LUẬN VĂN THẠC SỸ NGHIÊN CỨU KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN VÀ ĐIỀU KHIỂN CẤU HÌNH TRONG MẠNG AD HOC

MỞ ĐẦU 1 Giới thiệu chung Từ thập kỷ 90 của thế kỷ trước với sự ra đời của kỹ thuật số đã đẩy nhanh sự phát triển các công nghệ và ứng dụng chúng vào các lĩnh vực đời sống hàng ngày, đặc biệt là truyền thông và công nghệ thông tin. Các hệ thống truyền thông từ cố định đến di động đã phủ rộng khắp thế giới làm cho con người khắp nơi trên thế giới có thể thông tin với nhau mọi lúc, mọi nơi. Tuy vậy, trong một số hoàn cảnh đặc biệt như thiên tai, động đất, chiến tranh ..v.v ở đó cơ sở hạ tầng viễn thông bị phá vỡ, lúc đó con người sẽ liên lạc với nhau như thế nào? Để giải quyết bài toán đó, gần đây một dạng công nghệ mạng ra đời, đó là mạng AD HOC. Mạng Ad hoc là một tập hợp các nút mạng di động không dây, nằm phân tán về mặt địa lý tạo thành một mạng tạm thời mà không sử dụng bất cứ cấu trúc hạ tầng mạng có sẵn hay quản lý tập trung nào. Các nút mạng liên lạc với nhau qua môi trường vô tuyến không cần các bộ định tuyến cố định, vì vậy mỗi nút mạng phải đóng vai trò như một bộ định tuyến di động có trang bị một bộ thu phát không dây. Các bộ định tuyến tự do di chuyển ngẫu nhiên, vì vậy cấu hình mạng thay đổi thường xuyên. Mạng như vậy có thể hoạt động độc lập hoặc kết nối với mạng hạ tầng chung tạo thành mạng thông tin toàn cầu. Với đặc điểm đó, một loạt thách thức với mạng ad hoc được đặt ra cần giải quyết: - Năng lượng: Các phần tử của mạng ad hoc hoạt động được nhờ nguồn năng lượng là pin. Vì vậy vấn đề tuổi thọ của pin, công suất pin cần đặc biệt quan tâm. - Cấu hình mạng không có cấu trúc và biến đổi ngẫu nhiên. - Chất lượng liên lạc thấp. - Băng thông rất hạn chế. - Khả năng mở rộng phải rất cao vì mạng có rất nhiều nút mạng.

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN VÀ ĐIỀU KHIỂN CẤU HÌNH TRONG MẠNG AD HOC CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ:23.060.52.704.3898 Họ tên học viên: VŨ THỊ MAI Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS ĐINH THẾ CƯỜNG HÀ NỘI – 2010 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 thơng tin với lúc, nơi Tuy vậy, số hoàn cảnh đặc biệt thiên tai, động đất, chiến tranh v.v sở hạ tầng viễn thơng bị phá vỡ, lúc người liên lạc với nào? Để giải tốn đó, gần dạng cơng 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 trị 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 xun Mạng hoạt động độc lập kết nối với mạng hạ tầng chung tạo thành mạng thơng tin tồn cầu Với đặc điểm đó, loạt thách thức với mạng ad hoc đặt cần giải quyết: Năng lượng: Các phần tử mạng ad hoc hoạt động nhờ nguồn lượng pin Vì vấn đề tuổi thọ pin, công suất pin cần đặc biệt quan tâm Cấu hình mạng khơng có cấu trúc biến đổi ngẫu nhiên Chất lượng liên lạc thấp Băng thông hạn chế Khả mở rộng phải cao mạng có nhiều nút mạng Với tốn đó, nhiều nhà khoa học dành thời gian thích đáng để nghiên cứu giải Riêng lĩnh vực định tuyến điều khiển cấu hình có kết bật [3], [4], [7], [8], [10] Các cơng trình tập trung vào giao thức định tuyến Xuất phát từ định nghĩa cấu hình mạng [4] xếp nút tuyến theo cấu trúc Sự xếp nghĩa liên quan đến định tuyến luận văn theo hướng nghiên cứu kết hợp vào giao thức định tuyến với tên đề tài “NGHIÊN CỨU KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN VÀ ĐIỀU KHIỂN CẤU HÌNH TRONG MẠNG AD HOC” Mục tiêu đề tài Nghiên cứu giải pháp định tuyến điều khiển cấu hình mạng AD-HOC nhằm sử dụng tốt hiệu suất sử dụng nguồn điện cho hệ thống Đối tượng nghiên cứu Các tốn điều khiển cấu hình định tuyến mạng Ad hoc 4 Phương pháp nghiên cứu Trên sở mơ hình mạng Ad hoc, sử dụng cơng cụ tốn học để nghiên cứu tốn điều khiển cơng suất phát, xây dựng cấu hình, trì cấu hình, kết hợp định tuyến điều khiển cấu hình Để làm rõ kết lý thuyết, học viên ứng dụng công cụ mơ Atarraya xây dựng phân tích kết mô giao thức điều khiển cấu hình Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học Ngoài giải pháp điều khiển cấu hình, luận văn nghiên cứu kết hợp điều khiển định tuyến cấu hình phù hợp trạng thái kênh nhằm giảm mức công suất phát để tiết kiệm nguồn tiêu thụ thiết bị giảm can nhiễu hệ thống Luận văn xây dựng toán mô ứng dụng công cụ Atarraya để làm sáng tỏ phần lý luận nêu 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Giúp định hướng xây dựng giao thức ứng dụng triển khai áp dụng mạng ad hoc có hiệu tiết kiệm lượng nguồn phát giảm can nhiễu Bố cục luận văn Luận văn trình bày ba chương phụ lục sau: Chương Tổng quan mạng Ad hoc Giới thiệu chung mạng Ad hoc, khả thách thức trình phát triển mạng Ad hoc Ở giới thiệu giao thức định tuyến kỹ thuật điều khiển cấu hình Chương Điều khiển cấu hình Nghiên cứu kỹ thuật điều khiển cấu hình mạng Ad hoc, giải pháp quan trọng nhằm giảm công suất lượng tiêu thụ mạng Ad hoc Chương Kết hợp định tuyến điều khiển cấu hình mạng Ad hoc Trong chương này, luận văn nghiên cứu việc kết hợp điều khiển cấu hình giao thức định tuyến để đưa số giải pháp sử dụng hiệu lượng mạng Phụ lục Giới thiệu mơ hình mạng vơ tuyến để mơ hình hóa mạng Ad hoc công cụ mô Atarraya Đưa tốn điều khiển cấu hình cụ thể sử dụng giao thức xây dựng cấu hình phân cấp Chương TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD HOC 1.1 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 trị định tuyến di động có trang bị thu phát không dây Các định tuyến tự di chuyển cách ngẫu nhiên tự tổ chức cách tùy tiện, cấu hình khơng dây mạng thay đổi nhanh chóng khơng thể đốn trước Mạng hoạt động độc lập kết nối với mạng hạ tầng tạo thành mạng tồn cầu Hình 1.1 Mạng ad hoc di động - MANET Mạng ad hoc có đặc điểm dễ kết nối với mạng truy nhập, cấu trúc mạng đa chặng động truyền thơng ngang hàng trực tiếp Tính đa chặng cần để làm cầu tới cổng kết nối vào mạng trục hạ tầng Cổng kết nối phải có giao diện mạng hai kiểu mạng phần mạng định tuyến rộng khắp định tuyến ad hoc cục Người dùng lợi từ mạng khắp nơi: di chuyển cho phép người dùng chuyển đổi thiết bị, phiên làm việc có dịch vụ cá nhân Trạm di động cho phép thiết bị người dùng di động quanh mạng trì kết nối khả truyền thông Những vấn đề thách thức cần phải giải mạng ad hoc: lượng; cấu hình mạng không có cấu trúc và biến đổi; chất lượng liên lạc thấp; ràng buộc về tài nguyên khả co dãn 1.2 Điều khiển cấu hình 1.2.1 Giới thiệu Khái niệm điều khiển cấu hình (TC – Topology Control) đưa [4] trình tương tác hai pha: xây dựng cấu hình trì cấu hình Ban đầu pha khởi tạo chung thực Trong pha này, nút tự khám phá sử dụng công suất phát tối đa để xây dựng cấu hình ban đầu Sau pha khởi tạo pha xây dựng cấu hình Cấu hình hoạt động khoảng thời gian định nút tham gia vào mạng tiêu tốn lượng pha xây dựng cấu hình thiết lập mạng rút gọn bắt đầu pha mới: pha trì cấu hình Trong suốt pha này, thuật toán thực để giám sát trạng thái cấu hình khởi tạo pha xây dựng cấu hình vào thời điểm thích hợp Trong suốt thời gian sống mạng, vòng tròn lặp lặp lại lượng mạng cạn hết Lý thúc đẩy triển khai TC mạng Ad hoc là: bảo toàn lượng; tránh xung đột dung lượng mạng tăng 1.2.2 Các vấn đề đặt điều khiển cấu hình mạng ad hoc Các vấn đề cần ý để thiết kế giao thức điều khiển cấu hình hiệu là: thuật tốn phân tán; thơng tin cục bộ; cần có thơng tin định vị; kết nối; vùng phủ sóng; mật độ nút nhỏ; kênh liên kết hai hướng; đơn giản; hiệu lượng; mở rộng thời gian hội tụ 1.2.3 Bài toán điều khiển cấu hình [4] Điều khiển cấu hình tổ chức lại quản lý tham số nút chế độ hoạt động khoảng thời gian để điều chỉnh cấu hình mạng nhằm kéo dài thời gian sống mà trì đặc tính quan trọng mạng, kết nối vùng phủ sóng.[4] 1.2.4 Điều khiển cấu hình chồng giao thức truyền thơng Chức điều khiển cấu hình lớp giao thức bổ sung nằm lớp liên kết liệu lớp mạng, tương tác với hai lớp 1.3 Định tuyến mạng ad hoc 1.3.1 Kiến trúc định tuyến Kiến trúc định đuyến mạng tự tổ chức phân tầng phẳng Trong mạng tự tổ chức phẳng, quản lý tính di động cần thiết tất nút nhận thấy từ nút khác qua giao thức định tuyến Trong thuật toán định tuyến phẳng DSDV WRP, bảng định tuyến có cổng tới tất trạm mạng Tuy nhiên tính mở rộng thuật tốn định tuyến phẳng khơng tốt Mào đầu định tuyến tăng nhanh mạng trở lên lớn Vì số dạng sơ đồ phân tầng triển khai để tái sử dụng kênh điều khiển mặt không gian giảm mào đầu thông tin định tuyến Gộp nhóm kĩ thuật phổ biến Định tuyến phân tầng bao gồm việc quản lí nhóm, quản lí địa chỉ, quản lí tính di động 1.3.2 Phân loại giao thức định tuyến Để khắc phục vấn đề liên quan đến giải thuật trạng thái liên kết vector khoảng cách, số giao thức cho mạng ad hoc đề xuất Các giao thức phân loại thành nhóm: định tuyến trước, định tuyến theo yêu cầu định tuyến lai ghép 1.4 Kết luận Chương mở đầu luận văn giới thiệu tổng quan mạng ad hoc Với ưu điểm triển khai nhanh chóng, tự cấu hình đáp ứng đặc điểm di động mạng ad hoc hứa hẹn mang đến phổ biến rộng rãi nhiều lĩnh vực Tuy nhiên cịn nhiều khó khăn thách thức mặt cơng nghệ cần giải Như nêu toán định tuyến, vấn đề ràng buộc tài nguyên cần có kỹ thuật nghiên cứu phát triển riêng cho mạng ad hoc, mà lên kỹ thuật điều khiển cấu hình Trong chương tiếp theo, ta vào nghiên cứu phương pháp điều khiển cấu hình kết hợp điều khiển cấu hình định tuyến nhằm đưa giao thức đơn giản hiệu 10 Chương ĐIỀU KHIỂN CẤU HÌNH 2.1 Xây dựng cấu hình 2.1.1 Điều khiển cơng suất phát 2.1.1.1Bài tốn Khoảng phát tới hạn CTR Khoảng phát tới hạn CTR phạm vi phát đồng tối thiểu áp dụng cho tất nút tạo đồ hình kết nối Phương pháp EMST (Euclidean Minimal Spanning Tree) đưa vùng bao phủ tối thiểu tất nút đồ hình Phương pháp sử dụng lý thuyết đồ hình hình học ngẫu nhiên đưa giải pháp phân tích tốn vùng truyền thơng với xác suất cao tạo cấu hình kết nối theo số giả thiết Giả thiết ta có hình vng cạnh l, có n nút phân bố ngẫu nhiên Đối với mạng có mật độ dày đặc, tính theo xác suất, chiều dài cạnh dài để từ tính CTR cho cơng thức (2.1): CTR dense = log n + f ( n) nπ (2.1) 2.1.1.2Bài toán Ấn định khoảng RA Phương pháp mang lại hiệu lượng hơn, tìm lượng tối đa cho nút, gán công suất không đồng để xây dựng cấu hình kết nối rút gọn [4]: Cho tập n nút không gian d chiều Cần xác định hàm ấn định khoảng (RA) cho đồ hình kết nối vững giảm thiểu tổng chi phí mạng, cho tổng công suất phát n nút 12 hình cơng suất chung (COMPOW) biết đến cách rộng rãi giao thức xây dựng theo kỹ thuật 2.1.1.4 Xây dựng cấu hình khơng đồng Có thuật tốn xây dựng cấu hình dành cho mạng khơng đồng nhất: Các thuật tốn LMST trực tiếp (DLMST) RNG trực tiếp (DRGN) trì tính kết nối song hướng, khơng có đầy đủ ưu điểm thiết bị mạng khơng đồng Thuật tốn xây dựng cấu hình READ (Residual Energy Aware Dynamic) thuật tốn tập trung mà thiết bị nhiều công suất tập hợp để có vai trị bật mạng giúp kéo dài thời gian sống mạng 2.1.2 Xây dựng cấu hình phân cấp Phương pháp xây dựng cấu hình phân cấp xác định tốn bậc thang thuận tiện cho việc tập hợp thông tin để tiết kiệm lượng Một hệ thống cấp bậc truyền thơng tạo ra, lựa chọn phân tập nút rút gọn thay mặt cho chức rút gọn đơn giản cho phần lớn nút 2.2 Duy trì cấu hình 2.1 Các vấn đề đặt kỹ thuật trì cấu hình 2.1.1 Khái niệm phân loại Duy trì cấu hình q trình khơi phục, hốn đổi tái tạo lại cấu hình mạng khoảng thời gian cấu hình rút gọn khơng tối ưu nữa, gồm việc hốn đổi vai trị nút nhiều để cải thiện thời gian hoạt động mạng [4] Các kỹ thuật trì cấu hình phân loại theo thời điểm cấu hình rút gọn xây dựng thành: tĩnh, động, lai ghép 13 2.1.2 Tiêu chuẩn kích hoạt Tiêu chuẩn kích hoạt có quan hệ chặt chẽ đến việc tiết kiệm lượng vùng phủ sóng, độ tin cậy yếu tố quan trọng khác nữa, tiêu chuẩn kích hoạt dựa lựa chọn sau: theo thời gian, theo lượng, ngẫu nhiên, theo lỗi, theo mật độ kết hợp 2.1.3 Vấn đề thiết kế trì cấu hình Để trình trì cấu hình hiệu cho kết mong đợi việc kéo dài thời gian hoạt động mạng, kỹ thuật trì cấu hình phải thiết kế sở xem xét thận trọng vấn đề sau: hiệu lượng, mào đầu ít, phức tạp, phân phối lượng, thời gian hội tụ thấp, chiếm nhớ 2.1.4 Đồng máy thu Một vấn đề đặt làm kích hoạt nút chế độ nghỉ tham gia thủ tục xây dựng cấu hình Một cách để đánh thức tất nút liên quan thời điểm thích hợp có mạng đồng hoàn toàn 2.2 Các kỹ thuật trì cấu hình tĩnh Thực tế kỹ thuật tĩnh thường kiểu tồn phần việc tính tốn thay cho nhiều phần mạng làm nhiều nguồn tài nguyên Một kiểu kỹ thuật tĩnh khác tăng phạm vi phần mạng chuyển đổi 2.3 Các kỹ thuật trì cấu hình động So với kỹ thuật trì cấu hình tĩnh, kỹ thuật động khơng thực tính tốn ưu tiên để xác định cấu hình trạng thái hoạt động cấu hình khơng cịn phù hợp Thay vào đó, kỹ thuật động thực tính tốn “trên đường đi” Như kỹ thuật động 14 thường nhiều thời gian lượng phải chạy tiến trình xây dựng cấu hình nhiều lần 2.4 Các kỹ thuật trì cấu hình lai ghép Các kết hợp kỹ thuật trì cấu hình động tĩnh tạo kỹ thuật trì cấu hình lai ghép 2.3 Một số kết mô Giới thiệu số kết mô giao thức xây dựng cấu hình cơng vụ mơ Atarraya 1.0 Trước tiên phân tích giao thức đơn giản Simple tree xây dựng cấu hình phân cấp mục 2.1.2: diễn tả trình tự trao đổi tin phổ biến, sử dụng thời gian chờ cách thay đổi trạng thái nút Trên vùng triển khai với tham số nhau, mô theo giao thức xây dựng cấu hình phân cấp A3 để so sánh 2.3.1 Mô giao thức xây dựng cấu hình Simple Tree Minh họa tiến trình trao đổi tin sơ đồ hình 2.1 Hình 2.1 Sơ đồ trình tự trao đổi tin 15 Số liệu đưa vào chương trình mơ phỏng: triển khai mạng khu vực diện tích 600x600 với 100 nút mạng giả thiết mạng đồng với bán kính truyền thơng 100; mức lượng cố định 1000, vùng triển khai hình 2.2 Hình 2.2 Vùng triển khai Hình 2.3 Nút sink khởi tạo trình 16 Hình 2.4 Cấu hình rút gọn theo giao thức Simple Tree Kỹ thuật có đặc điểm phù hợp với giao thức định tuyến cấu trúc có trật tự cho phép thực định tuyến sở tìm kiếm đánh địa phân cấp 2.3.2 Mô giao thức xây dựng cấu hình phân cấp A3 Giao thức A3 giải thuật phát triển phân tán A3 xây dựng tập CDS không tối ưu đồ hình kết nối ban đầu xem xét lượng lại nút khoảng cách chúng Cây xây dựng sử dụng bốn kiểu tin: Hello, Parent Recognition, Children Recognition Sleeping Hình 2.5 Nút sink ID=100 khởi tạo mơ (A3) 17 Cấu hình thu qua mơ Atarraya hình 2.6 Hình 2.6 Kết mơ Atarraya – Cấu hình kết nối A3 A3 có ưu điểm hơn: linh hoạt cần thông tin nội hoạt động theo cách thức phân tán hồn tồn; khơng cần thơng tin vị trí; khơng cần GPS hay chế định vị nào; khơng cần đồng nhờ trình tự tạo có thứ tự; đơn giản độ phức tạp tính tốn thấp hiệu lượng 2.4 Kết luận Chương tập trung nghiên cứu kỹ thuật điều khiển cấu hình với pha: xây dựng cấu hình trì cấu hình, giới thiệu giao thức tiêu biểu chế điều khiển cấu hình Để làm rõ tiến trình xây dựng cấu hình, tốn xây dựng cấu hình với giả thiết ban đầu xây dựng công cụ mô Atarraya Dựa kết mô phỏng, phân tích ưu nhược điểm chế xây dựng cấu hình khác tảng mạng Để minh chứng rõ ràng hơn, tốn mơ với giao thức phức tạp chạy đầy đủ giao thức xây dựng cấu hình, trì cấu hình, truyền thông, định tuyến tiếp tục nghiên cứu thời gian tới 18 Chương KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN VÀ ĐIỀU KHIỂN CẤU HÌNH TRONG MẠNG AD HOC 3.1 Quản lý lượng mạng ad hoc Quỹ lượng giới hạn ảnh hưởng đến khả truyền thơng tính tốn thiết bị Tài ngun lượng khối lượng tính tốn phân bố khác mạng Một số thiết bị di động có lượng dự trữ Có thiết bị dùng hết nguồn nạp lại rời mạng Do đó, tốt phân bố lại tài nguyên lượng thừa để đáp ứng phân phối công việc không đồng mạng 3.2 Chế độ tiết kiệm lượng IEEE 802.11 Trong mạng ad hoc, có nhiều gánh nặng đặt cho phía gửi để đảm bảo thu họat động đánh thức Các thu phải trạng thái sẵn sàng khơng thể nghỉ nhiều mạng có hạ tầng Quản lý nguồn IEEE 802.11 PSM dựa theo tin thị lưu lượng Các nút sử dụng đồ thị lưu lượng đồng (ATIM) để thông báo cho nút khác chuẩn bị nhận số liệu Tất nút định kỳ phải đánh thức để lắng nghe ATIM kiểm tra xem chúng có gói tin để nhận hay khơng 3.3 Giao thức EE-MAC Ý tưởng EE-MAC chọn nút chủ từ tất nút mạng Các nút chủ giữ trạng thái thức tất thời gian hoạt động trục ảo để định tuyến gói tin mạng ad hoc Các nút khác gọi nút tớ, trì trạng thái hoạt động hiệu lượng 19 đánh thức định kỳ khoảng thời gian mẫu để kiểm tra xem chúng có gói tin để nhận hay khơng Cơ chế hốn đổi chủ tớ sử dụng để công 3.3.1 Các tiêu chí thiết kế Giao thức phải đảm bảo chọn đủ nút chủ để xây dựng đường trục mạng cho nút có nút chủ lân cận Để tránh thông lượng mạng giảm đột ngột, cần có số nút chủ trì kết nối tồn vùng để dự phịng 3.3.2 Các đặc điểm EE-MAC Trong EE-MAC, nút chủ không hoạt động chế độ tiết kiệm lượng chuyển tiếp gói tin tất thời gian, nên tỷ lệ phân phối gói tin độ trễ gói tin cải thiện nhiều so với PSM Một số đặc điểm EE-MAC: sang trạng thái nghỉ sớm hơn;xử lý ưu tiên gói tin cho nút tớ, kéo dài thời gian nghỉ cho nút tớ, điều khiển lớp MAC bổ sung 3.3.3 Hiệu Đánh giá hiệu mạng qua thông số: tỷ lệ phân phối gói tin; trễ đầu cuối; hiệu lượng 3.4 Cơ chế quản lý nguồn phát - Giao thức định tuyến PCCB Giao thức định tuyến PCCB (Power Cost Calculate Balance) giao thức theo yêu cầu, khởi tạo nguồn Mục đích để tìm tuyến hạn chế nguồn thấp 3.4.1 Tiến trình định tuyến giao thức PCCB 3.4.1.1 Khám phá tuyến 20 Do giao thức PCCB giao thức định tuyến theo yêu cầu, khởi tạo phía nguồn, nút khơng thuộc tuyến chọn khơng trì thơng tin định tuyến tham gia việc trao đổi bảng định tuyến 3.4.1.2 Duy trì tuyến Kế thừa từ giao thức định tuyến AODV, nút dùng tin HELLO định kỳ phát quảng bá vùng để thông báo cho nút di động lân cận trì kết nối vùng Nút nguồn khởi tạo tiến trình tìm tuyến khác để tìm đường đến đích khởi tạo việc sửa lỗi vùng 3.4.2 Phân tích giao thức định tuyến PCCB Giao thức định tuyến PPCB giao thức định tuyến túy theo yêu cầu PCCB cho phép nút di động nhanh chóng tìm tuyến với đích đáp lại liên kết ngắt quãng thay đổi cấu trúc mạng cách kịp thời Giao thức định tuyến PCCB tối ưu sử dụng nguồn 3.5 Điều khiển công suất phát Mạng ad hoc mạng truyền thơng đa chặng, không cần thiết dùng thực thể (trung tâm) điều khiển gán cơng suất Nếu có thơng tin tập trung, việc thiết lập công suất cần thực đồng thời với điều khiển cấu hình mạng Các phương pháp khác sử dụng thông tin cục khai thác tích hợp thêm liệu vị trí hướng nút lân cận để tìm giá trị cơng suất phát tối ưu giải thuật phân tán 3.5.1 Thích nghi cơng suất phát theo trạng thái kênh truyền Tùy theo trạng thái kênh truyền, công suất phát thích nghi khoảng thời gian ngắn Do 21 chất lượng kênh truyền ước tính tốt hơn, gán mức cơng suất phát thấp, kết khuyếch đại tiêu thụ cơng suất có can nhiễu thấp Ngược lại, chất lượng kênh truyền dự tính xấu, cần mức cơng suất phát cao q trình phát bị gián đoạn tạm thời đến kênh truyền tốt trở lại 3.5.2 Các kỹ thuật MAC Lớp MAC định thời điểm bắt đầu phát, với đặc điểm sau: tắt, mở giao diện mạng xử lý; tránh xung đột;tốc độ chấp nhận 3.5.3 Điều khiển liên kết lơ gíc (LLC) Trong lớp MAC định cố gắng gửi gói tin, LLC xác định khn dạng xác gói tin, ví dụ kích thước cách xử lý lỗi Hầu hết thủ tục lớp liên kết có ảnh hưởng trực tiếp ảnh hưởng trực tiếp hiệu lượng hệ thống truyền tin 3.6 Kết luận Thiết bị mạng ad hoc sử dụng lượng nguồn hạn chế nguồn pin Mặc dù thực tế việc tính tốn di động phát triển nhanh chóng, có nhiều tiến truyền thơng vơ tuyến, thiết bị ngày nhỏ hiệu hơn, tiến công nghệ nguồn pin khơng đạt đến mức máy tính xách tay hoạt động hàng ngày mà khơng cần nạp lại Vì vậy, kỹ thuật tiết kiệm nguồn tiên tiến cần thiết Trong chương thảo luận cách quản lý lượng hiệu cho mạng ad hoc vô tuyến, giới thiệu giao thức định tuyến kết hợp điều khiển cấu hình có hiệu lượng khác chủ yếu giải kỹ thuật quản lý nguồn quản lý cơng suất phát Trong có giao thức kiểm sốt truy cập 22 môi trường truyền thông hiệu lượng (EE-MAC) giao thức cân tính tốn chi phí nguồn (PCCB) KẾT LUẬN Mạng Ad hoc đời mười năm trở lại sở kỹ thuật số làm phong phú bổ sung cho mạng sở hạ tầng viễn thơng hồn cảnh vị trí mà mạng hạ tầng khơng giải Trong luận văn này, học viên có số kết sau: Nêu tóm tắt mạng ad hoc, đặc biệt nhấn mạnh hai vấn đề chủ chốt điều khiển cấu hình định tuyến mạng Ad hoc, chúng liên quan đến vấn đề đề cập chương Trên sở khái niệm chương 1, luận văn giới thiệu sâu toán điều khiển cấu hình Trong chủ yếu tập trung vào hai vấn đề cốt lõi xây dựng cấu hình trì cấu hình Một vấn đề bật mạng Ad hoc nâng cao hiệu suất sử dụng nguồn pin cung cấp cho nút mạng Điều liên quan chặt chẽ với giải pháp tìm cấu hình hợp lý tốn cấu hình lại gắn chặt với giao thức định tuyến Luận văn giới thiệu giải pháp kết hợp định tuyến điều khiển cấu hình mạng Ad hoc Để minh chứng, luận văn đưa kết mô công cụ Atarraya CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Các giải pháp nâng cao tuổi thọ pin 23 Xây dựng giao thức định tuyến tối ưu mạng Ad hoc Bảo mật cho mạng Ad hoc PHỤ LỤC A Mơ hình mạng ad hoc [3] Mạng ad hoc phức tạp mạng vô tuyến đa chặng sẽ cần phải được phân rã thành các mô hình nhỏ hơn, đơn giản để dễ dàng cho việc mô hình hóa Phần phụ lục giới thiệu những mô hình phù hợp nhất để giải quyết bài toán tối ưu cấu hình mạng Các mô hình gồm: một mô hình kênh vô tuyến đơn, một mô hình mô tả toàn bộ các kênh vô tuyến mạng, một mô hình tiêu thụ lượng nút mạng, và một mô hình biễu diễn sự di chuyển của các nút B Cơng cụ mơ Atarraya B.1 Giới thiệu Chương trình mô Atarraya phần mềm viết Java tổng quát cho thuật toán điều khiển cấu hình mạng ad hoc đặc biệt mạng cảm biến Phụ lục giới thiệu Atarraya 1.0 với cấu trúc nó, cơng cụ để chạy mô giao thức điều khiển cấu hình nhằm làm sáng tỏ lý thuyết kỹ thuật điều khiển cấu hình giới thiệu chương B.2 Mô tả cấu trúc Atarraya Các thành phần chức Atarraya mơ tả hình B1 Đây cấu trúc tổng quát mô bao gồm chuỗi mơ chính, xử lý nút – Node Handler thực thi bó – BatchExecutor 24 Hình B.1 Thành phần chức Atarraya [4] B.3 Giao diện chương trình Atarraya có kiểu giao thức: xây dựng cấu hình, trì cấu hình, quản lý liệu cảm biến giao thức định tuyến truyền thơng Có thể lựa chọn chế độ mơ phỏng: xây dựng cấu hình tồn giao thức Các panen điều khiển chương trình mơ mơ tả hình B.2 Atarraya đưa hai kiểu thử nghiệm Kiểu thứ dựa cấu hình sử dụng để trình diễn quan sát cấu hình phù hợp cho thiết kế giao thức gỡ rối Kiểu thứ hai chế độ thực thi bó mơ nhiều cấu hình giúp đánh giá phân tích đầy đủ 25 Hình B.2 Panen điều khiển mơ Atarraya Để tăng tính ngẫu nhiên cho tiến trình mơ phỏng, Atarraya đưa nhiễu vào tiến trình chung mạng trường hợp mơ chí cấu hình kết khác ... thức định tuyến với tên đề tài “NGHIÊN CỨU KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN VÀ ĐIỀU KHIỂN CẤU HÌNH TRONG MẠNG AD HOC? ?? Mục tiêu đề tài Nghiên cứu giải pháp định tuyến điều khiển cấu hình mạng AD- HOC nhằm sử... thuật điều khiển cấu hình 5 Chương Điều khiển cấu hình Nghiên cứu kỹ thuật điều khiển cấu hình mạng Ad hoc, giải pháp quan trọng nhằm giảm công suất lượng tiêu thụ mạng Ad hoc Chương Kết hợp định. .. Kết hợp định tuyến điều khiển cấu hình mạng Ad hoc Trong chương này, luận văn nghiên cứu việc kết hợp điều khiển cấu hình giao thức định tuyến để đưa số giải pháp sử dụng hiệu lượng mạng Phụ lục