Mạng di động không dây đặc biệt MANET (Mobile Wireless Adhoc Network) cho phép các máy tính di động thực hiện kết nối và truyền thông với nhau không cần dựa trên cơ sở hạ tầng mạng có dây. Trong MANET mọi nút mạng đều có thể thực hiện chức năng của một router, chúng cộng tác với nhau, thực hiện chuyển tiếp các gói tin hộ các nút mạng khác nếu các nút mạng này không thể truyền trực tiếp với nút nhận. Định tuyến là bài toán quan trọng nhất đối với việc nghiên cứu MANET. Cho đến nay, đã có nhiều thuật toán định tuyến được đề xuất, mỗi thuật toán đều có các ưu và nhược điểm riêng. Điều đặc biệt là mức độ của các ưu nhược điểm phụ thuộc rất nhiều vào mức độ di động của các nút mạng. Một số thuật toán là ưu việt hơn các thuật toán khác trong điều kiện các nút mạng di động ở mức độ thấp nhưng lại kém hơn hẳn khi mức độ di động của các nút mạng tăng cao. Đề tài luận văn này nhằm mục đích đánh giá và so sánh ảnh hưởng của sự di động của nút mạng đến hiệu quả của một số thuật toán định tuyến trong mạng MANET. Về mặt thực tiễn, mạng MANET rất hữu ích cho các nhu cầu thiết lập mạng khẩn cấp tại những nơi xảy ra thảm họa như: hỏa hoạn, lụt lội, động đất ... hay những nơi yêu cầu tính nhanh chóng, tạm thời như trong các trận chiến, do thám …Việc đánh giá và so sánh ảnh hưởng của sự di động đến hiệu quả của các thuật toán định tuyến giúp cho việc lựa chọn thuật toán định tuyến thích hợp cho các điều kiện cụ thể khi sử dụng MANET.
Mục lục Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Tổ chức luận văn Chương 2: MẠNG WLAN VÀ MẠNG MANET 2.1 Mạng không dây 2.1.1 Mạng cục WLAN 2.1.1.1 Lịch sử đời mạng WLAN 2.1.1.2 Phân loại mạng WLAN .7 2.1.1.3 Các chuẩn mạng WLAN 2.1.2 Một số mạng không dây phổ biến khác 2.1.2.1 Mạng cá nhân WPAN theo chuẩn 802.15.1, 802.15.3 802.15.4 2.1.2.2 Mạng đô thị WMAN theo chuẩn 802.16 10 2.1.2.3 Mạng diện rộng WWAN theo chuẩn 802.20 11 2.2 Mạng di động không dây đặc biệt MANET .11 2.2.1 Giới thiệu mạng MANET 11 2.2.2 Các đặc điểm mạng MANET .13 2.2.3 Phân loại 14 2.2.3.1 Phân loại mạng MANET theo cách thức định tuyến 14 2.2.3.2 Phân loại mạng MANET theo chức Nút .15 Chương 3: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET .18 3.1 Các giao thức định tuyến phổ biến mạng có dây truyền thống .18 3.1.1 Distance Vector 18 3.1.2 Link State 18 3.1.3 Source Routing 19 3.1.4 Kỹ thuật Flooding 19 3.2 Các yêu cầu thuật toán định tuyến mạng MANET .19 3.2.1 Mục tiêu thiết kế giao thức định tuyến cho mạng MANET .19 3.2.2 Áp dụng thuật toán định tuyến truyền thống mạng MANET 20 3.3 Phân loại giao thức định tuyến cho MANET [16] .21 3.3.1 Các khái niệm liên quan 22 3.3.1.1 Định tuyến chủ ứng định tuyến phản ứng .22 3.3.1.2 Cập nhật định kỳ cập nhật theo kiện 22 3.3.1.3 Tính toán phi tập trung tính toán phân tán 23 3.3.1.4 Đơn đường đa đường 23 3.3.2 Phân loại giao thức định tuyến 23 3.3.2.1 Destination-Sequence Distance Vector (DSDV) .24 3.3.2.2 Optimized Link State Routing Protocol (OLSR) .25 3.3.2.3 Ad hoc On-demand Distance Vector Routing (AODV) .27 3.3.2.4 Dynamic Source Routing (DSR) [12] .28 3.3.2.5 So sánh giao thức định tuyến cho MANET 30 Chương 4: NGHIÊN CỨU VIỆC SỬ DỤNG CÔNG CỤ MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 33 4.1 Lựa chọn phương pháp công cụ đánh giá hiệu mạng [1] 33 4.1.1 Lựa chọn phương pháp .33 4.1.1.1 Mô hình Giải tích 34 4.1.1.2 Mô mạng chương trình máy tính 34 4.1.1.3 Đo mạng thực .34 4.1.1.4 Lý sử dụng phương pháp mô để đánh giá hiệu mạng 35 4.1.2 Công cụ mô NS-2 [1, 12, 15] 35 4.1.2.1 Các chức mô NS 37 4.1.2.2 Cấu trúc phần mềm NS 37 4.1.2.3 Lập trình mô NS 38 4.1.3 Công cụ hỗ trợ phân tích kết mô 38 4.1.3.1 Cấu trúc tệp vết chứa kết mô mạng không dây 38 4.1.3.2 Một số công cụ hỗ trợ việc phân tích hiển thị kết mô 39 4.1.4 Công cụ hiển thị trực quan mạng MANET trình hoạt động 39 iNSPECT 39 4.2 Thiết lập mô mạng MANET NS 44 4.2.1 Tạo nút mạng MANET .44 4.2.1.1 Nút di động 44 4.4.1.2 Mô hình phương tiện chia sẻ NS2 .46 4.4.1.3 Hoạt động nút di động 47 4.4.1.4 Cấu hình nút di động NS 47 4.4.1.5 Tạo di chuyển nút NS 49 4.4.2 Tạo đường truyền không dây (air interface) MANET 50 4.4.2.1 Mô hình FreeSpace 50 4.4.2.2 Mô hình Two Ray Ground 50 4.4.2.3 Mô hình Shadowing 51 4.4.3 Tạo ngữ cảnh chuyển động 51 4.4.3.1 Tạo diện tích mô 51 4.4.3.2 Tạo thực thể giao thức nguồn sinh lưu lượng 52 4.4.3.3 Tạo dạng chuyển động theo mẫu 53 4.4.4 Sơ đồ khái quát trình mô 56 4.5 Các tham số hoạt động giao thức định tuyến NS-2 .57 4.5.1 Giao thức định tuyến DSDV .57 4.5.2 Giao thức định tuyến OLSR 57 4.5.3 Giao thức định tuyến AODV .58 4.5.4 Giao thức định tuyến DSR 58 Chương 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO MỨC ĐỘ LINH ĐỘNG CỦA CÁC NÚT MẠNG 59 5.1 Thực nghiệm mô 59 5.1.1 Các thông số mô .59 5.1.2 Chương trình mô 60 5.2 Các độ đo hiệu dùng luận văn 61 5.3 Kết mô 62 5.3.1 Mô sử dụng mô hình Random Waypoint 62 5.3.1.1 Thiết lập thông số mô 62 5.3.2.2 Kết nhận xét 63 5.3.3 Mô sử dụng mô hình Random Walk .66 5.3.3.1 Thiết lập thông số mô 66 5.3.3.2 Kết nhận xét 68 5.3.4 Đánh giá hiệu giao thức định tuyến .70 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 71 6.1 Kết đạt luận văn 71 6.2 Hướng nghiên cứu 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 75 Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Mạng di động không dây đặc biệt MANET (Mobile Wireless Adhoc Network) cho phép máy tính di động thực kết nối truyền thông với không cần dựa sở hạ tầng mạng có dây Trong MANET nút mạng thực chức router, chúng cộng tác với nhau, thực chuyển tiếp gói tin hộ nút mạng khác nút mạng truyền trực tiếp với nút nhận Định tuyến toán quan trọng việc nghiên cứu MANET Cho đến nay, có nhiều thuật toán định tuyến đề xuất, thuật toán có ưu nhược điểm riêng Điều đặc biệt mức độ ưu nhược điểm phụ thuộc nhiều vào mức độ di động nút mạng Một số thuật toán ưu việt thuật toán khác điều kiện nút mạng di động mức độ thấp lại hẳn mức độ di động nút mạng tăng cao Đề tài luận văn nhằm mục đích đánh giá so sánh ảnh hưởng di động nút mạng đến hiệu số thuật toán định tuyến mạng MANET Về mặt thực tiễn, mạng MANET hữu ích cho nhu cầu thiết lập mạng khẩn cấp nơi xảy thảm họa như: hỏa hoạn, lụt lội, động đất hay nơi yêu cầu tính nhanh chóng, tạm thời trận chiến, thám …Việc đánh giá so sánh ảnh hưởng di động đến hiệu thuật toán định tuyến giúp cho việc lựa chọn thuật toán định tuyến thích hợp cho điều kiện cụ thể sử dụng MANET 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Các mạng AD HOC ngày ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sống khoa học, giáo dục, y tế, quân … có ưu điểm bật loại bỏ phụ thuộc vào sở hạ tầng mạng cố định Vấn đề đặt đánh giá hiệu hoạt động giao thức định tuyến mạng MANET nhiều khía cạnh phương diện khác Một yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu giao thức định tuyến linh động nút mạng Mục đích luận văn nghiên cứu giao thức định tuyến kết hợp với việc đưa kết mô để đánh giá hiệu làm việc chúng Căn vào mục đích luận văn, xin đưa mục tiêu cụ thể sau: • Giới thiệu tổng quan mạng LAN không dây (Wireless LAN) Mạng di động không dây đặc biệt – MANET (Mobile Wireless Adhoc Network) • Nghiên cứu số giao thức định tuyến không dây sử dụng mạng MANET: DSDV, OLSR, AODV, DSR • Xác định tham số hiệu suất giao thức định tuyến • Tìm hiểu khả mô giao thức định tuyến mô hình chuyển động khác mô mạng NS-2 • Đánh giá mô số giao thức định tuyến phổ biến ngữ cảnh chuyển động nút mạng khác 1.3 Tổ chức luận văn Luận văn tổ chức thành sáu chương, cụ thể sau: • Chương 1: GIỚI THIỆU • Chương 2: MẠNG WLAN VÀ MẠNG MANET • Chương 3: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET • Chương 4: NGHIÊN CỨU VIỆC SỬ DỤNG CÔNG CỤ MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ • Chương 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO MỨC ĐỘ LINH ĐỘNG CỦA CÁC NÚT MẠNG • Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU Trong đó, chương trình bày sở khoa học tính thực tiễn mục tiêu nghiên cứu luận văn Chương hai đưa kiến thức sở mạng WLAN mạng MANET Các kỹ thuật định tuyến truyền thống sử dụng mạng cố định giao thức định tuyến dùng mạng MANET trình bày chương ba Chương bốn đưa nhìn tổng quan mô NS-2 giới thiệu công cụ mô iNSpect từ ứng dụng vào việc mô giao thức định tuyến Chương năm sử dụng kết mô thu chương bốn để tính toán độ đo hiệu sau kết hợp với sở lý thuyết giao thức định tuyến trình bày chương ba để rút đánh giá ảnh hưởng di dộng nút mạng đến hiệu giao thức định tuyến mạng MANET Cuối cùng, chương sáu nhận xét kết đạt hướng nghiên cứu luận văn Chương 2: MẠNG WLAN VÀ MẠNG MANET Mục tiêu chương giới thiệu với người đọc kiến thức sở mạng WLAN mạng MANET bao gồm lịch sử đời, đặc điểm, ưu nhược điểm ứng dụng khoa học, công nhệ sống từ có nhìn tổng quan hai mạng dễ dàng phân biệt chúng 2.1 Mạng không dây Các mạng không dây (Wireless networks) thường phân thành mạng cá nhân WPAN - chuẩn IEEE 802.15, mạng cục WLAN - chuẩn IEEE 802.11, mạng đô thị WMAN - chuẩn IEEE 802.16 mạng diện rộng WWAN - chuẩn IEEE 802.20 Sự phân chia dựa quy mô phạm vi truyền dẫn phát (transmitter) vô tuyến lớp mạng gồm vài tiêu chuẩn công nghệ riêng Hình bên minh họa phân lớp mạng không dây dựa quy mô: Hình Phân loại mạng không dây dựa quy mô 2.1.1 Mạng cục WLAN Wireless Local Area Network (WLAN) mạng cục kết nối hai hay nhiều máy tính với mà không cần kết nối vật lý chúng Môi trường truyền sử dụng WLAN môi trường không khí với dải tần số quy định cho loại hình truyền thông Có hai công nghệ sử dụng để truyền thông WLAN truyền thông tia hồng ngoại (bước sóng 900 nm) truyền thông sóng vô tuyến, thông thường sóng vô tuyến dùng phổ biến truyền xa hơn, lâu hơn, rộng có băng thông cao WLAN có hai dạng kiến trúc WLAN có sở hạ tầng (sử dụng Access Point) trạm sở (Base Station) để kết nối phần mạng không dây với phần mạng có dây truyền thống mạng sở hạ tầng (mạng Ad hoc) 2.1.1.1 Lịch sử đời mạng WLAN Năm 1971, Đại học Hawaii công nghệ mạng truyền thông vô tuyến kết hợp lần dự án Alohanet Dự án sử dụng thiết bị máy tính bảy điểm khác nằm rải rác bốn đảo thực việc giao tiếp với máy tính trung tâm đảo Oahu cách sử dụng không khí làm môi trường truyền Nó thiết lập topo Star trạm từ xa giao tiếp thông qua máy tính trung tâm đặt đảo Oahu Tuy nhiên, đến thập niên 1980 mạng WLAN phát triển mạnh Uỷ ban Truyền thông Liên bang Mỹ FCC (US Federal Communications Commission) định cho phép sử dụng phổ biến dải tần số công nghiệp, khoa học y tế ISM (Industrial, Scientific and Medical bands) Quyết định cho phép công ty người dùng sản xuất sử dụng sản phẩm không dây họ mà không cần FCC cấp giấy phép hoạt động Từ đó, dẫn đến tăng trưởng vượt bậc lĩnh vực mạng WLAN Tuy nhiên, xuất nhiều sản phẩm độc quyền lại tiêu chuẩn chung thống nhất, dẫn đến sản phẩm không công ty sản xuất không tương thích với Vì vậy, yêu cầu đặt phải chuẩn hóa lĩnh vực mạng WLAN Hiện nay, giới chủ yếu sử dụng hai chuẩn phổ biến cho mạng WLAN là: Chuẩn IEEE 802.11x Nhóm công tác Viện công nghệ Điện Điện Tử IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) phát triển chuẩn HiperLAN/x (High Performance European Radio LAN) phát triển nhóm RES10 thuộc Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunications Standards Institute) Chuẩn IEEE 802.11x sử dụng giao thức CSMA/CA, chuẩn HiperLAN/x giao thức TDMA/TDD Chuẩn IEEE 802.11x sử dụng phổ biến so với chuẩn HiperLAN/x chuẩn HiperLAN/x có ưu điểm trội đối phó với vấn đề lưu lượng thời gian thực 2.1.1.2 Phân loại mạng WLAN Mạng WLAN có sở hạ tầng Mạng WLAN có sở hạ tầng mạng mà nút mạng truyền thông với sử dụng thiết bị trung tâm gọi điểm truy cập chung AP (Access Point), hay gọi trạm sở BS (Base Station) Các trạm sở không cung cấp khả kết nối mạng mà thực chức điều khiển truy cập đường truyền nhằm chuyển tiếp thông tin từ nguồn đến đích Ngoài ra, điểm truy cập mạng thường kết nối với mạng có dây kết nối với Internet nên đóng vai trò cầu nối mạng không dây mạng có dây với tạo thành mạng diện rộng Tốc độ truyền liệu mạng không phụ thuộc vào đặc điểm nút mạng mà phụ thuộc vào bán kính phủ sóng điểm truy cập mạng Các nút mạng gần điểm truy cập mạng AP sóng thu mạnh tốc độ truyền liệu cao Do đó, việc lựa chọn tốc độ truyền phạm vi hoạt động điểm truy cập mạng khiến cần phải cân nhắc, ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu hoạt động mạng điểm truy cập mạng Khái niệm Indoor Outdoor: Indoor khái niệm sử dụng sóng vô tuyến phạm vi không gian nhỏ, tòa nhà, văn phòng Outdoor khái niệm sử dụng sóng vô tuyến phạm vi không gian lớn hơn, với WLAN bán kính đến thiết bị mà quản lý lên đến 5km Hình Mạng WLAN có sở hạ tầng Mạng WLAN sở hạ tầng (mạng Ad Hoc) Một mạng Ad Hoc tập hợp nút không dây di động (có routers) cấu thành nên mạng tạm thời mà không cần sử dụng sở hạ tầng có sẵn việc quản trị tập trung Các routers tự di chuyển ngẫu nhiên tự thiết lập tùy ý, topo mạng không dây thay đổi nhanh chóng biết trước [10] Mạng Ad Hoc mạng mà nút mạng tự thiết lập, tự tổ chức tự thích nghi có nút gia nhập mạng, nút mạng cần có chế phát nút gia nhập mạng, thông tin nút cập nhật vào bảng định tuyến nút hàng xóm gửi Khi có nút khỏi mạng, thông tin nút xóa khỏi bảng định tuyến hiệu chỉnh lại tuyến, Mạng Ad Hoc có nhiều loại thiết bị khác tham gia mạng lên nút mạng phát khả kết nối thiết bị, mà phải phát loại thiết bị đặc tính tương ứng loại thiết bị (vì thiết bị khác có đặc tính khác ví dụ như: khả tính toán, lưu trữ hay truyền liệu mạng, ) Hình Mạng WLAN sở hạ tầng [10] 2.1.1.3 Các chuẩn mạng WLAN Chuẩn IEEE 802.11/x 802.11 Frequency Range (GHz) 802.11b 802.11g 2.4-2.4835 2.4-2.4835 11 54 5.15-5.25 (lower) 2.4-2.4835 5.25-5.35 (middle) 5.725-5.825 (upper) Max.DataRate (Mbps) Range 802.11a 55 < 10 m 27-30(lowerband) 75-100 Bảng Tổng quan họ chuẩn IEEE 802.11 [2] 30 Chuẩn HIPERLAN/x HIPERLAN Application Frequency Range (GHz) HIPERLAN HIPERLAN HIPERLAN WLAN WATM Indoor Access Fixed Wireless Access WATM Remote Access Wireless Point to Point Links WATM interconnection 5 17 Max.DataRate 23.5 20 20 155 (Mbps) Bảng Tổng quan họ chuẩn ETSI HIPERLAN [2] 2.1.2 Một số mạng không dây phổ biến khác 2.1.2.1 Mạng cá nhân WPAN theo chuẩn 802.15.1, 802.15.3 802.15.4 Mạng WPAN (Wireless Personal Area Networks) thường liên quan đến khái niệm văn phòng không dây Phạm vi mạng PAN vài mét, cung cấp khả đồng hóa máy tính, truyền files truy cập vào thiết bị ngoại vi cục máy in hay thiết bị cầm tay khác điện thoại di động PDAs Hiện tại, công nghệ tiếng PAN Bluetooth Viện công nghệ Điện Điện Tử IEEE đưa chuẩn 802.15 sử dụng cho mạng WPAN với tốc độ truyền liệu sau: 802.15.1 đặc tả công nghệ Bluetooth có tốc độ truyền liệu mức trung bình, 802.15.3 phát triển cho mạng Ad hoc với lớp MAC phù hợp cho truyền liệu đa phương tiện có tốc độ truyền liệu mức cao 802.15.4 định nghĩa giao thức liên kết nối thiết bị ngoại vi truyền thông sóng vô tuyến hệ thống mạng người dùng có tốc độ truyền mức thấp 10 802.15.1 802.15.3 Frequency Range 2.4 Ghz 2.4 Ghz 2.45 Ghz 915MHz 868MHz Max.Data Rate Mpbs 55 Mpbs 250 Kpbs 40 Kbps 20 Kbps < 10 m < 10 m Range 802.15.4 10 - 75 m Bảng Tổng quan họ chuẩn IEEE 802.15 2.1.2.2 Mạng đô thị WMAN theo chuẩn 802.16 Mạng đô thị không dây WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks) định nghĩa mạng có qui mô lớn bao phủ vùng đô thị thành phố, quận, huyện khu vực dân cư rộng lớn Mạng sử dụng công nghệ dành cho mạng diện rộng (WAN), có tốc độ truyền dẫn cao khả kháng lỗi mạnh Năm 2001, chuẩn IEEE 802.16 thiết kế để mở tập hợp giao tiếp dựa giao thức tầng MAC lớp vật lý Chuẩn 802.16 đề cập đến công nghệ WiMax công nghệ không dây băng thông rộng phát triển nhanh với khả triển khai phạm vi rộng mang lại khả kết nối Internet tốc độ cao tới gia đình công sở Giao thức lớp MAC chuẩn IEEE 802.16 hỗ trợ truy cập không dây băng rộng điểm - đa điểm với tốc độ truyền liệu cao hai hướng truyền đa người dùng, thời gian cho phép hàng trăm thiết bị kênh chia sẻ đa người dùng IEEE 802.16 giao diện cho hệ thống truy nhập băng rộng cố định, lớp MAC lớp vật lý (PHY) hoạt động 10 GHz - 66 GHz Ngoài kể chuẩn mở rộng chuẩn IEEE 802.16 chuẩn IEEE 802.16a đời năm 2003, chuẩn 802.16d đưa năm 2004 kết hợp chuẩn IEEE 802.16 chuẩn IEEE 802.16a có thay đổi lớp MAC lớp vật lý PHY Mạng WiMax tập hợp mạng WiFi thiết kế riêng cho việc phân bố di động rộng, phục vụ cho: xí nghiệp, khu dân cư nhỏ lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, trạm gốc BS mạng thông tin di động mạch điều khiển trạm BS WiMax đem lại tốc độ cao, 30 Mbps Hiện nay, công nghệ WiMAX chia thành công nghệ công nghệ WiMAX cố định theo chuẩn IEEE 802.16d - 2004 công nghệ WiMAX di động theo chuẩn IEEE 802.16e - 2005 Ưu điểm WiMax là: • Được thiết kế riêng cho hoạt động mạng không dây diện rộng Những khó khăn WiMax bao gồm: • Giá thành sản phẩm WiMax đắt nhiều so với WiFi 68 5.3.3.2 Kết nhận xét Phần trăm gói tin phân phát thành công Hình 31 Đánh giá kết phân phát gói tin mô hình Random Walk Trễ đầu cuối trung bình Hình 32 Đánh giá kết trễ đầu cuối mô hình Random Walk 69 Thông lượng đầu cuối trung bình Hình 33 Đánh giá kết thông lượng mô hình Random Walk Tải định tuyến chuẩn hóa Hình 34 Đánh giá kết tải chuẩn hóa mô hình Random Walk Hình 31 Đánh giá kết phân phát gói tin cho thấy khác biệt với kết mô hình Random Waypoint DSR hoạt động hiệu so với DSDV OLSR kết hợp hai yếu tố phần trăm phân phát gói tin thành công DSR tăng lên DSDV OLSR giảm xuống Điều thú vị lặp lại hình 33 Đánh giá kết thông lượng Với hai độ đo, phần trăm phân phát gói tin thành công thông lượng đầu cuối trung bình ta xếp hiệu hoạt động 70 bốn giao thức theo thứ tự giảm dần sau: AODV; DSR; DSDV OLSR vị trí thứ ba Trễ đầu cuối trung bình hình 32 cho thấy DSDV phản hồi tốt ổn định thời gian trễ nhỏ 0.1s chế DSR gây nghẽn mạng dẫn đến trễ đầu cuối trung bình tăng cao vận tốc nút tăng Cũng giống DSDV, OLSR có kết phản hổi ổn định trễ đầu cuối trung bình AODV tăng vận tốc nút tăng Cũng giống mô hình Random Waypoint, tải định tuyến chuẩn hóa bốn giao thức cho kết tương tự Một điều dễ thấy tải định tuyến chuẩn hóa DSR cao dù phần trăm phân phát gói tin thành công tốt số gói tin định tuyến lại cao Điều ngược lại xảy với DSDV, tải định tuyến chuẩn hóa nhỏ số lượng gói tin định tuyến nhỏ 5.3.4 Đánh giá hiệu giao thức định tuyến Trong hai mô hình Random Waypoint Random Walk, xây dựng mạng mô với vận tốc nút khác tham số hoạt động khác giống đồng thời sử dụng tệp truyền thông với 10 nguồn phát để đánh giá hiệu hoạt động bốn giao thức định tuyến: AODV, DSR, DSDV OLSR Các giao thức thuộc nhiều kỹ thuật định tuyến khác bao gồm định tuyến nguồn, định tuyến theo yêu cầu, định tuyến trước, định tuyến phân tán, định tuyến dựa trạng thái liên kết, định tuyến dựa véc tơ khoảng cách, … Từ kết mô thu được, ta thấy giao thức thể tính hiệu khác chế định tuyến Những kết luận chung hiệu suất giao thức chế định tuyến trình bày Là giao thức chủ ứng dựa vectơ khoảng cách, DSDV hoạt động hiệu hai mô hình với hai độ đo trễ trung bình đầu cuối tải định tuyến chuẩn hóa thấp ổn định Còn phần trăm phân phát gói tin thành công thông lượng đầu cuối trung bình mô hình Random Walk lại thấp nhiều so với mô hình Random Waypoint hai mô hình hai độ đo giảm vận tốc nút tăng Tổng hợp kết bốn độ đo, ta thấy tính ổn định hiệu tốt DSDV hoạt động định tuyến hai mô hình Tương tự DSDV, OLSR giao thức chủ ứng dựa phương pháp định tuyến trạng thái liên kết Trong mô hình Random Waypoint độ trễ đầu cuối trung bình cao nhiều so với mô hình Random Walk mà phần trăm phân phát gói tin thành công thông lượng đầu cuối trung bình lại cho kết cao Kết tải định tuyến chuẩn hóa hai mô hình Random Waypoint Random Walk giống Như vậy, ta đánh giá hiệu hoạt động OLSR đạt mức trung bình Thuộc giao thức định tuyến phản ứng, AODV kết hợp chế định tuyến véc tơ khoảng cách DSDV chế định tuyến phản ứng theo yêu cầu DSR Sự kết hợp đem đến cho AODV hiệu hoạt động tốt vận tốc nút tăng Trong hai mô hình, phần trăm phân phát gói tin thành công thông lượng đầu cuối trung bình ổn định cao Trung bình phần trăm phân phát gói tin thành công 71 80% thông lượng đầu cuối trung bình 130 kbps Với hai độ đo lại trễ đầu cuối trung bình tải định tuyến chuẩn hóa cho kết tương tự hai mô hình kết tốt Đánh giá hiệu hoạt động AODV ta thấy giao thức phản ứng tốt với linh động nút mạng Cuối cùng, ta xét đến hiệu hoạt động giao thức định tuyến DSR Cũng giao thức phản ứng AODV DSR dựa định tuyến nguồn Do đó, DSR loại bỏ chi phí cho cập nhật định kỳ đường phát hàng xóm Chính vậy, cấu hình mạng thay đổi nhanh chóng nút chuyển động nhanh DSR hoạt động hiệu Kết trễ đầu cuối trung bình tải định tuyến chuẩn hóa lớn làm rõ nhận định Điều cho thấy đặc điểm giao thức phản ứng theo yêu cầu tải định tuyến thay đổi theo môi trường mạng Khi vận tốc nút tăng kéo theo cấu hình mạng thay đổi liên tục nhanh chóng, tải định tuyến chuẩn hóa giao thức phản ứng cao hẳn giao thức chủ ứng Nguyên nhân bùng nổ gói tin phát đường, trả lời đường thông báo lỗi Mặc dù tải định tuyến chuẩn hóa không định hiệu suất cuối phân phát tỷ lệ cao gói tin thành công tới đích, tải định tuyến chuẩn hóa cao tiêu tốn băng thông mạng gây nên tắc nghẽn mạng Đây hạn chế giao thức phản ứng theo yêu cầu Và giống DSDV, OLSR, AODV phần trăm phân phát gói tin thành công thông lượng đầu cuối trung bình DSR giảm vận tốc nút tăng Nhận xét ta DSR hoạt động tồi vận tốc nút tăng lên Ta đưa xếp giảm dần hiệu hoạt động giao thức định tuyến chịu ảnh hưởng linh động nút mạng sau: Hoạt động hiệu AODV hai độ đo quan trọng phần trăm gói tin thành công thông lượng đầu cuối trung bình cho kết tốt nhất; Đứng thứ hai DSDV với tải định tuyến chuẩn hóa trễ đầu cuối trung bình thấp phần trăm gói tin thành công thông lượng đầu cuối trung bình cho kết chấp nhận được; OLSR đứng vị trí thứ ba bốn độ đo đạt kết trung bình; Đứng cuối DSR, giao thức hoạt động tồi vận tốc nút tăng với số gói tin định tuyến lớn, trễ đầu cuối trung bình cao, thông lượng đầu cuối trung bình phần trăm phân phát gói tin thành công thấp Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 6.1 Kết đạt luận văn Luận văn trình bày kiến thức sở mạng AD HOC với trọng tâm kết nghiên cứu vấn đề định tuyến Đi đôi với phát triển nhanh chóng mạng không dây nhu cầu kết nối lúc nơi kể di chuyển đặt yêu cầu giải vấn đề linh động nút với tính hiệu giao thức định tuyến mạng AD HOC Đây vấn đề khó quan trọng hoạt động loại mạng Để đảm báo tính đắn đánh giá yêu cầu này, phân tích định tính giải thuật ta cần đánh giá giao thức định tuyến môi 72 trường có đủ yếu tố phức tạp mạng thực Trong chương 4, Luận văn trình bày nghiên cứu chi tiết môi trường mạng, yêu cầu giao thức định tuyến làm việc hiệu xây dựng mạng mô đáp ứng yếu tố cần thiết mà môi trường thực đặt cho giao thức Từ đó, chương Luận văn đưa thí nghiệm với tham số cấu hình mạng đa dạng cho việc kiểm tra giao thức Với kết tính toán thu được, có đánh giá định lượng hiệu giao thức cho phép so sánh yếu tố hoạt động khác giao thức Cụ thể, xem xét chi tiết hoạt động bốn giao thức định tuyến AODV, DSR, DSDV OLSR với vận tốc di chuyển nút là: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 m/s Dựa kỹ thuật định tuyến mà bốn giao thức sử dụng khác nhau: AODV giao thức phản ứng dựa bảng véc tơ khoảng cách, DSR giao thức phản ứng dựa định tuyến nguồn, DSDV giao thức chủ ứng dựa véc tơ khoảng cách OLSR giao thức chủ ứng dựa trạng thái liên kết Kết hợp với kết mô cho thấy kết luận sau: • DSDV đạt hiệu làm việc tốt vận tốc nút mạng thay đổi Ưu điểm DSDV tải định tuyến chuẩn hóa ổn định trễ đầu cuối trung bình thấp Tuy nhiên, tỷ lệ phân phát gói tin thành công thông lượng cần cải thiện • OLSR giao thức chủ ứng DSDV hai mô hình cho kết hoạt động mức trung bình • AODV giao thức phản ứng có kết hoạt động tốt nhất, trường hợp khác linh động nút mạng phần trăm phân phát gói tin thành công thông lượng đầu cuối trung bình tốt Tuy nhiên, tải định tuyến chuẩn hóa gây khó khăn cho hoạt động AODV • DSR hoạt động tồi chế giao thức chưa tối ưu cấu hình mạng thay đổi nhanh với bùng nổ gói tin điều khiển dẫn đến tải định tuyến lớn linh động nút mạng mức cao 6.2 Hướng nghiên cứu Với kết nghiên cứu mà luận văn đạt được, ta có nhìn khái quát mối quan hệ linh động nút với tính hiệu giao thức định tuyến mạng AD HOC Tuy nhiên, nhiều vấn đề khác giao thức cần xem xét sau: • Đánh giá ảnh hưởng di động nút mạng đến hiệu giao thức khác: TORA, ZRP … • Định tuyến multicast,… • Nghiên cứu, xây dựng triển khai vấn đề an ninh cho mạng vô tuyến Ad hoc • Vấn đề giảm phụ tải truyền thông mạng MANET • Các yêu cầu hiệu suất liên quan tới ứng dụng cụ thể vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS),… 73 • Vấn đề kết nối mạng AD HOC với Internet 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Đình Việt (2008), Bài giảng đánh giá hiệu mạng máy tính, Trường Đại học Công nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội Tiếng Anh Andrea Goldsmith (2005), Wireless Communications, Cambridge University Press Eitan Altman, Tania Jiménez (2003), NS Simulator for beginners, Stefano Basagni, Marco Conti, Silvia Giordano and Ivan Stojmenovic (2004), Mobile AdHoc Networking, A John Wiley & Sons., Publication Torbjörn Grape (2003), Wireless LANs Real-Time Traffic, Master’s Thesis, Linköping University, Sweden Yasser Kamal Hassan, Mohamed Hashim Abd El-Aziz and Ahmed Safwat Abd ElRadi (2010), Performance Evaluation of Mobility Speed over MANET Routing Protocols, International Journal of Network Security P Nicopolitidis, M.S.Obaidat, G.I.Papadimitriou, A.S.Pomportsis (2003), Wireless networks, John Wiley & Son Ltd Timo Ralli (2006), National strategies for public WLAN roaming, Master’s Thesis, Technology Helsinki Mohd Izuan Mohd Saad, Zuriati Ahmad Zukarnain (2009), Performance Analysis of Random-Based Mobility Models in MANET Routing Protocol, European Journal of Scientific Research 10 Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa, Ad Hoc Mobile Wireless Networks, Auerbach Publications 11 Yinfei Pan, Design Routing Protocol Performance Comparison in NS2: AODV comparing to DSR as Example 12 VINT Project, UC Berkely, LBL, USC/ISI, and Xerox PARC (2005), The ns Manual (formerly ns Notes and Documentation) 13 http://www.eetimes.com 14 http://www.flickr.com 15 http://www.isi.edu/nsnam/ns/tutorial/ 75 16 http://en.wikipedia.org/ 17 18 http://t16web.lanl.gov/Kawano/gnuplot/index-e.html http://4ellene.net/tt/1077 19 http://mailman.isi.edu/pipermail/ns-users/2007-August/060797.html 20 http://toilers.mines.edu/Public/Code/Nsinspect.html 21 22 http://masimum.inf.um.es/?Software:UM-OLSR:Installation http://users.crhc.illinois.edu/thkim/ece439/ns2_assignment2.htm PHỤ LỤC dsdv-cbr10-rwp0-speed10.tcl # ============================================================ # Define options # ============================================================ set val(chan) Channel/WirelessChannel set val(prop) Propagation/TwoRayGround set val(netif) Phy/WirelessPhy set val(mac) Mac/802_11 set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue set val(ll) LL set val(ant) Antenna/OmniAntenna set val(x) 1500 ;# X dimension of the topography set val(y) 900 ;# Y dimension of the topography set val(ifqlen) 50 ;# max packet in ifq set val(seed) 1.0 set val(adhocRouting) DSDV set val(nn) 50 ;# how many nodes are simulated set val(cp) "/home/phd1983/ns-2.34/protocols/cbr/cbr-50-10-4" set val(sc) "/home/phd1983/ns-2.34/protocols/scen/rwp/rwp-1500-900-50-0-10-0" set val(stop) 900.0 ;# simulation time # ============================================================ # Main Program # ============================================================ # # Initialize Global Variables 76 # # create simulator instance set ns_ [new Simulator] # setup topography object set topo [new Topography] # create trace object for ns and nam set tracefd [open dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.tr w] set namtrace [open dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.nam w] $ns_ trace-all $tracefd $ns_ namtrace-all-wireless $namtrace $val(x) $val(y) # define topology $topo load_flatgrid $val(x) $val(y) # # Create God # set god_ [create-god $val(nn)] # # define how node should be created # #global node setting $ns_ node-config -adhocRouting $val(adhocRouting) \ -llType $val(ll) \ -macType $val(mac) \ -ifqType $val(ifq) \ -ifqLen $val(ifqlen) \ -antType $val(ant) \ -propType $val(prop) \ -phyType $val(netif) \ -channelType $val(chan) \ -topoInstance $topo \ -agentTrace ON \ 77 -routerTrace ON \ -movementTrace ON \ -macTrace OFF # # Create the specified number of nodes [$val(nn)] and "attach" them to the channel # for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { set node_($i) [$ns_ node] $node_($i) random-motion } ; # disable random motion # # Define node movement model # puts "Loading connection pattern " source $val(cp) # # Define traffic model # puts "Loading scenario file " source $val(sc) # Define node initial position in nam for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { $ns_ initial_node_pos $node_($i) 50 } # # Tell nodes when the simulation ends # for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { $ns_ at $val(stop).0 "$node_($i) reset"; } $ns_ at $val(stop).0002 "puts \"NS EXITING \" ; $ns_ halt" puts $tracefd "M 0.0 nn $val(nn) x $val(x) y $val(y) rp $val(adhocRouting)" puts $tracefd "M 0.0 sc $val(sc) cp $val(cp) seed $val(seed)" puts $tracefd "M 0.0 prop $val(prop) ant $val(ant)" 78 puts "Starting Simulation " $ns_ run average_end-end_delay.pl # type: perl average_end-end_delay.pl # $infile=$ARGV[0]; $speed=$ARGV[1]; $sum=0; $recvnum=0; # open (DATA,"