Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của một số kỹ thuật duy trì và cập nhật trạng thái đường truyền trong mạng không dây phi cấu trúc

Trang 1 bưq1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Nguyễn Phương Thanh NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ KỸ THUẬT DUY TRÌ VÀ CẬP NHẬT TRẠNG THÁI ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG

bưq1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

Nguyễn Phương Thanh

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ

KỸ THUẬT DUY TRÌ VÀ CẬP NHẬT TRẠNG THÁI ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

Nguyễn Phương Thanh

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ

KỸ THUẬT DUY TRÌ VÀ CẬP NHẬT TRẠNG THÁI ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC

Ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 8480101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐỖ ĐÌNH CƯỜNG

Thái Nguyên - 2023

LỜI CẢM ƠN

Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo

và Khoa Công nghệ thông tin thuộc Trường Đại học Công nghệ thông tin và

Truyền thông - Đại học Thái Nguyên cùng với các thầy cô đã tận tình hướng

dẫn và tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu

và hoàn thiện luận văn này

Tôi đặc biệt muốn bày tỏ lòng biết ơn đến TS Đỗ Đình Cường - người

thầy đã hướng dẫn tôi trực tiếp trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã

cùng tạo điều kiện cho tôi nghiên cứu và hoàn thành đề tài này

Tuy nhiên, tôi hiểu rằng khả năng nghiên cứu và viết luận văn của tôi còn

hạn chế, do đó tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các thầy cô giáo,

bạn bè và đồng nghiệp để hoàn thiện hơn công trình của tôi

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2023

Học viên

Nguyễn Phương Thanh

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ 1

DANH MỤC BẢNG BIỂU 2

MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN PHÂN VÙNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC 6

1.1 Khái niệm và đặc điểm của mạng không dây phi cấu trúc 6

1.1.1 Khái niệm mạng không dây phi cấu trúc 6

1.1.2 Đặc điểm của mạng không dây phi cấu trúc 7

1.1.3 Ứng dụng của mạng không dây phi cấu trúc 9

1.2 Một số kỹ thuật phân vùng trong mạng không dây phi cấu trúc 10

1.3 Một số kỹ thuật duy trì thông tin định tuyến giữa các vùng 15

1.5 Tổng kết Chương 1 18

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KỸ THUẬT DUY TRÌ VÀ CẬP NHẬT THÔNG TIN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC PHÂN VÙNG 20

2.1 Một số ký hiệu và thuật ngữ 20

2.2 Kỹ thuật không dựa vào nút quản lý vùng 21

2.3 Kỹ thuật dựa vào nút quản lý vùng 28

2.4 Kỹ thuật khai thác thông tin nút lân cận 32

2.5 Độ phức tạp của các kỹ thuật bảo trì thông tin định tuyến vùng 34

2.6 Tổng kết Chương 2 36

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC PHÂN CỤM THEO KỸ THUẬT DUY TRÌ VÀ CẬP NHẬT THÔNG TIN ĐỊNH TUYẾN 37

3.1 Các độ đo đánh giá hiệu năng 37

3.2 Kịch bản mô phỏng 38

3.3 Kết quả mô phỏng và đánh giá 39

3.3.1 Mô hình nút di động ngẫu nhiên 39

3.3.2 Mô hình nút di động dạng lưới 46

3.4 Tổng kết Chương 3 51

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Một ví dụ của mạng không dây phi cấu trúc 6

Hình 2.1 Xây dựng bảng định tuyến trong CWOHO 21

Hình 2.4 Định tuyến trong CWHO 31

Hình 3.1 Tỉ lệ truyền thành công theo số lượng vùng 40

Hình 3.2 Số chặng trung bình theo số lượng vùng 41

Hình 3.3 Tỉ lệ truyền thành công theo tốc độ di chuyển 42

Hình 3.4 Số chặng trung bình theo tốc độ di chuyển 43

Hình 3.5 Tỉ lệ truyền thành công theo thời gian tạm dừng 44

Hình 3.6 Số chặng trung bình theo thời gian tạm dừng 44

Hình 3.7 Chi phí điều khiển theo số vùng 45

Hình 3.8 Chi phí điều khiển theo thời gian tạm dừng 46

Hình 3.12 Tỉ lệ truyền thành công theo số lượng vùng 47

Hình 3.13 Số chặng trung bình theo số lượng vùng 47

Hình 3.14 Tỉ lệ truyền thành công theo kích thước khối 48

Hình 3.15 Số chặng trung bình theo kích thước khối 49

Hình 3.16 Tỉ lệ truyền thành công theo tốc độ di chuyển tối đa 50

Hình 3.17 Số chặng trung bình theo tốc độ di chuyển tối đa 50

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Một số kỹ thuật phân vùng tiêu biểu 18

Bảng 2.1 Một số kí hiệu và thuật ngữ 20

Bảng 2.2 Ví dụ về bảng định tuyến của nút 2 26

Bảng 2.3 ClusterID dạng tuần tự trong CNI 33

Bảng 3.1 Giá trị các tham số mô phỏng 39

MỞ ĐẦU

Mạng không dây phi cấu trúc [1] là một hệ thống mạng bao gồm các nút mạng di động không dây được kết nối với nhau mà không cần sự hỗ trợ của các trạm truy cập cơ sở cố định Mỗi nút mạng vừa là một thiết bị đầu cuối, vừa là một bộ định tuyến để chuyển tiếp các gói tin dữ liệu được truyền đi trong mạng Trong mạng không dây phi cấu trúc có số lượng nút lớn, phân vùng [2] là

kỹ thuật đã được đề xuất để thích ứng với tính chất di động của các nút mạng

và khả năng mở rộng của mạng Các giao thức định tuyến theo vùng có khả năng mở rộng tốt hơn các giao thức định tuyến phẳng vì kỹ thuật phân vùng làm giảm kích thước của bảng định tuyến và chi phí cần thiết để duy trì thông tin định tuyến Phân vùng có thể làm tăng tính sẵn sàng của thông tin trong mạng, chẳng hạn như vị trí của các nút di động, bằng cách nhân bản thông tin tới các nút trong các vùng khác nhau Khi triển khai truyền thông quảng bá hoặc truyền thông đa điểm, kỹ thuật phân vùng cho phép lan truyền thông tin một cách có chọn lọc để giảm các gói tin quảng bá dư thừa Hơn nữa, việc phân vùng sẽ tạo hỗ trợ cho việc quản lý tài nguyên một cách hiệu quả bằng cách kiểm soát được việc chia sẻ và tiết kiệm tài nguyên nhằm đáp ứng các yêu cầu QoS của ứng dụng

Trong thời gian qua, đã có những kết quả nghiên cứu về kỹ thuật phân vùng trong mạng không dây phi cấu trúc [3 - 6], chẳng hạn như sử dụng tập quản lý vùng, phân vùng phân tán, phân vùng trên cơ sở tín hiệu và trên cơ sở

vị trí Các nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng các vùng để quản lý sự

di động của nút hoặc tối ưu hóa sức mạnh/chi phí của các nút quản lý vùng Đối với các mạng không dây phi cấu trúc đã được phân vùng, nghiên cứu trong [7] đã đề xuất các kỹ thuật và kỹ thuật khác nhau để triển khai một tầng con phía trên thực hiện nhiệm vụ bảo trì và quản lý trạng thái động của các

vùng, bao gồm trạng thái các nút và dữ liệu/tệp sẵn sàng, kết nối mạng, băng thông, khả năng xử lý và những thông tin khác Mục tiêu của kỹ thuật này là ẩn

đi tính động của các vùng để cải thiện hiệu năng của các ứng dụng trong mạng không dây phi cấu trúc đã được phân vùng

Để duy trì trạng thái của các vùng liên quan đến thu thập và phân phối thông tin trong mạng không dây phi cấu trúc, ta phải giải quyết vấn đề bảo trì Trong giai đoạn thu thập, các nút mạng sẽ thu thập thông tin cục bộ trong vùng Trong giai đoạn phân phối, thông tin sẽ được chia sẻ với các vùng khác Tuy nhiên, tính di động của các nút và sự thay đổi thường xuyên của trạng thái các vùng là một thách thức trong việc bảo trì mạng Điều này dẫn đến tăng chi phí cho các hoạt động thu thập và phân phối Để giải quyết vấn đề này, cần thiết phải có một kỹ thuật bảo trì tốt, cân bằng giữa khối lượng công việc và mức tiêu thụ năng lượng của các nút, tối thiểu hoá chi phí và theo dõi các thay đổi một cách kịp thời và chính xác

Một cách tiếp cận phổ biến để giải quyết vấn đề duy trì trạng thái trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng là sử dụng các nút quản lý vùng để giữ cho thông tin trạng thái của vùng được duy trì và chia sẻ giữa các đầu quản lý vùng khác Các nút trong vùng chỉ cần duy trì đường tới nút quản lý vùng của chúng Khi một nút trong vùng cần truy xuất thông tin trạng thái của vùng lân cận, nó có thể yêu cầu thông tin từ nút quản lý vùng tương ứng và nhận được thông tin trạng thái thông qua cơ chế truyền thông giữa các nút trong vùng Vì vậy, việc duy trì thông tin trạng thái của vùng trở nên hiệu quả hơn và giảm thiểu tải cho các nút trong vùng

Mục đích của đề tài này là nghiên cứu một số kỹ thuật bảo trì thông tin định tuyến trong mạng không dây phi cấu trúc đã phân vùng nhằm nâng cao hiệu quả định tuyến Các kỹ thuật này cũng được so sánh, đánh giá về mức độ

hiệu quả so với một số kỹ thuật đã đề xuất khác bằng cách sử dụng phần mềm

mô phỏng

Cấu trúc luận văn được trình bày như sau: Chương 1 trình bày tổng quan

về mạng không dây phi cấu trúc và vấn đề định tuyến trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng Một số kỹ thuật bảo trì thông tin định tuyến trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng được trình bày và phân tích chi tiết trong chương 2 Kết quả của việc cài đặt, mô phỏng, so sánh đánh giá hiệu hiệu quả của một số kỹ thuật bảo trì thông tin định tuyến trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng được trình bày trong Chương 3 Nội dung tổng kết và hướng phát triển của đề tài được đưa ra trong phần kết luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN PHÂN VÙNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC

1.1 Khái niệm và đặc điểm của mạng không dây phi cấu trúc

1.1.1 Khái niệm mạng không dây phi cấu trúc

Mạng không dây phi cấu trúc [11] là một mạng không dây di động mà không cần sự hỗ trợ từ trạm cơ sở cố định hoặc mạng có dây, mà các nút có thể linh động trao đổi dữ liệu Mỗi nút di động có phạm vi truyền giới hạn, do đó, chúng phải nhờ đến các nút láng giềng để chuyển tiếp các gói dữ liệu Hình 1.1 cho thấy một ví dụ về mạng không dây phi cấu trúc, trong đó, các gói tin từ một máy tính nút nguồn cần được chuyển đến một điện thoại thông minh nút đích nằm ngoài phạm vi truyền của nút nguồn Do đó, các nút trung gian cần phải

hỗ trợ để chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn đến nút đích Để thực hiện được điều này, các nút mạng phải sử dụng giao thức định tuyến phù hợp cho mạng không dây phi cấu trúc

Hình 1.1 Một ví dụ của mạng không dây phi cấu trúc

Thuật ngữ "Ad hoc" được sử dụng trong mạng không dây để miêu tả một loại mạng không có cơ sở hạ tầng cố định, trong đó các nút trong mạng tạo thành hình trạng mạng Chuẩn IEEE 802.11 hỗ trợ chế độ "Ad hoc", trong đó

một mạng chỉ có thể thiết lập với một đường truyền dữ liệu Tuy nhiên, mạng

di động không dây kiểu không cấu trúc đã mở rộng khái niệm "Ad hoc" đa chặng, nghĩa là một nút mạng có thể định tuyến và chuyển tiếp gói tin nhận được từ các nút mạng khác Con đường chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn đến nút đích có thể đi qua các nút trung gian khác Các nút trung gian đọc thông tin trong header của các gói tin và chuyển tiếp chúng tới chặng kế tiếp trên một con đường đã được hình thành

Trong mạng không dây phi cấu trúc, các nút mạng thường kết nối với nhau để trao đổi thông tin trong một khoảng thời gian nhất định Trong khi trao đổi thông tin, các nút mạng vẫn có thể di chuyển, do đó, mạng này phải đáp ứng được yêu cầu truyền dữ liệu trong khi hình trạng mạng thay đổi liên tục Các nút mạng phải tự tổ chức thành một mạng để thiết lập các đường truyền dữ liệu mà không cần sự hỗ trợ từ bên ngoài Trong mô hình này, mỗi nút mạng

có thể đóng vai trò là một nút đầu cuối để chạy các chương trình ứng dụng của người sử dụng hoặc là một bộ định tuyến để chuyển tiếp các gói tin cho các nút mạng khác

1.1.2 Đặc điểm của mạng không dây phi cấu trúc

Mạng không dây phi cấu trúc là một loại mạng không dây tự tổ chức, không cần sự hỗ trợ của hạ tầng mạng cơ sở, các thiết bị di động trong mạng đóng vai trò là thiết bị đầu cuối và bộ định tuyến Mạng không dây phi cấu trúc

có những đặc điểm nổi bật như cấu trúc động, chất lượng liên kết hạn chế, các nút mạng có tài nguyên hạn chế và độ bảo mật thấp ở mức độ vật lý

Cấu trúc động của mạng không dây phi cấu trúc là do tính chất di chuyển ngẫu nhiên của các nút mạng, mà trong khi thay đổi, cấu trúc của mạng không dây phi cấu trúc có thêm hoặc mất đi các kết nối hai chiều hoặc kết nối một chiều

Chất lượng liên kết trong mạng không dây phi cấu trúc thường hạn chế hơn so với các liên kết có dây, bởi vì các liên kết không dây thường có băng thông nhỏ hơn và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như đa truy cập, suy giảm tín hiệu và nhiễu

Các nút mạng trong mạng không dây phi cấu trúc có tài nguyên hạn chế,

ví dụ như tốc độ xử lý, dung lượng bộ nhớ và năng lượng nguồn pin nuôi sống hoạt động của nút Điều này là do các thiết bị này có kích thước nhỏ hơn và được thiết kế để tiết kiệm năng lượng

Độ bảo mật của mạng không dây phi cấu trúc thấp ở mức độ vật lý do mạng không dây di động thường chịu tác động về mặt vật lý từ các nguồn gây nguy hại về an ninh nhiều hơn so với mạng có dây Về khía cạnh vật lý, các kỹ thuật gây mất an ninh và bảo mật trong mạng như nghe lén, giả mạo và tấn công từ chối dịch vụ thường dễ triển khai trong mạng không dây phi cấu trúc hơn là trong mạng có dây truyền thống

Để giải quyết những thách thức đó, các thiết kế mạng không dây phi cấu trúc phải đưa ra những giải pháp cụ thể Ví dụ, để đảm bảo định tuyến hiệu quả trong mạng không dây phi cấu trúc, các thuật toán định tuyến phải được thiết

kế để có khả năng tự động điều chỉnh khi cấu trúc mạng thay đổi Để tiết kiệm năng lượng pin, các nút mạng cần được kích hoạt hoặc tắt tuỳ theo tình trạng hoạt động của mạng, và các thuật toán định tuyến cần được thiết kế để tránh lãng phí năng lượng Để đảm bảo an ninh mạng, các thuật toán bảo mật phải được sử dụng để ngăn chặn các cuộc tấn công từ bên ngoài hoặc bên trong mạng

Các giải pháp như định tuyến, quản lý năng lượng, bảo mật, QoS và hợp tác giữa các nút mạng là những yếu tố quan trọng trong thiết kế mạng không dây phi cấu trúc Tuy nhiên, vấn đề quan trọng nhất của mạng không dây phi

cấu trúc là khả năng tự tổ chức Do không có một cơ quan trung tâm nào điều khiển, mạng không dây phi cấu trúc phải có khả năng tự động tổ chức các nút mạng và quản lý các tài nguyên mạng Để đáp ứng được yêu cầu này, các giải pháp phức tạp và thông minh hơn được đưa ra, bao gồm các thuật toán tự tổ chức và phân phối tài nguyên mạng tự động

1.1.3 Ứng dụng của mạng không dây phi cấu trúc

Mạng không dây phi cấu trúc được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

- Trong quân sự: Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng quân sự, nơi các đơn vị quân sự có thể thiết lập kết nối mạng trên các chiến trường hoặc trong các hoạt động tình báo

- Trong cứu hộ và cứu nạn: Mạng không dây phi cấu trúc có thể được sử dụng để thiết lập kết nối giữa các đội cứu hộ và cứu nạn trong các tình huống khẩn cấp

- Trong các ứng dụng tương tác nhiều người dùng: Mạng không dây phi cấu trúc có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị di động trong các cuộc họp trực tuyến, các sự kiện thể thao hoặc các hoạt động nhóm khác

- Trong các ứng dụng Internet of Things (IoT): Mạng không dây phi cấu trúc có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị IoT không dây trong các môi trường di động, như xe buýt hoặc máy bay

- Trong các ứng dụng định vị: Mạng không dây phi cấu trúc có thể được

sử dụng để cung cấp các dịch vụ định vị trong các môi trường di động, như tìm đường hoặc theo dõi vị trí của các thiết bị

- Trong các ứng dụng trong ngành y tế: Mạng không dây phi cấu trúc có thể được sử dụng trong các ứng dụng y tế, chẳng hạn như theo dõi sức khỏe bệnh nhân hoặc giám sát các thiết bị y tế không dây

1.2 Một số kỹ thuật phân vùng trong mạng không dây phi cấu trúc

Phân vùng được xem là một kỹ thuật hiệu quả để giải quyết các thách thức liên quan đến tính động và khả năng mở rộng của mạng không dây phi cấu trúc [1-2] Theo [1], các giao thức định tuyến dựa trên phân vùng có khả năng

mở rộng hơn so với các giao thức định tuyến phẳng Điều này được giải thích bởi việc phân vùng giúp giảm kích thước của bảng định tuyến và chi phí định tuyến cần thiết để bảo trì thông tin định tuyến Ngoài ra, phân vùng cũng có thể tăng tính sẵn sàng của thông tin mạng, chẳng hạn như vị trí của các nút di động, bằng cách sao chép thông tin giữa các nút trong các vùng khác nhau

Khi thực hiện truyền thông tin kiểu quảng bá hoặc multicast, phân vùng cho phép cơ chế lan truyền thông tin kiểu quảng bá một cách có chọn lọc để giảm các thông điệp quảng bá dư thừa Điều này giúp giảm tải cho mạng và tăng hiệu suất hoạt động của nó Hơn nữa, việc phân vùng tạo cơ chế để quản

lý tài nguyên hiệu quả bằng cách chia sẻ và dự trữ tài nguyên có kiểm soát để đáp ứng các yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) của ứng dụng Điều này đảm bảo rằng mạng không dây phi cấu trúc có thể cung cấp dịch vụ tốt hơn cho người dùng và đáp ứng được các yêu cầu của các ứng dụng khác nhau

Một số nghiên cứu đã tập trung vào việc xây dựng các vùng để quản lý các nút di động hoặc tối ưu hóa năng lượng và chi phí quản lý của các nút đầu vùng trong mạng ad hoc [1] Các kỹ thuật phân vùng khác nhau đã được xem xét, bao gồm sử dụng tập quản lý, phân vùng phân tán, cơ chế báo hiệu và dựa vào vị trí Trong đề tài này, một tầng con của mạng được giả định đã được phân vùng để nghiên cứu các kỹ thuật triển khai một cách hiệu quả nhằm quản lý

trạng thái động của các vùng Tầng con này có nhiệm vụ quản lý các thông tin như trạng thái sẵn sàng của nút, dữ liệu/tệp có sẵn, kết nối mạng, băng thông, khả năng xử lý và thông tin khác Mục tiêu của phương pháp này là ẩn đi tính động của các vùng bên dưới, để cải thiện hiệu suất của các ứng dụng hoạt động trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng

Trong mạng không dây phi cấu trúc, duy trì trạng thái của các vùng liên quan đến hai hoạt động chính: thu thập và phân phối thông tin Trong pha thu thập, các nút sẽ thu thập thông tin trạng thái từ vùng nội bộ của chúng Trong pha phân phối, thông tin đó sẽ được chia sẻ cho các vùng khác Tuy nhiên, việc bảo trì trạng thái là một vấn đề thách thức trong mạng không dây phi cấu trúc

do tính di động của các nút dẫn đến thay đổi thường xuyên trạng thái của các vùng và tăng chi phí thực hiện các hoạt động thu thập và phân phối thông tin

Do đó, một kỹ thuật bảo trì hiệu quả cần cân bằng tải công việc và mức tiêu thụ năng lượng của các nút, tối thiểu hóa chi phí và lưu vết các thay đổi một cách kịp thời và chính xác

Để quản lý thông tin trạng thái trong mạng không dây phi cấu trúc, một giao thức bảo trì cần thực hiện các hoạt động thu thập và phân phối thông tin Trong nghiên cứu này, để không mất tính tổng quát, kết nối logic giữa các vùng được coi là thông tin trạng thái Việc bảo trì thông tin trạng thái trong mạng không dây phi cấu trúc là một vấn đề thách thức vì tính di động của các nút thường xuyên thay đổi trạng thái của các vùng Do đó, một giao thức bảo trì tốt cần cân bằng tải công việc và mức tiêu thụ năng lượng của các nút, tối thiểu hóa chi phí và lưu vết các thay đổi một cách kịp thời và chính xác

Để mô hình hóa kết nối giữa các vùng, hai vùng được coi là có kết nối nếu chúng liền kề nhau và có thể định tuyến trực tiếp các thông điệp với nhau thông qua một nút biên Vì vậy, chúng ta có thể mô hình hóa các vùng và các

kết nối giữa chúng như một lớp phủ trên mạng không dây phi cấu trúc ban đầu, trong đó các vùng được đại diện bởi các đỉnh và kết nối giữa chúng được biểu diễn bởi các cạnh của lớp phủ Sử dụng lớp phủ này giúp giảm thiểu chi phí bảo trì thông tin trạng thái và cải thiện hiệu suất mạng bằng cách che giấu tính động của các vùng bên dưới và tăng tính tổng quát của hệ thống Từ đó, ta có thể hiểu rõ hơn về việc quản lý thông tin trạng thái trong mạng không dây phi cấu trúc và áp dụng các kỹ thuật bảo trì phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất của mạng

Trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng, một cách tiếp cận đơn giản để giải quyết vấn đề bảo trì trạng thái là giao trách nhiệm cho nút đầu vùng [1] Nút đầu vùng có trách nhiệm thu thập và phân phối thông tin về trạng thái của các vùng lân cận và cũng chia sẻ thông tin này với các nút đầu vùng khác Điều này giúp cho các nút trong vùng chỉ cần duy trì một con đường đến nút đầu vùng của chúng và không cần thực hiện việc thu thập hoặc phân phối thông tin trạng thái

Các nút đầu vùng thường chịu trách nhiệm quản lý và xử lý các yêu cầu định tuyến liên vùng cho các nút cùng vùng với chúng Vì vậy, việc sử dụng kỹ thuật bảo trì CWHO (Cluster-Based With Head Overlay), một kỹ thuật bảo trì mạng phủ phân vùng dựa trên nút đầu vùng, được đề xuất và sẽ được nghiên cứu kỹ trong đề tài này Kỹ thuật này sẽ được so sánh với các kỹ thuật bảo trì khác để đánh giá hiệu quả và tính khả thi của nó trong việc bảo trì trạng thái của mạng không dây phi cấu trúc phân vùng

Khi thiết kế các kỹ thuật bảo trì thông tin trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng, có nhiều cách tiếp cận khác nhau Trong khi kỹ thuật CWHO tập trung vào việc giao trách nhiệm bảo trì cho các nút đầu vùng, kỹ thuật phân phối đầy đủ lại không dựa vào các nút đứng đầu mà cho phép mọi nút đều chia

sẻ trách nhiệm trong việc thu thập và phân phối thông tin về các vùng lân cận của chúng Theo cách tiếp cận này, mọi nút trong mạng có thể xử lý các hoạt động định tuyến liên vùng, bởi vì chúng chia sẻ thông tin trạng thái của tất cả các vùng trong mạng Vì vậy, trong đề tài này, ngoài kỹ thuật CWHO, kỹ thuật bảo trì thông tin định tuyến trong mạng phủ phân vùng không có đứng đầu, được đặt tên là CWOHO (Cluster-Based WithOut Head Overlay) cũng đã được nghiên cứu Kỹ thuật này cho phép mọi nút trong mạng đều có trách nhiệm trong việc thu thập và phân phối thông tin trạng thái của các vùng lân cận và

xử lý các yêu cầu định tuyến liên vùng

Kỹ thuật CWHO dựa trên việc giao trách nhiệm bảo trì cho nút đầu vùng, cho phép các nút khác trong vùng chỉ duy trì một con đường đến nút đầu vùng

để thực hiện định tuyến liên vùng Tuy nhiên, vấn đề mất cân bằng tải có thể xảy ra khi một số nút đầu vùng chịu nhiều lưu lượng truy cập hơn so với những nút đầu vùng khác Ngoài ra, khi một nút đầu vùng bị lỗi hoặc di chuyển, mạng phải thực hiện quá trình chuyển giao để tìm ra nút đầu vùng mới, dẫn đến tốn kém năng lượng và thời gian Hơn nữa, nếu nút đầu vùng phải xử lý nhiều yêu cầu định tuyến liên vùng, điều này có thể gây tốn kém năng lượng và giảm hiệu suất của nút đầu vùng

Trong khi đó, kỹ thuật CWOHO cho phép mọi nút đều chia sẻ trách nhiệm như nhau trong việc thu thập và phân phối thông tin về các vùng lân cận của chúng Điều này giúp tránh được vấn đề mất cân bằng tải và khiến cho mạng có thể hoạt động ổn định hơn khi một số nút bị lỗi hoặc di chuyển Tuy nhiên, chi phí bảo trì của kỹ thuật này có thể cao hơn, do mọi nút trong mạng đều phải thực hiện việc thu thập và phân phối thông tin liên tục

Do đó, để lựa chọn kỹ thuật bảo trì phù hợp cho mạng không dây phi cấu trúc, cần phải cân nhắc các yếu tố như số lượng nút, mật độ mạng, lưu lượng truy cập, tài nguyên năng lượng và chi phí bảo trì

Một cách tiếp cận khác để bảo trì thông tin định tuyến, đó là kỹ thuật Phân vùng với thông tin nút lân cận CNI (Clusters with Neighbor Information) [1] Kỹ thuật CNI sử dụng hoạt động thu thập thông tin phân tán tương tự như

kỹ thuật CWOHO, tuy nhiên, thông tin thu thập không được chia sẻ với toàn

bộ mạng Thay vào đó, các nút chỉ duy trì thông tin về các vùng lân cận của chúng Các nghiên cứu giả định rằng mọi nút đều có kiến thức trước về cấu trúc kết nối mạng, và cấu trúc kết nối này có thể được xây dựng bằng cách sử dụng thuật toán phân tán hoặc thông tin về vị trí địa lý của các nút trong mạng Kỹ thuật CNI sử dụng cách tiếp cận quyết định định tuyến tại mỗi vùng trung gian

để định tuyến liên vùng

Một kỹ thuật bảo trì thông tin định tuyến không phải lúc nào cũng thích hợp cho mọi điều kiện và mô hình di động của mạng Ví dụ, nếu các nút trong mạng di chuyển chậm, thì kỹ thuật bảo trì thông tin định tuyến tập trung vào nút đầu vùng có thể là phương án hiệu quả Tuy nhiên, trong trường hợp mạng

có sự di động mạnh, kỹ thuật bảo trì phân tán có thể cần được xem xét Để đánh giá tác động của sự di động của nút đến hiệu suất của ba kỹ thuật bảo trì, đề tài này sử dụng phương pháp mô phỏng và đánh giá hiệu năng của chúng trên hai

mô hình di động khác nhau, đó là mô hình Random Waypoint và Manhattan Grid

Các nội dung chính sẽ được thực hiện trong đề tài này bao gồm:

(a) Tổng quan nghiên cứu về vấn đề bảo trì trạng thái trong các mạng không dây phi cấu trúc phân vùng bằng cách áp dụng thiết kế của kỹ thuật bảo

trì với nút đầu vùng CWHO - một kỹ thuật rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất;

(b) Nghiên cứu kỹ thuật bảo trì tiếp cận phân phối đầy đủ gần nhất - gọi

là CWOHO Trong CWOHO, các nút kết hợp thông tin từ tất cả các nút biên

để xác định khả năng kết nối của chính nó với các vùng lân cận Sau đó, thông tin này được phát tán để chia sẻ với mọi nút trong mạng;

(c) Nghiên cứu kỹ thuật CNI, đó là lấy điểm giữa giữa hai kỹ thuật CWHO và CWOHO;

(d) Sử dụng phương pháp mô phỏng để đánh giá ba kỹ thuật bảo trì trong các điều kiện mạng khác nhau Điều này sẽ mang lại cái nhìn chi tiết hơn về các kỹ thuật thiết kế khác nhau cho vấn đề bảo trì thông tin định tuyến

1.3 Một số kỹ thuật duy trì thông tin định tuyến giữa các vùng

Phân vùng là một kỹ thuật thường được sử dụng để giảm thiểu chi phí mạng và kéo dài tuổi thọ của các nút trong các mạng không dây phi cấu trúc và cảm biến Kỹ thuật phân vùng phổ biến nhất và được nghiên cứu nhiều nhất cho các mạng này là đồ thị ủy quyền Trong đồ thị G = (V, E), tập ủy quyền [5]

là một tập con các đỉnh S ⊆ V bao gồm mọi đỉnh v ∈ V hoặc một đỉnh kề với

S Một đỉnh trong S được coi là ủy quyền cho chính nó và các đỉnh láng giềng của nó Một cạnh được xem là ủy quyền nếu một trong hai đầu mút của nó thuộc S và tất cả các cạnh khác được coi là tự do Các phương pháp khác nhau

đã được đề xuất để chọn tập ủy quyền S, chẳng hạn như tập ủy quyền độc lập (IDS), tập ủy quyền kết nối (CDS) và tập ủy quyền kết nối yếu (WCDS) Trong IDS, không có hai đỉnh trong S liền kề nhau, trong khi tất cả các đỉnh trong S đều được kết nối trong CDS Do đó, IDS tạo ra ít cụm hơn CDS, trong khi tính kết nối của các trung tâm cụm trong CDS có lợi cho các ứng dụng quảng bá

WCDS là một biến thể của CDS giảm bớt yêu cầu kết nối trực tiếp giữa các nút

ủy quyền láng giềng

DDR [9] đề xuất một phương pháp phân cụm phân tán khác để phân chia các nút thành các vùng không chồng lấn Thay vì lựa chọn một tập hợp các nút trong mạng như yêu cầu của tập ủy quyền, DDR sử dụng một thuật toán phân tán để xây dựng rừng Các cây trong rừng được hình thành bằng cách trao đổi các thông điệp định kỳ giữa các nút Mỗi cây tạo ra một vùng riêng biệt và được gán một ID vùng bằng cách sử dụng thuật toán đặt tên vùng Các vùng được kết nối với nhau bởi các nút biên không thuộc cùng một cây nhưng nằm trong cùng phạm vi truyền thông

Các mạng ad hoc không đồng nhất sử dụng nút báo hiệu để phân vùng các nút trong mạng Những nút này cố gắng thuyết phục các nút lân cận để thu hút các nút khác và tạo thành các nhóm Phương pháp LABAR [4] nghiên cứu

về một mạng không đồng nhất trong đó chỉ một tập con các nút có thông tin vị trí chính xác của chúng Những nút này được gọi là G-nodes và những nút khác được gọi là S-nodes G-nodes đóng vai trò là nút báo hiệu và tạo thành các vùng bằng cách thuyết phục S-nodes trong vùng lân cận của chúng Phương pháp BEAD [7] nghiên cứu về một mạng ad hoc phân cấp ba tầng với các nút di động (MN) ở tầng thấp nhất, các nút chuyển tiếp (FN) và các điểm truy cập (AP) ở các tầng tiếp theo Các thông điệp báo hiệu định kỳ được gửi bởi FNs và APs được quét bởi MNs để xác định nút cha tốt nhất của chúng trong mạng

Mạng không dây phi cấu trúc rất đa dạng và có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp Trong một số ứng dụng, việc phân chia các nút thành các nhóm nhỏ là rất quan trọng Đối với những ứng dụng như phát hiện thảm họa hoặc triển khai quân sự, sự hợp tác giữa các nhóm nhỏ các nút trong mạng là

cần thiết Các nhóm được hình thành bởi các nút có mối quan tâm chung và di chuyển cùng nhau với tốc độ và hướng tương tự nhau

Một số kỹ thuật được sử dụng để phân vùng các nút trong mạng là phân vùng dựa trên khu vực, phân vùng dựa trên nút báo hiệu và phân vùng dựa trên nhóm Kỹ thuật phân vùng dựa trên nhóm tập trung vào việc phân chia các nút thành các nhóm nhỏ dựa trên mối quan tâm hoặc kiểu hoạt động của chúng Các nút trong một nhóm di chuyển cùng nhau và thường có các tính chất chung,

ví dụ như cùng đang thực hiện một nhiệm vụ nhất định

Một phương pháp phân vùng vật lý khác được sử dụng trong các mạng

có nút hỗ trợ hệ thống định vị toàn cầu GPS là phân vùng bằng lưới địa lý Để

sử dụng phương pháp này, mỗi nút phải biết trước thông tin về hình dạng của khu vực triển khai và phân vùng của khu vực Thông tin này giúp mỗi nút xác định ranh giới của vùng và vùng chứa nó So với kỹ thuật phân vùng dựa trên nhóm, kỹ thuật này không yêu cầu tính di động của các nút, vì các phân vùng địa lý được cố định Tuy nhiên, kỹ thuật này có thể dẫn đến sự lãng phí tài nguyên, vì một số vùng có thể không có nút nào, trong khi các vùng khác lại

có quá nhiều nút

Ngoài ra, còn có những kỹ thuật phân vùng khác Nghiên cứu [14] đã khảo sát các kỹ thuật phân vùng trong các mạng không dây Các kỹ thuật phân vùng trong mạng không dây phi cấu trúc được tổng kết trong Bảng 2.1

DCS, ZHLS, DLM, GLS

Dựa trên báo hiệu Phân vùng logic sử dụng nút báo hiệu GLIDER, LABAR, BEAD

Tập ủy quyền

Phân vùng logic bằng cách chọn một tập con các nút trong mạng

IDS, CDS, WCDS

Cụm phân tán Phân vùng logic dưới dạng phân tán DDR

Dựa trên nhóm Phân vùng vật lý dựa trên mối quan hệ logic giữa các nút HSR, LANMAR

Bảng 2.1 Một số kỹ thuật phân vùng tiêu biểu

1.5 Tổng kết Chương 1

Mạng không dây phi cấu trúc được xây dựng theo mô hình động, không

cố định và không có cấu trúc như các mạng không dây truyền thống Sự khác biệt đáng kể giữa hai loại mạng này là các nút trong mạng không dây phi cấu trúc thường có năng lượng pin và khả năng kết nối hạn chế Bên cạnh đó, mạng không dây phi cấu trúc cũng đối diện với các thách thức bảo mật về mặt vật lý

do tính không cố định của các nút trong mạng

Tuy nhiên, mạng không dây phi cấu trúc đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống, kinh tế và xã hội Ví dụ, trong lĩnh vực y tế, mạng không dây phi cấu trúc được sử dụng để giám sát sức khỏe của bệnh nhân, trong lĩnh vực sản xuất, nó được sử dụng để quản lý quá trình sản xuất và theo dõi trạng thái thiết bị, trong lĩnh vực giao thông, nó được sử dụng để theo dõi tình trạng giao thông và điều khiển đèn giao thông Các ứng dụng của mạng không dây phi cấu trúc đang ngày càng phát triển và mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống của con người

Để giải quyết tính động và khả năng mở rộng của mạng không dây phi cấu trúc, phân vùng được coi là một kỹ thuật hiệu quả So với các giao thức định tuyến phẳng, các giao thức định tuyến trên cơ sở phân vùng có khả năng

mở rộng cao hơn Tính sẵn sàng của thông tin mạng cũng có thể được tăng lên thông qua phân vùng, chẳng hạn như vị trí của các nút di động Trong trường

hợp truyền thông tin kiểu quảng bá hoặc đa điểm, phân vùng cho phép cơ chế lan truyền thông tin kiểu quảng bá một cách có chọn lọc để giảm các thông điệp quảng bá dư thừa Hơn nữa, việc phân vùng cũng tạo ra cơ chế quản lý tài nguyên hiệu quả bằng cách chia sẻ và dự trữ tài nguyên có kiểm soát để đáp ứng các yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) của ứng dụng

Có nhiều phương pháp khác nhau đã được nghiên cứu và đưa ra để phân vùng mạng không dây phi cấu trúc Các phương pháp này có thể được phân loại thành một số nhóm như phân vùng dựa trên tập thống trị, phân vùng phân tán, phân vùng dựa trên cơ chế báo hiệu, phân vùng dựa trên nhóm và phân vùng theo địa lý

Mạng có cấu hình động là một môi trường thường xuyên thay đổi, đặc biệt là thông tin trạng thái của các vùng như kết nối giữa chúng, băng thông và kích thước của các liên kết lớp phủ Để bảo trì thông tin mạng hiệu quả, đã có nhiều kỹ thuật được nghiên cứu và đề xuất Có thể chia các kỹ thuật này thành hai nhóm: kỹ thuật bảo trì dựa trên nút đứng đầu và kỹ thuật sử dụng phương pháp phân tán

Nội dung chương đã trình bày một cách tổng quan về ba kỹ thuật bảo trì thông tin định tuyến vùng quan trọng trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng Cụ thể, đó là kỹ thuật bảo trì dựa trên nút đứng đầu, kỹ thuật bảo trì phân tán toàn phần và kỹ thuật bảo trì phân tán một phần Mỗi kỹ thuật có những ưu điểm và hạn chế riêng, tùy thuộc vào tính chất và mục đích sử dụng của mạng Việc lựa chọn kỹ thuật bảo trì phù hợp là vô cùng quan trọng để tăng tính ổn định và độ tin cậy của mạng

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KỸ THUẬT DUY TRÌ VÀ CẬP NHẬT THÔNG TIN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY PHI CẤU TRÚC

PHÂN VÙNG 2.1 Một số ký hiệu và thuật ngữ

Bảng 2.1 đưa ra một số ký hiệu và thuật ngữ được sử dụng trong một số

kỹ thuật duy trì và cập nhật thông tin định tuyến trong mạng không dây phi cấu trúc phân vùng được trình bày trong chương này

ClusterID / CellID Định danh vùng

HopCount / MinHops Số chặng (tối thiểu) để đi tới một ClusterID

NextHopNgh Định danh nút của chặng kế tiếp lân cận

RegNghInfo Gói yêu cầu thông tin từ các nút lân cận 1 chặng NghInfo Gói trả lời thông tin của các nút lân cận 1 chặng NbdClusterInfo Gói lan truyền ClusterID của các vùng được kết nối MeshInfo Gói chứa thông tin về các vùng được kết nối

HeadInfo Gói để chọn nút đứng đầu trong một vùng

RoutingTable Bảng định tuyến tới một vùng lân cận

MeshStructure Bảng chứa kết nối logic giữa các vùng

RouteToHead Bảng được sử dụng để tìm tới nút đứng đầu

RouteToNbd-Cluster Bảng được sử dụng để nút đứng đầu tìm tới vùng lân

cận

Bảng 2.1 Một số kí hiệu và thuật ngữ

2.2 Kỹ thuật không dựa vào nút quản lý vùng

Trong lược đồ bảo trì phân tán không phụ thuộc vào nút quản lý vùng, thách thức nằm ở việc đưa ra quyết định cụ thể về cách phân tán Ví dụ, trong Hình 2.1, hai vùng được gắn nhãn với ClusterID là 501 và 231, liên kết với nhau thông qua các nút biên là 90, 34 và 49 Tuy nhiên, câu hỏi đặt ra là làm cách nào để quyết định liệu một vùng có kết nối với một vùng khác trong một môi trường di động và làm thế nào để chia sẻ thông tin này với các vùng khác Mặc dù việc chọn một nút chủ đạo trong mỗi vùng có thể làm đơn giản vấn đề, nhưng trong một môi trường phân tán toàn diện, không tồn tại một nút duy nhất đóng vai trò là nút chủ đạo

Hình 2.1 Xây dựng bảng định tuyến trong CWOHO

Trong giao thức ZHLS, việc chỉ sử dụng các nút biên để quyết định kết nối giữa các vùng có thể dẫn đến các quyết định không chính xác và quảng bá thông tin không cần thiết trong mạng Phương pháp này chỉ dựa trên thông tin cục bộ của các nút biên và không xem xét các nút biên khác có kết nối với cùng một vùng lân cận Điều này gây ra một số vấn đề, ví dụ như khi một vùng bị mất kết nối với vùng khác mà tất cả các nút biên trong vùng đều mất kết nối

Để khắc phục vấn đề này, giao thức CWOHO sử dụng một kỹ thuật khác Thay vì chỉ dựa vào các nút biên, CWOHO thu thập thông tin từ tất cả các nút biên trong cùng một vùng để xác định kết nối giữa các vùng Điều này đảm bảo rằng thông tin được đưa ra là toàn diện hơn và chính xác hơn, vượt qua những hạn chế của ZHLS Ngoài ra, trong CWOHO, quá trình truyền thông tin giữa các vùng có thể được thực hiện bởi bất kỳ nút nào trong vùng, không nhất thiết phải là các nút biên như trong ZHLS Điều này tạo ra một môi trường mạng linh hoạt hơn và cải thiện khả năng quản lý toàn diện của hệ thống

Nói cách khác, giao thức CWOHO giải quyết các thách thức mà ZHLS gặp phải bằng cách sử dụng một phương pháp quyết định kết nối thông minh hơn, tổng hợp thông tin từ tất cả các nút biên và tận dụng khả năng truyền thông tin linh hoạt trong mạng

Trong giao thức CWOHO, việc xác định các nút biên đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì kết nối giữa các vùng Để đảm bảo tính chính xác của việc xác định này, các nút định kỳ thu thập thông tin từ các nút lân cận của mình Cụ thể, các nút định kỳ gửi gói tin yêu cầu thông tin từ các nút lân cận cách xa 1 bước (gói tin "ReqNghInfo") để yêu cầu thông tin về các nút lân cận trong khoảng cách nhất định Khi nhận được gói tin "ReqNghInfo", các nút lân cận sẽ phản hồi bằng gói tin trả lời thông tin về các nút lân cận trong cùng một khoảng cách (gói tin "NghInfo") bao gồm định danh vùng (ClusterID) của vùng

mà các nút lân cận thuộc về Thông tin này được sử dụng để xác định các nút biên của vùng, tức là các nút có các nút lân cận thuộc về các vùng khác

Sau đó, các nút định kỳ kiểm tra các gói tin "NghInfo" mà chúng nhận được để xác định xem các nút lân cận của chúng có thuộc về các vùng khác không Nếu một nút lân cận có định danh vùng (ClusterID) khác với định danh vùng của chính nó, nó sẽ được xác định là một nút biên của vùng Ví dụ, trong

Hình 2.1, nút 34 được xác định là một nút biên của vùng 501 vì nó nhận được gói tin "NghInfo" từ nút 45, thuộc về một vùng có định danh vùng khác với định danh vùng của chính nó (vùng 231)

Trong giao thức CWOHO, mỗi nút duy trì một bảng định tuyến để lưu trữ thông tin về các chặng lân cận kế tiếp của nó Để chuyển tiếp gói dữ liệu tới các vùng lân cận với số chặng nhỏ nhất, các nút sử dụng Thuật toán 1 để xây dựng bảng định tuyến của mình

Cụ thể, các nút biên của một vùng sử dụng gói tin "NbdClusterInfo" để quảng bá thông tin về vùng lân cận tới tất cả các nút trong vùng Gói tin

"NbdClusterInfo" chứa thông tin về định danh vùng (ClusterID) và số chặng (HopCount) là 1 Tuy nhiên, nếu gói tin "NbdClusterInfo" thuộc về một vùng khác hoặc nút đã nhận được gói tin này từ một nút lân cận với số chặng lớn hơn, gói tin sẽ bị loại bỏ Ngược lại, nút sẽ tăng số chặng lên 1 và kiểm tra thông tin về vùng lân cận X trong bảng định tuyến của mình

Nếu nút chưa biết về vùng X, nó sẽ gửi yêu cầu thông tin tới một nút lân cận Nút lân cận sẽ trả lời bằng gói tin "NghInfo" chứa định danh vùng (ClusterID) của vùng X Sau đó, nút cập nhật bảng định tuyến của mình với thông tin về vùng X và tiếp tục gửi gói tin "NbdClusterInfo" tới tất cả các nút lân cận kế tiếp của nó Nếu nút đã biết về vùng X, nó sẽ so sánh số chặng (HopCount) trong gói tin "NbdClusterInfo" mới với số chặng đã lưu trữ trong bảng định tuyến của nó Nếu số chặng mới nhỏ hơn, nút sẽ cập nhật bảng định tuyến của mình với thông tin mới và tiếp tục quảng bá gói tin "NbdClusterInfo" Nếu số chặng mới lớn hơn hoặc bằng, gói tin "NbdClusterInfo" sẽ bị loại bỏ

Một nút trong bảng định tuyến có thông tin về vùng lân cận X với số chặng nhỏ nhất là m Có ba trường hợp có thể xảy ra:

- Nếu m < n + 1 (dòng 18-21): gói tin sẽ bị loại bỏ vì bảng định tuyến đã

có thông tin về vùng này nhưng với số chặng nhỏ hơn

- Ngược lại, nếu m > n + 1 (dòng 15-17): nút sẽ nhận được một đường tốt hơn với số chặng nhỏ hơn, do đó tất cả thông tin trong bảng định tuyến về vùng tương ứng sẽ bị hủy và thông tin mới với số chặng nhỏ hơn sẽ được thêm vào bảng định tuyến

- Trường hợp cuối cùng, nếu m = n + 1

• Nếu m <n + 1 (dòng 18-21): gói bị hủy do bảng định tuyến đã có thông tin về vùng này nhưng có số chặng nhỏ hơn

• Ngược lại, nếu m> n + 1 (dòng 15-17): nút nhận được đường tốt hơn có

số chặng nhỏ hơn, do đó tất cả thông tin trong bảng định tuyến đối với vùng tương ứng sẽ bị hủy và thông tin mới với số chặng nhỏ hơn sẽ được thêm vào bảng định tuyến

• Ngược lại, nếu m=n+1 (dòng 7-14): chặng lân cận kế tiếp được thêm vào vùng tương ứng nếu nó chưa có trong bảng định tuyến (dòng 11-13) Ngược lại, giá trị của nhãn thời gian timestamp sẽ được tăng lên (Dòng 8-10)

Thuật toán 1: Thu thập thông tin vùng lân cận và xây dựng bảng định tuyến

trong CWOHO

/* Các nút biên định kỳ chia sẻ thông tin về các vùng lân cận cho các nút cùng vùng với nó Để thực hiện điều này, nút sẽ quảng bá gói NbdClusterInfo chứa ClusterID của các vùng lân cận (gọi là X) với HopCount là 1 (dòng 1-5) */

chứa ClusterID là X và HopCount là n Giá trị trường ‘MinHops’ của vùng X trong RT của nút P là m */

6 if (gói tin đi tới đích trong vùng) then

// HopCount qua B là nhỏ nhất

// Một đường mới tới X với HopCount nhỏ hơn

dụ, trong Hình 3, trong bảng định tuyến của nút 2 có hai chặng kế tiếp là 49 và

90 đóng vai trò là nút chuyển tiếp tới vùng lân cận 231 với số chặng bằng 2

Do đó, nút 2 có thể chọn nút 49 hoặc 90 để chuyển tiếp dữ liệu đến vùng 231 Bảng 2.2 hiển thị một ví dụ về của bảng định tuyến của nút 2