Nghiên cứu kỹ thuật ước lượng chất lượng liên kết và cải tiến thuật toán chọn đường cho giao thức AODV

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Phạm Thị Hồng An NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ƢỚC LƢỢNG CHẤT LƢỢNG LIÊN KẾT VÀ CẢI TIẾN THUẬT TOÁN CHỌN ĐƢỜNG CHO GIAO THỨC AODV LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Phạm Thị Hồng An NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ƢỚC LƢỢNG CHẤT LƢỢNG LIÊN KẾT VÀ CẢI TIẾN THUẬT TOÁN CHỌN ĐƢỜNG CHO GIAO THỨC AODV Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS NGUYỄN VĂN TAM Thái Nguyên - 2019 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập rèn luyện Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên, biết ơn kính trọng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Khoa Công nghệ thông tin thuộc Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Ngun thầy, giáo nhiệt tình hƣớng dẫn, giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thiện luận văn Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Văn Tam, ngƣời thầy trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ em trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện sát, nghiên cứu để hoàn thành đề tài Tuy nhiên điều kiện lực thân hạn chế, luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn tơi đƣợc hồn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2019 Học viên Phạm Thị Hồng An MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 1.1 Giới thiệu mạng MANET 1.1.1 Khái niệm mạng MANET 1.1.2 Đặc điểm mạng MANET 1.1.3 Ứng dụng mạng MANET 1.2 Định tuyến mạng MANET 1.2.1 Những yêu cầu giao thức định tuyến mạng MANET 1.2.2 Một số chiến lƣợc định tuyến mạng MANET 1.3 Giao thức định tuyến AODV 16 1.3.1 Giới thiệu giao thức AODV 16 1.3.2 Cơ chế hoạt động giao thức AODV 17 1.4 Một số nghiên cứu cải tiến giao thức AODV 26 1.4.1 Đảm bảo tính sẵn sàng chuyển tiếp liệu 26 1.4.2 Tiết kiệm lƣợng tăng độ bền vững đƣờng 29 1.4.3 Hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ 32 1.4.4 Đảm bảo an ninh định tuyến 33 1.4.5 Đánh giá cải tiến giao thức AODV 35 1.5 Tổng kết Chƣơng 36 CHƢƠNG CẢI TIẾN GIAO THỨC AODV TRÊN CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG LIÊN KẾT 38 2.1 Ƣớc lƣợng trễ liên kết sở thời gian phục vụ 38 2.1.1 Phân tích độ trễ liên kết theo mơ hình DCF 38 2.1.2 Ƣớc lƣợng độ trễ liên kết theo thời gian phục vụ 39 2.2 Cải tiến giao thức AODV 44 2.2.1 Mơ hình hoạt động định tuyến xuyên tầng 44 2.2.2 Module đo mức độ sử dụng kênh truyền 45 2.2.3 Module ƣớc lƣợng tỷ lệ lỗi frame liên kết 48 2.2.4 Module định tuyến 52 2.3 Tổng kết Chƣơng 56 CHƢƠNG THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 58 3.1 Kịch mô 58 3.2 Các kết đánh giá 60 3.2.1 Thơng lƣợng trung bình 60 3.2.2 Tỷ lệ truyền gói thành cơng 62 3.2.3 Trễ truyền gói trung bình 64 3.2.4 Tải định tuyến 66 3.3 Tổng kết Chƣơng 68 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 MỞ ĐẦU Đƣợc hình thành kết nối tạm thời nút mạng di động khơng có hỗ trợ sở hạ tầng mạng cố định, mạng MANET có nhiều đặc điểm khác biệt so với mạng không dây có dây truyền thống làm nảy sinh nhiều thách thức hƣớng nghiên cứu khác nhau: vấn đề định tuyến hiệu topo mạng thay đổi, đảm bảo chất lƣợng dịch vụ theo yêu cầu từ chƣơng trình ứng dụng, đảm bảo an ninh mạng, tiết kiệm lƣợng, khả tự tổ chức, chuyển đổi dịch vụ từ mơ hình client-server đảm bảo hiệu kích thƣớc mạng thay đổi Kết nghiên cứu phân loại đánh giá số lƣợng nghiên cứu theo hƣớng khác mạng MANET thời gian gần cho thấy, hƣớng nghiên cứu định tuyến mạng MANET đứng đầu số lƣợng nghiên cứu đƣợc công bố Nhƣ vậy, khẳng định, định tuyến mạng MANET vấn đề cần đƣợc quan tâm giải nghiên cứu cải tiến hiệu mạng MANET AODV (Ad hoc On demand Distance Vector Routing Protocol) giao thức định tuyến tiêu biểu nhóm giao thức định tuyến đơn đƣờng có chế định tuyến kết hợp chiến lƣợc định tuyến tìm đƣờng theo yêu cầu với chiến lƣợc định tuyến cập nhật theo kiện, định tuyến phẳng, định tuyến chặng định tuyến phân tán Từ đƣợc giới thiệu lần đầu vào năm 2001 nay, có nhiều đề xuất cải tiến giao thức AODV theo mục tiêu: Đảm bảo tính sẵn sàng chuyển tiếp liệu, tiết kiệm lƣợng, hỗ trợ QoS đảm bảo an ninh định tuyến Trong số đề xuất cải tiến này, có nhiều đề xuất sử dụng phƣơng pháp khai thác thông tin định tuyến theo cách tiếp cận liên tầng để xây dựng chế định tuyến với độ đo định tuyến thay cho độ đo số chặng giao thức AODV nhƣng không hƣớng tới mục tiêu giảm tắc nghẽn gây thuật tốn tìm đƣờng ngắn theo số chặng đề cập Mục đích đề tài nghiên cứu phƣơng pháp định tuyến xuyên tầng, ƣớc lƣợng chất lƣợng liên kết từ tầng MAC truyền thông tin ngƣợc lên tầng định tuyến để sử dụng làm thông tin đầu vào cho thuật toán chọn đƣờng giao thức định tuyến Phƣơng pháp đƣợc áp dụng thử nghiệm để cải tiến giao thức AODV nhằm tăng hiệu định tuyến mạng MANET Luận văn có bố cục nhƣ sau: Sau phần mở đầu, nội dung giới thiệu Chƣơng trình bày vấn đề định tuyến mạng MANET Lý thuyết phƣơng pháp kỹ thuật cải tiến giao thức định tuyến AODV sở đánh giá chất lƣợng liên kết đƣợc trình bày Chƣơng Các kết việc thử nghiệm đánh giá kết hiệu giao thức cải tiến AODV-DM so với giao thức gốc AODV đƣợc trình bày Chƣơng Cuối phần kết luận đƣa tổng kết hƣớng phát triển luận văn CHƢƠNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 1.1 Giới thiệu mạng MANET 1.1.1 Khái niệm mạng MANET Mạng MANET (Mobile Ad hoc Network) [18] tập nút không dây di động trao đổi liệu cách linh động mà không cần hỗ trợ trạm sở cố định mạng có dây Mỗi nút di động có phạm vi truyền giới hạn, chúng cần trợ giúp nút láng giềng để chuyển tiếp gói liệu Hình 1.1 minh họa mạng MANET Trong ví dụ này, gói tin từ nút nguồn máy tính cần chuyển tới nút đích điện thoại thơng minh khơng nằm phạm vi truyền nút nguồn Vì vậy, cần có trợ giúp nút trung gian để chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn tới nút đích Để thực đƣợc cơng việc này, nút mạng phải sử dụng giao thức định tuyến phù hợp cho mạng MANET Hình 1.1 Một ví dụ mạng MANET Thuật ngữ “Ad hoc” áp dụng cho mạng không dây mơ tả mạng khơng có sở hạ tầng cố định, hình trạng mạng đƣợc tạo thành nút mạng Chế độ “Ad hoc” chuẩn IEEE 802.11 [33] hoạt động theo mô hình này, hỗ trợ để thiết lập mạng đơn chặng Các mạng di động không dây kiểu không cấu trúc (MANET) mở rộng khái niệm “Ad hoc” đa chặng [66] theo nghĩa: nút mạng định tuyến chuyển tiếp gói tin nhận đƣợc từ nút mạng khác Nói cách khác, đƣờng chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn tới nút đích chứa nút trung gian khác Các nút trung gian đọc thông tin phần header gói tin liệu chuyển tiếp chúng tới chặng đƣờng đƣợc hình thành Các nút mạng MANET thông thƣờng kết nối với khoảng thời gian để trao đổi thông tin Trong trao đổi thơng tin, nút di chuyển, đó, mạng phải đáp ứng đƣợc yêu cầu truyền liệu hình trạng mạng thay đổi liên tục Các nút mạng phải có chế tự tổ chức thành mạng để thiết lập đƣờng truyền liệu mà không cần hỗ trợ từ bên ngồi Trong mơ hình này, nút mạng đóng vai trò nút đầu cuối để chạy chƣơng trình ứng dụng ngƣời sử dụng định tuyến để chuyển tiếp gói tin cho nút mạng khác 1.1.2 Đặc điểm mạng MANET Do MANET mạng không dây hoạt động không cần hỗ trợ hạ tầng mạng sở sở truyền thông đa chặng thiết bị di động vừa đóng vai trò thiết bị đầu cuối, vừa đóng vai trò định tuyến nên mạng MANET có số đặc điểm bật sau [8]:  Cấu trúc động: Do tính chất di chuyển ngẫu nhiên nút mạng nên cấu trúc loại mạng thƣờng xuyên thay đổi cách ngẫu nhiên thời điểm không xác định trƣớc Trong thay đổi, cấu trúc mạng MANET có thêm kết nối hai chiều kết nối chiều  Chất lƣợng liên kết hạn chế: Các liên kết khơng dây thƣờng có băng thơng nhỏ so với liên kết có dây Ngồi ra, ảnh hƣởng chế đa truy cập, vấn đề suy giảm tín hiệu, nhiễu yếu tố khác, băng thông thực liên kết không dây thƣờng thấp nhiều so với tốc độ truyền tối đa theo lý thuyết môi trƣờng truyền không dây  Các nút mạng có tài nguyên hạn chế: Mỗi nút di động mạng MANET cảm biến, điện thoại thông minh máy tính xách tay Thơng thƣờng thiết bị có tài ngun hạn chế so với máy tính mạng có dây khơng dây truyền thống tốc độ xử lý, dung lƣợng nhớ lƣợng nguồn pin nuôi sống hoạt động nút  Độ bảo mật thấp mức độ vật lý: Mạng không dây di động thƣờng chịu tác động mặt vật lý từ nguồn gây nguy hại an ninh nhiều so với mạng có dây Về khía cạnh vật lý, kỹ thuật gây an ninh bảo mật mạng nhƣ nghe lén, giả mạo công từ chối dịch vụ thƣờng dễ triển khai mạng MANET mạng có dây truyền thống Có thể thấy đặc điểm yếu tố ảnh hƣởng nhiều đến hiệu mạng MANET Để triển khai đƣợc mạng MANET thực tế, thiết kế mạng MANET phải giải đƣợc thách thức sinh đặc điểm nêu mạng MANET Những thách thức gồm vấn đề kỹ thuật nhƣ khả truyền liệu định tuyến hiệu kích thƣớc mạng thay đổi; đảm bảo chất lƣợng dịch vụ (QoS) cho chƣơng trình ứng dụng; chế chuyển đổi số dịch vụ từ mơ hình client-server; tiết 59 Hình 3.1 Mơ hình kịch mơ Có hai luồng liệu CBR đƣợc sử dụng mơ với cặp nút nguồn-đích 0-16 24-8 Đây hai luồng liệu truyền hai nút phân bố hai góc đối diện ma trận Tốc độ luồng liệu thay đổi từ 50kbps tới 100 kbps, 150 kbps, 200 kbps 250 kbps Để mô luồng gây nhiễu, sử dụng luồng CBR tâm ma trận với nút nguồn nút 80 nút đích 73, 75, 77 79 Tốc độ luồng gây nhiễu đƣợc thay đổi từ 0.1 Mpbs tới 0.2 Mpbs, 0.4 Mpbs, 0.6 Mbps, 0.8 Mpbs 1.0 Mpbs để kiểm nghiệm tác động tới hiệu hai giao thức cần đánh giá Các nút mạng phân bố vòng thứ hai tính từ biên ma trận (từ nút 32 tới nút 55) di chuyển liên tục theo vòng ngƣợc chiều kim đồng hồ với tốc độ di chuyển m/s Sau khoảng thời gian di chuyển, nút phá vỡ liên kết chúng với nút biên có nút nguồn nút đích hai luồng liệu để khởi tạo tiến trình tìm đƣờng Cơ chế báo liên kết hỏng trực tiếp từ tầng Liên kết liệu lên tầng Mạng giao thức AODV đƣợc vơ hiệu hố để sử dụng tính gói tin HELLO việc xác định liên kết bị 60 hỏng hay hoạt động Q trình mơ diễn 1000 giây, đó, luồng gây nhiễu đƣợc khởi động giây thứ 2, luồng liệu đƣợc khởi động giây thứ 8, nút vòng di chuyển bắt đầu di chuyển giây thứ 10 Với tham số mô bao gồm tốc độ luồng liệu tốc độ luồng gây nhiễu, NS2 đƣợc chạy 10 lần với giá trị khởi tạo khác cho sinh số ngẫu nhiên cho giao thức cần đánh giá Giá trị độ đo hiệu đƣợc tính trung bình cho 10 lần chạy mơ Có độ đo đƣợc sử dụng để đánh giá hiệu giao thức AODVDM giao thức AODV bao gồm:  Thơng lƣợng trung bình (Average Throughput): Lƣợng liệu nhận đƣợc nút đích tầng Ứng dụng đơn vị thời gian (1 giây) Đơn vị tính bps  Tỷ lệ truyền gói thành cơng (Packet Delivery Ratio): Tỷ lệ phần trăm số gói tin nhận đƣợc nút đích tổng số gói tin gửi nút nguồn  Trễ truyền gói trung bình (Average Packet Delay): Là thời gian đƣợc tính từ thời điểm bắt đầu truyền gói tin từ nút nguồn tới thời điểm nhận đƣợc gói tin nút đích Đơn vị tính mili giây  Tải định tuyến (Routing Overhead): Tỷ lệ phần trăm số gói tin điều khiển giao thức định tuyến tổng số gói tin 3.2 Các kết đánh giá 3.2.1 Thơng lượng trung bình Trong thử nghiệm đầu tiên, thơng lƣợng trung bình đƣợc đo nút đích với luồng liệu hoạt động tốc độ 50 kbps 200 kpbs thay đổi tốc độ truyền luồng gây nhiễu tâm từ 0.1 tới 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 1.0 61 Mpbs Kết thơng lƣợng trung bình nút đích đƣợc đƣa Bảng 3.1 đƣợc minh họa Hình 3.2 Kết Bảng 3.1 cho thấy giao thức AODV-DM đạt đƣợc thông lƣợng lớn so với giao thức AODV hai tốc độ truyền luồng liệu Thơng lƣợng trung bình giao thức AODV-DM cao so với giao thức AODV tốc độ luồng liệu 50 kbps 200 kbps tƣơng ứng xấp xỉ 23% 28% Bảng 3.1 Thông lượng trung bình giao thức AODV-DM AODV Tốc độ luồng Thơng lƣợng trung bình Tốc độ (kbps) gây nhiễu liệu (kbps) (Mbps) AODV-DM AODV 50 0,1 41,3 29,1 50 0,2 45,6 32,4 50 0,4 46,9 37,4 50 0,6 46,7 40,2 50 0,8 47,6 35,9 50 1,0 47,4 37,5 Thơng lƣợng trung bình 45,9 35,4 tốc độ liệu 50 kbps 250 0,1 104,0 88,1 250 0,2 112,0 87,5 250 0,4 148,4 81,3 250 0,6 134,0 95,0 250 0,8 137,4 97,0 250 1,0 125,5 100,1 Thông lƣợng trung bình tốc độ liệu 200 kbps 126,9 91,5 62 Do giao thức AODV chọn đƣờng có hop count nhỏ nên đƣờng có xu hƣớng qua tâm mạng vùng bị tắc nghẽn luồng gây nhiễu Giao thức AODV-DM ƣu tiên chọn đƣờng có trễ đầu cuối nhỏ mà độ đo đƣợc thiết lập sở thời gian phục vụ liên kết nên đƣờng đƣợc chọn tránh đƣợc vùng tắc nghẽn tâm mạng Điều dẫn đến thông lƣợng nút đích giao thức AODV-DM cao so với giao thức AODV Hình 3.2 Thơng lượng trung bình giao thức AODV-DM & AODV 3.2.2 Tỷ lệ truyền gói thành công Hiệu hai giao thức tỷ lệ truyền gói liệu thành cơng đƣợc thực sau thử nghiệm cố định tốc độ truyền liệu mức 200kbps thay đổi tốc độ luồng gây nhiễu từ 0.1Mpbs tới 1.0Mbps Kết tỷ lệ truyền gói thành cơng hai giao thức kịch đƣợc đƣa Bảng 3.2 đƣợc đồ thị biểu diễn mối tƣơng quan biến đổi tỷ lệ truyền gói thành cơng theo tốc độ luồng gây nhiễu đƣợc minh hoạ Hình 3.3 Kết 63 mô cho thấy, tốc độ luồng gây nhiễu tăng lên, tỷ lệ truyền gói thành cơng hai giao thức giảm xuống Tuy nhiên, tốc độ luồng gây nhiễu sử dụng mô phỏng, tỷ lệ truyền gói thành cơng giao thức AODV-DM cao so với giao thức AODV Tính trung bình, thơng số giao thức AODV-DM đạt đƣợc cao 28% so với giao thức AODV Điều giải thích đƣợc việc giao thức AODV-DM chọn đƣờng định tuyến không qua tâm luồng gây nhiễu (vùng tắc nghẽn) nên ảnh hƣởng luồng gây nhiễu tác động vào giao thức AODV-DM so với giao thức AODV Bảng 3.2 Tỷ lệ truyền gói thành cơng giao thức AODV-DM AODV Tốc độ luồng gây nhiễu (Mbps) AODV-DM AODV 0,1 51,8 43,9 0,2 55,9 43,4 0,4 73,9 40,4 0,6 66,8 47,3 0,8 68,6 48,3 1,0 62,6 49,7 Trung bình 63,3 45,5 Tỷ lệ truyền gói thành cơng (%) 64 Hình 3.3 Tỷ lệ truyền thành cơng giao thức AODV-DM & AODV 3.2.3 Trễ truyền gói trung bình Thử nghiệm thứ ba đƣợc sử dụng cố định tốc độ luồng liệu giá trị 50 kbps 100 kbps biến đổi tốc độ luồng gây nhiễu từ 0.1Mbps tới 1.0 Mbps đo thời gian trễ trung bình truyền gói tin từ nguồn tới đích Kết trễ truyền gói trung bình mơ đƣợc đƣa Bảng 3.3 Kết thể Bảng 3.3 đƣợc minh họa đồ thị Hình 3.4 cho thấy thời gian trễ truyền gói trung bình giao thức AODV-DM thấp so với giao thức AODV hai tốc độ luồng liệu Khi sử dụng giao thức AODV-DM thay cho giao thức AODV, thời gian trễ truyền gói tin trung bình giảm đƣợc xấp xỉ 16% với tốc độ luồng liệu 50 kbps Độ giảm nhiều tới mức xấp xỉ 34% tốc độ luồng liệu 100 kbps Điều giải thích đƣợc chế chọn đƣờng giao thức AODV-DM so với giao thức AODV Do ƣu tiên chọn đƣờng định tuyến có thời gian trễ nhỏ 65 nên thời gian trễ gói tin truyền từ nút nguồn tới nút đích giao thức AODV-DM nhỏ so với giao thức AODV ƣu tiên chọn đƣờng có số chặng nhỏ Bảng 3.3 Trễ truyền gói trung bình giao thức AODV-DM AODV Trễ truyền gói trung Tốc độ luồng Tốc độ bình (ms) gây nhiễu liệu (kbps) (Mbps) AODV-DM AODV 50 0,1 28.2 29.2 50 0,2 27.8 32.7 50 0,4 25.4 30.8 50 0,6 26.3 31.7 50 0,8 24.7 31.9 50 1,0 23.5 28.3 Trễ truyền gói trung bình 26,0 30,8 tốc độ liệu 50 kbps 100 0,1 34.7 40.6 100 0,2 39.0 53.0 100 0,4 35.0 56.8 100 0,6 29.2 39.0 100 0,8 25.5 42.4 100 1,0 26.0 55.6 Trễ truyền gói trung bình tốc độ liệu 100 kbps 31,6 47,9 66 Hình 3.4 Trễ truyền gói trung bình giao thức AODV-DM & AODV 3.2.4 Tải định tuyến Thử nghiệm cuối đƣợc dùng để đánh giá tham số hiệu tải định tuyến hai giao thức có kết đƣợc đƣa Bảng 3.4 minh hoạ đồ thị Hình 3.5 Trong thử nghiệm này, tốc độ luồng liệu đƣợc sử dụng 100 kbps 150 kbps Với tốc độ liệu, tốc độ luồng gây nhiễu đƣợc thay đổi từ 0.1 Mbps tới 1.0 Mbps Đối với tốc độ luồng gây nhiễu hai tốc độ liệu (100 kbps 150 kbps), tải định tuyến giao thức AODV-DM nhỏ so với giao thức AODV Độ giảm tải định tuyến trung bình sử dụng giao thức AODV-DM thay cho giao thức AODV xấp xỉ 58% với tốc độ liệu 100 kbps xấp xỉ 42% với tốc độ liệu 150 kbps Kết đƣợc giải thích việc chọn đƣờng giao thức AODV-DM với xu hƣớng biên giao thức AODV lại có đƣờng có xu hƣớng qua tâm ma trận 67 làm cho số lƣợng nút di chuyển thuộc đƣờng truyền liệu giao thức AODV-DM nhỏ so với giao thức AODV Điều dẫn tới số lƣợng liên kết bị phá vỡ đƣờng đƣợc chọn nhỏ kết số lần gọi thủ tục tìm đƣờng giao thức AODV-DM so với giao thức AODV Bảng 3.4 Tải định tuyến giao thức AODV-DM AODV Tải định tuyến (%) Tốc độ luồng Tốc độ gây nhiễu liệu (kbps) AODV-DM AODV (Mbps) 50 0,1 24.8 42.3 50 0,2 17.3 35.4 50 0,4 15.7 38.0 50 0,6 9.8 26.1 50 0,8 7.4 24.1 50 1,0 7.7 31.5 13,8 32,9 Tải định tuyến tốc độ liệu 100 kbps 100 0,1 32.2 36.1 100 0,2 24.2 40.4 100 0,4 22.3 36.0 100 0,6 14.5 30.8 100 0,8 13.9 28.1 100 1,0 11.9 32.6 19,8 34,0 Tải định tuyến tốc độ liệu 150 kbps 68 Hình 3.5 Tải định tuyến giao thức AODV-DM & AODV 3.3 Tổng kết Chƣơng Phƣơng pháp thực nghiệm mô đƣợc sử dụng để chứng minh tính ƣu việt giao thức AODV-DM so với giao thức AODV trƣờng hợp mạng MANET có khả gặp tắc nghẽn Kịch mô đƣợc thiết kế với ý đồ tạo tắc nghẽn cục với hai luồng liệu giả nhiễu trung tâm mạng luồng liệu cần truyền đƣợc định hƣớng qua trung tâm mạng thuật tốn tìm đƣờng ngắn theo số chặng giao thức AODV đƣợc sử dụng Với kịch mô phỏng, hiệu giao thức AODV-DM đƣợc so sánh với hiệu giao thức AODV tham số: Thơng lƣợng trung bình, Tỷ lệ truyền gói thành cơng, Trễ trung bình Tải định tuyến 69 Phân tích kết mơ cho thấy: Giao thức AODV-DM có thơng lƣợng cao so với giao thức AODV tốc độ luồng liệu 50 kbps 200 kbps tƣơng ứng xấp xỉ 23% 28%; Tỷ lệ truyền gói thành cơng giao thức AODV-DM đạt đƣợc cao 28% so với giao thức AODV; Thời gian trễ truyền gói tin trung bình AODV-DM giảm đƣợc so với AODV xấp xỉ 16% với tốc độ luồng liệu 50 kbps, xấp xỉ 34% tốc độ luồng liệu 100 kbps; Độ giảm tải định tuyến trung bình sử dụng giao thức AODV-DM thay cho giao thức AODV xấp xỉ 58% với tốc độ liệu 100 kbps xấp xỉ 42% với tốc độ liệu 150 kbps Nhƣ kết luận rằng, tình có khả gây tắc nghẽn cục cho mạng MANET, giao thức AODV-DM đƣợc đề xuất có khả làm giảm tắc nghẽn đạt hiệu cao so với giao thức AODV 70 KẾT LUẬN Đƣợc hình thành kết nối tạm thời nút mạng di động khơng có hỗ trợ sở hạ tầng mạng cố định, mạng MANET có nhiều đặc điểm khác biệt so với mạng khơng dây có dây truyền thống làm nảy sinh nhiều thách thức hƣớng nghiên cứu khác Trong vấn đề định tuyến vấn đề đƣợc nhiều nhà nghiên cứu tập trung giải Luận văn nghiên cứu thực nghiên cứu tổng quan mạng MANET, chế hoạt động giao thức định tuyến AODV số đề xuất cải tiến giao thức AODV theo mục tiêu khác Trọng tâm luận văn nghiên cứu đề xuất cải tiến giao thức AODV mạng MANET đa chặng có vùng tắc nghẽn sở thay đổi chế chọn đƣờng giao thức AODV theo số chặng thành chế chọn đƣờng theo trễ đầu cuối Phƣơng pháp khai thác thông tin định tuyến liên tầng để lấy thông tin độ trễ liên kết tầng MAC đƣợc sử dụng làm sở để tính độ trễ đầu cuối đƣờng tầng Mạng Độ trễ liên kết tầng MAC đƣợc ƣớc lƣợng theo mức độ sử dụng kênh truyền nút nguồn tỷ lệ lỗi frame liên kết Kỹ thuật đo giá trị mức độ sử dụng kênh truyền nút mạng ƣớc lƣợng tỷ lệ lỗi liên kết đƣợc đề xuất luận án Việc bổ sung, điều chỉnh cấu trúc gói tin, chế định tuyến giao thức AODV đƣợc đề xuất để phát triển giao thức có tên gọi AODV-DM Luận văn triển khai thực nghiệm mô kết nghiên cứu đƣợc đề xuất giao thức AODV-DM Kết việc đánh giá hiệu hai giao thức cho thấy, giao thức AODV-DM đạt đƣợc hiệu 71 cao so với giao thức AODV thông lƣợng (cao xấp xỉ 24%), tỷ lệ truyền gói thành cơng (cao xấp xỉ 28%), độ trễ truyền gói trung bình (thấp xấp xỉ 20%) tải định tuyến (thấp xấp xỉ 50%) trƣờng hợp mạng có vùng tắc nghẽn Mặc dù giao thức AODV đƣợc cải tiến theo hƣớng chọn đƣờng tránh khỏi vùng tắc nghẽn mạng MANET nhƣng để hỗ trợ tốt cho việc truyền liệu chƣơng trình ứng dụng, giao thức cần tiếp tục cải tiến để cung cấp khả định tuyến ƣu tiên theo yêu cầu chất lƣợng dịch vụ từ tầng Ứng dụng Đây định hƣớng nghiên cứu đề tài 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Ahmed A., Kumaran T., Syed S, Subburam S (2014), “Cross-Layer Design Approach for Power Control in Mobile Ad Hoc Networks”, Egyptian Informatics Journal, vol.16, pp 1-7 [2] Barua G., Agarwal M (2002), “Caching of Routes in Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing for Mobile Ad hoc Networks”, ICCC 2002 - Proceedings of the 15th International Conference on Computer Communication, pp 768-87 [3] Basagni S., Conti M., Giordano S., Stojmenovic I (2004), Mobile Ad hoc Networking, IEEE Press, USA [4] Basile C., Kalbarczyk Z., Iyer R (2007), “Inner-circle consistency for wireless ad hoc networks”, IEEE Transaction Mobile Computing, vol.6, pp.39-55 [5] Buttyan L, Hubaux J (2003), “Stimulating cooperation in self-organizing mobile ad hoc networks”, Mobile Networks and Applications, 8(5), pp 57992 [6] Castellanos W., Guerri J., Arce P (2016), “A QoS-aware routing protocol with adaptive feedback scheme for video streaming for mobile networks”, Computer Communications, vol 77, pp 10-25 [7] Chib R., Sandhu A (2016), “Enhancing Routing Performance of AODV Protocol using 3rd Ordered Newton‟s Difference Equation”, Indian Journal of Science and Technology, 9(15), doi.10.17485/ijst/2016/v9i15/ 88029 [8] Corson S., Macker J (1999), “Mobile Ad hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations”, RFC 2501, Available at: https://tools.ietf.org/html/rfc2501 [9] Couto D., Aguayo D., Bicket J., Morris R (2003), “A high-throughput path metric for multi-hop wireless routing”, Proceedings of the 9th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking, pp.13446 [10] Deng H., Li W., Agrawal D (2002), “Routing security in wireless ad hoc networks, IEEE Communication Magazine, vol 40, pp.70-5 73 [11] Do Dinh Cuong, Nguyen Van Tam, Nguyen Gia Hieu (2016), “Improving Multipath Routing Protocols Performance in Mobile Ad Hoc Networks based on QoS Cross-Layer Routing”, Indian Journal of Science and Technology, 9(19), DOI: 10.17485/ijst/2016/v9i19/92304 [12] Gabri M., Chunlin L., Zhiyong Y., Hasan A., Xiaoqing Z (2012), “Improved the Energy of Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing Protocol”, Proceeding of the International Conference on Future Computer Supported Education, pp 355-61 [13] I.S Department (1999), “IEEE 802.11 Wireless Lan Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications”, ANSI/IEEE Standard 802.11 [14] Lai W., Hsiao S., Lin Y (2006), “Adaptive backup routing for ad-hoc networks”, Computer Communications, vol 30, pp 453-64 [15] Lee S., Gerla M (2000), “AODV-BR: backup routing in ad hoc networks”, IEEE Wireless Communications and Networking Conference, vol 3, pp.1311-16 [16] Lu S., Li L., Lam K., Jia L (2009), “SAODV: a MANET routing protocol that can withstand black hole attack”, Proceedings of the international conference on computational, intelligence and security (CIS), vol.2, pp.4215 [17] Nguyen LT., Beuran R, Shinoda Y (2011), “An interference and load aware routing metric for Wireless Mesh Networks”, International Journal of Ad Hoc and Ubiquitous Computing, 7(1), pp 25-37 [18] Perkins C (2001), Ad Hoc Networking, Addison-Wesley, USA [19] Perkins C., Belding-Royer E., Das S (2003), “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing”, RFC 3561, Available at: https://www.ietf.org/rfc-/rfc3561.txt [20] Safa H., Karam M., Moussa B (2014), “PHAODV: Power aware heterogeneous routing protocol for MANETs”, Journal of Network and Computer Applications, vol 46, pp 60-71 [21] Vishnu K., Paul A (2010), “Detection and removal of cooperative black/gray hole attack in mobile ad hoc networks”, International Journal Computer Applications, 1(22), pp 38-42 ... pháp kỹ thuật cải tiến giao thức định tuyến AODV sở đánh giá chất lƣợng liên kết đƣợc trình bày Chƣơng Các kết việc thử nghiệm đánh giá kết hiệu giao thức cải tiến AODV- DM so với giao thức gốc AODV. .. TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Phạm Thị Hồng An NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ƢỚC LƢỢNG CHẤT LƢỢNG LIÊN KẾT VÀ CẢI TIẾN THUẬT TOÁN CHỌN ĐƢỜNG CHO GIAO THỨC AODV Ngành: Khoa học máy tính... Đánh giá cải tiến giao thức AODV 35 1.5 Tổng kết Chƣơng 36 CHƢƠNG CẢI TIẾN GIAO THỨC AODV TRÊN CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG LIÊN KẾT 38 2.1 Ƣớc lƣợng trễ liên kết sở thời