ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG của sự DI ĐỘNG của nút MẠNG đến HIỆU QUẢ của các THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET LUẬN văn THẠC sĩ

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHAN HỮU DŨNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ DI ĐỘNG CỦA NÚT MẠNG ĐẾN HIỆU QUẢ CỦA CÁC THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2011 Lời cảm ơn Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo Trường Đại học Công nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện Viện Công nghệ Thông tin - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tận tình bảo tơi suốt khóa học; cảm ơn tập thể lớp K15T1, tập thể lớp K15 chuyên ngành Mạng Truyền thơng máy tính Cảm ơn thành viên nhóm nghiên cứu với ý kiến góp ý q báu q trình tơi thực đề tài, đặc biệt chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn - PGS.TS Nguyễn Đình Việt, người tận tình hướng dẫn, bảo tơi học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân bạn bè tơi, người ln bên động viên khích lệ tơi suốt khóa học Do thời gian điều kiện có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi có thiếu sót, tơi mong nhận góp ý từ bạn bè, thầy người quan tâm đến đề tài Let’s start at the very beginning, a very nice place to start, when you sing, you begin with A, B, C, when you simulate, you begin with the topology The ns Manual Lời cam đoan Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn sản phẩm riêng cá nhân tơi, khơng chép lại người khác Trong tồn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2011 Phan Hữu Dũng Mục lục Lời cảm ơn Lời cam đoan .3 Danh mục hình vẽ Danh mục bảng Bảng ký hiệu chữ viết tắt .10 Chương 1: GIỚI THIỆU 12 1.1 Đặt vấn đề .12 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 12 1.3 Tổ chức luận văn 13 Chương 2: MẠNG WLAN VÀ MẠNG MANET 14 2.1 Mạng không dây .14 2.1.1 Mạng cục WLAN 14 2.1.1.1 Lịch sử đời mạng WLAN 15 2.1.1.2 Phân loại mạng WLAN .15 2.1.1.3 Các chuẩn mạng WLAN 17 2.1.2 Một số mạng không dây phổ biến khác 18 2.1.2.1 Mạng cá nhân WPAN theo chuẩn 802.15.1, 802.15.3 802.15.4 18 2.1.2.2 Mạng đô thị WMAN theo chuẩn 802.16 18 2.1.2.3 Mạng diện rộng WWAN theo chuẩn 802.20 19 2.2 Mạng di động không dây đặc biệt MANET 19 2.2.1 Giới thiệu mạng MANET 19 2.2.2 Các đặc điểm mạng MANET .22 2.2.3 Phân loại 22 2.2.3.1 Phân loại mạng MANET theo cách thức định tuyến 22 2.2.3.2 Phân loại mạng MANET theo chức Nút 23 Chương 3: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 26 3.1 Các giao thức định tuyến phổ biến mạng có dây truyền thống 26 3.1.1 Distance Vector 26 3.1.2 Link State .26 3.1.3 Source Routing .27 3.1.4 Kỹ thuật Flooding 27 3.2 Các yêu cầu thuật toán định tuyến mạng MANET 27 3.2.1 Mục tiêu thiết kế giao thức định tuyến cho mạng MANET .27 3.2.2 Áp dụng thuật toán định tuyến truyền thống mạng MANET 28 3.3 Phân loại giao thức định tuyến cho MANET [16] 29 3.3.1 Các khái niệm liên quan 30 3.3.1.1 Định tuyến chủ ứng định tuyến phản ứng 30 3.3.1.2 Cập nhật định kỳ cập nhật theo kiện 30 3.3.1.3 Tính tốn phi tập trung tính tốn phân tán .31 3.3.1.4 Đơn đường đa đường 31 3.3.2 Phân loại giao thức định tuyến 31 3.3.2.1 Destination-Sequence Distance Vector (DSDV) 32 3.3.2.2 Optimized Link State Routing Protocol (OLSR) 33 3.3.2.3 Ad hoc On-demand Distance Vector Routing (AODV) .35 3.3.2.4 Dynamic Source Routing (DSR) [12] 36 3.3.2.5 So sánh giao thức định tuyến cho MANET 38 Chương 4: NGHIÊN CỨU VIỆC SỬ DỤNG CƠNG CỤ MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ .41 4.1 Lựa chọn phương pháp công cụ đánh giá hiệu mạng [1] 41 4.1.1 Lựa chọn phương pháp 41 4.1.1.1 Mơ hình Giải tích 42 4.1.1.2 Mơ mạng chương trình máy tính 42 4.1.1.3 Đo mạng thực .42 4.1.1.4 Lý sử dụng phương pháp mô để đánh giá hiệu mạng 43 4.1.2 Công cụ mô NS-2 [1, 12, 15] .43 4.1.2.1 Các chức mơ NS 45 4.1.2.2 Cấu trúc phần mềm NS 46 4.1.2.3 Lập trình mơ NS 46 4.1.3 Công cụ hỗ trợ phân tích kết mơ .46 4.1.3.1 Cấu trúc tệp vết chứa kết mô mạng không dây 46 4.1.3.2 Một số công cụ hỗ trợ việc phân tích hiển thị kết mơ 47 4.1.4 Công cụ hiển thị trực quan mạng MANET trình hoạt động iNSPECT 48 4.2 Thiết lập mô mạng MANET NS 53 4.2.1 Tạo nút mạng MANET .53 4.2.1.1 Nút di động .53 4.4.1.2 Mơ hình phương tiện chia sẻ NS2 54 4.4.1.3 Hoạt động nút di động 55 4.4.1.4 Cấu hình nút di động NS 56 4.4.1.5 Tạo di chuyển nút NS .57 4.4.2 Tạo đường truyền không dây (air interface) MANET 58 4.4.2.1 Mơ hình FreeSpace 58 4.4.2.2 Mơ hình Two Ray Ground 58 4.4.2.3 Mơ hình Shadowing 59 4.4.3 Tạo ngữ cảnh chuyển động .59 4.4.3.1 Tạo diện tích mơ 60 4.4.3.2 Tạo thực thể giao thức nguồn sinh lưu lượng 60 4.4.3.3 Tạo dạng chuyển động theo mẫu 61 4.4.4 Sơ đồ khái qt q trình mơ 64 4.5 Các tham số hoạt động giao thức định tuyến NS-2 65 4.5.1 Giao thức định tuyến DSDV 65 4.5.2 Giao thức định tuyến OLSR 66 4.5.3 Giao thức định tuyến AODV .66 4.5.4 Giao thức định tuyến DSR .67 Chương 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO MỨC ĐỘ LINH ĐỘNG CỦA CÁC NÚT MẠNG 68 5.1 Thực nghiệm mô 68 5.1.1 Các thông số mô .68 5.1.2 Chương trình mơ 69 5.2 Các độ đo hiệu dùng luận văn .70 5.3 Kết mô 70 5.3.1 Mô sử dụng mơ hình Random Waypoint .70 5.3.1.1 Thiết lập thông số mô 70 5.3.2.2 Kết nhận xét 72 5.3.3 Mơ sử dụng mơ hình Random Walk .75 5.3.3.1 Thiết lập thông số mô 75 5.3.3.2 Kết nhận xét 77 5.3.4 Đánh giá hiệu giao thức định tuyến 79 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU .81 6.1 Kết đạt luận văn .81 6.2 Hướng nghiên cứu 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 Danh mục hình vẽ Hình Phân loại mạng khơng dây dựa quy mơ 14 Hình Mạng WLAN có sở hạ tầng .16 Hình Mạng WLAN khơng có sở hạ tầng [10] 17 Hình Mạng MANET Sensor không dây [14] 21 Hình Định tuyến Single-hop 23 Hình Định tuyến Multi-hop 23 Hình Mạng MANET phân cấp 24 Hình Mạng MANET kết hợp .24 Hình Phân loại giao thức định tuyến mạng MANET [13] .32 Hình 10 Tập chuyển tiếp đa điểm MPRs 34 Hình 11 Định tuyến Link State định tuyến cải tiến OLSR 34 Hình 12 AODV tìm kiếm trì tuyến đường .36 Hình 13 Ví dụ Route discovery: nút A nút nguồn, nút E nút đích 37 Hình 14 Ví dụ Route maintenance: 38 Hình 15 Kiến trúc NS-2 44 Hình 16 Ba giai đoạn phiên truyền từ nút nguồn đến nút đích 48 .49 Hình 17 Hình tròn bao phủ biểu diễn khu vực tắc nghẽn 50 Hình 18 Hình tròn bao phủ biểu diễn khu vực nguy hiểm .51 Hình 19 iNSpect hiển thị tọa độ (x, y) nút 52 Hình 20 Nút di động mô NS2 .53 Hình 21 Mơ hình phương tiện chia sẻ NS2 55 Hình 22 Sơ đồ mobilenode chuẩn wireless Monarch CMU mở rộng NS [12] 57 Hình 23 Các mơ hình truyền thông NS2 60 Hình 24 Di chuyển nút theo mơ hình Random Waypoint 62 Hình 25 Di chuyển nút theo mơ hình Random Walk 63 Hình 26 Sơ đồ tổng quan q trình mơ 64 Hình 27 Đánh giá kết phân phát gói tin mơ hình Random Waypoint .72 Hình 28 Đánh giá kết trễ đầu cuối mô hình Random Waypoint 72 Hình 29 Đánh giá kết thơng lượng mơ hình Random Waypoint 73 Hình 30 Đánh giá kết tải chuẩn hóa mơ hình Random Waypoint 73 Hình 31 Đánh giá kết phân phát gói tin mơ hình Random Walk .77 Hình 32 Đánh giá kết trễ đầu cuối mơ hình Random Walk .77 Hình 33 Đánh giá kết thơng lượng mơ hình Random Walk .78 Hình 34 Đánh giá kết tải chuẩn hóa mơ hình Random Walk 78 Danh mục bảng Bảng Tổng quan họ chuẩn IEEE 802.11 [2] 17 Bảng Tổng quan họ chuẩn ETSI HIPERLAN [2] 17 Bảng Tổng quan họ chuẩn IEEE 802.15 .18 Bảng 4: So sánh độ phức tạp giao thức định tuyến 39 Bảng 5: So sánh đặc điểm giao thức định tuyến 39 Bảng 6: So sánh đặc điểm giao thức định tuyến 40 Bảng Các tham số mơ hình Random Waypoint 62 Bảng Các tham số mơ hình Random Walk 63 Bảng Các tham số hoạt động DSDV NS2 .65 Bảng 10 Các tham số hoạt động OLSR NS2 .66 Bảng 11 Các tham số hoạt động AODV NS2 66 Bảng 12 Các tham số hoạt động DSR NS2 67 Bảng 13 Cấu hình mạng mơ mơ hình Random Waypoint .71 Bảng 14 Cấu hình mạng mơ theo mơ hình Random Walk 76 10 Bảng ký hiệu chữ viết tắt AODV Ad hoc On-demand Distance Vector CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance DARPA Defense Advanced Research Projects Agency DSDV Destination-Sequenced Distance Vector DSR Dynamic Source Routing DV Distance Vector ETSI European Telecommunications Standards Institute FCC US Federal Communications Commission FIFO First In First Out GPRS General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile communication HiperLAN High Performance European Radio LAN IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineering IETF Internet Engineering Task Force iNSpect interactive NS-2 protocol and environment confirmation tool ISM Industrial, Scientific and Medical bands LAN Local Area Network LS Link State MAC Media Access Control MANET Mobile Wireless Adhoc Network NEST Network Simulation Testbed NS2 Network Simulator OLSF Open Shortest Path First OLSR Optimized Link State Routing Protocol 11 PDA Personal Digital Assistant PRnet Packet Radio Network QoS Quality of Service REAL Realistic and Large RIP Routing Information Protocol RREP Route Reply RREQ Route Request RTS Request To Send SURAN Survivable Radio Network TDMA/TDD Time Division Multiple Access/ Time Division Duplex TORA Temporally-Ordered Routing Algorithm UMTS Universal Mobile Telecommunications Systems VINT Virtual InterNetwork Testbed WIFI Wireless Fidelity WiMAX World Interoperability for MicroAccess WLAN Wireless Local Area Network WMAN Wireless Metropolitan Area Networks WPAN Wireless Personal Area Networks WRP Wireless Routing Protocol WWAN Wireless Wide Area Networks ZRP Zone Routing Protocol 12 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 tốn định tuyến đề xuất, thuật tốn 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, tơi 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 mơ hình chuyển động khác mô mạng NS-2 13  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 CƠNG CỤ MƠ 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 mơ NS-2 giới thiệu cơng cụ mơ iNSpect từ ứng dụng vào việc mô giao thức định tuyến Chương năm sử dụng kết mô thu chương bốn để tính tốn 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 14 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) vơ tuyến lớp mạng gồm vài tiêu chuẩn công nghệ riêng Hình bên minh họa phân lớp mạng khơng dây dựa quy mơ: 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 khơng cần kết nối vật lý chúng Môi trường truyền sử dụng WLAN mơi trường khơng khí với dải tần số quy định cho loại hình truyền thơng Có hai cơng nghệ sử dụng để truyền thông WLAN truyền thông tia hồng ngoại (bước sóng 900 nm) truyền thơng sóng vơ tuyến, thơng thường sóng vơ tuyến dùng phổ biến truyền xa hơn, lâu hơn, rộng có băng thơng 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 khơng có sở hạ tầng (mạng Ad hoc) 15 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 khơng khí làm mơi trường truyền Nó thiết lập topo Star trạm từ xa giao tiếp thơng 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 khơng có tiêu chuẩn chung thống nhất, dẫn đến sản phẩm không cơng ty sản xuất khơng 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 thơng 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 Ngồi ra, điểm truy cập mạng thường kết nối với mạng có dây kết nối với Internet nên đóng vai trò cầu nối mạng khơng 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 16 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 vơ tuyến phạm vi không gian nhỏ, tòa nhà, văn phòng Outdoor khái niệm sử dụng sóng vơ tuyến phạm vi khơng 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 khơng có 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 khơng 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, thơng 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 tốn, lưu trữ hay truyền liệu mạng, ) 17 Hình Mạng WLAN khơng có sở hạ tầng [10] 2.1.1.3 Các chuẩn mạng WLAN Chuẩn IEEE 802.11/x 802.11 802.11a 802.11b 802.11g 2.4-2.4835 2.4-2.4835 5.15-5.25 (lower) Frequency Range 2.4-2.4835 (GHz) 5.25-5.35 (middle) 5.725-5.825 (upper) Max.DataRate (Mbps) 55 11 54 Range < 10 m 27-30(lowerband) 75-100 30 Bảng Tổng quan họ chuẩn IEEE 802.11 [2] Chuẩn HIPERLAN/x HIPERLAN Application Frequency Range (GHz) Max.DataRate (Mbps) HIPERLAN HIPERLAN HIPERLAN WLAN WATM Indoor Access Fixed Wireless Access WATM Remote Access Wireless Point to Point Links WATM interconnection 5 17 23.5 20 20 155 Bảng Tổng quan họ chuẩn ETSI HIPERLAN [2] 18 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 khơng 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 cơng 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 thơng sóng vơ tuyến hệ thống mạng người dùng có tốc độ truyền mức thấp 802.15.1 802.15.3 802.15.4 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 Range < 10 m < 10 m 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 mơ lớn bao phủ vùng đô thị thành phố, quận, huyện khu vực dân cư rộng lớn Mạng sử dụng cơng 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 cơng 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 Ngồi 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 19 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 cơng 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 2.1.2.3 Mạng diện rộng WWAN theo chuẩn 802.20 Các mạng trải dài quốc gia chí tồn giới gọi mạng diện rộng WWAN (Wireless Wide Area Networks), Internet mạng WAN cố định tiếng mạng GSM/GPRS 3G đại diện cho mạng WAN không dây GSM (Global System for Mobile communication) hệ thống thông tin liên lạc di động lớn giới cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh GPRS (General Packet Radio Service) giới thiệu phần mở rộng dịch vụ chuyển mạch gói chuẩn hóa kiến trúc GSM cung cấp tốc độ truyền tối đa cao Với dịch vụ chuyển mạch gói ta sử dụng thiết bị di động kết nối GPRS tương tự máy tính kết nối với Internet, mạng GPRS hoạt động liệu truyền đi, làm giảm chi phí sử dụng Các mạng di động hệ thứ ba (3G), phát triển ETSI vào năm 1999, thiết kế để cung cấp cuối tốc độ truyền ngang với mạng cố định Điều làm 3G trở thành thay thú vị cho mạng WLAN Mặc dù mục tiêu ban đầu mạng không dây tồn cầu cuối hai cơng nghệ khác tồn Tại châu Âu WCDMA chọn cơng nghệ chính, CDMA2000 phổ biến Mỹ, 85% mạng 3G giới dựa công nghệ WCDMA 2.2 Mạng di động không dây đặc biệt MANET 2.2.1 Giới thiệu mạng MANET MANET chữ viết tắt cụm từ Mobile wireless Ad hoc NETwork, tập hợp nút di động có trang bị giao tiếp mạng không dây thiết lập truyền thông không cần tới diện sở hạ tầng mạng quản trị trung tâm 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 MANET = Mobile = di động, không chịu quản lý quản trị mạng Adhoc = không hạ tầng mạng, topo mạng động NETwork 20 Năm 1971, Đại học Hawaii công nghệ mạng truyền thông vô tuyến kết hợp lần dự án Alohanet Mục tiêu mạng kết nối sở giáo dục Hawaii Mặc dù trạm làm việc cố định giao thức ALOHA thực việc quản lý truy cập kênh truyền dạng phân tán, cung cấp sở cho phát triển sau lược đồ truy cập kênh phân tán cho phép hoạt động mạng Ad Hoc Mạng MANET có khởi nguồn từ mạng PRNet (Packet Radio Network) dự án SURAN (Survivable Radio Network) tổ chức DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) thuộc phủ Mỹ Năm 1972, mạng PRnet đời Đây mạng vơ tuyến gói tin đa chặng Trong ngữ cảnh này, đa chặng có nghĩa nút hợp tác để chuyển tiếp truyền thơng cho nút xa nằm ngồi dải truyền thông nút khác PRnet cung cấp chế để quản lý hoạt động sở tập trung phân tán PRnet mạng sử dụng trạm điều khiển tập trung, sử dụng công nghệ sau tiền đề để cấu thành mạng MANET sau:  Phát triển kiến trúc phân tán  Là mạng sử dụng sóng vơ tuyến quảng bá  Tối thiểu hóa quản lý tập trung  Sử dụng định tuyến nhớ chuyển tiếp đa chặng (sử dụng Aloha/CSMA, phổ trải rộng thập kỷ 80 kỷ 20) Vào năm 1983, dự án SURAN phát triển Động lực thúc đẩy là:  Xu hướng kích thước thiết bị truyền dẫn ngày nhỏ hơn, chí phí giảm, cơng suất sóng vơ tuyến thấp  Hỗ trợ nhiều giao thức sóng vơ tuyến phức tạp  Phát triển chứng minh thuật tốn có tính khả mở rộng (scalable algorithms), mạng có đến 10.000 nút  Phát triển chứng minh sức chịu đựng khả tồn chống lại công tinh vi (cải tiến trải phổ rộng, topo mạng phân cấp, tạo nhóm động …) Trong quân đội (Army Research Office-ARO):  Đầu tiên, họ sử dụng MANET cho ứng dụng mặt đất  Được sử dụng thay cho mạng có sở hạ tầng cố định Trong hải quân (Office of Naval Research-ONR):  Ban đầu dùng cho tàu biển  Mạng MANET biển khơng có mật độ dày mạng đất liền  Đòi hỏi kết hợp với liên kết vệ tinh Trong lực lượng không quân:  Khảo sát sử dụng máy bay để cung cấp truyền thông với trạm mặt đất  ... 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. .. 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. .. MANET theo cách thức định tuyến 22 2.2.3.2 Phân loại mạng MANET theo chức Nút 23 Chương 3: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 26 3.1 Các giao thức định tuyến phổ biến mạng có dây