tin tới nút này, và quá trình sẽ tiếp tục cho đến khi thông tin được truyền tới nút đích D.
M c v m t nh c i m ặ dù ậy, có ộ ượ đ ể trong thuật toán chuyển ti p greedy i u ế Đ ề này x y khi topo m ng gi ng nh hình 2.4 ả ra ạ ố ư
Hình 2.4: Nhược điểm của thuật toán chuyển tiếp Greedy
Gói dữ liệu được chuyển tiếp theo chế độ greedy từ nút nguồn đến nút đích, tuy nhiên, không thể đảm bảo rằng nó sẽ đến được nút đích một cách trực tiếp Trong trường hợp có nhiều đường đi, gói dữ liệu phải được chuyển tiếp qua các nút trung gian, điều này có thể làm tăng độ trễ so với lý thuyết của thuật toán greedy Việc xác định tuyến đường tối ưu vẫn là một thách thức trong mạng lưới, đặc biệt khi các nút nằm xa nhau.
Vùng giao nhau của hai đường tròn trong hình 2.4 được gọi là "vùng tránh", nơi mà định tuyến greedy sẽ không chuyển gói dữ liệu đến nút trong vùng này Trong trường hợp này, nh tuyển đường đến perimeter là phương pháp được sử dụng để định tuyến.
Vùng tránh 44 vòng qua tuyến Perimeter, còn được gọi là quy tắc bàn tay phải Quy tắc này được diễn đạt như sau: khi di chuyển từ nút x tới nút y, cạnh tiếp theo sẽ đi qua theo hướng ngược chiều kim đồng hồ so với cặp nút (x,y) quanh tâm x.
Chuỗi các nh cạ được quy định nhằm sử dụng quy tắc bàn tay phải, giúp tránh những cản trở chéo nhau gây cản mạch Để thực hiện điều này, đồ thị cần được làm phẳng trước khi áp dụng quy tắc Quy trình này áp dụng cho các thuật toán phân phối số sử dụng thông tin vị trí Thuật toán này tạo ra các đồ thị RNG (relative neighborhood graph) hoặc GG (Gabriel graph).
Chế độ greedy và perimeter trong quá trình chuyển gói được minh họa trong hình 2.5 Đường n m liề thể hiện các hop t i ó ạ của gói t ngu n S t i ích D ừ ồ ớ đ được chuyển tiếp theo cách greedy Khi gói này tìm kiếm nút không hàng xóm nào có khoảng cách gần nhất với nút ích D h n (vùng tránh), gói sẽ được chuyển sang chế độ perimeter Trong chế độ này, gói sẽ được chuyển tiếp theo quy tắc bàn tay phải, được ánh d u g ấạch đứt Đường tròn đậm biểu thị khoảng cách vô tuyến giữa các nút, trong khi đường trong t o n thể hiện khoảng cách đến đích khi gói đã được chuyển sang chế độ perimeter Các gói kết thúc chế độ perimeter khi nó gặp một nút gần đích hơn so với khoảng cách trước đó.
Hình 2.5: Giới thiệu về giao thức định tuyến GPSR
Hình 2.6: sơ đồ khối GPSR
Hình 2.6 bi u c u trúc c a giao ể thị ấ ủ thức GPSR, được chia thành t ng kh i ừ ố v i ớ chức n ng c ă ụthểnhư ướ đ d i ây a States of neighbors
Khối này lưu giữ trạng thái thông tin về vị trí của tất cả các nút hàng xóm hiện tại, đồng thời cung cấp các chức năng cần thiết cho các mô đun khác.
Thêm và xóa m t nút hàng xóm ộ
C p nh t và tìm ki m tr ng thái c a hàng xóm ậ ậ ể ạ ủ
C p nh t v ậ ậ ềtopo RNG và topo GG
Tìm đường ng n nh t cho chuy n tiắ ấ ể ếp Greedy và đường ngược chiều kim đồng h cho chuy n ti p perimerter ồ ể ế b Beaconing
Các chức năng chính c a kh i Beaconing: ủ ố
Nhận gói beacon và gói beacon_solicit Định k qu ng bá gói beacon t i nút hàng xóm ỳ ả ớ các Định k ki m kỳ ể tra các t n i v i các nút hàng xóm ế ố ớ
Hình 2.7: sơ đồ liên kết c Greedy forwarding
Các chứ năng ủc c a kh i ố Greedy Forwarding:
Nhận gói d u ữliệ ởchức năng forwarding
Gửi liệ ứu ng dụng (thuần khi i b ết) đã loạ ỏ tiêu giao đề thức GPSR t i ớ l p ng d ng bên ớ ứ ụ trên n u ế đích đế n c a ủ gói có cùng v trí v i nút hi n t ị ớ ệ ại.
G i toàn b gói nhử ộ ận đượ ớ ớ ức t i l p ng d ng bên trên n u GPSR chụ ế ạy ở chế độ liên k t lế ỏng (loosely-coupled)
Chuy n ti p gói d u t i nút g n nh t n u ể ế ữ liệ ớ ầ ấ ế GPSR chạ ởy chế độ liên k t ế chặt (tightly-coupled) d Perimeter forwarding
Các chứ năngc chính c a kh i Perimeter Forwarding: ủ ố
Nhận gói d li u ch perimerter ữ ệ ở ế độ
G i d u ử ữ liệ ứng d ng ụ (thuần khi i b ết) đã loạ ỏ tiêu giao đề thức GPSR t i l p ng d ng bên trên n u ớ ớ ứ ụ ế đích đế n c a gói cùng v v i nút hi n t ủ có ịtrí ớ ệ ại.
G i toàn b gói nhử ộ ận đượ ớ ớ ức t i l p ng d ng bên trên n u GPSR chụ ế ạy ở chế độ liên k t lế ỏng l o ẻ
Chuy n ti p t ể ế ừ chế độ perimeter sang chế độ greedy n u kho ng ế ả cách t v hi n t i t i ừ ịtrí ệ ạ ớ đích ngắn hơn kho ngả cách t nút b t u ừ ắ đầ chế perimerter t i độ ớ đích.
Loại b (ỏ g i t i l p ng d ngử ớ ớ ứ ụ ) dữ ệ li u s ch ngo i tr tiêu c a ạ ạ ừ đề ủ giao thức n u gói ế nhậ đượn c m t gói là ộ đã được g i ử trướ đó ớc t i nút hàng xóm
Thực hi n thu t ệ ậ toán “face_change.
Chuy n ti p gói t i hàng xóm ể ế ớ các nút ngược chi u kim ng h ề đồ ồ e Upper interface
Các chức năng chính của khối này:
Gửi dữ u t i kh i GPSR_API kh i giao p liệ ớ ố là ố tiế cho các ng d ng ứ ụ
Kích ho t ch ạ ế độ chế độ chuyển ti p greedy ho c perimeter n u ế ặ ế nhận được d li u t GPSR_API ữ ệ ừ
T o 1 ng nh n d u t GPSR_API ạ luồ ậ ữ liệ ừ
Có các chức năng như sau:
Truy n unicast gói d u t i nút hàng xóm ho c quề ữ liệ ớ ặ ảng bá beacon t i ớ t t c nút hàng xóm thông qua ấ ảcác socket giao tiếp.
Kích ho t vi c nh n ạ ệ ậ ở chế độ greedy ho c perimeter n u nh n ặ ế ậ được gói d u t nút hàng xóm ữ liệ ừ
T o mạ ột luồng nh n d u t nút hàng xóm ậ ữliệ ừ các
2.5.3 Đị nh d ạ ng gói d ữ u GPSR li ệ
Data_packet_t nh d ng là đị ạ mà GPSR s d ng giao p v i ử ụ để tiế ớ các nút hàng xóm Nó đượ địc nh nghĩa như sau
Hình 2.8: định dạng gói dữ liệu GPSR
Trong đó: hdr : tham khảo hình 2.9
Lp : v gói chuy n sang ị trí mà tin ể chế độ perimeter
Lf : m điể mà đường c a gói xV vào giao n hi n t i ủ đi diệ ệ ạ
E0 : c nh u tiên qua c a giao di n n t i ạ đầ đi ủ ệ hiệ ạ
49 dest_post: v trí (x,y) c a ị ủ đích, hai s b n byte là ố ố
Hình 2.9: định dạng header trong gói tin GPSR p: Cờ cho piggyback, 1 bit
1: piggyback (nói cách khác, scr_node và scr_pos trong tiêu gói hi u l đề có ệ ực) type: ki u gói c a GPSR, 3 bit ể ủ
Dưới đây là một số thông tin quan trọng về các tham số trong giao thức: `payload_len` đại diện cho chiều dài của dữ liệu trong các byte, cho biết độ dài của thông điệp `scr_node` là một nút trong mạng P có khả năng được thiết lập để thực hiện chức năng beacon, giúp duy trì kết nối Cuối cùng, `scr_pos` chỉ định vị trí của nút trong mạng P, cũng được sử dụng để thực hiện beacon và đảm bảo kết nối ổn định.
2.5.4 Ưu và nhược điể m a Ưu điểm:
Cơ chếtìm tuy n và quyế ế địt nh nút trung gian nhanh chóng
Chỉ lưu ữ tr thông ctin a ủ các nút hàng xóm nên giảm s ố lượng b n ả tin định tuy n g i trong m ng ế ử đi ạ
Vì giao là thứ địc nh tuyến theo khoảng cách nên d a vào vi c khai ự ệ thác thông tin trí v ị s r t phù h p v i m ng ẽ ấ ợ ớ ạ MANET. b Nhược điểm
Khó triển khai các ứng d ng vì c n ph i liên k t c p v i ụ ầ ả ế trự tiế ớ các thư vi n GPSR_API ệ
Mô hình phát tri n c n ể ầ thiết ph i m t server ả có ộ lưu thông tin vtrữ ị trí điều đó làm giảm kh ả năng lưu độ ng c a m ng ủ ạ
Thuật toán còn quá đơn gi n nên ả đôi khi tuyế đượn c l a ch n ự ọ để truy n ề tinchưa đả m b o kh ả ả năngtruyền tin.
K ế t lu ậ n
Nội dung chương này tập trung vào giao thức định tuyến, đây là một yếu tố quan trọng để thực hiện nội dung của đề tài Giao thức định tuyến rất phong phú, mỗi loại có những ưu nhược điểm khác nhau, vì vậy để tìm được một giao thức phù hợp với mạng VANET là một thách thức lớn Hiện nay, các nghiên cứu trên thế giới vẫn chưa đưa ra được giao thức nào thực sự phù hợp, đặc biệt trong bối cảnh mạng VANET có nhiều thách thức Các nút mạng trong mạng VANET có tốc độ di chuyển cao, tốc độ di chuyển thay đổi rất nhanh, kết nối không dây với băng thông hạn chế, đây vừa là cơ hội vừa là thách thức cho việc đảm bảo thông tin liên lạc trong giao thông Chương này sẽ trình bày việc sử dụng các giao thức định tuyến trong giao thông khẩn cấp qua phiên SIP trong mạng VANET để hỗ trợ thông tin.
Chương 3: Giao th c SIP trong m ng VANET ứ ạ
Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị cầm tay và giá cả hợp lý đã thúc đẩy khả năng tính toán cao hơn trong mạng ad-hoc Mặc dù có nhiều nghiên cứu tập trung vào các giao thức định tuyến trong mạng ad-hoc, nhưng việc xây dựng ứng dụng cho mạng này vẫn còn hạn chế Để cải thiện điều này, cần có những giao thức mới phù hợp với đặc thù của mạng ad-hoc Đặc biệt, trong lĩnh vực truyền tải đa phương tiện, việc phát triển các giao thức báo hiệu là rất quan trọng Giao thức H.323 và SIP là hai giao thức báo hiệu chính được sử dụng rộng rãi cho việc quản lý phiên truyền multimedia như VoIP Trong khi H.323 sử dụng các bản nhắn phân tán, SIP lại sử dụng văn bản tương tự như HTML, giúp linh hoạt hơn trong việc mở rộng và tích hợp các yêu cầu khác nhau Do đó, SIP được coi là giao thức báo hiệu thích hợp nhất cho việc quản lý phiên trong các mạng ad-hoc.
Chương trình này giới thiệu ngắn gọn về giao thức SIP truyền thống, đồng thời nêu ra những khó khăn trong việc triển khai giao thức SIP trong mạng Ad-hoc Bài viết cũng đề xuất những hướng khắc phục hiệu quả cho các khó khăn đã nêu.
SIP là giao thức truyền thông được sử dụng rộng rãi cho mạng điện thoại IP, đặc biệt trong các cấu trúc mạng NGN, nơi nó được chọn làm giao thức báo hiệu chính Kể từ tháng 11 năm 2000, SIP đã được công nhận là giao thức báo hiệu của 3GPP và trở thành một phần quan trọng trong kiến trúc IMS Đặc điểm nổi bật của SIP bao gồm tính đơn giản, khả năng mở và dễ dàng triển khai, cùng với sự tương thích cao với các hệ thống IP hiện có.
3.1 T ng quang v giao th c SIP ổ ề ứ
Giao thức khởi tạo phiên SIP (Session Initiation Protocol) là một giao thức điều khiển được chuẩn hóa bởi IETF, có nhiệm vụ thiết lập, điều chỉnh và xóa bỏ các phiên làm việc giữa người dùng Các phiên làm việc này có thể bao gồm hội nghị đa phương tiện, cuộc gọi điện thoại điểm-điểm, v.v SIP được thực hiện kết hợp với các chuẩn giao thức IETF khác như SAP, SDP và MGCP (MEGACO) để cung cấp một phạm vi dịch vụ phong phú cho các dịch vụ VOIP Cấu trúc của SIP tương tự như cấu trúc của HTTP (giao thức client-server), bao gồm các yêu cầu được gửi từ người dùng SIP client đến SIP server, với server xử lý các yêu cầu và phản hồi lại client Thông điệp yêu cầu cùng với các thông điệp phản hồi tạo thành một chu trình SIP.
SIP (Session Initiation Protocol) là giao thức tín hiệu được sử dụng để thiết lập, quản lý và kết thúc các phiên trong một mạng IP Một phiên có thể là cuộc gọi điện thoại đơn giản giữa hai người hoặc một phiên hội nghị đa phương tiện SIP cũng hỗ trợ thực hiện các dịch vụ như nhắn tin tức thời (như Yahoo, MSN, Skype) với một danh sách bạn bè.
Here is the rewritten paragraph:SIP là một lựa chọn phổ biến cho các dịch vụ liên quan đến Voice over IP (VoIP) trong thời gian gần đây Nó được chuẩn hóa bởi tổ chức IETF và đang liên tục được phát triển và thay đổi để đáp ứng các yêu cầu mới, mở rộng phạm vi ứng dụng Tuy nhiên, cần lưu ý rằng SIP vẫn có hạn chế trong khâu thiết lập và hủy phiên, các chi tiết về trao đổi dữ liệu trong một phiên ví dụ như việc mã hóa hay giải mã.
53 b ộ mã liên quan t i ớ ph ngươ di n audio hay video không ệ được thực hi n hay giám ệ sát b i SIP do các giao c khác ở mà thứ
SIP là công c h h p dụ ỗtrợ ấ ẫn đố ới điệi v n thoại IP vì các lí do sau:
Nó có thể hoạt động vô trạng thái hoặc có trạng thái Vì vậy, sự hoạt động vô trạng thái cung cấp sự mở rộng tốt do các server không phải duy trì thông tin trạng thái của một khi sự thực hiện (transaction) đã được xử lý.
Here is the rewritten paragraph:Nó có thể sử dụng nhiều dạng học và cú pháp giao thức chuyển siêu văn bản để ăn được với giao thức HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), vì vậy nó cung cấp một cách thuận lợi để hoạt động trên các trình duyệt.
Nội dung bản tin SIP không rõ ràng và có thể được mô tả bằng nhiều cách khác nhau Nó có thể được trình bày thông qua các giao thức như MINE (Multipurpose Internet Mail Extension) hoặc ngôn ngữ đánh dấu XML (Extensible Markup Language).
Nó nhấn mạnh rằng người dùng có thể dễ dàng truy cập tài nguyên thông qua URL (Uniform Resource Locator) Điều này cung cấp cho người dùng khả năng khởi tạo cuộc giao tiếp bằng cách nhấp vào một liên kết trên trang web.
SIP được phát triển bởi nhóm làm việc SIP trong IETF, với phiên bản đầu tiên được ban hành vào năm 1999 trong tài liệu RFC 2543 Sau nhiều thay đổi và cải tiến, phiên bản hiện tại của SIP tuân thủ theo IETF RFC 3261, cho phép các hệ thống tuân theo RFC 2543 có thể tương tác với các hệ thống theo RFC 3261 Kể từ khi SIP được công bố, hàng trăm nhà sản xuất đã tung ra thị trường máy chủ và điện thoại hỗ trợ SIP, trong đó có Microsoft với sự hỗ trợ cho SIP trong Windows XP.
Hệ thống tin nhắn đa phương tiện (MMS) đã trở thành phương tiện chính để truyền tải thông điệp trong bối cảnh Internet phát triển mạnh mẽ Với sự gia tăng nhu cầu sử dụng dịch vụ này, việc xây dựng một hệ thống an toàn và hiệu quả thông qua các giao thức mạng IP đã trở nên cần thiết Nhiều giải pháp đã được đề xuất và một số đã được IETF chấp nhận, nhằm cải thiện khả năng truyền tải và bảo mật thông tin.
54 m t gi i pháp ộ ả chung nhất, ó đ chính là SIP (Session Initiation Protocol) M c dù v y ặ ậ s phát tri n c a SIP ự ể ủ trong IETF tr i qua nhi u giai o n ả ề đ ạ
Các b n nháp u tiên ả đầ được t o ó ạ ra, đ là “Session Invitation Protocol (SIP) – M.Handley, E.Schooler”, “Simple Conference Invitation Protocol (SCIP) –
H.Schulzrinme” C i ngu n SIP không d nh t o c ộ ồ ự đị ạ ra ơ chế m i m i ng i ờ ọ ườ tham gia một h i ngh l n ộ ị ớ trong mạng xương sống Internet Lúc này, i n tho i đ ệ ạ IP chưa thậ ự ồ ạt s t n t B n nháp u i ả đầ tiên được bi t t i ế ớ là “draft-ietf-mmusic- -sip 00” Nó ch ỉ bao g m m t ki u yêu c u yêu c u ồ ộ ể ầ là ầ thiế ật l p cuộc g ọi.
M t phiên b n m i hộ ả ớ ơ “draftn -ietf-mmusic- -sip 01” đượ đưc a s i u ra là ự đ ề chỉnh v SIP- về 0 Nó n ẫ chưa cho th y hình d ng c a SIP nh chúng bi t t i ngày ấ ạ ủ ư ta ế ớ nay
T ổ chức IETF xu t b n m t b n nháp ấ ả ộ ả được g i v i ọ ớ cái tên “draft-ietf- mmusic- -sip 12” Nó chứa yêu c u SIP ngày nay sáu ầ mà có
SIP xuất b n RFC 2543 nhả ư m t chu n ộ ẩ Nó là được hi u chệ ỉnh t o để ạ ra phiên b n hi n i h n t ả ệ đạ ơ ừ RFC 3261 SIP chính c thứ được ra đời.
3.1.2 Các ch ức năng củ a SIP
Để mời người dùng tham gia vào một phiên liên lạc (communication session) hay còn gọi là giao dịch (Transaction), hệ thống cần có khả năng nhận biết người dùng đang trực tuyến hay ngoại tuyến và hiểu rõ khả năng của thiết bị mà người dùng đang sử dụng (terminal capacity).
Thiế ật l p phiên (chuy n tể ải thông tin liên quan đến phiên liên l c - ạ session description)
Thay đổi các đặc tính liên quan đến phiên liên l c ạ
Kết thúc phiên Để ự th c hi n chệ ức năng điều khi n phiên, SIP h tr 5 chể ỗ ợ ức năng sau:
Định v ị người dùng (User Location): Xác định v trí thi t b u cu i ị ế ị đầ ố khách hàng
Năng lực người dùng (User capabilities): Xác định phương tiện và các thông số người sử ụ d ng
Khả ụng người dùng (User availability): Xác đị d nh tr ng thái và tính s n ạ ẵ sàng của thuê bao b gị ọ ể ắ ầi đ b t đ u thi t lế ập đường truyền
Thiế ật l p phiên (session setup): thi t l p các thông s c a phiên cho c ế ậ ố ủ ả thuê bao chủ ọ g i và thuê bao b g i ị ọ
Quản lý phiên ( session management): t o k t thúc và s i phiên ạ ế ử đổ
Truy n thông s d ng giao th c SIP trong m ng VANET 63 ề ử ụ ứ ạ 1 Các v ấ n đ ề khi s d ng giao th c SIP trong m ng VANETử ụứạ
Trong mô hình SIP, các server như proxy, registrar, redirect và location đóng vai trò quan trọng Proxy giúp chỉ định địa chỉ đến client mục tiêu, trong khi registrar lưu giữ thông tin đăng ký của các client Redirect hướng dẫn client đến địa chỉ mới để thực hiện kết nối hiệu quả.
"Bạn" trong môi trường mạng hiện nay cho thấy rằng việc xây dựng các server là rất cần thiết để tạo ra một hệ thống mạng tập trung hoạt động hiệu quả Mặc dù SIP đã được triển khai thành công trong nhiều lĩnh vực, nhưng nó không hoạt động tốt trong các môi trường phân tán, chẳng hạn như các mạng học mà không có điều kiện nhất định phù hợp.
Mạng Ad-hoc, như đã trình bày trong chương 1, là một tập hợp các nút di động không dây tạo thành một mạng không hữu tuyến Mỗi nút trong mạng đóng vai trò như một router và có khả năng chuyển tiếp gói tin để kết nối từ các nút trong không gian vô tuyến của nó Chúng ta cần nhận diện các đặc trưng chính của mạng Ad-hoc.
Không có hạ ầ t ng c nh ố đị
Topo m ng thay i không d oán vì s di chuy n c a nút ạ đổ thể ự đ ự ể ủ các
Các k t n không dây b ng ế ối có ă thông th p, t s l i ấ ỉ ố ỗ cao và thiế đồu ng b ộ
Các nút có th ể là các thi t b c m tay, gi i h n v kho ng vô tuyế ị ầ ớ ạ ề ả ến và kh n ng ả ă tính toán.
Do các nút di động có khả năng tự do, chúng có thể tham gia học tập một cách linh hoạt và tùy ý bất kỳ thời điểm nào Điều này không khuyến khích việc ép buộc nút nào thành một server báo hiệu Các nút di chuyển trong mạng cần có độ cao và khả năng thoát khởi hệ thống để đảm bảo tính ổn định Điều này dẫn đến sự nghiêm ngặt trong việc bảo vệ toàn bộ hệ thống, nhất là khi một nút có thể đóng vai trò như một server Do đó, để triển khai SIP trong các mạng học, chúng ta buộc phải sử dụng mô hình phân tán.
Các mạng Ad-hoc hoạt động chủ yếu trong hai chế độ: chế độ cách ly và chế độ đồng quy Trong chế độ cách ly, các nút tạo thành một mạng tự duy không phụ thuộc vào mạng bên ngoài Ngược lại, trong chế độ đồng quy, một gateway đóng vai trò trung gian, cho phép giao tiếp giữa mạng Internet và mạng Ad-hoc, từ đó hỗ trợ truyền thông giữa hai mạng này.
Hình 3.6: Mạng Adhoc ở chế độ cách ly
Hình 3.7: Mạng Adhoc ở chế độ đồng quy
Trong một số trường hợp, việc phân giải địa chỉ SIP AOR (Address-of-record) thông thường không thể áp dụng cho các yêu cầu bảo mật SIP, dựa trên một số cấu hình thực tế và thể chế đã được thiết lập trước Dưới đây là lý do cho tình huống này.
Việc phân giải thông tin AOR binding không liên quan đến REGISTRAR mà tập trung vào một địa chỉ cụ thể trong mạng ad hoc, nơi mà các nút hoạt động Các giải pháp hiện tại chỉ cho phép thăm dò thông tin binding của nút đó Do sự phân tán của các nút trong mạng, việc xác định và định vị thăm dò một nút cụ thể trở thành một thách thức lớn trong môi trường ad hoc.
Việc định tuyến các bản SIP thông qua một số nút server (proxy) trong mạng ad-hoc gặp khó khăn do sự di chuyển của các nút Giải pháp cho vấn đề này là sử dụng giao thức định tuyến mạng ad-hoc để đảm bảo việc định tuyến bản SIP, hoặc có thể định tuyến tin nhắn theo kiểu tích hợp với giao thức định tuyến hoặc theo một con đường cố định với giao thức định tuyến.
Trong cộng đồng nghiên cứu SIP, có nhiều tranh cãi về việc liệu chế độ đồng quy có thể áp dụng cho mạng Ad-hoc hay không Việc phân tích thông tin giả trong AOR binding luôn là một vấn đề đáng chú ý.
Gateway này cung cấp thông tin đăng ký cho các nút di động, nhưng không đảm bảo quy tắc để xử lý các bản tin SIP Điều này có thể dẫn đến việc không hiệu quả trong việc truyền tải thông tin giữa các nút, đặc biệt là trong trường hợp cần kết nối end-to-end Do đó, gateway cần được cập nhật thường xuyên để đảm bảo tính tương thích và hoạt động hiệu quả với các bản tin SIP.
Trong này, s đồ án ẽ trình bày cách ti p c n d a trên vi c tích h p v i các ế ậ ự ệ ợ ớ giao thứ địc nh tuyến c a nhóm giủ tác ả thu c trung ộ tâm nghiên cứu Motorola n Ấ Độ
[4] (trong quá trình tìm hi u ể cho thấ y gi i pháp này r t kh ả ấ ảthi) Có hai cách tiế p c n ậ d a trên giao c nh tuy n:ự thứ đị ế
Loosely coupled approach (LCA – các tiếp cận kết hợp lỏng lẻo): trong đó vi c tìm i m cu i SIP ệ đ ể ố được tách bi t v i giao th c nh tuy n, và ệ ớ ứ đị ế
Tightly couple approach (TCA cách p c n k t h p – tiế ậ ế ợ chặt): trong đó vi c ệ tìm i m cu i SIP đ ể ố được tích h p v i giao th c nh tuy n ợ ớ ứ đị ế
Hình 3.8 : Lược đồ chức năng của LCA và TCA
3.2.2 Nhắc lại về giao thức định tuy n ế
Định tuyến trong mạng được chia thành hai loại chính: định tuyến chủ động (proactive) và định tuyến bị động (reactive) Trong định tuyến chủ động, các kết quả được tính toán dựa trên các thông điệp quảng bá khả năng định tuyến và được lưu trữ để sử dụng sau này Ngược lại, định tuyến bị động tính toán các nhánh khi có yêu cầu, thông qua việc tràn lấp (flooding) với các gói thăm dò Định tuyến chủ động thường tạo ra nhánh nhanh hơn so với định tuyến bị động, nhưng đôi khi có thể gây ra độ trễ và không hiệu quả trong việc cập nhật trạng thái các nút.
Here is the rewritten article in Vietnamese, complying with SEO rules:Giao thức định tuyến trên cluster được ra đời nhằm khắc phục những hạn chế của các giao thức khác, bao gồm giao thức proactive với chi phí cao và độ tin cậy thấp, cũng như giao thức reactive có thể gây ra "broadcast storm" do các luồng flooding và trễ Trong định tuyến trên cluster, một cluster được chia thành các nút, với một head cluster có khả năng nhận biết và điều khiển toàn bộ các thành viên khác trong cluster, đảm nhiệm vai trò truyền thông giữa các nút thành viên Quá trình flooding các gói tin chỉ được thực hiện thông qua các head cluster, hạn chế được luồng flooding Giao thức định tuyến trên cluster tạo ra một topo mạng backbone với các head cluster, giúp dễ dàng triển khai các giao thức có trong mạng Internet Hơn nữa, việc tích hợp giao thức SIP vào giao thức định tuyến trên cluster giúp các nút trong cluster được quản lý và điều khiển hiệu quả.
Như ậ v y, này s đồ án ẽ trình bày vi c ệ tích h p giao ợ thứ địc nh tuyến d a ự trên cluster theo c h ng ả ướ TCA và LCA
Here is a rewritten paragraph that contains the meaning of the original text, complying with SEO rules:"LCA được ứng dụng rộng rãi trong việc tính toán tuyến đường ngắn nhất trên mạng lưới ad-hoc và AODV là một giao thức định tuyến được sử dụng phổ biến để tìm kiếm tuyến đường tối ưu Khi áp dụng LCA vào AODV, chúng ta có thể tận dụng khả năng tính toán tuyến đường ngắn nhất của LCA để tìm kiếm tuyến đường tối ưu, từ đó nâng cao hiệu suất của mạng lưới ad-hoc."
IP đích cho trước Cách p c n này nh ngh a hai i b n tin, ó SIPRREQ tiế ậ đị ĩ loạ ả đ là
68 và SIPRREP là các thông điệp trong giao thức AODV, bao gồm RREQ và RREP tương ứng, nhằm xác định nút đích thông qua địa chỉ SIP AOR Hình 3.9 minh họa cấu trúc của thông điệp SIPRREQ.
Hình3.9: Định dạng bản tin SIPRREQ
SIPRREQ m t ID là một chuỗi duy nhất nhận dạng một bản SIPRREQ khi được xem xét liên quan đến địa chỉ giao thức SIP URI Địa chỉ mục tiêu là SIP AOR của mục tiêu di động trong đó bên yêu cầu độ đầu muốn thiết lập một phiên.
K ế t Lu ậ n
Nội dung của chương này trình bày về giao thức SIP truyền thống và các khó khăn khi triển khai giao thức SIP trong các mạng phân tán như mạng học Chúng tôi đã tìm hiểu các cách tích hợp giao thức SIP với các giao thức định tuyến cho mạng học Để thực hiện điều này, chúng tôi đã có nhiều nghiên cứu tập trung vào giao thức định tuyến trong mạng học Dựa trên những giao thức định tuyến đó, hai cách tiếp cận được hình thành: một là cách tiếp cận kết hợp lỏng, trong đó giao thức SIP được tách hoàn toàn khỏi giao thức định tuyến bên dưới; hai là cách tiếp cận kết hợp chặt chẽ Chương này đã đề xuất cách sử dụng thuật toán định tuyến dựa trên cluster để tích hợp với việc tìm kiếm điểm cuối SIP trong cách tiếp cận kết hợp chặt chẽ Như vậy, với hai cách tiếp cận trên, chúng tôi đã hoàn toàn có thể xây dựng các ứng dụng SIP cho mạng học, điều này thể hiện một khái niệm mới mẻ và khá thú vị.
Nội dung của bài viết tập trung vào việc triển khai hai phương pháp mô phỏng khác nhau Bài viết cũng đề cập đến việc đánh giá chất lượng dịch vụ và phương pháp nâng cao sự hài lòng của khách hàng Những khía cạnh này sẽ được phân tích để đưa ra những giải pháp hiệu quả.
Ứ ng d ụng đa phương tiện liên quang đế n m ng VANET và mô ph ng ạ ỏ
Mô hình và thông s trong k ch b n mô ph ố ị ả ỏ ng
Nghiên cứu các kịch bản quy mô lớn trong xe cảm ứng ad-hoc là rất quan trọng đối với việc thiết kế các giao thức truyền thông và các ứng dụng Quản lý và hoạt động của mạng thông tin lớn tại các nút thực sự là không thể thiếu, mô phỏng quy mô lớn được coi là phương pháp hiệu quả nhất để đánh giá các kịch bản quy mô lớn như vậy Tuy nhiên, mô phỏng sử dụng rộng rãi NS-3 có hiệu suất hạn chế và khó khăn trong khả năng mở rộng, làm cho mô phỏng của các mạng quy mô trung bình với hơn 1.000 nút trở nên rất khó khăn Trong luận văn này, các nguồn hạn chế hiệu suất như vậy được xác định và đề xuất cải tiến có thể liên quan đến vật lý và tính di động của NS-3 Kết quả của luận văn cho thấy rằng các đề xuất NS-3 tối ưu hóa dẫn đến những cải tiến hiệu suất đáng kể trong thời gian thực hiện và sử dụng bền vững, làm cho nó khả thi hơn để chạy mô phỏng quy mô lớn.
4.2 Mô ph ng mỏ ạng VANET trên đường cao t c b ng công c ố ằ ụ NS3
Nghiên cứu về mạng VANET yêu cầu các công cụ mô phỏng hiệu quả, chính xác và đáng tin cậy Sự di chuyển của phương tiện và hành vi lái xe có thể ảnh hưởng đến các thông báo mạng, do đó, công cụ mô phỏng cần bao gồm một mô hình động của phương tiện với chất lượng mạng tốt Chúng tôi sẽ giới thiệu việc thực hiện đầu tiên bằng mô hình phương tiện NS3, tiếp theo là công cụ mô phỏng NS2 Việc di chuyển của phương tiện và mạng truyền thông được tích hợp thông qua các sự kiện Có thể gửi thông điệp mạng để cập nhật vị trí của các phương tiện theo thời gian thực Để hỗ trợ việc mô phỏng, chúng tôi sẽ thực hiện một mô hình đường thông minh, quản lý sự di động của các xe và cho phép tùy chỉnh cho người dùng khác nhau.
4.3 Các thành phần thi t kế ế, sau đó bao gồm 5 thành ph n chính ầ
Vehicle - Phương tiện di động có ch a thi t b truy n thông ứ ế ị ề không dây
Obstacle - một phương tiện không có tính di động
Model - mô hình di động
LaneChange - Các mô hình thay đổi làn đường
Đường cao tốc được chia thành bốn làn để quản lý lưu lượng giao thông hiệu quả Các mô hình xe cộ di chuyển, đặc biệt là các loại phương tiện, cần phải được theo dõi và điều chỉnh vị trí cũng như chuyển động để đảm bảo an toàn Việc sử dụng đường cao tốc phải được tối ưu hóa, bao gồm các yếu tố như chiều dài, số lượng làn xe, và hướng di chuyển, nhằm giảm thiểu tình trạng ùn tắc giao thông.
Hình 4.1: mô hình các lớp của các thành phần chính trong thiết kế
Trong ph n ti p theo, chúng ta s mô t m i l p theo th t Mã ngu n, bao ầ ế ẽ ả ỗ ớ ứ ự ồ g m c mồ ả ột ví dụ và tài li u, có s n tr c tuy n (ODU 2010) ệ ẵ ự ế a) Vehicle
M i m t Vehicle là mỗ ộ ột nút di động có ch a m t thi t b truy n thông không ứ ộ ế ị ề dây m t Vehicle có các thu c tính sau: ộ ộ
Lane - S ố làn xe trên đường cao tốc tại vịtrí của xe
Direction - t -ừ 1 đến 1 ( v -ới 1 là hướng đông và 1 là hướng tây)
Vị trí được xác định bởi một vector (x, y, z), trong đó x là khoảng cách từ phía sau của xe, y là trung tâm của chiếc xe và z là độ cao của xe so với mặt đường cao tốc Đơn vị đo lường được sử dụng là mét.
Model - thi t lế ập mô hình di động, v n t c mong muậ ố ốn được kết h p vợ ới các mô hình di động
Lanechange - thiết lập mô hình thay đổi làn đường
Nút tĩnh là một chướng ngại vật chứa thiết bị truyền thông không dây, được thiết kế để kèm theo các làn xe Mặc dù nó có khả năng hoạt động như một phương tiện, nhưng không thể di chuyển Chướng ngại vật này có thể được sử dụng như hàng rào để đảm bảo an toàn giao thông.
Làn đường ho c t m th i ng ng ng ng dặ ạ ờ ừ ừ ẫn đến tình tr ng t c nghạ ắ ẽn trên đường cao t c Nếu mố ế ột chướng ng i vạ ật đặt trên đường cao t c, nó phải có mố ả ột hướng đi và 1 làn đường Mô hình di chuyển đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả giao thông.
Mô hình là tập hợp các thuộc tính được thực hiện cho một phương tiện Chúng ta thực hiện mô hình lái xe thông minh trong NS3 dựa trên các phương trình và thông số được phát triển bởi Treiber.
Mô hình lái xe thông minh là một mô hình dòng xe, trong đó mỗi phương tiện tăng tốc hay giảm tốc dựa vào tốc độ riêng của mình, mong muốn của tài xế, và vị trí của xe phía trước trong cùng làn đường Mô hình thay đổi làn đường (Lane change model) là phương pháp thực hiện sự thay đổi các làn đường cho phương tiện, dựa trên các thông số được phát triển bởi phương trình Treiber Mỗi lần thay đổi làn đường phải đáp ứng tiêu chí an toàn và tiêu chí khuyến khích.
86 e) Highway là l p gi ớ ữ các phương tiện và qu n lý s chuyả ự ển động c a chúng.ủ
Hình 4.2: Một phân đoạn ngắn của đường cao tốc
Các chiếc ô tô con được thể hiện bằng hình ảnh màu xanh, trong khi các xe ô tô tải là hình ảnh màu đỏ Đường (a) là đường cao tốc một chiều với 3 làn, còn đường (b) là đường cao tốc hai chiều với 4 làn.
Hình 4.3: Thời gian thực trôi qua trong 1 phút của mô phỏng giao thông dày đặc ( trung bình 180 xe / 1km)
Hình 4.4: Sự dịch chuyển của một chiếc xe và tốc độ trong một bước mô phỏng duy nhất với các giá trị deltaT khác nhau
Kết quả mật độ trung bình của mã trong NS3 và Java Applet được so sánh cho các dòng lưu lượng và tốc độ mong muốn khác nhau, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa hai nền tảng.
Hình 4.6: Trung bình sự khác biệt trong vị trí (m) và tốc độ trung bình
(m/s) giữa NS3 và java applet
Hình 4.7: Đường cao tốc 1000m với hai làn xe mỗi chiều tại thời điểm
2 phút 40 giây, xe cảnh sát đã dừng tại làn đường bên cạnh chiếc xe bị hỏng tại thời điểm 20s, gây ra tắc nghẽn sau đó 4.4 Kết luận
Trong phần mô phỏng này, chúng tôi đã mô tả một mô hình xe cộ di động tích hợp với các chức năng mạng trong NS3 Mô phỏng VANET bao gồm tính di động và mô hình mạng, cho phép mạng thông tin ảnh hưởng đến tính chuyển động của phương tiện Đây là mục tiêu chính của việc triển khai VANET trong tương lai.
K t lu ế ận và hướ ng nghiên c u ứ
Kết luận chung, đồ án đã thực hiện nghiên cứu truyền thông sử dụng giao thức SIP qua mạng VANET Để có thể truyền đạt thông tin trong hình mạng về dịch vụ, việc sử dụng giao thức SIP là điều không thể thiếu Mục tiêu chính của đồ án là đề xuất cách thức giao tiếp SIP dựa trên giao thức này – điều mà đã thu hút được nhiều nghiên cứu trong thời gian qua và đạt được những kết quả đáng kể Đồ án đã thực hiện thành công việc mô phỏng một phần của cách thức này Các kết quả đưa ra cho thấy rất khả quan, chứng tỏ rằng việc khởi tạo một phiên truyền đạt thông tin là khả thi.
D a trên ự các k t qu ban u c a ế ả đầ ủ đồ án, còn r t nhi u v n ấ ề ấ đề c n ầ được nghiên c u và phát n ứ triể
Thực hi n ệ mô phỏng cách ti p c n ế ậ TCA kh i t o m t phiên để ở ạ ộ d a trên SIP trong mự ạng VANET
Để đánh giá chính xác ưu nhược điểm của hai cách tiếp cận này, chúng ta cần xét đến các yếu tố như chi phí duy trì cluster, thời gian hình thành cluster, khả năng duy trì phiên khi có những thay đổi trong mô hình, từ đó đưa ra quyết định phù hợp cho doanh nghiệp.
Đánh giá nh hả ưởng c a giao th c SIP i v i ch t lủ ứ đố ớ ấ ượng d ch ị v a ụ đ phương n trong m ng tiệ ạ VANET
Triển khai m t ộ thí nghiệm m ng ạ VANET cụ th ể để đưa ra đánh giá cu i cùng ố
Các thành ph ầ n thi t k ế ế, sau đó bao gồ m 5 thành ph n chính 83 ầ 4.4 K ế t lu ậ n
Vehicle - Phương tiện di động có ch a thi t b truy n thông ứ ế ị ề không dây
Obstacle - một phương tiện không có tính di động
Model - mô hình di động
LaneChange - Các mô hình thay đổi làn đường
Đường cao tốc được chia thành 4 làn để phân chia lưu lượng giao thông hiệu quả Các phương tiện di chuyển cần được theo dõi vị trí và chuyển động của nhau, nhằm đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông Việc sử dụng đường cao tốc phải được tối ưu hóa, bao gồm việc điều chỉnh chiều dài, số lượng làn xe, và hướng di chuyển của các phương tiện, nhằm giảm thiểu ùn tắc và nâng cao hiệu suất giao thông.
Hình 4.1: mô hình các lớp của các thành phần chính trong thiết kế
Trong ph n ti p theo, chúng ta s mô t m i l p theo th t Mã ngu n, bao ầ ế ẽ ả ỗ ớ ứ ự ồ g m c mồ ả ột ví dụ và tài li u, có s n tr c tuy n (ODU 2010) ệ ẵ ự ế a) Vehicle
M i m t Vehicle là mỗ ộ ột nút di động có ch a m t thi t b truy n thông không ứ ộ ế ị ề dây m t Vehicle có các thu c tính sau: ộ ộ
Lane - S ố làn xe trên đường cao tốc tại vịtrí của xe
Direction - t -ừ 1 đến 1 ( v -ới 1 là hướng đông và 1 là hướng tây)
Vị trí được xác định bởi một vector (x, y, z), trong đó x là khoảng cách từ phía sau của xe, y là trung tâm của chiếc xe, và z là độ cao của xe so với mặt đường cao tốc Đơn vị đo lường được sử dụng là mét.
Model - thi t lế ập mô hình di động, v n t c mong muậ ố ốn được kết h p vợ ới các mô hình di động
Lanechange - thiết lập mô hình thay đổi làn đường
Nút tĩnh là một chướng ngại vật chứa thiết bị truyền thông không dây, được lắp đặt tại các lối xe và có khả năng như một phương tiện Tuy nhiên, nó không thể di chuyển Chướng ngại vật này có thể được sử dụng như hàng rào để đóng đường.
Làn đường hẹp có thể dẫn đến tình trạng tắc nghẽn trên đường cao tốc Nếu một chướng ngại vật đặt trên đường cao tốc, nó phải có ảnh hưởng đến một hướng đi và một làn đường Mô hình di chuyển cũng cần được xem xét trong bối cảnh này.
Mô hình là tập hợp các thuộc tính được thực hiện cho một phương tiện Chúng ta thực hiện mô hình lái xe thông minh trong NS3 dựa trên các phương trình và thông số được phát triển bởi Treiber.
Mô hình lái xe thông minh là một hệ thống điều khiển phương tiện, trong đó tốc độ và hành vi của xe được điều chỉnh dựa trên tốc độ riêng của từng xe, mong muốn của người lái và vị trí của xe phía trước trong cùng làn đường Mô hình thay đổi làn đường (Lane change model) là phương pháp thực hiện việc chuyển đổi giữa các làn đường, dựa trên các thông số được phát triển từ phương trình của Treiber Mỗi lần thay đổi làn đường cần phải đáp ứng tiêu chí an toàn và khuyến khích.
86 e) Highway là l p gi ớ ữ các phương tiện và qu n lý s chuyả ự ển động c a chúng.ủ
Hình 4.2: Một phân đoạn ngắn của đường cao tốc
Các chiếc ô tô con được hiển thị bằng các hình ảnh màu xanh, trong khi các xe ô tô tải được thể hiện bằng hình ảnh màu đỏ Trong đó, (a) là đường cao tốc một chiều với 3 làn, còn (b) là đường cao tốc hai chiều với 4 làn.
Hình 4.3: Thời gian thực trôi qua trong 1 phút của mô phỏng giao thông dày đặc ( trung bình 180 xe / 1km)
Hình 4.4: Sự dịch chuyển của một chiếc xe và tốc độ trong một bước mô phỏng duy nhất với các giá trị deltaT khác nhau
Hình 4.5 so sánh kết quả mật độ trung bình của mã nguồn trong NS3 và Java Applet, với các dòng lưu lượng và tốc độ mong muốn khác nhau Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa hai nền tảng, ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng xử lý lưu lượng.
Hình 4.6: Trung bình sự khác biệt trong vị trí (m) và tốc độ trung bình
(m/s) giữa NS3 và java applet
Hình 4.7: Đường cao tốc 1000m với hai làn xe mỗi chiều tại thời điểm
2 phút 40 giây, xe cảnh sát đã dừng tại làn đường bên cạnh chiếc xe bị hỏng tại thời điểm 20s, gây ra tắc nghẽn sau đó 4.4 Kết luận
Trong phần mô phỏng này, chúng tôi đã mô tả một mô hình xe cộ di động tích hợp với các chức năng mạng trong NS3 Mô phỏng VANET bao gồm các yếu tố như tính di động và mô hình mạng, rất cần thiết để cho phép mạng thông tin ảnh hưởng đến tính chuyển động của phương tiện Đây là mục tiêu chính của việc triển khai VANET trong tương lai.
K t lu ế ận và hướ ng nghiên c u ứ
Đồ án này thực hiện nghiên cứu về việc sử dụng giao thức SIP qua mạng VANET Để có thể truyền dữ liệu và thông tin trong hình mạng này, giao thức SIP là yếu tố không thể thiếu Mục tiêu chính của đồ án là đề xuất cách thức giao tiếp SIP dựa trên giao thức mạng tự động – điều mà đã thu hút được nhiều nghiên cứu trong thời gian qua và đạt được những kết quả đáng kể Đồ án đã thực hiện thành công việc mô phỏng một phần của cách thức giao tiếp này Các kết quả đưa ra chứng tỏ rằng việc khởi tạo một phiên truyền dữ liệu và thông tin là khả thi trong mạng VANET.
D a trên ự các k t qu ban u c a ế ả đầ ủ đồ án, còn r t nhi u v n ấ ề ấ đề c n ầ được nghiên c u và phát n ứ triể
Thực hi n ệ mô phỏng cách ti p c n ế ậ TCA kh i t o m t phiên để ở ạ ộ d a trên SIP trong mự ạng VANET
Đánh giá chính xác ưu và nhược điểm của hai phương pháp để tối ưu hóa chi phí duy trì cluster, giảm thời gian hình thành cluster, và nâng cao khả năng duy trì phiên khi có những thay đổi trong môi trường hoạt động là rất quan trọng.
Đánh giá nh hả ưởng c a giao th c SIP i v i ch t lủ ứ đố ớ ấ ượng d ch ị v a ụ đ phương n trong m ng tiệ ạ VANET
Triển khai m t ộ thí nghiệm m ng ạ VANET cụ th ể để đưa ra đánh giá cu i cùng ố