Tìm hiểu ảnh hưởng của giao thức định tuyến AODV và DSR trong điều khiển tắc nghẽn của TCP và TFRC trên mạng MANET

MỞ ĐẦU Ngày nay, việc sử dụng công nghệ không dây trở thành một dịch vụ đắc lực cho con người trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội, phần lớn thông tin được liên lạc, trao đổi với nhau qua mạng. Từ khi ra đời đến nay, mạng máy tính có dây đã có đóng góp lớn cho sự phát triển chung của xã hội. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, nhất là khi các thiết bị di động như Laptop, điện thoại thế hệ mới, PDA ra đời thì mạng có dây bắt đầu bộc lộ những hạn chế của nó, do không thể đáp ứng hết những tính năng ưu việt mới của các thiết bị đó. Với sự hỗ trợ của các thiết bị vô tuyến, mạng không dây cũng không ngừng phát triển. Hàng loạt chuẩn mạng không dây được ra đời, từ các thế hệ 2G, 3G, 4G của điện thoại di động, đến các chuẩn IrDA, Open Air, BlueTooth và các chuẩn của Wireless Lan như IEEE 802.11e, HiperLan. Mạng không dây giúp các thiết bị di động sử dụng một cách hiệu quả, thuận tiện hơn như: + Khả năng di động cao, dễ dàng bổ sung, thay thế các thiết bị. + Thiết lập thông tin liên lạc cho chuyên ngành, tùy biến, ứng dụng đột xuất ở những nơi không có cơ sở hạ tầng. Bên cạnh đó, mạng không dây còn có những hạn chế về giá cả cũng như về mặt kỹ thuật: tỷ lệ lỗi bit cao, băng thông hạn chế, bán kính phủ sóng ngắn, chi phí thiết bị phần cứng cao, tuổi thọ pin của thiết bị còn thấp, khả năng bảo mật chưa cao. Hiện nay, Wireless LAN với công nghệ Wifi là công nghệ nổi bật đang được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới. Xu hướng trong tương lai của mạng Wireless LAN là mạng tùy biến không dây Mobile Ad-hoc Network (MANET). Mặc dù có nhiều nghiên cứu hoạt động của TCP trong mạng MANET, nhưng hoạt động của TFRC vẫn chưa rõ ràng trong mạng MANET. Sự kết hợp giữa giao thức truyền tin và giao thức định tuyến cho thấy hiệu năng mạng không dây có sự cải thiện đáng kể. Về ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Nghiên cứu ảnh hưởng của sự kết hợp giao thức truyền tin TCP, TFRC với các giao thức định tuyến AODV, DSR trên mạng tùy biến không dây MANET góp phần giải quyết bài toán thực tiễn hiện nay và tương lai đó là khi người sử dụng mạng không dây ngày càng tăng về số lượng, phạm vi rộng và nhu cầu dịch vụ mới mà mạng có dây còn hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu đánh giá hiệu suất truyền thông của mạng tùy biến không dây để đưa ra khuyến nghị áp dụng là một vấn đề rất cấp thiết. Tổng quan tài liệu: Gần đây, những nghiên cứu về mạng MANET tăng lên do sự gia tăng của các thiết bị điện tử nhỏ gọn, máy tính xách tay, điện thoại di động thế hệ mới [1], có nhiều công trình nghiên cứu cải thiện giao thức định tuyến TCP như là TFRC [3], [8] trong mạng MANET. Tuy nhiên, đề tài này quan tâm nhiều hơn trong hoạt động nguyên bản của TCP và TFRC [1], [4]. Hầu hết các nhà khoa học trước đây đã nghiên cứu và đánh giá hiệu suất của giao thức truyền tải biệt lập với giao thức định tuyến của mạng MANET [6]. Gần đây, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu sự tương tác giữa các giao thức truyền tin ở tầng giao vận với giao thức định tuyến của lớp mạng [5], [8]. Nghiên cứu ảnh hưởng giữa sự kết hợp giao thức truyền tin và giao thức định tuyến cải thiện hiệu năng sử dụng của mạng MANET [6], cũng là lĩnh vực mới mà nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Mục tiêu nghiên cứu: Tìm hiểu hoạt động của TCP và TFRC, đánh giá sự ảnh hưởng của việc kết hợp TCP, TFRC với giao thức định tuyến AODV, DSR trên mạng MANET. Đối tượng nghiên cứu: Mạng MANET và kỹ thuật truyền dữ liệu, các giao thức định tuyến AODV, DSR trong điều khiển tắc nghẽn của TCP và TFRC trên mạng MANET. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết các giao thức định tuyến, làm cơ sở cho việc đánh giá ảnh hưởng giữa sự kết hợp giao thức truyền tin và giao thức định tuyến trên mạng MANET.

B GIO DC V O TO I HC HU TRNG I HC KHOA HC PHM í THIấN Tìm hiểu ảnh h-ởng giao thức định tuyến AODV DSR điều khiển tắc nghẽn TCP TFRC mạng MANET CHUYấN NGNH: KHOA HC MY TNH M S: 60.48.01.01 LUN VN THC S KHOA HC MY TNH Hu, 2015 MC LC Trang ph bỡa Li cam oan Li cm n Mc lc Danh mc cỏc ch vit tt Danh mc cỏc bng, biu Danh mc cỏc hỡnh v M U Chng TNG QUAN V MNG MANET 1.1 Cu trỳc mng MANET 1.1.1 Gii thiu 1.1.2 Phõn loi mng MANET theo cỏch thc nh tuyn 1.1.3 Phõn loi mng MANET theo chc nng ca Node 1.1.4 Mt s c im ca mng MANET 1.1.5 Mt s thuõt toỏn nh tuyn c bn mng MANET 1.1.6 Mt s hn ch v gii phỏp 12 1.2 Phõn loi giao thc nh tuyn trờn mng MANET 14 1.2.1 Giao thc nh tuyn theo bng ghi (Table-Driven Routing Protocol) 15 1.2.2 Giao thc nh tuyn iu khin theo yờu cu (On-Demand Routing Protocol) 15 1.2.3 Giao thc nh tuyn kt hp (Hybrid Routing Protocol) 16 1.3 Vn iu khin tc nghn 16 1.3.1 Nguyờn lý iu khin tc nghn 18 1.3.2 Cỏc phng phỏp iu khin tc nghn 19 1.4 Tiu kt chng 19 Chng NH HNG CA GIAO THC NH TUYN TRONG IU KHIN TC NGHN 20 2.1 Phõn tớch hot ng ca TCP v TFRC quỏ trỡnh iu khin trỏnh tc nghn 20 2.1.1 Vn truyn tin v gii quyt tc nghn ca TCP 21 2.1.2 Giao thc truyn tin TFRC 23 2.1.2.1 Biu thc tớnh thụng lng 30 2.2 Hot ng ca giao thc nh tuyn AODV v DSR 30 2.2.1 Giao thc nh tuyn DSR (Dynamic Source Routing) 31 2.2.2 Giao thc nh tuyn AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector) 34 2.3 Mt s mụ hỡnh kt hp ca TCP vi giao thc nh tuyn 37 2.3.1 Mụ hỡnh kt hp TCP-Reno, TCP-Vegas vi AODV v OLSR 38 2.3.2 Mụ hỡnh kt hp cỏc bin th TCP vi cỏc giao thc nh tuyn s dng mụ hỡnh truyn súng khỏc 41 2.4 nh hng ca s kt hp TFRC vi AODV v DSR 45 2.4.1 Phõn tớch nhng nh hng ca DSR vic nh tuyn truyn tin 45 2.4.2 Phõn tớch nhng nh hng ca AODV vic nh tuyn truyn tin 47 2.5 ỏnh giỏ hiu nng 50 2.6 Tiu kt chng 50 Chng NH GI HIU NNG CA S KT HP TCP, TFRC VI AODV V DSR 52 3.1 Gii thiu mụi trng mụ phng NS-2 52 3.1.1 Cu trỳc v c ch ca phn mm NS-2 52 3.1.2 Cỏc thnh phn thit yu to tõp tin mụ phng NS-2 54 3.1.3 Cỏch to tõp tin tcl v thc hin mụ phng 54 3.2 Thit k v ci t mụ phng mt s mụ hỡnh ó nghiờn cu 57 3.3 Phõn tớch kt qu v ỏnh giỏ hiu nng 58 3.3.2 T l gúi tin ri 61 3.3.3 tr trung bỡnh 63 3.4 Tiu kt chng 65 KT LUN 66 TI LIU THAM KHO 67 DANH MC CC CH VIT TT 2G, 3G, 4G 2nd Generation, 3rd Generation, 4th Generation ACK Acknowledgement data networks AMPS Advance Mobile Phone Service AODV Ad-hoc On-demance Distance Vector routing ARDIS Advance Nation Radio Data Service CDMA Code Division Multiple Access CDPD Cellular Digital Packet Data CWND Congestion Window DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DSL Digital Subcriber Line DSR Dynamic Source Routing EWC Enhanced Wireless Consortium TFRC TCP-Friendly Rate Control GMS Global system for Mobile Communications GPRS General Packet Radio Service HDML Handheld Device Markup Language IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IETF Internet Engineering Task Force IP Internet Protocol ISP Internet Service Provider LAN Local Area Netwwork MAC Media Access Control MANET Mobile Ad-hoc Network NAT Network Address Translation NS-2 Network Simulator-2 PAN Personal Area Network PC Personal Computer PCI Peripheral Component Interconnect PCS Personal Communications Services PDA Personal Digital Assistants RERR Route Error RREP Route Reply RREQ Route Request RTT Round Trip Time SSTHRESH Slowstart Threshold TCP Transmitsion Control Protocol TDMA Time Division Multiple Access UMTS Universal Mobile Telecommunications System WAE Wireless Application Environment WDP Wireless Datagram Protocol WIFI Wireless Fidelity WSP Wireless Session Protocol WTLS Wireless Transport Layer Security WTSP Wireless Transaction Session Protocol DANH MC CC BNG, BIU V LU Danh mc cỏc lu S hiu Tờn lu Trang 2.1 C ch x lý khỏm phỏ ng ti node ca DSR 32 2.2 C ch x lý khỏm phỏ ng ti node ca AODV 36 Danh mc cỏc bng S hiu Tờn bng Trang 2.1 Cỏc tham s mụ phng mụ hỡnh kt hp TCP-Reno, TCP-Vegas vi AODV v OLSR 38 2.2 Cỏc tham s mụ phng mụ hỡnh kt hp cỏc bin th TCP vi cỏc giao thc nh tuyn s dng mụ hỡnh truyn súng khỏc 42 2.3 Goodput s dng mụ hỡnh truyn súng TowRayGround 44 2.4 Goodput s dng mụ hỡnh truyn súng Shadowing 44 3.1 Thụng lng trung bỡnh TFRC kt hp vi AODV, DSR 59 3.2 Thụng lng trung bỡnh TCP kt hp vi AODV, DSR 59 3.3 T l (%) gúi tin ri TFRC kt hp vi AODV, DSR 61 3.4 T l (%) gúi tin ri TCP kt hp vi AODV, DSR 61 3.5 tr trung bỡnh TFRC kt hp vi AODV, DSR 63 3.6 tr trung bỡnh TCP kt hp vi AODV, DSR 63 Danh mc cỏc biu S hiu Tờn biu Trang 3.1 Thụng lng TCP v TFRC kt hp vi AODV 60 3.2 Thụng lng TCP v TFRC kt hp vi DSR 60 3.3 T l (%) gúi tin ri TCP v TFRC kt hp vi AODV 62 3.4 T l (%) gúi tin ri TCP v TFRC kt hp vi DSR 62 3.5 tr trung bỡnh TCP v TFRC kt hp vi AODV 64 3.6 tr trung bỡnh TCP v TFRC kt hp vi DSR 64 DANH MC CC HèNH V S hiu Tờn hỡnh v Trang 1.1 Mụ hỡnh mng MANET 1.2 nh tuyn Single-hop 1.3 nh tuyn Multi-hop 1.4 Mụ hỡnh mng phõn cp 1.5 Mụ hỡnh mng Aggregate Ad hoc 1.6 S phỏt trin ca mng khụng dõy di ng 1.7 Phõn loi cỏc giao thc nh tuyn mng MANET 14 1.8 S bin i lu lng ca TCP 17 2.1 C ch hot ng ca TCP 21 2.2 C ch hot ng ca giao thc TFRC 25 2.3 Vớ d v cỏc s kin mt gúi 29 2.4 Minh c ch trỡ thụng tin nh tuyn 33 2.5 Cỏc trng gúi tin RREQ 35 2.6 Cỏc trng gúi tin RREP 37 2.7 So sỏnh hiu sut ca TCP-Reno kt hp vi AODV v OLSR 40 2.8 So sỏnh hiu sut ca TCP-Vegas kt hp vi AODV v OLSR 40 2.9 So sỏnh hiu sut ca TCP-Reno v TCP-Vegas kt hp vi AODV 40 2.10 So sỏnh hiu sut ca TCP-Reno v TCP-Vegas kt hp vi OLSR 41 2.11 T l phỏt gúi tin thnh cụng kt hp vi AODV 43 2.12 T l phỏt gúi tin thnh cụng kt hp vi DSDV 43 2.13 T l phỏt gúi tin thnh cụng kt hp vi DSR 43 2.14 T l phỏt gúi tin thnh cụng kt hp vi OLSR 43 2.15 Minh thay i tuyn ng ca DSR 47 2.16 Minh thay i tuyn ng ca AODV 49 3.1 Cu trỳc phõn tng mụ phng NS-2 ca mng khụng dõy 53 3.2 Cu trỳc phn tng khung nhỡn phỏt trin NS-2 53 3.3 Mụ hỡnh kch bn mụ phng 58 M U Ngy nay, vic s dng cụng ngh khụng dõy tr thnh mt dch v c lc cho ngi nhiu lnh vc ca i sng xó hi, phn ln thụng tin c liờn lc, trao i vi qua mng T i n nay, mng mỏy tớnh cú dõy ó cú úng gúp ln cho s phỏt trin chung ca xó hi Tuy nhiờn, vi s phỏt trin nhanh chúng ca khoa hc k thuõt v cụng ngh, nht l cỏc thit b di ng nh Laptop, in thoi th h mi, PDA i thỡ mng cú dõy bt u bc l nhng hn ch ca nú, khụng th ỏp ng ht nhng tớnh nng u vit mi ca cỏc thit b ú Vi s h tr ca cỏc thit b vụ tuyn, mng khụng dõy cng khụng ngng phỏt trin Hng lot chun mng khụng dõy c i, t cỏc th h 2G, 3G, 4G ca in thoi di ng, n cỏc chun IrDA, Open Air, BlueTooth v cỏc chun ca Wireless Lan nh IEEE 802.11e, HiperLan Mng khụng dõy giỳp cỏc thit b di ng s dng mt cỏch hiu qu, thuõn tin hn nh: + Kh nng di ng cao, d dng b sung, thay th cỏc thit b + Thit lõp thụng tin liờn lc cho chuyờn ngnh, tựy bin, ng dng t xut nhng ni khụng cú c s h tng Bờn cnh ú, mng khụng dõy cũn cú nhng hn ch v giỏ c cng nh v mt k thuõt: t l li bit cao, bng thụng hn ch, bỏn kớnh ph súng ngn, chi phớ thit b phn cng cao, tui th pin ca thit b cũn thp, kh nng bo mõt cha cao Hin nay, Wireless LAN vi cụng ngh Wifi l cụng ngh ni bõt ang c s dng rng rói trờn khp th gii Xu hng tng lai ca mng Wireless LAN l mng tựy bin khụng dõy Mobile Ad-hoc Network (MANET) Mc dự cú nhiu nghiờn cu hot ng ca TCP mng MANET, nhng hot ng ca TFRC cha rừ rng mng MANET S kt hp gia giao thc truyn tin v giao thc nh tuyn cho thy hiu nng mng khụng dõy cú s ci thin ỏng k V ý ngha khoa hc v thc tin: Nghiờn cu nh hng ca s kt hp giao thc truyn tin TCP, TFRC vi cỏc giao thc nh tuyn AODV, DSR trờn mng tựy bin khụng dõy MANET gúp phn gii quyt bi toỏn thc tin hin v tng lai ú l ngi s dng mng khụng dõy ngy cng tng v s lng, phm vi rng v nhu cu dch v mi m mng cú dõy cũn hn ch Vỡ võy vic nghiờn cu ỏnh giỏ hiu sut truyn thụng ca mng tựy bin khụng dõy a khuyn ngh ỏp dng l mt rt cp thit Tng quan ti liu: Gn õy, nhng nghiờn cu v mng MANET tng lờn s gia tng ca cỏc thit b in t nh gn, mỏy tớnh xỏch tay, in thoi di ng th h mi [1], cú nhiu cụng trỡnh nghiờn cu ci thin giao thc nh tuyn TCP nh l TFRC [3], [8] mng MANET Tuy nhiờn, ti ny quan tõm nhiu hn hot ng nguyờn bn ca TCP v TFRC [1], [4] Hu ht cỏc nh khoa hc trc õy ó nghiờn cu v ỏnh giỏ hiu sut ca giao thc truyn ti bit lõp vi giao thc nh tuyn ca mng MANET [6] Gn õy, cỏc nh khoa hc ó bt u nghiờn cu s tng tỏc gia cỏc giao thc truyn tin tng giao võn vi giao thc nh tuyn ca lp mng [5], [8] Nghiờn cu nh hng gia s kt hp giao thc truyn tin v giao thc nh tuyn ci thin hiu nng s dng ca mng MANET [6], cng l lnh vc mi m nhiu nh nghiờn cu quan tõm Mc tiờu nghiờn cu: Tỡm hiu hot ng ca TCP v TFRC, ỏnh giỏ s nh hng ca vic kt hp TCP, TFRC vi giao thc nh tuyn AODV, DSR trờn mng MANET i tng nghiờn cu: Mng MANET v k thuõt truyn d liu, cỏc giao thc nh tuyn AODV, DSR iu khin tc nghn ca TCP v TFRC trờn mng MANET Phng phỏp nghiờn cu: Nghiờn cu lý thuyt cỏc giao thc nh tuyn, lm c s cho vic ỏnh giỏ nh hng gia s kt hp giao thc truyn tin v giao thc nh tuyn trờn mng MANET 53 Port Dem ux Agent (Src/Sink) Addr Demux Rtagent DSDV ARP LL IFq MAC Radio Propagation Model NetIF Chanenel Hỡnh 3.1 Cu trỳc phõn tng mụ phng NS-2 ca mng khụng dõy Sau mụ phng kt thỳc NS-2 th hin hu ht cỏc thụng tin chi tit, nhiu nht l tng mng v cung cp mt tõp tin vt ghi li tt c cỏc s kin bng cỏc dũng Thụng qua tõp tin lu vt ny chỳng ta cú th rỳt trớch nhng mu tin cn phõn tớch v ỏnh giỏ theo yờu cu, chng hn nh mt s giao thc nh tuyn, truyn ti tng MAC Hỡnh 3.2 di dõy cho thy kin trỳc phõn tng ca NS-2 Danh mc cỏc s kin v phn ln cỏc thnh phn c thc thi C++ cú sn kch bn Tcl, vỡ võy mc thp nht ca NS-2 c thc thi bi C++ v mc kch bn Tcl l mc nh ca b sung vo cho mụ phng thc hin d dng Sau ú mc trờn Tcl chỳng ta quan sỏt khung nhỡn ca mng Tt c kch bn ú kt hp to thnh phn mm mụ phng NS2 Movement Patter Generator Scenario File Nework Simulator Farm Trace File Communication Patter Generator Import to Microsoft Excel Summary File Disk Storage Hỡnh 3.2 Cu trỳc phn tng khung nhỡn phỏt trin NS-2 54 3.1.2 Cỏc thnh phn thit yu to tõp tin mụ phng NS-2 thc thi mt mụ phng thnh cụng bc u tiờn phi k n nhng thnh phn phn mm NS-2 cho mt mụ phng - Khung nhỡn: Ton b khung nhỡn topo ca mng cm bin hoc mng di ng bao gm: ta ca cỏc nỳt (x, y, z), h tr cỏc tham bin di ng ca mt nỳt, thi gian bt u di chuyn, hng di chuyn, tc di chuyn ca mt nỳt vi thi gian dng gia hai s di chuyn - Kt ni mng: Khi mụ phng truyn ti mng, cỏc nỳt l thnh phn quan trng phi k bi õy l cỏc ngun, kt ni nh th no, loi kt ni chỳng ta s dng n - Cu hỡnh kin trỳc phõn tng cho mi nỳt: mng cu hỡnh chi tit ca cỏc thnh phn trờn nỳt cm bin, v chỳng ta cng cn iu khin mụ phng, cho kt qu mụ phng vi mt tõp tin vt v lm th no t chc mt tuyn trỡnh mụ phng 3.1.3 Cỏch to tõp tin tcl v thc hin mụ phng Bc 1: To mt mụ phng set ns_ [new Simulator] Bc 2: Thit lõp tõp tin h tr trace_bbtr.tr lu vt set tracefd [open trace_bbtr.tr w] $ns_ trace-all $tracefd Bc 3: To i tng topo lu vt ca tt c cỏc node phm vi set topo [new Topography] Bc 4: Topo b phỏ v to thnh li v giỏ tr mc nh ca gii quyt li l Mt giỏ tr khỏc cú th thụng qua mt tham s th n load_flatgrid {} $topo load_flatgrid $val(x) $val(y) Bc 5: To i tng God (General Operations Director) s dng lu tr thụng tin tng th v trng thỏi ca mụi trng, mng hoc cỏc nỳt Th tc create-god c nh ngha $NS2_HOME/tcl/mobility/com.tcl set god_ [create-god $val(nn)] 55 Bc 6: Trc to nỳt cn phi cu hỡnh nỳt theo kiu a ch (phng/phõn tng), kiu ca giao thc nh tuyn Ad-hoc, tng liờn kt, tng MAC, IfQ, $ns_ node-config -adhocRouting $val(rp) \ -llType $val(ll) \ -macType $val(mac) \ -ifqType $val(ifq) \ -ifqLen $val(ifqlen) \ -antType $val(ant) \ -propType $val(prop) \ -phyType $val(netif) \ -channe -channel [new $val(chan)] \ -topoInstance $topo \ -agentTrace ON \ -routerTrace ON \ -macTrace OFF \ -movementTrace OFF Bc 7: To cỏc nỳt chuyn ng ngu nhiờn for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { set node_($i) [$ns_ node] $node_($i) random-motion # Disable random motion } Bc 8: Thit lõp ta ban u cho cỏc node, (X, Y, mc nh Z = 0) Vớ d: $node_(0) set X_ 50.0 $node_(0) set Y_ 20.0 $node_(0) set Z_ 0.0 $node_(1) set X_ 39.0 $node_(1) set Y_ 38.0 $node_(1) set Z_ 0.0 56 Bc 9: Thit lõp nỳt chuyn ng nh vớ d sau: Ti thi im 50.0s nỳt bt u di chuyn n ớch (x = 25, y = 20) vi tc di chuyn 3m/s ng dng ny s dng thay i hng v tc ca cỏc nỳt di chuyn $ns_ at 50.0 "$node_(1) setdest 25.0 20.0 3.0 Bc 10: Thit lõp lung truyn ti gia hai nỳt nh sau: TCP kt ni gia node_(0) v node_(1) set tcp [new Agent/TCP] $tcp set class_ set sink [new Agent/TCPSink] $ns_ attach-agent $node_(0) $tcp $ns_ attach-agent $node_(1) $sink $ns_ connect $tcp $sink set ftp [new Application/FTP] $ftp attach-agent $tcp Bc 11: Xỏc nh thi gian dng li kt thỳc mụ phng v cỏc nỳt c to li m rng cỏc thnh phn ca mng Nh trng hp sau õy ti thi im 100 giõy mụ phng s dng li Cỏc nỳt ng li ti thi im 100.0002 giõy $ns_halt l c gi, th tc stop{} c gi xut tõp tin vt v úng li for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { $ns_ at 100.0 "$node_($i) reset"; } $ns_ at 100.0001 "stop" $ns_ at 100.0002 "puts \"NS EXITING \" ; $ns_ halt" proc stop {} { global ns_ tracefd nf $ns_ flush-trace close $tracefd } Bc 12: Lnh cui cựng bt u mụ phng kch bn puts "Starting Simulation \n" $ns_ run 57 3.2 Thit k v ci t mụ phng mt s mụ hỡnh ó nghiờn cu Chỳng tụi ci t thuõt toỏn v mụ phng trờn phn mm mụ phng NS-2 (phiờn bn 2.35) v ỏnh giỏ hiu nng ca giao thc truyn tin TCP, TFRC kt hp vi mt s giao thc nh tuyn AODV, DSR Cú bn th nghim (a) giao thc truyn tin TCP kt hp giao thc nh tuyn AODV, (b) giao thc truyn tin TCP kt hp giao thc nh tuyn DSR, (c) giao thc truyn tin TFRC kt hp giao thc nh tuyn AODV v (d) giao thc truyn tin TFRC kt hp giao thc nh tuyn DSR Mi mụ hỡnh c th nghim vi tc khỏc 5, 10, 15 v 20 m/giõy Ci t cỏc kch bn mụ phng bao gm nhng tham s nh sau: Tham s Giỏ tr Tng MAC 802.11 Kiu hng i DropTail S nỳt 23 Phm vi di chuyn 1800m X 840m Bỏn kớnh phỏt súng ca nỳt 50m Tc di chuyn 5, 10, 15 v 20 m/giõy Kiu truyn ti d liu CBR Giao thc nh tuyn AODV, DSR Giao thc truyn tin TCP, TFRC Thi gian mụ phng 100 giõy Phn mm mụ phng Ns-2 phiờn bn 2.35 58 Vi mụ hỡnh kch bn mụ phng: Hỡnh 3.3 Mụ hỡnh kch bn mụ phng Cỏc thụng s sau õy c s dng nh s liu hiu sut: 1) Thụng lng T l gi gúi tin thnh cụng/giõy n cỏc nỳt ớch sut thi gian mụ phng 2) T l gúi tin ri (Packet Loss Rates) S gúi tin ri quỏ trỡnh truyn cỏc gúi d liu 3) tr trung bỡnh (AD-Average End-to-End Delay) Thi gian trung bỡnh cn thit mt gúi tin c truyn thnh cụng t nỳt ngun n nỳt ớch 3.3 Phõn tớch kt qu v ỏnh giỏ hiu nng ỏnh giỏ hiu sut ca cỏc giao thc truyn tin kt hp vi giao thc nh tuyn khỏc vi tc khỏc nhau, chỳng tụi s dng phn mm Tracegraph 2.02 phõn tớch kt qu Da vo kt qu mụ phng cỏc kch bn, chỳng tụi tng hp cỏc s liu nh sau: 59 3.3.1 Thụng lng Kt qu mụ phng bng 3.1 cho thy giao thc TFRC kt hp vi giao thc nh tuyn AODV cú thụng lng trung bỡnh l 4529 byte/giõy tt hn kt hp vi DSR l 2681 bytes/giõy Bang 3.1 Thụng lng trung bỡnh TFRC kt hp vi AODV, DSR Tc TFRC kt hp AODV TFRC kt hp DSR m/s 9307 1073 10 m/s 4179 4431 15 m/s 2433 2851 20 m/s 2197 2367 Bng 3.1 cho thy giao thc TCP kt hp vi giao thc nh tuyn AODV cú thụng lng trung bỡnh l 3345 bytes/giõy tt hn kt hp vi DSR l 1956 bytes/giõy Bang 3.2 Thụng lng trung bỡnh TCP kt hp vi AODV, DSR Tc TCP kt hp AODV TCP kt hp DSR m/s 2478 854 10 m/s 4346 1243 15 m/s 4481 1925 20 m/s 2073 3802 Bng 3.1 v 3.2 cho thy c hai giao thc TCP, TFRC kt hp vi giao thc nh tuyn AODV cú thụng lng tt hn kt hp vi DSR Vỡ AODV cú cỏc c ch loi b c cỏc ng i khụng cũn hiu lc, võy kh nng s dng tuyn ng v khỏm phỏ tuyn ng mi ca AODV l tt hn DSR dn n thụng lng kt hp vi AODV l cao hn kt hp vi DSR 60 Biu ụ 3.1 Thụng lng TCP v TFRC kt hp vi AODV Biu ụ 3.2 Thụng lng TCP v TFRC kt hp vi DSR Bng 3.1, bng 3.2 v biu 3.1, 3.2 cho thy c hai giao thc nh tuyn AODV v DSR kt hp vi TFRC cú thụng lng trung bỡnh tt hn kt hp vi TCP Do c ch iu khin tc nghn ca TCP da trờn thuõt toỏn tng cng gim nhõn, thuõt toỏn ny gim kớch thc ca s mt na phỏt hin mt gúi, TFRC cú s thay i thụng lng theo thi gian thp hn so vi TCP Cựng vi s chõm tr vic phỏt sinh tỡm kim cỏc tuyn ng mi bi vỡ mụi trng mng MANET mt gúi nhiu v thng xuyờn thay i tuyn ng l lý TCP cú thụng lng thp hn 61 3.3.2 T l gúi tin ri Bng 3.3 cho thy giao thc TFRC kt hp vi giao thc nh tuyn AODV cú t l gúi tin ri trung bỡnh l 11% cao hn kt hp vi DSR l 6,8% Bang 3.3 T l (%) gúi tin ri TFRC kt hp vi AODV, DSR Tc TFRC kt hp AODV TFRC kt hp DSR m/s 9,1 5,3 10 m/s 10,1 7,2 15 m/s 10,5 7,2 20 m/s 14,4 7,5 Bng 3.4 cho thy giao thc TCP kt hp vi giao thc nh tuyn AODV cú t l gúi tin ri trung bỡnh l 7,7% cao hn kt hp vi DSR l 2,6% Bang 3.4 T l (%) gúi tin ri TCP kt hp vi AODV, DSR Tc TCP kt hp AODV TCP kt hp DSR m/s 7,6 4,9 10 m/s 11,2 0,1 15 m/s 0,4 0,2 20 m/s 11,5 5,1 Bng 3.3 v bng 3.4 cho thy c hai giao thc truyn tin TCP, TFRC cú t l gúi tin ri nhiu kt hp vi AODV iu ny l bi mt liờn kt tht bi, gúi tin nh tuyn c truyn i cõp nhõp li tuyn ng Quỏ trỡnh ny lp i lp li nhiu s liờn kt b t thng xuyờn i vi DSR, t l gúi tin ri thp hn AODV bi vỡ c ch bo trỡ tuyn ng mt liờn kt b hng Vi c tớnh ni bõt ca cỏc liờn kt di ng l cú cỏc liờn kt bt i xng, vi c ch hc tuyn ng v lu vo b nh m nờn DSR cú kh nng truyn phỏt cỏc gúi ACK v nỳt ngun bng ng th nu tuyn ng truyn tin ban u b phỏ v liờn kt Do ú, mụi trng mng MANET, vic s dng tuyn ng th thc hin truyn cỏc gúi ACK ó khc phc c mt phn hn ch ca cỏc liờn kt bt i xng v s thay i ca cỏc liờn kt theo thi gian 62 Biu ụ 3.3 T l (%) gúi tin ri TCP v TFRC kt hp vi AODV Biu ụ 3.4 T l (%) gúi tin ri TCP v TFRC kt hp vi DSR Bng 3.3, bng 3.4 v biu 3.3, biu 3.4 cho thy c hai giao thc nh tuyn AODV v DSR kt hp vi giao thc TFRC cú t l gúi tin ri cao hn kt hp vi giao thc TCP Do TFRC s dng c ch iu khin tc nghn da vo quỏ trỡnh iu khin thụng lng, xy tc nghn TFRC iu chnh gim tc truyn tin chõm hn Cựng vi vic phi tr li hot ng truyn li sau thi gian timeout, iu ny nh hng ln n thụng lng lm t l mt gúi cao hn 63 3.3.3 tr trung bỡnh tr trung bỡnh ph thuc vo di ng i ca gúi tin, cng nh b m ti cỏc nỳt, nu gúi tin n b m nhiu thỡ thi gian ch ti cỏc b m s tng lờn Bng 3.5 cho thy giao thc TFRC kt hp vi giao thc nh tuyn AODV cú tr trung bỡnh l 1.236 giõy thp hn khụng nhiu so vi kt hp vi DSR l 1,298 giõy Bang 3.5 tr trung bỡnh TFRC kt hp vi AODV, DSR Tc TFRC kt hp AODV TFRC kt hp DSR m/s 1,346 1,317 10 m/s 1,190 1,295 15 m/s 1,222 1,378 20 m/s 1,186 1,201 Bng 3.6 cho thy giao thc TCP kt hp vi giao thc nh tuyn AODV cú tr trung bỡnh l 1.079 giõy thp hn kt hp vi DSR l 1,391 giõy iu ny l c tớnh la chn tuyn ng truyn tin thc hin khỏm phỏ tuyn ng mi ca AODV Khi la chn tuyn ng truyn tin, AODV luụn la chn ng i cú s nỳt trung gian nh nht, trng hp nhiu tuyn ng cú s nỳt trung gian bng thỡ tuyn ng mi hn, tc l s Sequence Number ln hn s c chn Bang 3.6 tr trung bỡnh TCP kt hp vi AODV, DSR Tc TCP kt hp AODV TCP kt hp DSR m/s 1,093 1,269 10 m/s 1,109 1,406 15 m/s 1,004 1,481 20 m/s 1,109 1,406 Bng 3.5 v bng 3.6 cho thy c hai giao thc TCP, TFRC kt hp vi giao thc nh tuyn AODV cú tr trung bỡnh tt hn kt hp vi DSR Do DSR luụn chn ng i c tỡm thy trc thc hin truyn tin m khụng quan tõm n di ca ng i Ngoi ng i ban u b v liờn kt DSR cng cn 64 mt khong thi gian ch nht nh thc hin tỡm kim tuyn ng mi thay th b m Cng nh cỏc nỳt ớch DSR phi tr li tt c cỏc RREQ lm tng thi gian tớnh toỏn tỡm tuyn ng ớt tc nghn nht Biu ụ 3.5 tr trung bỡnh TCP v TFRC kt hp vi AODV Biu ụ 3.6 tr trung bỡnh TCP v TFRC kt hp vi DSR Bng 3.5, bng 3.6 v biu 3.5, 3.6 cho thy giao thc nh tuyn AODV kt hp TFRC cú tr trung bỡnh cao hn kt hp vi TCP Tuy nhiờn giao thc nh tuyn DSR kt hp TFRC cú tr trung bỡnh thp hn kt hp vi TCP 65 3.4 Tiu kt chng Trong chng 3, chỳng tụi ỏnh giỏ s khỏc bit hiu sut ca giao thc truyn tin TCP, TFRC kt hp vi giao thc nh tuyn AODV v DSR mụi trng mng MANET Chỳng tụi ỏnh giỏ hiu sut truyn tin da trờn cỏc thụng s: thụng lng, t l gúi tin ri v tr trung bỡnh End-to-End Vi kt qu mụ phng nh trờn, chỳng tụi ỏnh giỏ kt hp giao thc truyn tin TCP, TFRC vi giao thc nh tuyn AODV cú thụng lng tt hn kt hp vi DSR Tuy nhiờn c hai giao thc truyn tin kt hp vi AODV cú t l gúi tin ri cao hn kt hp vi DSR Giao thc nh tuyn AODV kt hp TFRC cú tr trung bỡnh cao hn kt hp vi TCP v giao thc nh tuyn DSR kt hp TFRC cú tr trung bỡnh thp hn kt hp vi TCP 66 KT LUN Luõn ó tng hp mt s kin thc tng quan, cỏc khỏi nim c bn v cu trỳc, phõn loi mng, phõn loi giao thc nh tuyn, u im cng nh mt s hn ch nhng t i vi mng di ng tựy bin khụng dõy MANET Bờn cnh ú cng tỡm hiu nguyờn lý v cỏc phng phỏp iu khin tc nghn Chỳng tụi cng ó trỡnh by hot ng ca cỏc giao thc truyn tin TCP, TFRC quỏ trỡnh iu khin trỏnh tc nghn, hot ng ca giao thc nh tuyn AODV, DSR v nh hng ca chỳng kt hp vi giao thc truyn tin Bờn cnh ú cng tỡm hiu v hiu sut mt s mụ hỡnh kt hp giao thc truyn tin v giao thc nh tuyn nhm ci thin hiu sut truyn tin trờn mng MANET Sau ú chỳng tụi tin hnh thit k mụ hỡnh, ci t mụ phng mt s mụ hỡnh kt hp giao thc truyn tin v giao thc nh tuyn trờn phn mm mụ phng NS-2 phiờn bn 2.35 Kt qu cho thy TCP hoc TFRC nờn chn AODV lm giao thc nh tuyn vỡ cú thụng lng v tr tt hn, ú l nhng s liu hiu sut quan trng cho cỏc ng dng Hng phỏt trin ca ti Hin nay, hu ht cỏc giao thc truyn tin trờn mng MANET u cha phõn bit c mt gúi tin liờn kt b phỏ v hay tc nghn mng Vn trờn cú th c x lý bng cỏch s dng tỏc t thụng minh (Mobile Agent) xỏc nh khong cỏch gia cỏc nỳt, hng di chuyn kt hp vi toỏn xỏc sut, toỏn logic m chuyn hng kt ni cỏc nỳt di chuyn vo vựng súng yu, ngn chn xy t kt ni tm thi Trờn c s ú ci tin giao thc truyn tin TFRC giao thc ny hiu qu hn trờn mng MANET 67 TI LIU THAM KHO Ti liu ting Vit Vừ Thanh Tỳ (2012), Giỏo trỡnh sau i hc mng v truyn d liu nõng cao, Nh xut bn i hc Hu, Hu Ti liu ting Anh Anit et al (2013), A Comparative Study of AODV & DSR Routing Protocols in Mobile Ad-Hoc Networks International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering 3(5), pp 658-663 Chen, K and K Nahrstedt (2004), Limitations of equation-based congestion control in mobile ad hoc networks Proceedings of the 24th International Conference on Distributed Computing Systems Workshops, Mar 23-24, IEEE Xplore Press, USA., pp: 756-76 M Handley, S Floyd, J Padhye and J Widmer (2003) TCP Friendly Rate Control (TFRC): Protocol specification Networking Group RFC 3448 Kim, D., J.C Cano, P Manzoni and C.K Toh (2006), A comparison of the performance of TCP-Reno and TCP-Vegas over MANETs Proceedings of the 3rd International Symposium on Wireless Communication Systems, Sept 6-8, IEEE Xplore Press, Valencia, pp: 495-499 Khuzairi Mohd Zaini, Adib M Monzer Habbal, Fazli Azzali, Suhaidi Hassan and Mohamad Rizal (2012), An Interaction between Congestion-Control Based Transport Protocols and Manet Routing Protocols Internet Works Research Lab, School of Computing, Universiti Utara Malaysia, Sintok, Malaysia, pp: 468473 VINT Group, "Network Simulator NS-2", source code available: http://www.isi.edu/nsnam/ns Yahia, M and J Biro (2006), Behavior of TCP algorithms on ad-hoc networks based on different routing protocols (MANETs) and propagation models Proceedings of the International Conference on Wireless and Mobile Communications, Jul 29-31, IEEE Xplore Press, Bucharest, pp: 40-40 [...]... tin TCP, TFRC trong quá trình điều khiển tránh tắc nghẽn, hoạt động của giao thức định tuyến AODV, DSR và ảnh hưởng của chúng khi kết hợp với giao thức TFRC trên mạng MANET nhằm cải thiện hiệu suất truyền tin 20 Chương 2 ẢNH HƯỞNG CỦA GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN Ngày nay nhu cầu truyền thông tin ngày càng tăng trong khi tài nguyên của mạng có giới hạn dẫn đến hiện tượng nghẽn mạng. .. và đánh giá hiệu năng bằng phần mềm NS-2 Phạm vi nghiên cứu: Các giao thức truyền tin TCP, TFRC và giao thức định tuyến AODV, DSR trên mạng MANET Cấu trúc của luận văn: Cấu trúc của luận văn gồm phần mở đầu, nội dung luận văn gồm 3 chương, kết luận và tài liệu tham khảo Chương 1 tổng quan về mạng MANET, vấn đề điều khiển tắc nghẽn và một số giao thức định tuyến Chương 2 ảnh hưởng của giao thức định. .. lựa chọn giao thức định tuyến kết hợp với giao thức truyền tin trên mạng MANET trong điều khiển tắc nghẽn nâng cao hiệu năng mạng ngày càng trở nên cấp thiết [6] 2.1 Phân tích hoạt động của TCP và TFRC trong quá trình điều khiển tránh tắc nghẽn Trong quá trình truyền, thông tin thường xảy ra hiện tượng tắc nghẽn tại các nút mạng do lưu lượng vượt quá khả năng xử lý của mạng Khi tắc nghẽn xảy ra dữ liệu... 1.2.3 Giao thức định tuyến kết hợp (Hybrid Routing Protocol) Trong giao thức định tuyến này có kết hợp cả hai cơ chế giao thức định tuyến chủ ứng (Proactive) và giao thức định tuyến phản ứng (Reactive) Giao thức này phù hợp với những mạng quy mô, kích thước lớn, mật độ các nút mạng dày đặc Trong giao thức định tuyến này, mạng được chia thành các vùng (zone) Mỗi node duy trì cả thông tin về kiến trúc mạng. .. thức định tuyến trong mạng MANET 15 1.2.1 Giao thức định tuyến theo bảng ghi (Table-Driven Routing Protocol) Giao thức định tuyến theo bảng ghi còn được gọi là giao thức chủ ứng (Proactive) Theo giao thức này, bất kỳ một nút trong mạng đều luôn duy trì trong bảng định tuyến của nó thông tin định tuyến đến tất cả các nút khác trong mạng Thông tin định tuyến được phát broadcast trên mạng theo một khoảng... nguyên, ảnh hưởng đến các băng thông của mạng Chính vì thế giao thức định tuyến theo bảng ghi chỉ áp dụng trong các mô hình mạng MANET mà các nút ít di chuyển Các giao thức hoạt động theo kiểu giao thức định tuyến theo bảng ghi như: Giao thức DSDV (Destination Sequenced Distance Vector), Giao thức WRP (Wireless Routing Protocol), Giao thức GSR (Global State Routing)… 1.2.2 Giao thức định tuyến điều khiển. .. giao thức định tuyến trong điều khiển tắc nghẽn Sự kết hợp của TCP, TFRC với một số giao thức định tuyến AODV và DSR trên mạng MANET Chương 3 đánh giá hiệu năng và thiết kế mô hình, cài đặt mô phỏng một số mô hình đã nghiên cứu Kết luận nêu lên những kết quả đã đạt được trong luận văn và hướng phát triển của đề tài 4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET Mạng di động tùy biến không dây – MANET (Mobile... là điều khó tránh khỏi Để giải quyết vấn đề này có hai cách để khắc phục đó là: Tăng tài nguyên của mạng và điều khiển để tránh tắc nghẽn mạng, tuy nhiên việc tăng tài nguyên mạng đòi hỏi chi phí đầu tư lớn và công việc không thường xuyên Trong khi đó việc điều khiển tránh tắc nghẽn mạng có thể sử dụng các giao thức, các thuật toán để điều khiển trong mạng Vì vậy, vấn đề xem xét để lựa chọn giao thức. .. mạng không bị trễ Tuy nhiên 21 với một thuật toán điều điều khiển tắc nghẽn sẽ đảm bảo một độ trễ cho phép đối với từng dịch vụ Đây chính là chức năng của thuật toán điều khiển tắc nghẽn 2.1.1 Vấn đề truyền tin và giải quyết tắc nghẽn của TCP Hiện nay TCP vẫn là giao thức truyền tin được sử dụng phổ biến nhất Điều khiển tránh tắc nghẽn trong TCP dựa trên thuật toán tăng cộng giảm nhân (AIMD) Khi một... suất lỗi mạng cao và độ trễ lớn Đối với mạng cố định, việc mất gói tin do lỗi đường truyền hiếm khi xảy ra Mất gói tin đồng nghĩa với việc xảy ra tắc nghẽn ở các nút (router) trong mạng Cơ chế điều khiển chống tắc nghẽn của TCP sẽ căn cứ vào sự kiện mất gói và kiểm tra trễ quá time-out để xác định tắc nghẽn trong mạng TCP không có khả năng phân biệt giữa mất gói do đường truyền hay mất gói do tắc nghẽn, ... quan mạng MANET, vấn đề điều khiển tắc nghẽn số giao thức định tuyến Chương ảnh hưởng giao thức định tuyến điều khiển tắc nghẽn Sự kết hợp TCP, TFRC với số giao thức định tuyến AODV DSR mạng MANET. .. kết hợp TCP, TFRC với giao thức định tuyến AODV, DSR mạng MANET Đối tượng nghiên cứu: Mạng MANET kỹ thuật truyền liệu, giao thức định tuyến AODV, DSR điều khiển tắc nghẽn TCP TFRC mạng MANET Phương... động giao thức định tuyến AODV, DSR ảnh hưởng chúng kết hợp với giao thức TFRC mạng MANET nhằm cải thiện hiệu suất truyền tin 20 Chương ẢNH HƯỞNG CỦA GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN