TÌM HIỂU MOBILE AD HOC NETWORK (MANET)

TÌM HIỂU MOBILE AD HOC NETWORK (MANET)

Trường đại học Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh Khoa Điện - Điện tử viễn thơng ĐỒ ÁN MƠN HỌC TÌM HIỂU MOBILE AD HOC NETWORK(MANET) GVHD: Phạm Thúy Oanh SVTH : Phạm Trần Thanh Long Lớp: DV12 MSSV: 1251040070 Tp Hồ Chí Minh – 12/2015 Mobile Ad-hoc Network Mục lục Danh mục hình ảnh Lời mở đầu Chương TỔNG QUAN CÁC MẠNG KHÔNG DÂY VÀ MẠNG AD-HOC 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Bluetooth 1.3 IrDA 1.4 HomeRF 1.5 802.11 (WiFi) 1.6 So sánh công nghệ 1.7 Giới thiệu mạng ad-hoc di động Chương CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC 11 2.1 Giới thiệu 11 2.2 Yêu cầu thuật toán định tuyến cho mạng adhoc 12 2.3 Các giao thức định tuyến 14 2.3.1 Một số giao thức định tuyến proactive 15 2.3.1.1 2.3.1.2 Giao thức DSDV (Destination Sequence Distance Vector) 15 Giao thức định tuyến OLSR (Optimized Link-State Routing) 18 2.3.2 Một số giao thức định tuyến reactive: 24 2.3.2.1 Giao thức DSR (Dynamic Source Routing) 24 a Route Discovery 24 c Route Cache : 26 b Route maintenance : 26 2.3.2.2 Giao thức AODV (Ad-hoc On-Demand Distance Vector) 28 a Path discovery 28 c Khởi tạo forward-path 29 b d e f Khởi tạo đường ngược (Reverse-Path) 29 Quản lý bảng định tuyến 30 Duy trì đường định tuyến 30 Hồi đáp định tuyến (RREP) 30 Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network 2.4 So sánh AODV DSR: 35 2.4.1 So sánh giao thức reactive proactive 35 2.4.2 Trade-off: 35 Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MẠNG AD-HOC 36 3.1 Ứng dụng tìm kiếm cứu nạn 36 3.2 Ứng dụng quốc phòng 36 3.3 Ứng dụng chăm sóc sức khỏe 36 3.4 Ứng dụng giáo dục 37 3.5 Ứng dụng công nghiệp 37 3.6 Ứng dụng đời sống 37 Tài liệu tham khảo 38 Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network Danh mục hình ảnh Hình 1: Bluetooth Hình 2: So sánh loại kết nối không dây Hình 3: Ví dụ mạng ad-hoc Hình 4: Ví dụ cụm mạng nhỏ 14 Hình 5: Ví dụ cho giao thức DSDV 16 Hình 6: Trường hợp nút B gửi thơng tin định tuyến cho nút A nút C 17 Hình 7: Thêm nút D 18 Hình 8: MPR (4) MS (3), MS (6) 19 Hình 9: Nút gửi gói HELLO 20 Hình 10: Nút định tập hợp MPR 20 Hình 11: Nút gửi gói HELLO thứ hai 21 Hình 12: Bảng MPR MS 22 Hình 13: Nút gửi thơng điệp TC 22 Hình 14: Thơng điệp TC nút 3,4,6 23 Hình 15: N1 gửi RREQ tới N9 25 Hình 16: N9 gửi RREP N1 25 Hình 17: Duy trì đường route 26 Hình 18: Ví dụ route cache 27 Hình 19: Nút Z yêu cầu định tuyến 27 Hình 20: Khởi tạo định tuyến nút S 31 Hình 21: Nút S gửi broadcast đến nút lân cận 31 Hình 22: Quá trình xử lý B, C, E 32 Hình 23: Quá trình nút 32 Hình 24: Nút D nhận gói tin 33 Hình 25: Thiết lập Reverse-Path 33 Hình 26: S thiết lập forward-path 34 Hình 27: S gửi liệu đến D 34 Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network Lời mở đầu Ngày nay, mạng không dây đời sống người ngày đóng vị trí quan trọng Trong số mạng khơng dây, mạng ad-hoc quan tâm cách đặc biệt Không giống mạng có dây truyền thống hay mạng khơng dây có sơ sở hạ tầng, với tính linh động cao, dễ dàng thiết lập nên mạng adhoc ứng dụng nhiều lĩnh vực xã hội Trong đó, vấn đề định tuyến mạng ad-hoc vấn đề quan trọng, nghiên cứu nhiều ảnh hưởng lớn đến hiệu suất mạng Đây nội dung đề tài Đề tài gồm chương: - Chương 1: Tổng quan mạng không dây mạng Ad-hoc Chương 2: Tìm hiểu thuật tốn định tuyến giao thức định tuyến mạng MANET Chương 3: Một số ứng dụng mạng di động Ad-hoc Do thời gian có hạn, đồ án mơn học em số thiếu sót, mong nhận bảo, góp ý thơng cảm Em hi vọng sau tiếp tục nghiên cứu sâu vấn đề phát triển thành luận văn tốt nghiệp Bài tìm hiểu có sử dụng số kiến thức nhiều nguồn khác Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 12 năm 2015 Phạm Trần Thanh Long Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network Chương TỔNG QUAN CÁC MẠNG KHÔNG DÂY VÀ MẠNG AD-HOC 1.1 Đặt vấn đề Sự giao tiếp nhiều thiết bị khiến cho có khả cung cấp dịch vụ độc đáo sáng tạo Mặc dù việc truyền thông đa thiết bị chế mạnh mẽ, chế phức tạp khó coi nên dẫn đến rât nhiều sụ phức tạp hệ thống ngày Điều không làm cho kết nối mạng khó khan mà làm cho linh hoạt bị hạn chế Nhiều tiêu chuẩn tồn ngày để kết nối nhiều thiết bị khác Đồng thời, thiết bị phải hỗ trợ nhiều chuẩn để khiến tương thích với thiết bị khác Trong vài năm qua, nhiều chuẩn công nghệ kết nối không dây xuất Những công nghệ cho phép người dung kết nối tới loạt máy tính thiết bị viễn thông cách dễ dàng đơn giản, mà không cần phải mua, mang vác hay kết nối dây cáp Những công nghệ mang đến hội cho kết nối nhanh chóng tự động Chúng loại bỏ khả người dung phải mua thêm cáp để kết nối thiết bị cá nhân, tạo khả sử dụng liệu mobile loạt ứng dụng Mạng có dây cục (LANs) thành công vài năm qua, với xuất công nghệ kết nối không dây, mạng LAN không dây (WLANs) bắt đầu lên mạnh mẽ, linh hoạt thay cho mạng có dây Có nhiều cơng nghệ tiêu chuẩn đời, đáng ý số kết nối không dây Bluetooth, Infrared Data Association (IrDA), Home RF, chuẩn IEEE 802.11… Các công nghệ tiêu chuẩn đưa để công ty chuyên mạng không dây cạnh tranh làm chuẩn Và tìm hiểu qua cơng nghệ tiêu chuẩn 1.2 Bluetooth Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network Hình 1: Bluetooth Bluetooth công nghệ kết nối không dây tốc độ cao, công suất thấp, sử dụng sóng viba, thiết kế để kết nối điện thoại, laptop, thiết bị số hỗ trợ cá nhân (PDAs) thiết bị cầm tay khác sử dụng Bluetooth khơng cần truyền thẳng từ thiết bị kết nối Công nghệ dụng biến đổi kĩ thuật mạng LAN đáng ý kích thước nhỏ chi phí thấp Đặc điểm cơng nghệ Bluetooth: - Hoạt động băng tần ISM 2.56 GHz, ln có sẵn (khơng cần giấy phép) - Sử dụng trải phổ tần bước nhảy (FHSS) - Có thể hỗ trợ lên tới thiết bị mạng nhỏ, gọi “Piconet” - Đa hướng, truyền non line-of-sight - Khoảng cách: 10m đến 100m - Chi phí thấp - Công suất thấp 1.3 IrDA IrDA tổ chức quốc tế tạo thúc đẩy hoạt động tương thích, chi phí thấp, tiêu chuẩn đa kết nối liệu sử dụng hồng ngoại IrDA có tập hợp giao thức bao gồm tất lóp chuyển giao liệu, ngồi có số thiết kế có khả tương tác cao số quản lý mạng Một số đặc điểm: - Khoảng cách: 1m, mở rộng thành 2m - Giao tiếp chiều - Tốc độ 9600 bps, lên đến 4Mbps 1.4 HomeRF HomeRF tập hợp Tổ chức lien minh viễn thông quốc tế (ITU) chủ yếu hoạt động phát triển tiêu chuẩn cho truyền liệu sóng vơ tuyến (RF) Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network Các đặc điểm HomeRF: - Hoạt động băng tần 2.45 GHz - Khoảng cách: lên đến 150 ft - Nhảy tần: 50 hops giây - Hỗ trợ TDMA CSMA/CA - Hỗ trợ 127 node - Công suất truyền: 100 mW - Kết nối thoại: hỗ trợ hội thoại full-duplex - Bảo mật liệu: sử dụng thuật tốn mã hóa blowfish 1.5 802.11 (WiFi) WiFi cơng nghệ khơng dây nói chung sử dụng người dùng gia, công ty nhỏ ISP khởi đầu Những thiết bị phát WiFi ln sẵn có cửa hàng Những lợi ích WiFi: - Tính tương thích: thiết bị WiFi tương thích với - Giá thành khơng cao - Có hack được: để mở rộng phạm vi phủ sóng Những bất lợi: - Được thiết kế cho mạng cục (LAN), không hỗ trợ mạng WAN - Sử dụng công nghệ CSMA 1.6 So sánh cơng nghệ Hình 2: So sánh loại kết nối không dây Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network 1.7 Giới thiệu mạng ad-hoc di động Ngày nay, với phát triển nhanh chóng cơng nghệ, đời sống người ngày nâng cao Việc sở hữu thiết bị di động máy tính xách tay, PDA hay smart phone khơng q khó khăn với nhiều người Điều tạo điều kiện thúc đẩy mạng không dây phát triển Việc kết nối mạng theo mơ hình khơng dây truyền thống (có sử dụng Access point) khơng xa lạ với Nhưng lúc mạng không dây truyền thống phát huy hiệu Ví dụ vùng xảy thiên tai hay lớp học, người ta cần thiết lập mạng tạm thời, khoảng thời gian ngắn để trao đổi thông tin với Lúc thiết lập mạng khơng dây có sở hạ tầng điều tốn không hợp lý Do đó, cần thiết lập mạng khơng dây khơng cần có sở hạ tầng đảm bảo cho thiết bị trao đổi thơng tin với Đây mơ hình mạng adhoc Một mạng ad-hoc tập hợp nút di động không dây (hoặc router) tự động hình thành mạng tạm thời mà khơng cần sử dụng sở hạ tầng mạng có quản trị tập trung Các router tự di chuyển ngẫu nhiên tự tổ chức tùy ý; cấu trúc lien kết khơng dây mạng thay đổi nhanh chóng khơng biết trước Mạng adhoc mạng có tính tự thiết lập thích nghi Điều có nghĩa nút mạng di động làm cho topo mạng thay đổi (topo động) Nhưng nút mạng tự phát có mặt nút mạng khác thực kết nối cho phép truyền thơng tin mà khơng cần quản trị trung tâm hay thiết bị điều khiển Một điểm cần lưu ý nút mạng khơng phát khả kết nối thiết bị mà phát loại thiết bị đặc tính tương ứng loại thiết bị Các nút mạng thiết bị khác nhau, ví dụ máy tính xách tay, PDA, hay smart phone, nên khả tính tốn, lưu trữ hay truyền liệu nút mạng khác Một điều dễ dàng nhận thấy vấn đề sử dụng trì lượng cho nút mạng mạng adhoc vấn đề đáng quan tâm nút mạng thường dùng pin để trì hoạt động Ngồi ra, giống mạng khơng dây có sở hạ tầng, tính bảo mật truyền thơng mạng adhoc khơng cao Truyền thơng khơng gian khó kiểm sốt dễ bị cơng so với mạng có dây nhiều Ví dụ mạng ad-hoc: Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network Hình 3: Ví dụ mạng ad-hoc Một số ứng dụng mạng ad-hoc: - Đáp ứng nhu cầu truyền thơng mang tính chất tạm thời: địa điểm thời gian định, việc thiết lập mạng tạm thời diễn khoảng thời gian ngắn Nếu thiết lập mạng có sở hạ tần tốn tiền bạc nhân lực - Hỗ trợ tốt xảy thiên tai, hỏa hoạn: Khi xảy cá thiên tai, hỏa hoạn nơi đó, sở hạ tần đường dây, trạm máy, máy chủ,… bị phá hủy dẫn đến hệ thống mạng bị tê liệt hồn tồn - Đáp ứng truyền thơng nơi xa trung tâm, vùng sâu, vùng xa: nơi xa trung tâm, vùng sâu, vùng xa, dân cư thưa thớt, việc thiết lập hệ thống mạng có sở hạ tầng khó khan tốn - Trong số ứng dụng đó, sử dụng dịch vụ mạng có sở hạ tầng không hiệu cao việc sử dụng mạng adhoc Mạng MANET bao gồm miền router kết nối với Một mạng MANET đặc trưng bời nhiều giao diện MANET, giao diện phân biệt bời “Khả tiếp cận không đối xứng” thay đổi theo thời gian router lân cận Các router nhận dạng trì cấu trúc định tuyến chúng Các router giao tiếp thông qua kênh vô tuyến động với khả tiếp cận khơng đối xứng, di động tham gia rời khỏi mạng thời điểm Để giao tiếp với nhau, nốt mạng adhoc cần cấu hình giao diện mạng với địa cục có giá trị khu vực mạng adhoc Các nốt Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad-hoc Network 2.3.2 Một số giao thức định tuyến Reactive: 2.3.2.1 Giao thức DSR (Dynamic Source Routing) Giao thức DSR giao thức định tuyến đơn giản hiệu quả, thiết kế đặc biệt sử dụng mạng không dây nhiều nút ad-hoc di động Khi sử dụng DSR, mạng hồn tồn tự tổ chức tự cấu hình, khơng đòi hỏi sở hạ tầng mạng quản lý Giao thức DSR cho phép nút tự động tìm kiếm đường định tuyến qua nhiều hop để tới đích mạng ad-hoc di động Giao thức DSR bao gồm hai chế hoạt động để tìm kiếm trì nút nguồn mạng ad-hoc: - Route Discovery chế mà theo nút S có nhu cầu gửi gói tin tới nút đích D chứa định tuyến nguồn tới D Route Discovery sử dụng S muốn gửi gói tin tới D đường tới D - Route maintenance chế mà nút S phát cấu trúc topo mạng có thay đổi mà khơng thể định tuyến tới D đường liên kết đường định tuyến khơng hoạt động Khi route maintenance đường định tuyến nguồn bị hỏng, nút S sử dụng đường định tuyến tới D, phải định tuyến lại để tìm đường Route maintenance dùng S gửi gói tin tới D Route discovery Route maintenance hoạt động hoàn tồn theo u cầu DSR khơng đòi hỏi gói tin theo chu kỳ DSR không sử dụng quảng bá đường theo chu kỳ, tình trạng liên kết gói tin phát nút lân cận DSR sử dụng kĩ thuật định tuyến nguồn (source route) Theo đó, muốn gửi gói tin, tuyến nguồn hình thành lưu tiêu đề gói tin Tuyến nguồn chứa danh sách có thứ tự đầy đủ nút mạng cần qua để tới đích Do đó, nút mạng trung gian cần trì liên kết với nút mạng hàng xóm để chuyển tiếp gói tin Nút mạng nguồn cần biết tồn thứ tự tuyến đường để đến đích a Route Discovery Khi nút S khởi đầu goi tin địa nút D, đặt header gói duwxl= liệu “Định tuyến nguồn” cho chuỗi hop mà gói tin qua để đến D Thơng thường, S có định tuyến nguồn hợp lý cách tìm kiếm “route cache” học trước đó, khơng có tuyến đường tìm thấy nhớ cache nó, bắt đầu giao thức route discovery để tự động tìm Phạm Trần Thanh Long 24 Mobile Ad-hoc Network kiếm đường tới nút D Ví dụ: Hình 15: N1 gửi RREQ tới N9 Coi N1 nút nguồn, N9 nút đích - N1 gửi broadcast gói tin RREQ tới nút lân cận để tìm đường tới N9 - Nếu nút lân cận đích, chúng tiếp tục gửi broadcast gói tin RREQ tới nút lân cận - Khi gói tin RREQ tới N9, N9 định đường tối ưu từ N1 tới N9 gửi trả lại gói tin RREP Hình 16: N9 gửi RREP N1 - Theo hình, N9 định chọn đường tối ưu qua N3, N2 N1 N9 gửi tin RREP theo hướng Phạm Trần Thanh Long 25 Mobile Ad-hoc Network - Nút N1 nhận gói tin RREP, lưu trữ tuyến đường vừa khám phá vào nhớ cache bao gồm RREP Khi nút N1 gửi gói liệu tới N9, tồn tuyến đường định tuyến đưa vào header gói tin Do gọi định tuyến nguồn Các tuyến đường trung gian lưu header chuyển tiếp gói tin theo tuyến đường định tuyến : N1 => N2 => N3 => N9 b Route maintenance : Khi khởi tạo chuyển tiếp gói tin sử dụng định tuyến nguồn, nút truyền gói tin có trách nhiệm xác nhận gói tin nhận hop suốt đường định tuyến nguồn ; gói tin truyền lại đến xác nhận Ví dụ : Hình 17: Duy trì đường route Nút A khởi tạo gói tin gửi tới E sử dụng định tuyến nguồn, truyền qua nút trung gian B, C D Trng trường hợp này, nút A có trach nhiệm xác nhận gói tin B ; nút B có trách nhiệm xác nhận gói tin C ; tương tự với nút C nút D Nếu gói liệu truyền lại sau số lần định hop nhận xác nhận nút trả thông điệp báo lỗi định tuyến cho nút gửi gói tin đi, xác định liên kết khơng thể chuyển tiếp gói tin Trong hình ví dụ, C khơng thể gửi gói tin đến nút D, C gửi thơng điệp báo lỗi A, nói liên kết C D “hỏng” Nút A sau loại bỏ liên kết bị hỏng khỏi nhớ cache Đối với việc gửi lại gói tin hay gửi gói tin khác tới E, A có nhớ cache đường khác tới E, A gửi thông qua đường Nếu khơng, nút A phải thực lại việc tìm kiếm đường định tuyến để đến đích E c Route Cache : Mỗi host trì nhớ định tuyến chứa định tuyến học Khi host muốn gửi gói tin, tra cứu nhớ route cache Nếu có tuyến đường chưa hết hạn sử dụng đường Nếu khơng phải tìm kiếm đường định tuyến Ví dụ : Phạm Trần Thanh Long 26 Mobile Ad-hoc Network Hình 18: Ví dụ route cache Route cache tăng tốc việc tìm kiếm đường định tuyến Hình 19: Nút Z yêu cầu định tuyến Khi nút Z gửi yêu cầu định tuyến để định tuyến tới C, nút K trả lại đường định tuyến [Z,K,G,C,S] tới nút Z, sử dụng nhớ cache Ưu điểm DSR : - Giảm chi phí trì định tuyến Phạm Trần Thanh Long 27 Mobile Ad-hoc Network - Bộ nhớ route cache giảm chi phí việc tìm kiếm định tuyến - Một việc tìm kiếm định tuyến mang lại nhiều tuyến đường cho nó, nút trung gian trả lời từ nhớ cache chúng Nhược điểm DSR : - Độ lớn header gói tin tăng theo độ dài tuyến định tuyến - Có thể xảy xung đột tuyến đường gửi request tới nút lân cận - Tăng tranh chấp nhiều hồi đáp định tuyến trả nút sử dụng nhớ cache - Một nút trung gian gửi hồi đáp định tuyến tuyến định tuyến cũ 2.3.2.2 Giao thức AODV (Ad-hoc On-Demand Distance Vector) Một mạng ad-hoc tập hợp nút di độnh mà khơng có can thiệp cần thiết điểm truy cập trung tâm sở hạ tầng có AODV thuật tốn với hoạt động mạng ad-hoc Mỗi host di động hoạt động router chuyên dụng, tuyến đường thu cần thiết Thuật toán định tuyến AODV phù hợp cho mạng tự khởi động theo nhu cầu người sử dụng có nhu cầu sử dụng mạng ad-hoc AODV cung cấp tuyến đường không lặp sửa chữa đường liên kết bị hỏng Bởi giao thức khơng quảng bá định tuyến định kì, nhu cầu băng thơng khả dụng cho nút di động đáng kể so với giao thức yêu cầu quảng bá định kì AODV sử dụng liên kết đối xứng nút đối xứng Các nút không nằm đường hoạt động, chúng khơng trì thơng tin định tuyến khơng tham gia trao đổi bảng định tuyến theo định kì Mục tiêu chủ yếu thuật tốn sau: - Để truyền broadcast gói tin cần thiết - Phân biệt lân cận trì kết cấu chung - Để phổ biến thơng thay đổi kết nối nội với nút lân cận chúng cần thông tin - AODV sử dụng chế truyền broadcast route discovery sử dụng với thay đổi thuật tốn DSR Thay định tuyến nguồn, AODV dựa vào việc vào việc tự động thiết lập mục bảng định tuyến nút trung gian a Path discovery Quá trình khám phá đường khởi đầu nút nguồn cần giao tiếp với nút khác mà khơng có thơng tin định tuyến bảng Phạm Trần Thanh Long 28 Mobile Ad-hoc Network Mỗi nút trì hai thành phần riêng biệt: số thứ tự nút ID broadcast Một nút nguồn phát đường cách truyền broadcast gói tin yêu cầu định tuyến(RREQ) đến nút lân cận Gói tin RREQ chứa trường sau : Cặp định dạng gói RREQ Trường broadcast_id tăng lên nguồn phát gói RREQ Mỗi nút lân cận đáp ứng gói RREQ cách gửi hồi đáp RREP nguồn phát broadcast gói RREQ tới nút lân cận sau tăng trường hop_cnt Chú ý nút nhân nhiều copy một gói broadcast từ nhiều nút khác Khi nút trung gian nhận gói RREQ, nhận gói RREQ với trường broadcast_id source_addr loại gói RREQ dư khơng truyền broadcast gói tin b Khởi tạo đường ngược (Reverse-Path) c Khởi tạo forward-path Có hai số thứ tự (ngồi broadcast_id) bao gồm gói RREQ: số thứ tự nguồn số thứ tự điểm đích cuối Số thứ tự nguồn sử dụng để trì thơng tin tuyến đường ngược nguồn, số thứ tự điểm đích mẻ định tuyến tới đích trước chấp nhận nguồn Khi RREQ từ nguồn tới điểm đích khác nhau, tự động thiết lập đường ngược lại từ tất nút nguồn Để thiết lập đường ngược lại, nút ghi lại địa nút lân cận mà nhận gói RREQ Những mục tuyến đường ngược trì thời gian vừa đủ để gói RREQ qua mạng gửi hồi đáp nút gửi tin Một gói tin đến nút (có thể điểm đích nó) mà sở hưu nút tới đích Nút nhận kiểm tra RREQ nhận thông qua liên kết hai chiều Nếu nút trung gain có mục định tuyến điểm đích, định tuyến đường cách so sánh số thứ tự điểm đích RREQ với mục định tuyến Nếu số thứ tự đích đến RREQ lớn nút trung gian không sử dụng bảng định tuyến để hồi đáp RREQ Thay vào đso, có nút trung gian truyền broadcast lại gói RREQ Các nút trung gian hồi đáp có đường định tuyến có số thứ tự lớn số thú tự lưu RREQ Nếu khơng có đường tới đích RREQ khơng xử lý trước đó, nút truyền unicast RREP trả nút lân cận truyền RREQ cho Một gói RREP chứa thơng tin sau: Phạm Trần Thanh Long 29 Mobile Ad-hoc Network Khi RREP trở nguồn, nút đường thiết lập trở phía trước tới nút gửi gói RREP, cập nhật thông tin timeout cho mục định tuyến tới nguồn đích Ghi số thứ tự điểm đến cho nút đích yêu cầu d Quản lý bảng định tuyến e Duy trì đường định tuyến f Hồi đáp định tuyến (RREP) Bảng định tuyến nút chứa thông tin sau : - Đích - Nút - Số thứ tự nút đích - Thời gian hết hạn bảng định tuyến - … Sự di chuyển cac nút không nằm đường hoạt động không gây ảnh hường đến việc định tuyến đến đích đường Nếu nút nguồn di chuyển q trình hoạt động, bắt đầu lại thủ tục khám phá tuyến để thiết lập tuyến đường tới đích Khi nút đích nút trung gian di chuyển, RREP đặc biết gửi đến nút nguồn bị ảnh hưởng Khi nhận thông báo đường liên kết bị hỏng, nút nguồn bắt đầu lại trình khám phá chúng đòi hỏi đường định tuyến tới đích Một nút trung gian (khơng phải nút đích) gửi RREP với điều kiện biết đường so với tuyến đường trước mà S biết Một RREQ S đến nút đích gán số thứ tự đích cao Một nút trung gian biết đường số thứ tự nhỏ gửi RREP Ví dụ: Phạm Trần Thanh Long 30 Mobile Ad-hoc Network Hình 20: Khởi tạo định tuyến nút S S muốn thiết lập muốn tuyến đường để gửi gói tin tới D Hình 21: Nút S gửi broadcast đến nút lân cận S gửi broadcast gói RREQ tới nút lân cận B,C,E Phạm Trần Thanh Long 31 Mobile Ad-hoc Network Hình 22: Quá trình xử lý B, C, E Các nút B, C, E nút đích, tiếp tục gửi broadcast gói RREQ đồng thời thiết lập tuyến đường ngược (Reverse-Path) S đích Q trình tương tự diễn nút nhận RREQ nút Hình 23: Quá trình nút Phạm Trần Thanh Long 32 Mobile Ad-hoc Network Hình 24: Nút D nhận gói tin Nút D khơng chuyển tiếp gói tin RREQ đích, thiết lập tuyến đường ngược sau tính tốn tuyến đường phù hợp Sau đó, D gửi lại gói tin RREP theo tuyến đường xác lập (D→J→F→E→S) Hình 25: Thiết lập Reverse-Path S sau nhận gói RREP thiết lập tuyến đường chuyển tiếp (Forward-path) Phạm Trần Thanh Long 33 Mobile Ad-hoc Network Hình 26: S thiết lập forward-path Sau thiết lập xong, S gửi liệu tới D Hình 27: S gửi liệu đến D Các nội dung bảng định tuyến sử dụng để chuyển tiếp gói liệu Tuyến định tuyến không thêm vào header gói tin - Đặc điểm AODV:  Tuyến đường khơng cần phải thêm vào header gói tin  Các nút trì bảng định tuyến chứa mục dành cho đường định tuyến sử dụng  Nhiều nút lân cận cho đích đến trì nút Phạm Trần Thanh Long 34 Mobile Ad-hoc Network  Truyến đường không sử dụng hết hạn liên kết không thay đổi  AODV hỗ trợ việc sử dụng liên kết đối xứng 2.4 So sánh AODV DSR: Độ phức tạp Chi phí Định tuyến Khơng lặp AODV Bình thường Thấp Bằng phẳng Có 2.4.1 So sánh giao thức reactive proactive Broadcast định kì Chi phí điều khiển Chi phí băng thơng Năng lượng tiêu thụ Độ trễ Proactive Có Cao Cao Cao Thấp DSR Bình thường Bình thường Bằng phẳng có Reactive Không Thấp Thấp Thấp Cao 2.4.2 Trade-off: - Độ trễ việc khám phá tuyến đường:  Các giao thức Proactive có độ trễ thấp tuyến đường trì lúc  Các giao thức Reactive có độ trễ cao đường từ X tới Y tìm kiếm X muốn gửi liệu tới Y - Chi phí việc khám phá trì tuyến đường:  Các giao thức Reactive có chi phí thấp tuyến đường định cần thiết  Các giao thức Proactive (nhưng khơng cần thiết) dẫn đến chi phí cao phải liên tục cập nhật tuyến đường - Mỗi giao thức có trade-off tốt tùy thuộc vào lưu lượng mơ hình di động Phạm Trần Thanh Long 35 Mobile Ad-hoc Network Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MẠNG AD-HOC Với gia tăng thiết bị cầm tay tiến thông tin không dây Mạng di động gia tăng thêm tầm quan trọng với gia tăng ứng dụng rộng rãi Mạng di động áp dụng nơi có sở hạ tầng khơng có trước sở hạ tần, nơi có sẵn sở hạ tầng đắt tiền không tiện cho việc sử dụng Mạng MANETcho phép trì kết nối them vào hay bỏ cách dễ dàng Những ứng dụng cho MANET đa dạng, có tính di động Bên cạnh ứng dụng cũ trước môi trường truyền thẳng, ứng dụng tạo mơi trường Những ứng dụng điển hình bao gồm: 3.1 Ứng dụng tìm kiếm cứu nạn 3.2 Ứng dụng quốc phòng 3.3 Ứng dụng chăm sóc sức khỏe Khi phải đối mặt với tình động đất, bão, thảm họa tương tự, mạng di động ad-hoc chứng minh hữu ích việc tìm kiếm cứu hộ Nói chung, thảm họa khiến cho số lượng lớn dân cư khơng có lượng khả liên lạc phá hủy sở hạ tầng Mạng adhoc khơng dây thiết lập mà không cần sở hạ tầng cung cấp liên lạc tổ chức cứu trợ khác để phối hợp hoạt động cứu hộ họ An tồn thơng tin liên lạc khía cạnh quan trọng hoạt động quốc phòng thành cơng Ngồi ra, nhiều hoạt động quốc phòng diễn địa điểm nơi mà sở hạ tầng thông tin liên lạc khơng có sẵn Sử dụng mạng ad-hoc mạng cảm biến tình trở nên hữu ích thiết thực Các đơn vị khác (bộ binh, hải quân, không quân) tham gia vào hoạt động quốc phòng cần phải trì thơng tin liên lạc với Máy bay khơng qn bay đội hình thiết lập mạng ad-hoc để giao tiếp với chia sẻ hình ảnh, liệu với Một nhóm binh di chuyển sử dụng mạng ad-hoc để giao tiếp với Trao đổi đa phương tiện thông tiện (âm thanh, video, liệu) thông tin bệnh nhân sở chăm sóc sức khỏe hữu ích tình quan trọng khẩn cấp Một cá nhân vận chuyển đến bệnh viện xe cứu thương trao đổi thơng tin cách sử dụng mạng di dộng ad-hoc Một chuyên viên chăm sóc sức khỏe, nhiều tình huống, vị tốt để Phạm Trần Thanh Long 36 Mobile Ad-hoc Network chuẩn đoán chuẩn bị kế hoạch điều trị cho người người có thơng tin hình ảnh khơng phải thơng tin có âm liệu Ví dụ, thơng tin hình ảnh hữu ích việc đánh giá phản xạ xem khả phối hợp bệnh nhân 3.4 Ứng dụng giáo dục 3.5 Ứng dụng công nghiệp 3.6 Ứng dụng đời sống Hầu hết tổ chức giáo dục có mạng giao tiếp khơng dây trình xây dựng hạ tầng sở Như môi trường cung cấp cho sinh viên giảng viên môi trường thuận tiện để tương tác hoàn thành nhiệm vụ học tập giảng dạy Mạng khơng dây ad-hoc nâng cao mơi trường vật thêm nhiều tính hấp dẫn Ví dụ, mạng lưới thơng tin liên lạc khơng dây ad-hoc thiết lập giảng viên với sinh viên theo học lớp Hầu hết khu cơng nghiệp cơng ty có mạng lưới thơng tin liên lạc khơng dây chỗ, đặc biệt môi trường sản xuất Các sở sản xuất, nói chung, có nhiều thiết bị điển tử thể liên lạc với Việc có kết nối có dây dẫn đến ngổn ngang bừa bộn không gian, mà khơng gây mối nguy hiêm mà ảnh hưởng xấu đến độ tin cậy Sử dụng mạng không dây loại bỏ nhiều quan ngại Nếu kết nối mạng không dây ad-hoc thêm nhiều khía cạnh hấp dẫn có tính di động Các thiết bị dễ dàng chuyển, mạng cấu hình lại dựa yêu cầu phát sinh Đồng thời, thông tin liên lạc thực thể giao tiếp khác trì họp cơng ty diễn mà khơng cần có mặt tất nhân viên phòng Mạng ad-hoc di động chủ động liên kết mạng lưới đa phương tiện túc thời tạm thời nhờ sử dụng máy tính xách tay để truyền bá chia sẻ thơng tin người sử dụng mạng Một cách sử dụng khác loại mạng sử dụng gia đình để trao đổi trực tiếp thơng tin với Tương tự lĩnh vực khác taxi, thể thao, sân vận động, thuyển máy bay nhỏ… Mạng di động ad-hoc tầm ngắn đơn giản hóa việc truyền thơng thiết bị di dộng(PDA, laptop, điện thoại di động) Những dây cáp thay thể việc kết nối vô tuyến Mạng di động ad-hoc mở rộng chức truy cập Internet mạng khác WLAN, GPRS… PAN lĩnh vực có tiềm ứng dụng đầy hứa hẹn mạng di động ad-hoc phổ biến tương lai Phạm Trần Thanh Long 37 Mobile Ad-hoc Network Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng Việt [1] Phạm Văn Trung, 2009, Nghiên cứu giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu mạng MANET, Huế, Trường đại học Huế [2] Huỳnh Thị Lệ Thanh, Hà Đắc Bình, 2015, “Phân tích đánh giá hiệu giao thức định tuyến DSR DSDV mạng VANET”, Kỷ yếu hội nghị tự động hóa cơng nghiệp truyền thông, 6, 1-6, khoa Điện – Điện tử viễn thông, Đại học giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh Tài liệu tiếng Anh [3] Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa, Ad Hoc Mobile Wireless Network, Copyright © 2008 by Taylor & Francis Group, LLC [4] Mark Ciampa, 2013, CWNA Guide to Wireless LANs, third edition, Boston, Course Technology [5] Larry L Peterson, Bruce S Davie, 2012, Computer Networks a systems approach, fifth edition, Morgan Kaufmann [6] Yuan Wei, Reactive Routing Protocols for Ad Hoc Wireless Networks and Proactive Routing Protocols for Ad Hoc Wireless Networks, The Electronics and Information Department, Huazhong University of Science and Technology [7] Ramprasad Kumawat, Vinay Somani, 2011, Comparative Analysis of DSDV and OLSR Routing Protocols in MANET at Different Traffic Load, International Journal of Computer Applications®(IJCA) Phạm Trần Thanh Long 38 ... dễ bị cơng so với mạng có dây nhiều Ví dụ mạng ad- hoc: Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad- hoc Network Hình 3: Ví dụ mạng ad- hoc Một số ứng dụng mạng ad- hoc: - Đáp ứng nhu cầu truyền thơng mang tính... Thanh Long 11 Mobile Ad- hoc Network việc thiết kế giao thức định tuyến cho mạng adhoc tốn khó 2.2 u cầu thuật toán định tuyến cho mạng adhoc Như trình bày trên, đặc điểm khác biệt mạng adhoc, áp dụng... điểm Để giao tiếp với nhau, nốt mạng adhoc cần cấu hình giao diện mạng với địa cục có giá trị khu vực mạng adhoc Các nốt Phạm Trần Thanh Long Mobile Ad- hoc Network mạng phải cấu hình địa global