Tìm hiểu tổng quan về mạng ad hoc

Tìm hiểu tổng quan về mạng ad hoc

MỞ ĐẦU Giới thiệu chung Từ thập kỷ 90 kỷ trước với đời kỹ thuật số đẩy nhanh phát triển công nghệ ứng dụng chúng vào lĩnh vực đời sống hàng ngày, đặc biệt truyền thông công nghệ thông tin Các hệ thống truyền thông từ cố định đến di động phủ rộng khắp giới làm cho người khắp nơi giới thông tin với lúc, nơi Tuy vậy, số hoàn cảnh đặc biệt thiên tai, động đất, chiến tranh v.v sở hạ tầng viễn thông bị phá vỡ, lúc người liên lạc với nào? Để giải toán đó, gần dạng công nghệ mạng đời, mạng AD HOC Mạng Ad hoc tập hợp nút mạng di động không dây, nằm phân tán mặt địa lý tạo thành mạng tạm thời mà không sử dụng cấu trúc hạ tầng mạng có sẵn hay quản lý tập trung Các nút mạng liên lạc với qua môi trường vô tuyến không cần định tuyến cố định, nút mạng phải đóng vai trò định tuyến di động có trang bị thu phát không dây Các định tuyến tự di chuyển ngẫu nhiên, cấu hình mạng thay đổi thường xuyên Mạng hoạt động độc lập kết nối với mạng hạ tầng chung tạo thành mạng thông tin toàn cầu Mục tiêu đề tài Tìm hiểu tổng quan mạng Ad hoc Bố cục đề tài Chương I : Tổng quan mạng Ad hoc Giới thiệu chung mạng Ad hoc, khả thách thức trình phát triển mạng Ad hoc Ở trình bày khái niệm, đặc điểm,ứng dụng tổng quan mạng Ad hoc Chương II : Định tuyến mạng Ad hoc Ở chương tìm hiểu giao thưc định tuyến CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG Ad hoc Chương trình bày khái niệm tổng quan mạng Ad hoc, ứng dụng nhiều lĩnh vực sống mạng Ad hoc Đồng thời, đề cập đến thách thức mà mạng Ad hoc phải đối mặt Hình 1.1 Mạng ad hoc 1.1 MỞ ĐẦU Mạng máy tính từ lâu trở thành phần thiếu nhiều lĩnh vực đời sống xã hội, từ hệ thống mạng cục đến hệ thống mạng toàn cầu Internet Mạng máy tính đưa người giới đến gần hơn, người tiếp cận với nguồn thông tin, tri thức phong phú.Xã hội phát triển, người vận động không ngừng, người kết nối vào mạng cáp vật lý việc di chuyển họ bị hạn chế, nhu cầu đặt vừa kết nối vừa di chuyển kết nối đâu cách đơn giản Chính nhu cầu kích thích ngành công nghiệp mạng không dây tiềm phát triển mạnh mẽ.Mạng Ad hoc kiểu mạng không dây linh hoạt Đó tập hợp hai hay nhiều thiết bị trang bị khả nối mạng truyền thông không dây Các thiết bị giao tiếp với tất thiết bị mạng khác dải vô tuyến (vùng phủ sóng, phạm vi mà thiết bị mạng nhận biết được) hay thiết bị vô tuyến khác nằm dải vô tuyến chúng với điều kiện có node trung gian để chuyển tiếp thông tin từ node nguồn đến node đích Thiết bị hỗ trợ mạng Ad hoc đa dạng sử dụng phổ biến laptop, điện thoại di động Internet Vì có nhiều ưu vượt trội thách thức cần giải quyết, ngày mạng Ad hoc nghiên cứu triển khai thành công số nước mà phổ biến Mỹ Mạng Ad hoc đặc biệt hữu ích ứng dụng khắc phục thảm họa thiên nhiên, quốc phòng, y tế, hội nghị nên có xu hướng ứng dụng rộng rãi giới Mạng ad-hoc lĩnh vực tảng truyền thông không dây.Công nghệ cho phép node mạng truyền thông với node khác sử dụng phát không dây mà không cần sử dụng sở hạ tầng cố định Điều khác biệt lớn mạng ad-hoc với nhiều mạng không dây cổ điển mạng cellular hay wireless LAN, mạng này, node phải truyền thông với trạm sở trạm sở sử dụng mạng có dây Mạng ad-hoc trông đợi cách mạng hóa truyền thông không dây vài năm tới: bổ sung mô hình mạng cổ điển (Internet, mạng cellular, truyền thông vệ tinh), mạng ad-hoc trở nên vô phổ biến, cách khai thác công nghệ không dây ad-hoc, thiết bị không dây vô phổ biến (điện thoại , PDA, laptop …) thiết bị cố định (máy trạm, điểm truy xuất Internet không dây …) kết nối tạo thành mạng rộng khắp mạng toàn cầu Những ứng dụng tương lai theo xu hướng công nghệ mạng ad-hoc chứng minh hữu dụng.Ví dụ, xem xét tình sau Một trận động đất phá hủy hầu hết thứ, cớ sở hạ tầng thông tin liên lac thành phố lớn(đường dây điện thoại, máy trạm mạng cellular …) Một vài đội cứu hộ (chữa cháy, cảnh sát, y tế …) làm việc thảm họa để cứu người giúp đỡ người bị thương.Để mang lại giúp đỡ tốt cho người dân đội cứu hộ phải phối hợp với nhau.Rõ ràng, hành động phối hợp đạt người cứu hộ có khả giao tiếp, với người đội vả đội khác (ví dụ cảnh sát với cảnh sát hay cứu hỏa với y tế) Với công nghệ có sẵn, nỗi nỗ lực phối hợp người cứu hộ hoàn cảnh sở hạ tầng thông tin liên lạc bị phá hủy nghiêm trọng khó khăn: chí thành viên nhóm trang bị đàm thiết bị tương tự, quyền truy cập vào cớ sở hạ tầng cố định có sẵn người cứu hộ liên lạc phạm vi gần Vì ưu tiên ngày quản lý thiên tai làm để khôi phục lại hệ thống sở thông tin liên lạc nhanh tốt, việc thường thực cách sửa chữa sở hạ tầng bị phá hủy triển khai thiết bị thông tin liên lạc tạm thời Tình hình khác nhiều công nghệ mạng ad-hoc sẵn sàng: cách sử dụng đầy đủ hình thức truyền thông không dây phân cấp hay truyền thông không dây đa chặng, người cứu hộ có khả giao tiếp khoảng cách tương đối xa Đối với môt khu vực thiên tai có mật độ dân cư đông thành phố công nghệ mạng ad-hoc mang lại thành công nỗ lực cứu hộ mà không cần sử dụng sở hạ tầng thông tin liên lạc Ví dụ phần mô tả tính nối bật ứng dụng sử dụng công nghệ mạng ad-hoc: Mạng không đồng nhất: Một mạng ad-hoc điển hình mạng lưới bao gồm nhiều thiết bị không đồng Ví dụ giả thiết phía mô tả, nhóm cứu hộ làm việc vùng bị thiên tai trang bị thiết bị truyền thông giao tiếp khác như: điện thoại di động, PDAs, đàm hay máy tính xách tay … Để cho việc thiết lập mạng lưới thông tin liên lạc cách thành công công nghệ mạng phải tảng giúp cho phép thiết bị khác giao tiếp với Tính di động: mạng ad-hoc điển hình, hầu hết node mạng di động, ví dụ trường hợp người làm việc vùng bị thiên tai mà ta nêu giả thiết phía Mạng phân tán: việc xây dựng mạng ad-hoc phân tán nút mạng phân tán theo phương diện vật lý, thực tế nút mạng gần truyền thông qua chặng hữu dụng nhiều truyền thông qua nhiều chặng không cần thiết Tiềm ứng dụng mạng ad-hoc nhiều , đánh giá điều sau đây: Phân phối nhanh chóng lưu lượng truy cập đường cao tốc khu đô thị: Những tuyến đường cao tốc khu đô thị trang bị trạm phát vô tuyến cố định, gửi thông tin quảng bá tới xe có gắn thiết bị thu nhận GPS Lần lượt xe hoạt động cập nhật giao thông nhanh chóng.So với công nghệ cũ công nghệ cung cấp xác nhanh chóng Truy cập Internet khắp nơi: Trong tương lai gần, khu vực công cộng như, sân bay, nhà ga, khu mua sắm cao cấp, trang bị điểm truy cập Internet không dây, cách sử dụng thiết bị di động người dùng khác cầu nối không dây việc truy cập internet phủ rộng hầu hết nơi Phân phối điểm thu nhận thông tin: Bằng cách sử dụng trạm truyền thông không dây điểm thu nhận thông tin phân phối thu thập thông tin từ người sử dụng Ví dụ điểm thu nhận thông tin thông tin chuyến du lịch, kiện xung quanh, thông tin cửa hàng, nhà ăn khu khu vực … 1.2 KHÁI NIỆM Mạng Ad hoc tổ hợp node di động kết nối với liên kết không dây, node tự di chuyển nên kiến trúc mạng thay đổi liên tục mà không dự đoán Mỗi node mạng có giao diện vô tuyến giao tiếp với node mạng khác thông qua sóng vô tuyến hồng ngoại Các mạng không dùng hỗ trợ sở hạ tầng mạng cố định hay chịu quản lí tập trung Đây đặc điểm riêng biệt mạng Ad hoc so với mạng không dây truyền thống mạng chia ô, mạng WLAN, node (các thuê bao di động ) liên lạc với thông qua trạm vô tuyến sở Trong Ad hoc không tồn khái niệm quản lý tập trung, đảm bảo mạng không bị sập trường hợp nút mạng di chuyển khoảng truyền dẫn nút mạng khác Nút mạng vào lúc Do khoảng truyền dẫn nút mạng hạn chế nên chúng trao đổi thông tin phương pháp truyền gói tin qua nhiều bước (Multihops) Để làm điều này, tất nút mạng phải có khả chuyển tiếp gói tin đến nút mạng khác, tất nút mạng Ad hoc hoạt động máy trạm router Nên nút mạng bao gồm router máy trạm liên kết với Một router thực giao thức định tuyến, máy trạm di động có địa IP Ad hoc có khả thực thay đổi cấu hình mạng khắc phục cố nút mạng thông qua thủ tục cấu hình lại mạng Ví dụ: Nếu nút mạng rời khỏi mạng gây cố liên kết, nút mạng bị ảnh hưởng yêu cầu đường định tuyến vấn đề giải Điều gây trễ mạng, nhiên với người sử dụng Ad hoc hoạt động bình thường.Ad hoc có nhiều ưu điểm mạng truyền thông vô tuyến thông thường, liên kết nút mạng hình thành chúng nằm khoảng truyền dẫn Tùy thuộc vào giả định, mạng ad-hoc tạo thành từ nhiều thiết bị đa dạng: máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA, thiết bị thông minh vv Hơn nữa, với nhiều ứng dụng tiềm tương lai, mạng bao gồm thiết bị không đồng nhất.Do tính đa dạng node, cách tiếp cận điển hình ý tới việc tiêu thụ lượng việc truyền tín hiệu không dây.Và lựa chọn chúng ta, cụ thể quan tâm đến việc giảm tiêu thụ lượng sử dụng để giao tiếp node Trên loại thiết bị lượng tiêu thụ lượng sử dụng để truyền thông giao tiếp dao động khoảng từ 15% đến 35% tổng số lượng sử dụng cho node Những thông số sử dụng lượng trước cung cấp cho card không dây máy tính xách tay thuân thủ theo chuẩn IEEE 802.11 sử dụng để cung cấp cho thiết bị PDA.Kể từ lượng sử dụng cho card không dây phần lượng sử dụng cho node việc tối ưu hóa việc sử dụng cho việc giao tiếp trở thành vấn đề quan trọng Một số nhóm phát triển tiến hành đo đạc tiêu thụ lượng card không dây theo chuẩn 802.11.Một card không dây chuẩn 802.11 thông thường có chế độ hoạt động - Nhàn rỗi: Card bật, nhiên không sử dụng - Truyền: Card chế độ truyền gói liệu - Nhận: Card chế độ nhận gói liệu - Ngủ: Sự cung cấp lượng giảm Bảng bên cho thấy tiêu thụ lượng card CISCO Aironet IEEE 802.11 a/b/g (Trích Topology Control In Wireless Ad-hoc Networks (Paolo Santi)) Card 802.11 a 802.11 b 802.11 g Gửi (mA) 318 327 282 Nhận(mA) 554 539 530 Nhàn rỗi(mA) 203 203 203 Card 802.11 a 802.11 Phạm vi truyền “Indoor” (m) 15 -30 27 – 91 Phạm vi truyền “Outdoor” (m) 30 -300 76- 396 b/g Sự tiêu thụ lượng chế độ ngủ không biểu diễn bảng, bảng cho thấy pham vi truyền giới hạn card truyền với tối đa sức mạnh Như thấy bảng phạm vi truyền giới hạn phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường (trong nhà hay điều kiện trời ) tốc độ liệu sử dụng để gửi gói tin Chúng ta cần ý rằng, liệu bảng bên kết rút từ thực nghiệm có khác biệt với thực tế thiêu thụ lượng card không dây Tất kết thu từ thực nghiệm vạch cho điểm quan trọng chuyển trạng thái đơn vị truyền phải sử dụng lượng (và thời gian trễ nữa) Điều đặc biệt chuyển trạng thái từ chế độ ngủ chuyển sang chế độ nhàn rỗi Trong phần mô hình hóa việc sử dụng lượng node theo tỉ lệ Ngủ : Nhàn rỗi : Gửi Nhận, hay nói cách khác không quan tâm đến xác giá trị việc tiêu thụ lượng mà là giá trị tương đối Trong mô hình đơn giản chúng ta giả định card thu phát quy ước chế độ nhàn rỗi, 1.X nhận gói tin , 1.Y gửi gói tin với sức mạn tối đa , Z chế độ ngủ (các giá trị X, Y , Z phụ thuộc vào đặc tính card mạng) 1.3 ĐẶC ĐIỂM Ad hoc thường mô tả có cấu trúc mạng thay đổi thay đổi vị trí nút mạng Các giao thức định tuyến có chế tự phát thay đổi định tuyến thông qua thuật toán định tuyến thông thường vector khoảng cách trạng thái liên kết Một đăc điểm khác nút mạng mạng Ad hoc: bị giới hạn khả CPU, nhớ, dung lượng pin băng thông Khi lượng sử dụng bị giới hạn kéo theo giới hạn khả truyền dẫn Thiết bị truy nhập, môi trường vô tuyến có đặc điểm đặc biệt mà người thiết kế cần lưu tâm đưa giao thức định tuyến cho Ad hoc Ví dụ: liên kết chiều, xuất trường hợp nút mạng có công suất phát khác nên có khoảng truyền dẫn khác nhau, cho phép nút mạng nghe nút mạng Liên kết chiều có Ad hoc,không tồn mạng tế bào Sử dụng phương pháp định tuyến nhiều bước nút mạng tiết kiệm lượng phát Như mạng Ad hoc có đặc điểm sau : - Tính di động: truy cập liệu di chuyển, nâng cao hiệu truy suất liệu - Tốc độ triển khai nhanh dễ dàng: không gặp phải vấn đề lắp đặt cáp mạng - Tính mềm dẻo: thiết lập nhóm mạng nhỏ cách nhanh chóng, việc mở rộng mạng dễ dàng môi trường mạng sẵn có nơi; - Chi phí: giảm sử dụng kỹ thuật không dây, thiết bị 802.11 dùng để tạo cầu nối không dây hai tòa nhà; để thiết lập cầu nối không dây cần chi phí ban đầu thiết bị trời, điểm truy cập giao tiếp không dây - Mạng Adhoc bị giới hạn khả CPU, nhớ, dung lượng pin băng thông Khi lượng sử dụng bị giới hạn kéo theo thời gian khả truyền dẫn 1.4 ỨNG DỤNG Ad hoc được ứng dụng cho hội thảo, ứng dụng quân sự Nó cũng được sử dụng cho trường hợp triển khai sở hạ tầng mạng là khó khăn Ví dụ: khách hàng có thể chia sẻ tệp tin dữ liệu ở sân bay, sinh viên trao đổi thông tin với tiết học… Khi máy tính di động giao tiếp thông qua giao diện mạng LAN vô tuyến, thì nhóm các máy tính đó hình thành mạng Ad hoc, đó máy tính có thể truy nhập Internet, tài nguyên mạng máy in, máy scan 1.4.1 Dịch vụ khẩn cấp: Bất kỳ đâu có trường hợp khẩn cẩp xảy đều cần có sự kết hợp các nhân viên cứu hộ Giải pháp thông thường là dùng thiết bị vô tuyến Tuy nhiên, sở hạ tầng bị hỏng hoặc không còn hoạt động thì giải pháp là gì? Ad hoc chính là câu trả lời nhanh nhất và phù hợp nhất Điều này có thể không có ý nghĩa với khu vực tổn thất nhỏ, nhiên với thảm họa thiên nhiên có khu vực ảnh hưởng tàn phá rộng lớn, việc liên lạc rất quan trọng nên Ad hoc trở thành giải pháp hữu ích 1.4.2 Hội nghị Trong hội nghị, hội thảo cần trao đổi thông tin giữa các đại biểu hoặc với hội nghị khác Đây là một nhu cầu lớn thời đại phát triển nhanh về thông tin hiện nay,khi mà giải pháp home network chưa thật sự sẵn sàng Giải pháp hiện tại là sử dụng các mạng có sẵn cho các đại biểu tham dự nhiên nó có độ trễ lớn, ví dụ giải pháp Mobile IP Và Ad hoc là giải pháp chiếm ưu thế 1.4.3 Home Networking Rõ ràng sự hiện diện của máy tính xách tay và ứng dụng không dây làm nhu cầu về home network tăng cao.Việc sử dụng kỹ thuật của Ad hoc cho phé p chúng tự cấu hình và hình thành mạng, điều này tiện lợi cho cả người không thật sự am hiểu về mạng cũng giảm được chi phí cho xây dựng thiết kế mạng Hơn nữa, nếu ta có nhu cầu sử dụng máy tính ở công sở, trường học thì khối lượng thông tin quản lý mạng giảm xuống rõ rệt 1.4.4 Mạng cá nhân (PAN) 10 thông báo thông tin theo chu kỳ thông tin điều khiển chúng Vì nút thông báo đến mạng đến với nút lựa chọn MPR Theo hoạch định đường truyền, MPR sử dụng để tạo lên đường truyền từ nút định tới điểm đích mạng Hơn nữa,giao thức sử dụng MPR để làm tăng hiệu thông tin điều khiển mạng.Một nút lựa chọn MPR từ số nút láng giềng với"symetric"như hai chiều, liên k ết Do đó, việc lựa chọn đường truyền thông qua MPR tự động tránh vấn đề kết hợp với gói liệu dịch chuyển qua liên kết chiều ( vấn đề việc không thừa nhận lớp liên kết cho gí liệu hop, với tầng liên kết áp dụng công nghệnày cho lưu lượng unicast.OLSR phát triển để làm việc độc lập từ giao thưc khác Cũng vậy, OLSR không tạo giả thiết vầ tầng liên kết OLSR thừa hưởng khái niệm việc vận chuyển việc chuyển tiếp từ HIPERLAN ( giao thức tầng MAC ) tiêu chuẩn hóa ETSI [3] Giao thức phát triển dự án IPANEMA ( phần chương trình Euclid ) dự án PRIMA ( phần chương trình RNRT ) 2.3.2 nghuyên tắc trao đổi tin Trong giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết, nút truyền danh sách quảng bá đường định tuyến cho nút lân cận trực tiếp với nó.Các tin quảng bá gọi quảng bá trạng thái liên k ết (LSA), broadcast toàn mạng Khi mạng Ad-Hoc bị giới hạn băng thông đường truyền.OLSR kết hợp khái niệm gửi tràn lụt tin định tuyến qua mạng dựa nguyên tắc chuyển tiếp đa điểm (MPRs).Mục đích MPR tối ưu hóa việc gửi tràn lụt tin cập nhật trạng thái Mỗi nút nhận tin tràn lụt từ tất hướng (từ nút nằm giải truyền dẫn) 25 Cơ chế gửi tràn lụt không hiệu nút khác nhận tin thời gian khác Trong OLSR, chế nhiều hiệu sử dụng cho trình truyền dẫn thông tin định tuyến mỗinút có nhiệm vụ truyền thông tin trạng thái liên kết LSA cho số nút lân cận đối xứng bước (one-hop) Các nút đặc biệt chọn cho tin quảng bá trạng thái đường liên kết LSA tới tất nút lân cận hai bước (two-hop) Các nút chọn để chuyển tiếp tin quảng bá trạng thái đường liên kết gọi MPRs trình nút A truyền tin cập nhật định tuyến, broadcast tin Tất nút giải truyền phát nhận xử lý tin có nút MPRs A tiếp tục gửi tin này.Với chế OLSR giảm băng thông tiêu tốn cho việc quảng bá trạng thái đường liên kết Trong OLSR, nút truyền tin ‘Hello’ theo chu kỳ giaodiện nút với mục đích trì liên kết với nút lân cận trực tiếp (one-hop)của Các tin ‘Hello’chỉ broadcast tới nút lân cận bước (one-hop)với nội dung chứa tên nút khởi tạo, nút lân cận bước chọn từ trước Các nút khởi tạo chọn MPRs cho Một nút lắng nghe tin ‘hello’ kiểm tra xem tin phát từ nút lân cận hay không, có nút cập nhật vào danh sách nút lân cận bước nó.Đồng thời kiểm tra xem có nút lân cận chọn làm MPR hay không Nếu chọn tiếp tục gửi tràn lụt thông tin cập nhật định tuyến nút lân cận MRP tiếp tục chuyển tiếp thông tin cập nhật định tuyến Các nút tìm nút lân cận hai bước (two-hop) thông qua danh sách nút lân cận bước tin ‘Hello’ mà nhận từ nút lân cận bước (one-hop) Mỗi nút chọn MRPs dựa khu vực lân cận nút lân cận hai bước đường tới nút lân cận hai bước qua MPR Cập nhật trạng thái đường liên kết truyền qua mạng thông qua tin gọi tin điều khiển topo mạng (TC-topology control 26 message).Các tin TC tràn lụt qua mạng tất nút tính toán lại bảng định tuyến thông qua thông tin chứa tin OLSR bao gồm hai loại tin: Các tin liên kết host mạng tuyên bố đa giao diện (MID-multiple interface declaration) dùng nút có nhiều giao diện sử dụng OLSR, nút khác liên kết với giao diện khác nút 2.4 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN DSR Giao thức định tuyến nguồn động DSR giao thức định tuyến đơn giản hiệu quả.Giao thức thiết kế để sử dụng mạng Ad hoc vô tuyến đa chặng có tốc độ di chuyển cao nút Các nút phối hợp với để chuyển tiếp gói tin Do gói tin chuyển đến nút không nằm vùng phủ sóng nút Khi nút mạng di chuyển, tham gia rời khỏi mạng toàn thủ tục định tuyến xác định trì cách tự động giao thức định tuyến DSR.DSR bao gồm chế bản: Khám phá tuyến (Route Discovery) Duy trì tuyến(Route Maintenance) Khám phá tuyến Duy trì tuyến hoạt động hoàn toàn theo yêu cầu Khi nút di động gởi gói đến nút đích đó, trước hết phải tham vấn nhớ đệm tuyến để xác định có tuyến để đến đích chưa Nếu có tuyến chưa hết hiệu lực để đến đích, sử dụng tuyến để gởi gói Trái lại, tuyến thế, phải khởi đầu trình khám phá tuyến cách phát quảng bá gói yêu cầu tuyến Bản tin yêu cầu chứa địa đích, với địa nút nguồn số nhận dạng Mỗi nút nhận gói tiến hành kiểm tra có biết tuyến để đến đích không Nếu không, thêm địa vào Bảng ghi định tuyến gói sau chuyển tiếp gói đường truyền ngõ Để giới hạn số yêu cầu tuyến phát đường truyền ngõ nút, nút chuyển tiếp yêu cầu tuyến chưa biết yêu cầu 27 địa nút di động chưa xuất Bảng ghi tuyến Một đáp ứng tuyến tạo yêu cầu tuyến đạt đến đích đạt đến nút trung gian chứa nhớ đệm tuyến tuyến đến đích chưa hết hiệu lực Đến lúc gói đạt đến đích hay đến nút trung gian thế, chứa Bảng ghi tuyến cho biết số chặng trải qua Nếu nút tạo đáp ứng tuyến đích đặt Bảng ghi tuyến chứa yêu cầu tuyến vào đáp ứng tuyến Nếu nút tương ứng nút trung gian, gắn thêm tuyến nhớ đệm vào Bảng ghi tuyến sau tạo đáp ứng tuyến Để trả đáp ứng tuyến, nút tương ứng phải có tuyến để khởi đầu Nếu có tuyến để khởi đầu nhớ đệm tuyến nó, sử dụng tuyến Trái lại, đường truyền đối xứng hỗ trợ, nút khởi đầu trình khám phá tuyến tiếp tục gởi đáp ứng tuyến yêu cầu tuyến mới.Việc trì tuyến hoàn thành thông qua sử dụng gói lỗi tuyến tin xác nhận Các gói lỗi tuyến tạo nút lớp liên kết liệu gặp cố đường truyền Nút nguồn luôn bị dừng tuyến bị cắt xén Khi nhận gói lỗi tuyến, chặng bị lỗi bị loại bỏ khỏi nhớ đệm tuyến nút tất tuyến chứa chặng bị cắt điểm Ngoài tin lỗi tuyến, tin xác nhận sử dụng để xác minh hoạt động xác đường thông tuyến Các tin xác nhận bao gồm xác nhận thụ động (khi nút di động nghe việc chuyển tiếp góiở chặng tuyến) 2.4.1 Định tuyến nguồn DSR phát sử dụng tuyến nguồn Nút gửi tin phải nắm đươc toàn thông tin trình tự xếp chặng (vị trí nút) mạng tới nút đích.Mỗi gói tin định tuyến mang thông tin danh sách chặng tiêu đề Ưu điểm quan trọng thủ tục định tuyến nguồn nút trung gian không cần phải trì việc cập nhật thông tin định tuyến 28 chuyển tiếp gói tin thân gói mang thông tin định việc định tuyến (danh sách đầy đủ nút theo trình tự mà gói phải qua) Việc tập hợp thông tin topo mạng nút nguồn gói cho phép nút nguồn phân phát gói tin cách hiệu mạng Điều thích hợp với việc quản lý tài nguyên mạng Ad hoc.Giao thức định tuyến dựa tuyến nguồn có thêm lợi ích Thứ nhất,giao thức chứng minh cách đơn giản tính không lặp vòng tuyến nguồn sử dụng để điều khiển định tuyến gói Thứ hai, tuyến nguồn kê sẵn đường truyền cụ thể, tin cậy để truyền thông tin qua mạng.DSR sử dụng tuyến nguồn gói định tuyến dựa tuyến nguồn khám phá được, nhiên cải thiện gần DSR cho phép hầu hết gói tin mang theo phần tiêu đề chứa thông tin đầy đủ tuyến nguồn 2.4.2 Khám phá định tuyến Khám phá tuyến thực cách phát tràn lan yêu cầu qua mạng để tìm kiếm tuyến tới đích Trong dạng đơn giản nhất, nút nguồn A muốn khám phá tuyến tới nút đích D A phát quảng bá gói tin Yêu cầu tuyến RREQ gói tiếp tục quảng bá nút trung gian đến nút đích D Trong chế này, nhiều tối ưu hóa sử dụng để giới hạn tần số phạm vi Khám phá tuyến Khi nút S muốn gửi gói tin đến D, đặt vào phần tiêu đề gói tin tuyến nguồn thứ tự chặng mà gói tin phải qua Thông thường, nút S đạt tuyến nguồn thích hợp thông qua việc tìmkiếm Bộ nhớ tuyến tuyến biết trước Tuy nhiên không tìm thấy tuyến Bộ nhớ tuyến, khởi tạo thủ tục Tìm kiếm tuyến động để tìm tuyến nguồn tới D Trong trường hợp ta gọi nút S nút nguồn nút D nút đích thủ tục Khám phá tuyến.Trước khởi 29 tạo gói tin RREQ, nút nguồn chọn nhận dạng yêu cầu(Request_id) đặt gói tin RREQ Cặp Khám phá tuyến đơn giản, nút A cố gắng khám phá tuyến tới nút E Để khởi đầu Khám phá tuyến, A truyền tin báo RREQ Mỗi tin báo RREQ nhận dạng nút nguồn đích Khám phá tuyến Nhận dạng yêu cầu xác định nút nguồn Yêu cầu Một RREQ bao gồm ghi danh sách địa nút trung gian mà tin báo RREQ qua Giá trị ban đầu ghituyến danh sách trống.Khi nút nhận tin RREQ , đích Khám phá tuyến, gửi lại tin Trả lời tuyến RREP tới khởi tạo Khám phá tuyến, chuyển copy ghi tuyến cộng dồn từ RREQ; nút nguồn nhận RREP, cất giữ tuyến Bộ nhớ tuyến để sử dụng gửi gói tin tới đích này.Mặt khác, nút nhận RREQ mà nhận tin RREQ khác từ nút nguồn, mang theo nhận dạng yêu cầu địa đích giống địa riêng nút nằm báo cáo tuyến RREQ, từ chối Yêu cầu Nếu không, nút gắn địa riêng vào ghi tuyến tin RREQ tiếp tục quảng bá Trong ví dụ, nút B quảng bá tin RREQ, nhận nút C, nút C nút D vậy, broadcast Yêu cầu, kết copy Yêu cầu nhận nút E.Trong việc tin RREP trở lại nút nguồn thủ tục Khám phá tuyến, chẳng hạn nút E trả lời nút A ,nút E kiểm tra Bộ nhớ tuyến xem liệu có tuyến ngược nút A, tìm sử dụng tuyến làm tuyến nguồn để phân phát gói tin bao gồm gói RREP Nếu không tìm tuyến ngược trở lại A, E thực thủ tục Khám phá tuyến từ tới A Để tránh khả quay lại vô hạn Khám phá tuyến, chèn tin RREP vào tin RREQ nút A Sử dụng chế có khả cõng theo gói liệu nhỏ khác ví dụ gói TCP SYN tin RREQ Nút E đảo vị trí xếp chặng ghi tuyến sử dụng tuyến đảo vị trí tuyến nguồn gói tin mang tin RREP 30 nó.Khi khởi tạo Khám phá tuyến, nút gửi giữ lại gói tin ban đầu nhớ đệm nội (Send Buffer) gọi đệm gửi Ngoài Send Buffer chứa gói tin không truyền chưa tìm tuyến nguồn tới đích Mỗi gói Send Buffer gán cho nhãn thời gian thời gian chúng tồn Buffer gói tin bị loại bỏ sau thời gian lưu lại trongSend Buffer hạn; để Send Buffer không bị tràn, kĩ thuật FIFO kĩ thuật tương đương khác sử dụng để truyền gói tin trược chúng hết hạn.Trong trường hợp gói tin lưu lại Send Buffer mà chưa truyền nút mạng lại thiết lập thủ tục Khám phá tuyến tùy theo địa đích gói Tuy nhiên, tần suất khởi tạo Khám phá tuyến cần phải giới hạn xảy trường hợp đích thủ tục khởi tạo tuyến thay đổi tới Trên thực tế, giới hạn phạm vi truyền dẫn vô tuyến di chuyển nút mạng nên nhiều cấu trúc mạng bị phân mảnh, nghĩa thứ tự xếp chặng mà qua gói tin chuyển tiếp tới đích.Kiều phân mảnh gặp phổ biến tùy thuộc vào kiểu di chuyển mật độ nút mạng.Trong trường hợp với gói tin, thủ tục Khám phá tuyến khởi tạo số lớn gói RREQ không hữu ích truyền từ nút tới tất nút khác mạng Để giảm phần phụ trội tiêu đề Khám phá tuyến người ta phải giới hạn tần suất khởi tạo Khám phá tuyến từ nút đến đích Nút phép khởi tạo Khám phá tuyến sau đợi hết khoảng thời gian tối thiểu cần thiết để thiết lập thủ tục Khám phá tuyến 2.5 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV AODV cho phép định tuyến nhiều bước nút mạng để thiết lập trì mạng Ad hoc AODV dựa thuật toán vector khoảng cách thuộc loại định tuyến theo yêu cầu, yêu cầu đường định tuyến cần thiết Thuật toán định tuyến AODV phù hợp cho cấu hình mạng động 31 AODV đưa tuyến không bị lặp sửa liên kết lỗi Bởi giao thức không yêu cầu quảng bá tuyến định kỳ toàn mạng, nên yêu cầu toàn băng thông có sẵn cho nút di động thực chất thấp so với giao thức khác, giao thức yêu cầu quảng bá.AODV sử dụng liên kết đối xứng hàng xóm Gói tin không theo tuyến đường nút nút không nghe từ nút khác Những nút không nằm tuyến đường hoạt động; chúng không trì thông tin định tuyến không tham gia vào trao đổi bảng định tuyến định kỳ Hơn nữa, nút khám phá trì tuyến tới nút khác hai nút cần giao tiếp với nhau, trừ nút đóng vai trò trạm chuyển tiếp trung gian để trì kết nối hai nút khác Khi kết nối cục nút di động thiết lập, nút nhận thấy nút khác vùng lân cận vài kĩ thuật, bao gồm quảng bá cục tin Hello Bảng định tuyến nút vùng lân cận tạo để tối ưu thời gian đáp ứng tớivới di chuyển cục cung cấp thời gian đáp ứng nhanh cho yêu cầu thiết lập tuyến mới.Mục tiêu thuật toán AODV: • • Gửi broadcast gói tin khám phá tuyến cần thiết Phân biệt phát hiện-quản lý kết nối cục vùng lân cận với trì topo mạng chung • Quảng bá thông tin thay đổi kết nối cục tới nút hàng xóm mà thực cần thông tin.AODV sử dụng chế Khám phá tuyến với cải biến thuật toán DSR.Thay định tuyến nguồn, AODV tin tưởng vào thiết lập động entry Bảng định tuyến nút trung gian.AODV sử dụng số thứ tự nút mạng đích để giúp cho tuyến đường cập nhật không hình thành đường định tuyến khép kín Hơn nữa, AODV hỗ trợ định tuyến multicast giải vấn đề đếm vô hạn thuật toán Bellman Ford 32 2.5.1 Khám phá định tuyến Quá trình Khám phá tuyến khởi tạo nút nguồn muốn giao tiếp với nút mạng khác lại thông tin định tuyến Bảng định tuyến Mỗi nút trì hai đếm: số thứ tự nút broadcast ID Chú ý nút nhận nhiều RREQ từ hàng xóm Khi nút trung gian nhận RREQ, nhận RREQ với broadcast_id địa đích, loại bỏ RREQ không chuyển tiếp gói tin Nếu nút đáp ứng RREQ, theo dõi thông tin sau để thiết lập tuyến đường ngược thiết lập tuyến đường thuận để dành cho việc truyền gói tin RREP • Địa IP đích • Địa IP nguồn • Broadcast ID • Thời gian hết hạn entry tuyến đường ngược • Số thứ tự nút nguồn 2.5.2 Thiết lập tuyến đường ngược Có hai số thứ tự chứa tin RREQ: số thứ tự nguồn số thứ tự đích cuối biết nguồn Số thứ tự nguồn sử dụng để trì thông tin tuyến đường ngược tới nguồn, số thứ tự đích tuyến đường tới đích phải để chấp nhận nguồn Khi tin RREQ gửi từ nút nguồn tới nút đích khác nhau, tự động thiết lập tuyến đường ngược từ tất nút tới nút nguồn Để thiết lập tuyến đường ngược, nút phải ghi lại địa hàng xóm mà từ nhận củaRREQ Các entry tuyến đường ngược 33 trì khoảng thời gian vừa đủ để tin RREQ truyền mạng trả lời lại tới nút gửi 2.5.3 Thiết lập tuyến đường thuận Cuối cùng, tin RREQ đến nút biết tuyến tới nút đích Đầu tiên, nút nhận tin RREQ kiểm tra để chắn tin RREQ nhận liên kết hai chiều Nếu nút trung gian có entry tuyến tới đích yêu cầu, so sánh số thứ tự đích entry tuyến với số thứ tự đích tin RREQ để xác định xem tuyến có dùng hay không Nếu số thứ tự đích tin RREQ lớn hơn, nút trung gian không sử dụng tuyến bảng entry tuyến để đáp ứng RREQ Khi đó, nút trung gian tiếp tục quảng bá RREQ Các nút trung gian trả lời số thứ tự đích bảng entry lớn so với tin RREQ Nếu nút trung gian có tuyến hành tới nút đích tin RREQ chưa nhận trước đó, nút gửi unicast tin RREP tới hàng xóm mà từ nhận RREQ.Một tin RREP chứa thông tin sau:Trong gói tin quảng bá tới nút có tuyến tới đích, tuyến đường ngược thiết lập tới nút nguồn gói tin RREQ Khi RREP trở lại nút nguồn, nút dọc theo tuyến đường thiết lập trỏ thuận tới nút mà từ RREP đến, cập nhật thông tin timeout cho entry tới nút nguồn nút đích, ghi lại số thứ tự đích cho tuyến yêu cầu Thiết lập tuyến đường thuận RREP từ nút đích D tới nút nguồn S Nút không nằm tuyến xác định RREP hết hạn sau ACTIVE_ROUTE_TIMEOUT (3000ms) xóa trỏ ngược.Một nút nhận RREP truyền RREP nút nguồn Nếu nút nhận nhiều RREP, cập nhật thông tin định tuyến truyền RREP RREP có số thứ tự đích lớn RREP trước với số chặng nhỏ Nó loại bỏ hết RREP khác mà nhận Điều giảm số lượng tin RREP truyền tới nút nguồn đồng 34 thời đảm bảo thông tin định tuyến nhanh Nút nguồn truyền liệu sau nhận RREP đầu tiênvà sau cập nhật thông tin định tuyến học tuyến tốt 2.5.4 Quản lý bảng định tuyến Gắn liền với entry tuyến đường ngược đếm thời gian, gọi là“bộ đếm thời gian hết hạn RREQ” Mục đích đếm thời gian để lọc entry tuyến đường ngược từ nút không nằm tuyến đường từ nguồn tới đích.Thời gian hết hạn phụ thuộc vào kích thước mạng Ad hoc Một thông số quan trọng khác gắn với entry định tuyến thời gian timeout tuyến lưu giữ, hay thời gian mà sau tuyến đường coi hết hiệu lực Trong entry Bảng định tuyến, địa nút hàng xóm mà gói tin qua để đến đích trì Một nút coi hoạt động đích tạo hay chuyển tiếp gói tin tới đích khoảng thời gian timeout Thông tin trì để tất nút nguồn thông báo có liên kết bị đứt Mỗi nút trì entry cho đích cần đến Mỗi entry chứa thông tin sau: • Đích • Neck hop • Số chặng • Số thứ tự đích • Các hàng xóm hoạt động cho đích • Thời gian hết hạn cho entry bảng định tuyến Mỗi entry tuyến dùng để truyền gói tin liệu từ nguồn tới đích,timeout cho entry reset tới thời gian cộng thêm timeout Nếu mộttuyến yêu cầu cho nút di động, nút di động so sánh số thứ tự đích tuyến với tuyến Nếu số thứ tự tuyến cao 35 hơn, chọn,nếu tuyến chọn có metric nhỏ (số chặng hơn) tới đích 2.5.5 cập nhật đường định tuyến Khi nút mạng phát đường định tuyến đến nút bên cạnh không hoạt động,nó xóa bảng định tuyến gửi tin Liên kết hỏng RERR AODV sử ụng danh sách nút mạng bên cạnh hoạt động để ghi nhớ nút mạng sử dụngđường định tuyến bảng định tuyến Nút mạng nhận tin lặp lại trình gửi tin Cuối tin đến gửi đến tất nút mạng có liên quan, từ chúng dừng việc gửi thông tin yêu cầu đường định tuyến thông qua tin RREQ TỔNG KẾT Qua việc nghiên cứu số giao thức mạng Ad hoc ta thấy chưa có giao thức có đầy đủ tính khẳng định giao thức tối ưu cho mạng Ad hoc Tuy nhiên, chức giao thức tìm đường tới đích, đường ngắn hay đường tối ưu đáp ứng 36 KẾT LUẬN Kết luận đề tài Mạng vô tuyến Ad hoc mạng mà nút mạng tổ chức cách ngang hàng với Hơn nút mạng có tính tự tổ chức, tự thích nghi trạng thái, đồ hình mạng thay đổi gia nhập mạng nút mới, trình ngắt bỏ kết nối… Như trình bày, mạng Ad hoc nhiều thách thức mặt công nghệ cần giải quyết, vấn đề định tuyến đường cho gói tin truyền mạng vấn đề quan trọng ảnh hưởng đến hiệu hoạt động mạng vô tuyến Ad hoc Những kết đạt đề tài Nghiên cứu lĩnh vực truyền thông mạng ad-hoc lĩnh vực tương đối khó Mặc dù kiến thức, kinh nghiệm non xong trình làm đề tài em đạt số kết đáng ý sau:  Nghiên cứu lý thuyết mô hình hóa mạng adhoc  Chứng minh với vùng ảnh hưởng tối ưu tiết kiệm lượng sử dụng cho node nói riêng toàn mạng ad-hoc nói chung  Tìm hiểu định tuyến mạng Ad hoc Đặc tính động của Ad hoc gây sự thay đổi thường xuyên và khó đoán trước của topo mạng, làm tăng độ khó và độ phức tạp để định tuyến giữa các nút di động Nhiều giao thức định tuyến đưa ra, nhiên, chúng gặp phải số hạn chế định Phương hướng phát triển 37  Nghiên cứu lý thuyết toán học cho tìm vùng ảnh hưởng tìm kiếm topology tối ưu  Xây dựng chương trình mô cách xác sát với thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Tài liệu mạng máy tính trường HỌC VIỆN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 2, Một số tài liệu khác qua mạng internet http://tailieu.vn/tim-kiem/tai-lieu/m%E1%BA%A1ng%20ad%20hoc.html http://vi.scribd.com/doc/57210127/%C4%90anh-gia-hi%E1%BB%87u-n %C4%83ng-m%E1%BB%99t-s%E1%BB%91-giao-th%E1%BB%A9c%C4%91%E1%BB%8Bnh-tuy%E1%BA%BFn-Proactive-c%E1%BB%A7acong-ngh%E1%BB%87-m%E1%BA%A1ng-Ad-Hoc http://vi.scribd.com/doc/73448947/24/Giao-th%E1%BB%A9c-OLSROptimized-Link-State-Routing 38 MỤC LỤC 39 [...]... đã tồn tại lâu quá trên mạng (không được cập nhật) 2.2 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO MẠNG Ad hoc 2.2.1 Các yêu cầu chung Do các nút trong mạng Ad Hoc luôn di động và có nhiều đặc tính khác biệt nên không thể áp dụng các giao thức định tuyến thông thường Các mạng Ad Hoc thường được đặc trưng bởi một topo động do các nút di chuyển làm thay đổi vị trí vật lý của chúng Đối với mạng Ad Hoc, giao thức định tuyến... chúng cũng có thể phát hiện các hợp chất khác TỔNG KẾT Chương này đã giới thiệu tổng quan về mạng ad hoc Với những ưu điểm triển khai nhanh chóng, tự cấu hình và đáp ứng các đặc điểm di động mạng Adhoc hứa hẹn mang đến sự phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Tuy nhiên vẫn còn nhiều khó khăn thách thức về mặt công nghệ cần giải quyết như topo mạng thay đổi, vấn đề tiết kiệm năng lượng của các... người sử dụng 1.4.6 Mạng xe cộ VANET (Vehicular Ad Hoc Network) gọi là mạng xe cộ Ad hoc, là hệ thống mạng không cần cơ sở hạ tầng, được tạo thành từ các phương tiện xe cộ lưu thông trên đường Chúng được trang bị thiết bị thu phát để có thể liên lạc, chia sẻ và trao đổi thông tin với nhau giống như một nút trong mạng Ad hoc Thông tin trao đổi trong mạng VANET bao gồm thông tin về lưu lượng xe cộ, tình... trong mạng Ad hoc 16 • Bảo toàn năng lượng: Nút mạng trong mạng Ad hoc có thể là máy tính xách tay hay loại client nhỏ gọn khác như PDA thường có giới hạn về thời gian sử dụng của pin, nên cần có chế độ chờ (standby mode) để tiết kiệm năng lượng Do đó,giao thức định tuyến sử dụng cần hỗ trợ chế độ chờ của nút mạng • Nhiều đường định tuyến: Nhằm giảm số lần tác động do sự thay đổi về cấu trúc mạng và... mạng thay đổi, vấn đề tiết kiệm năng lượng của các node, lựa chọn giao thức định tuyến phù hợp… Xét thấy vấn đề định tuyến trong mạng Adhoc là vấn đề rất đáng quan tâm vì nó quyết định đến hiệu năng của mạng CHƯƠNG II : ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG Ad hoc 12 Đặc tính động của Ad hoc gây ra sự thay đổi thường xuyên và khó đoán trước của topo mạng, làm tăng độ khó và độ phức tạp để định tuyến... gói tin trong mạng Ad hoc Giống nh mạng có dây, các giao thức định tuyến QoS cho mạng Ad hoc có thể sử dụng cácmetric, như là băng thông, trễ, trễ jitter, tỉ lệ lỗi gói tin và chi phí Ví dụ, băng thông và độ ổn định liên kết được sử dụng trong CEDAR làm metric cho việc xây dựng tuyến đường d,ước lượng topo ,đích, vị trí cho định tuyến Trong một giao thức định tuyến theo topo cho mạng Ad hoc, các nút... độ mà tại đó topo mạng thay đổi Trục thứ ba là tải lưu lượng trong mạng Khi môi trường di chuyển từ gốc của 3 trục, vấn đề định tuyến trở nên khó khăn hơn Tăng số nút, tăng tốc độ thay đổi topo (nghĩa là tăng tính di động của nút), hoặc tăng tải lưu lượng mong muốn trên mạng là thách thức đói với các giao thức trong mạng Ad Hoc Yêu cầu đối với một giao thức định tuyến cho mạng Ad hoc là gì? Sau đây... vị trí, mối quan hệ về vị trí giữa các nút chuyển tiếp gói tin và nút đích, cùng với sự di chuyển của nút, có thể được sử dụng trong cả quá trình khám phá tuyến và chuyển tiếp gói tin Location AidedRouting (LAR) và Distance Routing Effect Algorithm for Mobility (DREAM) là các giao thức định tuyến theo vị trí cho mạng Ad hoc. Sau đây là một số giao thức định tuyến được đề xuất cho mạng Ad hoc 2.3 GIAO... dừng việc gửi thông tin hoặc yêu cầu đường định tuyến mới thông qua bản tin RREQ TỔNG KẾT Qua việc nghiên cứu một số giao thức trong mạng Ad hoc ta có thể thấy rằng chưa có giao thức nào có đầy đủ các tính năng và không thể khẳng định giao thức nào là tối ưu cho mạng Ad hoc Tuy nhiên, chức năng chính của các giao thức là tìm được đường đi tới đích, không phải đường ngắn nhất hay đường tối ưu nhất được... hai loại giao thức định tuyến trên duy trì định tuyến đến tất cả các nút mạng, nó không quan tâm nút mạng có tham giao truyền thông tin trong mạng tại mọi thời điểm hay không Hơn nữa, giao thức định tuyến cổ điển rằng buộc liên kết phải là hai chiều, nên cần có những cải thiện nhất định cho thông tin vô tuyến nói chung và mạng Ad hoc nói riêng 2.1.1 Định tuyến dựa trên trạng thái liên kết Phương pháp