Định tuyến trong mạng AD hoc vô tuyến luận văn ths công nghệ thông tin 60 48 15

3 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN DUY TÂN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC VÔ TUYẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN DUY TÂN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC VƠ TUYẾN Ngành: Cơng Nghệ Thơng Tin Chun ngành: Truyền liệu Mạng máy tính Mã số: 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN HỒNG QUÂN Hà Nội - 2009 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH BẢNG KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÔ TUYẾN 1.1.Giới thiệu chung 1.2.Phân loại mạng không dây 1.3.Mạng cá nhân WPAN (Wireless Personal Area Netw 1.4.Mạng cục WLAN (Wireless Local Area Network) 1.4.1 Lịch sử đời mạng WLAN 1.4.2 Một số ưu điểm mạng WLAN 1.4.3 Nhược điểm WLAN 1.4.4 Mạng WLAN có sở hạ tầng 1.4.5 Mạng Ad Hoc (MANET) [5]-[7]-[8]-[12] 1.4.5.1 Khái niệm số đặc điểm chung mạ 1.4.5.2 Một số mạng Ad hoc điển hình 1.4.5.3 Các ứng dụng mạng Ad hoc 1.5 Mạng đô thị không dây WMAN [7]-[14] 1.6.Tóm tắt chương CHƯƠNG II: MƠ HÌNH KIẾN TRÚC MẠNG KHƠNG DÂY 802.11 2.2.Mơ hình kiến trúc mạng khơng dây so với mơ hình O 2.3.Kiến trúc giao thức mạng WLAN theo chuẩn 802.11 2.3.1 IEEE 802.11b 2.3.2 IEEE 802.11a 2.3.4 IEEE 802.11i 2.3.5 IEEE 802.11n 2.4.Lớp Vật Lý (Physical Layer) 2.4.1 Kỹ thuật trải phổ nhảy tần [3]-[8]-[13] 2.4.2 Kỹ thuật trải phổ trực tiếp (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum) [3]-[8]-[13] 2.4.3 Kỹ thuật sử dụng hồng ngoại (Infrared Physical Layer) [3]-[4] 2.4.4 Kỹ thuật OFDM [3]-[8]-[10]-[14] 2.5.Lớp điều khiển truy cập môi trường truyền [7]-[10] 2.5.1 Giao thức truy cập CSMA/CA [8] 2.5.2 Chức phối hợp phân tán 2.5.2.1 DCF sử dụng phương pháp CSMA/CD [8]-[1 2.5.2.2 Sử dụng gói tin điều khiển RTS/CTS 2.5.2.3 DCF sử dụng gói tin RTS/CTS để giải 2.5.3 Chức phối hợp theo điểm [8]-[11] 2.6 Định dạng gói tin tầng MAC [8] 2.6.1 Khuôn dạng gói tin tầng MAC 2.6.2 Định dạng gói tin điều khiển ACK, RTS, CTS 2.7 Lớp quản lý tầng MAC (MAC Management) 2.7.1 Sự đồng hóa (Synchronization) [11] 2.7.2 Quản lý lượng (Power Management) 2.7.3 Quản lý chuyển vùng (Handoff) CHƯƠNG III: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG VÔ TUYẾN AD HOC 3.1 Giới thiệu định tuyến mạng Ad hoc [9]-[10]3.2 Các yêu cầu thuật toán định tuyến cho mạng 3.2 Phân loại thuật toán định tuyến cho mạng Ad Hoc 3.2 Định tuyến theo vecter khoảng cách đích (DS Sequenced Distance Vector) [4]-[5]-[10]-[11]-[12] 3.3 Định tuyến theo trạng thái đường liên kết tối ưu [5]-[ 3.4 Ad Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) [5]-[1 3.5 Định tuyến nguồn động (DSR - Dynamic Source Rou 3.6 Giao thức định tuyến vùng (ZRP - Zone Routing Prot 3.7 Tóm tắt CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 4.1 Bộ mô mạng NS2 [2]-[15]-[20] 4.1.1 Giới thiệu 4.1.2 Sự liên kết C++ OTCL 4.1.3 Mơ hình kiến trúc NS2 4.1.4 Các đặc điểm NS2 4.1.5 Khả mô NS 4.2 Mô mạng di động không dây 802.11 NS 4.2.1 Các mơ hình truyền sóng vơ tuyến 4.2.1.1 Mơ hình FreeSpace 4.2.1.2 Mơ hình hai tia mặt đất (Two Ray Ground) 4.2.1.3 Mơ hình Shadowing 4.2.2 Tạo nút di động (Mobile Node) 4.2.3 Tạo chuyển động cho Node (Creating Node movements) 4.2.4 Tạo lập lịch kiện (Creating Event Scheduler) 4.2.5 Ghi lại vết kiện mô (vào file *.tr, *.nam) 4.2.6 Tạo kết nối TCP nguồn sinh lưu lượng 4.2.7 Tạo kết nối UDP nguồn sinh lưu lượng 4.3 Cấu trúc tệp vết mạng di động không dây the [19]-[20]-[21] 4.4 Các công cụ xử lý sau mô 4.4.1 Sử dụng Grep 4.4.2 Xử lý file liệu với Awk 4.4.3 Xử lý file liệu với Perl 4.3.5 Vẽ đồ thị với gnuplot [26] 4.3.6 Vẽ đồ thị với xgraph [27] 4.3.7 Tổng hợp liệu với Trace graph [23]-[24]-[25] 4.5 Mô mạng Ad hoc theo chuẩn IEEE 802.11 4.5.1 Thiết lập topo mạng Ad hoc 4.5.2 Thực mô 4.5.3 Đánh giá hiệu giao thức mạng 4.5.3.1 Thơng lượng trung bình 4.5.3.2 Độ trễ trung bình 4.5.3.3 Thăng giáng độ trễ trung bình 4.5.3.4 Tỷ lệ gói tin 4.5.4 Đánh giá tuyến đường thiết lập thời gian mô KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Tổng quan mạng vô tuyến Hình 1.2 : Tổng quát chuẩn mạng khơng dây Hình 1.3: Mơ hình mạng khơng dây có sở hạ tầng Hình 1.4: Mơ hình mạng khơng dây Ad hoc Hình 1.5: Mạng Ad Hoc điển hình Hình 2.1: Các chuẩn giao thức IEEE 802 mơ hình OSI Hình 2.2: Mơ hình kiến trúc theo chuẩn 802.11 Hình 2.3: Các lựa chọn chuẩn 802.11b Hình 2.4: Định dạng frame quy định FHSS 802.11 PHY Hình 2.5: Các kênh dải tần số hoạt động trùng đáng kể Hình 2.6: Các kênh không xung đột khu vực Hình 2.7: Định dạng frame quy định DSSS 802.11 Hình 2.8: Trực giao sóng mang OFDM miền tần số Hình 2.9 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Hình 2.10 : Q trình mã hóa điều chế theo OFDM Hình 2.11: Tầng MAC tầng vật lý theo chuẩn 802.11 Hình 2.12: Định nghĩa khoảng thời gian truy cập môi trường truyền Hình 2.13: Minh họa khoảng tranh chấp truy cập CSMA/CA Hình 2.14: Minh họa giao thức truy cập CSMA/CA với trạm Hình 2.16: Gửi liệu unicast theo DFWMAC Hình 2.17: Phân mảnh gói tin gửi liệu unicast theo DFWMAC Hình 2.18: DCF sử dụng giao thức CSMA/CA Hình 2.19: DCF sử dụng gói tin RTS/CTS Hình 2.20: Hiện tượng đầu cuối ẩn Hình 2.21: Giải tượng đầu cuối ẩn Hình 2.22: Hiện tượng trạm cuối lộ Hình 2.23:Cơ chế RTS/CTS giải vấn đề trạm cuối ẩn Hình 2.24: Mơ tả chu kỳ hoạt động PCF Hình 2.25: Khn dạng gói tin tầng MAC Hình 2.26: Khn dạng gói tin ACK Hình 2.27: Khn dạng gói tin RTS Hình 2.28: Khn dạng gói tin CTS Hình 2.29: AP gửi gói tin beacon mạng khơng dây sở hạ tầng Hình 2.29: Truyền gói tin beacon mạng ad-hoc Hình 2.30: Quản lý lượng mạng dựa sở hạ tầng Hình 2.31: Quản lý lượng mạng ad-hoc Hình 3.1: Ví dụ việc phân chia vùng mạng Ad Hoc Hình 3.2: Phân loại giao thức định tuyến mạng Ad hoc Hình 3.3: Minh họa bảng định tuyến DSDV Hình 3.4: Bộ chuyển tiếp đa điểm (Multipoint relays) Hình 3.5: AODV Khám phá trì tuyến Hình 3.6: DSR trình khám phá tuyến Hình 3.7: ZRP bán kính vùng Hình 3.8: Ví dụ khám phá đường ZRP Hình 4.1 Mơ hình tổng quan mô NS-2 Hình 4.2: C++ OTcl, hai thành phần đối ngẫu Hình 4.3: Kiến trúc NS Hình 4.4: Một mobilenode chuẩn wireless Monarch CMU mở rộng NS 76 Hình 4.5: Một SRNode chuẩn wireless Monarch CMU mở rộng NS 77 Hình 4.6: Đồ hình mơ 50 node mạng ah hoc Hình 4-7: Thơng lượng trung bình tồn mạng Hình 4-8: Độ trễ trung bình tồn mạng Hình 4-9: Thăng giáng độ trễ trung bình tồn mạng Hình 4-10: Tỷ lệ gói tin tồn mạng ACK AES AODV AP ATIM BSS BSSID CCK CCA CSMA/CA CSMA/CD CTS COFDM CW DCF DIFS DS DSDV DSR DSSS DTIM EIRP FCC FEC FHSS GFSK HEC IEEE IARP ISM ISM IERP LAN LLC MAC MANET A A A A A B B C C C C C C C D D D D D D D E F F F G H In In In In In L L M M MPR MPRs NAM NAV NEST NIC NLOS NS2 OFDM OLSR PCF PLCP PMD PHY PSP QoS QPSK REAL RREQ RREP RERR RTS SAP SFD SIFS SNAP TIM TKIP TMIM TSF UNII VINT WAN WEP WIFI WiMAX WLAN WMAN M M N N N N N N O O P P P P P Q Q R R R R R S S S S T T T T U V W W W W W W WPAN WWAN WWiSE ZRP W W W Z 82 + Packet info at MAC level: Trường ghi nhận thông tin lớp bắt đầu với ký hiệu "-M" đây: -Ma: Thời gian truyền gói tin -Md: Địa ethernet đích -Ms: Địa ethernet nguồn -Mt: Kiểu ethernet + Thơng tin gói tin “Mức ứng dụng” (Application level) Thơng tin gói tin mức ứng dụng bao gồm có kiểu ứng dụng ARP, TCP, kiểu giao thức định tuyến Ad hoc DSDV, DSR, AODV, … tìm thấy Trường bắt đầu với "-P" danh sách thẻ cho ứng dụng khác liệt kê đây: + P arp Giao thức phân giải địa Có nội dung với ARP đưa thẻ sau: -Po: ARP Yêu cầu hồi đáp (Request/Reply) -Pm: Địa nguồn lớp MAC -Ps: Địa ngng -Pa: Địa đích lớp MAC -Pd: Địa đích + P dsr Phần giao thức định tuyến Ad Hoc gọi định tuyến nguồn chủ động (Dynamic) Thơng tin DSR trình bày thẻ sau đây: -Pn: Có nút qua -Pq: Cờ yêu cầu định tuyến -Pi: Số yêu cầu tuyến -Pp: Cờ đáp lại định tuyến (Reply) -Pl: Chiều dài thông tin đáp lại -Pe: src srcrouting->dst định tuyến nguồn -Pw: Cờ báo lỗi -Pm: Số lỗi -Pc: Báo cáo đến ai? -Pb: Lỗi liên kết từ linka->linkb + P cbr Hằng số tốc độ bit Thông tin ứng dụng CBR trình bày thẻ sau: -Pi: Chỉ số -Pf: Bao nhiêu thời gian để pkt chuyển tiếp -Po: Số tối ưu q trình chuyển tiếp + P tcp Thơng tin luồng TCP đưa thẻ nhỏ sau: -Ps: seq number: số -Pa: ack number: số gói tin báo nhận -Pf: Bao nhiêu thời gian để pkt chuyển tiếp -Po: Chỉ số tối ưu chuyển tiếp  Nội dung trường ý nghĩa tệp vết mô theo giao thức định tuyến DSR sau: 83 s 606.210364161 _39_ RTR - 1306 DSR 44 [13a a 27 800] - [39:255 8:255 255 8] [0 0] [0 0 0->0] [1 39->10] - Kiểu kiện (Event type): Đây trường đầu tiên, mơ tả kiểu kiện nói lên nút xảy kiện giá trị sau: s send (chỉ kiện gửi gói tin) r receive (chỉ kiện nhận gói tin) ddrop (chỉ kiện gói tin) f forward (chỉ kiện chuyển tiếp gói tin) - Thời gian xảy kiện (time stamp) ví dụ 606.210364161: - Định danh nút (node id) phát sinh kiện _39_: - Trường nhận giá trị sau: - Định danh gói tin(id of this packet): 1306: - Tác nhân định tuyến theo (DSR): - Kích thước chung phần tiêu đề gói tin 44: - Nội dung lớp MAC [13a a 27 800]: 13a(=314 hệ thập phân): Chỉ định thời gian truyền thơng ( ý kích thước gói tin = 44 bytes, 314 giây?) a: Nghĩa nút nhận = 10 (của hệ 10) 27: Nghĩa nút gửi 39 (của hệ 10) 800: Tiêu để gói tin IP: 0x0800, (ETHERTYPE_ARP 0x0806) - Nội dung gói tin IP [39:255 8:255 255 8]: 39: Địa nguồn src address 0.0.0.39 255: Số hiệu cổng nguồn 8: Địa đích 0.0.0.8 255: Số hiệu cổng đích 255: Time to Live (TTL:) gói tin 8: Số chặng tồn (Next Hop) - Nội dung DSR [0 0] [0 0 0->0] [1 39>10]: 2: Số địa num_addrs() [0 0]:Tùy chọn tuyến yêu cầu giá trị bằng: không yêu cầu tuyến nhãn cho số [0 0 0->0] Tùy chọn tuyến trả lời: [ " route-reply?" "Rreq seqno" "reply length" "dst of src route", "src of the src route"] - Mô tả lỗi tuyến [1 39->10], 1: 1: Số tuyến lỗi 84 8: Cảnh báo nút 39->10: liên kết từ nút 39 đến nút 10 bị hỏng 4.4 Các công cụ xử lý sau mô 4.4.1 Sử dụng Grep Grep lệnh Unix|Linux, thuật ngữ viết tắt của: “Global Regular Expression Parser” Grep lọc, tìm hiển thị dịng kết lệnh có chứa mẫu (pattern) mà người sử dụng Cách 1: L ọc đ ầ u r a chương trình khác Cú pháp lệnh: | grep Ví dụ: cat DSDV_30.tr |grep "^s" |grep "_12_" ;Hiển thị kiện gửi liệu nút có id=_12_ file DSDV_50.tr cat DSDV_30.tr |grep "^s" |grep "_8_" |wc -l ;Đếm số kiện gửi nút id=_8_ file DSDV_50.tr Cách 2: lọc file Cú pháp sau: grep Ví dụ: grep " tcp "tr1.tr > tr2.tr ;Sao chép tất dịng có chuỗi " tcp " từ file tr1.tr sang file tr2.tr grep "^r" tr1.tr > tr2.tr ;Sao chép tất dịng có ký hiệu "r" từ file tr1.tr sang file tr2.tr grep "^s" simple.tr | grep "tcp 1020" > tr3.tr ;Sao chép tất dịng có ký hiệu "s" có chuỗi "tcp 1020" từ file simple.tr sang file tr3.tr 4.4.2 Xử lý file liệu với Awk AWK ngôn ngữ lập trình sáng tạo người Alfred Aho, Peter Weinberger, and Brian Kernighan; chữ đầu tên (last name) người ghép lại đặt làm tên cho ngơn ngữ họ Chương trình awk tích hợp Linux ứng dụng GNU ngơn ngữ lập trình awk Awk cho phép xử lý thông tin chứa file liệu như: hiển thị phần tồn file, trích chọn để hiển thị dòng, cột trường theo tiêu chuẩn rõ − Có thể phân tích văn để tính tần suất word v.v − Chuẩn bị báo cáo đưa có định dạng, dựa thông tin file − Lọc văn theo cách thức mạnh − Thực tính tốn thơng tin số file Ví dụ kịch awk tính tổng giá trị cột file BEGIN { FS = "\t"} { nl++} {s=s+$4} END {print "average:" s/nl} 4.4.3 Xử lý file liệu với Perl Perl viết tắt “Practical Extraction and Report Language”, cho phép lọc xử lý dễ dàng với file liệu ASCII unix Perl ngơn ngữ lập trình thơng dịch phát triển Larry Wall Perl có số ưu điểm sau: 85 - Dễ dàng triển khai chương trình nhỏ để sử dụng cho lọc, trích rút thơng tin từ tệp text - Perl sử dụng nhiều hệ điều hành khác mà khơng phải thay đổi mã - Bảo trì gỡ rối chương trình, kịch Perl đơn giản ngôn ngữ khác - Perl thông dụng tồn nhiều tài liệu, kịch mạng 4.3.5 Vẽ đồ thị với gnuplot [26] Gnuplot phần mềm hỗ trợ miễn phí chạy Windows Unix| Linux Gnuplot cho phép thực vẽ nhiều đồ thị biểu đồ, liệu dầu vào file văn có nhiều cột, ta cần cột chứa số liệu vẽ đồ thị Sử dụng Gnuplot tổng hợp, so sánh kết nhiều file liệu biểu đồ, điều thuận lợi cho việc nghiên cứu 4.3.6 Vẽ đồ thị với xgraph [27] Xgraph tiện ích dùng để vẽ đồ thị, kèm NS Dữ liệu đầu vào file dạng văn bản, dòng cặp số liệu có dạng “x y” cho điểm đồ thị 4.3.7 Tổng hợp liệu với Trace graph [23]-[24]-[25] Tác giả Trace graph Jaroslaw Malek (Copyright (c) 2001-2003 by Wroclaw University of Technology, Poland) TraceGraph phần mềm mã nguồn mở tự (hiện thương mại hoá cho phiên đời từ năm 2004), có khả vẽ đồ thị dựa thư viện đồ hoạ MathLab, phân tích hiển thị kết mô tốt (dữ liệu đầu vào tệp vết) Trace graph có phiên chạy Windows phiên chạy Linux/Unix (?) Sử dụng TraceGraph ta muốn nhanh chóng phân tích, tổng hợp liệu vẽ đồ thị cho kết mô NS-2, người chưa thành thạo Linux/Unix công cụ phân tích, hiển thị đồ hoạ grep, awk, perl, xgraph, gnuplot, tìm sử dụng cơng cụ Các thơng tin Trace graph tìm thấy địa xem 4.5 Mô mạng Ad hoc theo chuẩn IEEE 802.11 4.5.1 Thiết lập topo mạng Ad hoc Để thiết lập mơ hình mơ mạng Ad hoc xây dựng kịch mô bao gồm 50 nút (mỗi nút tạo theo cấu trúc trên), nút thiết lập vị trí ngẫu nhiên vùng 2000m x 2000m với vùng phủ sóng trạm 250m Trên trạm có gắn thực thể truyền thơng CBR (Constrant Bit Rate) FPT dựa giao thức tầng giao vận UDP TCP với kích thước gói tin 1500 bytes tốc độ phát CBR không đổi 100 bps, phát đến trạm kết nối theo mô Để đánh giá hiệu hoạt động giao thức định tuyến thực đánh giá dựa vào tải đưa vào mạng với việc đánh giá thông số gồm thông lượng (throughput), độ trễ (delay), độ thăng gián (jitter) tỉ lệ gói tin 86 (packet loss ratio) Thời gian mô dành cho toàn kịch 30 phút, tham số tải đưa vào mạng giao thức định tuyến Do đặc thù mạng Ad Hoc topo mạng động, băng thông hạn chế, khả liên kết nút mạng thay đổi, lên việc phân tích hiệu giao thức định tuyến mạng Ad Hoc ta cần xét đến đặc tính như: độ lớn mạng thể số nút mạng, nút mạng kết nối thông qua số lượng nút hàng xóm nó, q trình thay đổi cấu hình vật lý mạng theo thời gian (do nút di chuyển mạng hoạt động) dạng truyền thơng mạng đồng dạng, khơng đồng dạng bùng phát Đây mức độ tải mạng 4.5.2 Thực mô Sau xây dựng script mô cho bốn giao thức, ta thực mô theo giao thức định tuyến cách chọn giao thức định tuyến cần mô thực lệnh sau: ns dsdv_aodv_dsr_olsr_09.tcl ↵ ta hình nam mơ sau: Hình 4.6: Đồ hình mơ 50 node mạng ah hoc Mỗi giao thức sau mô ta có tệp vết ghi lại tồn kiện xảy mạng dựa vào tệp vết ta sử dụng mã script perl để đánh giá hiệu cho giao thức 87 4.5.3 Đánh giá hiệu giao thức mạng Để đánh giá hiệu hoạt động giao thức mạng thực đánh giá thông số gồm thông lượng (throughput), độ trễ (delay), thăng giáng đ ộ t r ễ (jitter) tỉ lệ gói tin (packet loss ratio) theo kết nối TCP lưu lượng vận chuyển FTP kết nối UDP luồng sinh lưu lượng không đổi CBR (Constant Bit Rate), giao thức thực tren kịch mô phỏng, nghĩa đồ hình mạng nhau, trình di chuyển nút thời gian mô nút với tải đưa vào mạng để đánh giá hiệu giao thức định tuyến Ứng với giao thức định tuyến cho ta kết đánh giá thông qua biểu đồ 4.5.3.1 Thông lượng trung bình Thơng lượng trung bình tồn mạng tính tổng thơng lượng trung bình kết nối Thơng lượng trung bình kết nối tổng kích thước gói tin nhận chia cho thời gian truyền lưu lượng qua kết nối Thông lượng trung bình kết nối (Mbps) = Tổng (Kích thước gói tin) / (Thời gian gian nhận gói tin cuối - Thời gian gửi gói tin đầu tiên) (Mbps) Hình 4-7: Thơng lượng trung bình tồn mạng Đồ thị biểu thị thơng lượng trung bình giao thức định tuyến khác suốt khoảng thời gian mơ Trục hồnh biểu thị khoảng thời gian mô phỏng, khoảng thời gian mô tính giây, trục tung biểu diễn thơng lượng trung bình tồn mạng, (bao gồm tất kết nối, tất thực thể có tham gia vào trình truyền thơng) theo đơn vị tính mêgabít Vậy biểu đồ biểu diễn thơng lượng trung bình theo Mbps Nhìn vào biểu đồ ta thấy thơng lượng trung bình vào thời gian đầu mơ giao thức đạt 3Mbps, vào thời gian tải đưa vào mạng chưa cao Sau 88 giao thức vào ổn định Giao thức DSR đạt hiệu cao nhất, thơng lượng 10Mbps, Cịn giao thức AODV đạt thơng lượng trung bình cao xấp xỉ ngưỡng 6Mbps, OLSR ổn định mức 4Mbps giao thức DSDV có thơng lượng trung bình thấp mức 3Mbps 4.5.3.2 Độ trễ trung bình Độ trễ trung bình tồn mạng tính tổng độ trễ kết nối Độ trễ trung bình kết nối tổng độ trễ gói tin gửi thành cơng chia cho tổng số lượng gói tin nhận Độ trễ trung bình kết nối = Tổng(Thời gian nhận gói tin – thời gian gửi gói tin) / Số gói tin nhận Độ trễ trung bình tồn mạng = Tổng (Độ trễ trung bình kết nối) Hình 4-8: Độ trễ trung bình tồn mạng Trục hồnh biểu đồ biểu diễn số gói tin truyền được, trục tung biểu diễn độ trễ truyền thơng tính theo giây Nhìn vào biểu đồ ta thấy độ trễ trung bình giao thức AODV có giá trị cao nhất, đạt đến gần 800 giậy 500 gói tin Độ trung bình giao thức DSR giao thức DSDV tăng theo số lượng gói tin truyền mạng Giao thức OLSR giao thức có độ trễ thấp nhất, đạt 100 giây gần 3500 gói tin khơng táng nhiều số lượng gói tin truyền mạng tăng cao 4.5.3.3 Thăng giáng độ trễ trung bình Thăng giáng độ trễ so với độ trễ trung bình hay cịn gọi biến đổi độ trễ so với độ trễ trung bình, tính mức độ chênh lệch so với độ trễ trung bình Thăng giáng độ trễ trung bình = Độ trễ gói tin mạng / Độ trễ trung bình tồn mạng 89 Hình 4-9: Thăng giáng độ trễ trung bình tồn mạng Nhìn vào biểu đồ ta thấy thăng giáng độ trễ so với độ trễ trung bình giao thức DSDV, DSR,OLSR ổn định mức 50 giây cho toàn gói tin truyền mạng, với giao thức AODV có thăng giáng độ trễ so với độ trễ trung bình có khoảng lên tới 100 giây sau dần vào ổn định 100 giây 4.5.3.4 Tỷ lệ gói tin Tỷ lệ gói tin tồn mạng tính tổng số gói tin gửi trừ số gói tin nhận chia cho số gói tin gửi tính theo đơn vị thời gian Tỉ lệ gói tin = Tổng (Số gói tin gửi – Số gói tin nhận được) / Số gói tin gửi (%) Hình 4-10: Tỷ lệ gói tin tồn mạng 90 Thơng số biểu đồ trục hồnh diễn tả thời gian mơ phỏng, trục tung biểu diễn tỷ lệ gói tin tính theo đơn vị phần trăm Nhìn vào biểu đồ ta thấy tỷ lệ gói tin giao thức AODV có tỷ lệ gói tin tăng đột biến vào khoảng thời gian từ 25 đến 30 giây cuối cịn tỷ lệ gói tin trung bình giao thức OLSR, DSDV, DSR đạt gần xấp xỉ khoảng từ 1% đến 1,5% OLSR có tỷ lệ gói tin thấp Như đánh giá hiệu chung giao thức ta nhận thấy: - Với giao thức DSR giao thức AODV có thơng lượng cao bốn giao thức nhiên có độ trễ cao tăng theo số lượng gói tin truyền mạng tỷ lệ gói tin cho tồn mạngcó thời điểm cao vút - Giao thức DSDV OLSR hai giao thức có thơng lượng trung bình mức độ vừa phải với OLSR gần 5Mbps, DSDV thấp nhiên lại có độ trễ trung bì nh tỷ lệ gói tin tồn mạng lại thấp 4.5.4 Đánh giá tuyến đường thiết lập thời gian mô Để đánh giá tuyến thiết lập vào thời điểm khác theo giao thức, ta dựa vào tệp kết mô để tìm tuyến di chuyển nút làm hỏng tuyến từ nút nguồn phải tìm tuyến Kết mơ tuyến đường từ nút đến nút 23 theo giao thức DSDV khoảng thời gian 10 giây đầu ta được: tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSDV_50.tr 23 10 Tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: > 10 > 27 > 18 > > 23 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSDV_50.tr 23 20 Vào 15.00000 (s) node di chuyển từ: (850.00, 950.00, 0.00), đến: (910.00, 730.00), vận tốc:200.00 (m/s) Tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: Do nút di chuyển vào giây thứ 15 lên tuyến đường cũ bị hỏng, DSDV xá lập lại tuyến mới: > 27 > 18 > > 23 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSDV_50.tr 23 30 Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) lên tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài DSDV xác lập lại: > 25 > 23 Đánh giá tuyến đường theo giao thức AODV: tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _AODV_50.tr 23 10 Tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: > 27 > 18 > > 23 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _AODV_50.tr 23 20 Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) AODV xác lập lại tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _AODV_50.tr 23 30 91 Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) Ta thấy nút 25 di chuyển lằm khoảng truyền thông nút 23 lên tuyến giữ nguyên suốt thời gian mô > 25 > 23 Đánh giá tuyến đường theo giao thức OLSR: tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _OLSR_50.tr 23 10 Tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: > 27 > 18 > > 23 Ta thấy theo giao thức OLSR, khoảng 10 giây khơng khác so với hai giao thức trước AODV DSDV tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _OLSR_50.tr 23 20 Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) Tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: > 25 > 23 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _OLSR_50.tr 23 30 Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) nút 25 có di chuyển nằm phạm vi truyền sóng nút 23 lên OLSR xác lập tuyến có độ dài bằng: > 25 > 23 Đánh giá tuyến đường theo giao thức DSR tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSR_50.tr 23 10 Tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: > 27 > 18 > > 23 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSR_50.tr 23 20 Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) Tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSR_50.tr 23 30 Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) Tuyến đường từ nút đến nút 23 có độ dài bằng: Cuối ta thấy với giao thức DSR giống DSDV hay AODV hay OLSR giao thức trước Tuy nhiên kết mô lại khác ta thay đổi liên kết: tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSR_50.tr 12 29 10 Tuyến đường từ nút 12 đến nút 29 có độ dài bằng: 12 > > 44 > 20 > 23 > 35 > 33 > 19 > 29 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSR_50.tr 12 29 30 Khơng tìm thấy tuyến từ 12 đến 29 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSDV_50.tr 12 29 10 92 Tuyến đường từ nút 12 đến nút 29 có độ dài bằng: 12 > > 44 > 20 > 23 > 35 > 33 > 19 > 29 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSDV_50.tr 12 29 20 Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) Vào 15.00000 (s) node 19 di chuyển từ: (1400.00, 850.00, 0.00), đến: (1300.00, 580.00), vận tốc:300.00 (m/s) Tuyến đường từ nút 12 đến nút 29 có độ dài bằng: 12 > > 44 > 15 > 25 > 19 > 29 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _DSDV_50.tr 12 29 30 Vào 6.00000 (s) node di chuyển từ: (250.00, 600.00, 0.00), đến: (1450.00, 50.00), vận tốc:50.00 (m/s) Vào 15.00000 (s) node 19 di chuyển từ: (1400.00, 850.00, 0.00), đến: (1300.00, 580.00), vận tốc:300.00 (m/s) Tuyến đường từ nút 12 đến nút 29 có độ dài bằng: 12 > > 24 > 19 > 29 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _AODV_50.tr 12 29 10 Tuyến đường từ nút 12 đến nút 29 có độ dài bằng: 12 > > 44 > 20 > 23 > 35 > 33 > 19 > 29 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _AODV_50.tr 12 29 20 Vào 6.00000 (s) node di chuyển từ: (250.00, 600.00, 0.00), đến: (1450.00, 50.00), vận tốc:50.00 (m/s) Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) Vào 15.00000 (s) node 19 di chuyển từ: (1400.00, 850.00, 0.00), đến: (1300.00, 580.00), vận tốc:300.00 (m/s) Tuyến đường từ nút 12 đến nút 29 có độ dài bằng: 12 > > 25 > 19 > 29 tannd@tannd-laptop: ~/Desktop/NS2 $ perl routerlist.pl _OLSR_50.tr 12 29 20 Vào 6.00000 (s) node di chuyển từ: (250.00, 600.00, 0.00), đến: (1450.00, 50.00), vận tốc:50.00 (m/s) Vào 9.00000 (s) node 25 di chuyển từ: (1350.00, 1250.00, 0.00), đến: (950.00, 100.00), vận tốc:100.00 (m/s) Vào 15.00000 (s) node 19 di chuyển từ: (1400.00, 850.00, 0.00), đến: (1300.00, 580.00), vận tốc:300.00 (m/s) Tuyến đường từ nút 12 đến nút 29 có độ dài bằng: 12 > > 25 > 19 > 29 Bây ta thấy vào cuối thời gian mô kết khám phá tuyến DSDV, DSR, AODV, OLSR lại khác mà AODV DSDV, OLSR lại tìm tuyến tối ưu cịn DSR khơng tìm 4.6 Tóm tắt chương Chương thực xây dựng chương trình mơ đánh giá mạng vô tuyến Ad Hoc với 50 nút tham gia kết nối mạng tác giả thực mô kết 93 nối thực truyền liệu dựa giao thức truyền có kết nối, điều khiển cửa sổ trượt TCP giao thức truyền không kết nối UDP dựa theo mơ hình truyền khơng đổi cbr Sau mơ luận văn trình bày biểu đồ biểu thị thơng lượng trung bình tồn mạng, điộ trễ trung bình, thăng giáng độ trễ so với độ trễ trung bình, tỷ lệ gói tin liệt kê tuyến Từ chương trình mơ này, tác giả mong muốn phần giải yêu cầu đặt toán 94 KẾT LUẬN Mạng vô tuyến Ad Hoc mạng mà nút mạng tổ chức cách ngang hàng với nhau, nghĩa mạng khơng có máy chủ, khơng có định tuyến lên nút mạng vừa máy chủ, vừa máy khách, lại vừa định tuyến, nút mạng cần có tính tự tổ chức, tự thích ứng trạng thái, đồ hình mạng thay đổi gia nhập mạng nút mới, trình ngắt bỏ kết nối, Hơn đặc thù mạng Ad Hoc nút chủ yếu sử dụng lượng pin để trì trình hoạt động mạng sử dụng giao thức định tuyến để hệ thống tốn lượng hoạt động hiệu vấn đề cần quan tâm Đề tài luận văn tốt nghiệp "Định tuyến mạng Ad Hoc vô tuyến" chủ đề Việt Nam, chưa nhiều người khai thác, ứng dụng Để đạt mục tiêu đề gia, tác giả tìm hiểu nghiên cứu dùng mô để đánh giá hiệu mạng Cấu trúc luận văn chia thành bốn chương trình bày vấn đề mạng vô tuyến có sở hạ tầng, mạng vơ tuyến khơng có sở hạ tầng Ad Hoc Trình bầy mơ hình truyền thơng, kỹ thuật điều chế tầng vật lý với chức điều khiển truy nhập môi trường truyền MAC chuẩn dùng cho mạng vô tuyến Ad Hoc Chương 3, luận văn trình bầy chi tiết giao thức định tuyến dùng mạng vô tuyến Ad Hoc, tác giả đưa trình nghiên cứu bốn giao thức định tuyến thông dụng OLSR, AODV, DSR DSDV, giao thức định tuyến thông dụng dùng mạng vô tuyến Ad Hoc đặc trưng cho hai phương pháp định tuyến giao thức định tuyến điều khiển theo bảng ghi, giao thức định tuyến theo yêu cầu khởi phát từ nguồn định tuyến lai ghép Để làm rõ đánh giá hiệu hoạt động giao thức trên, tác giả tiến hành mô để đánh giá hiệu hoạt động giao thức Thông qua kết mơ ta thấy ưu điểm khác giao thức, qua tùy vào mơ hình mạng cụ thể ta có lựa chọn tốt cho nhu cầu ứng dụng Như trình bầy, mạng vơ tuyến Ad Hoc nhiều thách thức mặt cơng nghệ cần giải quyết, vấn đề định tuyến đường cho gói tin truyền mạng vấn đề quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu hoạt động mạng vô tuyến Ad Hoc Hướng nghiên cứu - Nghiên cứu đánh giá hiệu mạng vô tuyến Ad Hoc sử dụng giao thức định tuyến ZRP, ABR, CGSR, SSR, - Nghiên cứu, xây dựng triển khai vấn đề an ninh cho mạng vô tuyến Ad Hoc - Nghiên cứu, xây dựng triển khai hệ thống dự báo thời tiết, cứu hộ, cứu nạn, hệ thống cảnh báo xâm nhập trái phép vào vùng biên giới quốc gia sử dụng mạng vô tuyến Ad Hoc 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Đình Việt (2008), Bài giảng đánh giá hiệu mạng máy tính, Trường Đại học Công nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội Tiếng Anh AndreaGoldsmith (2005), Wireless Communication, Cambridge University Charles E Perkins and P Bhagwat (1994), Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing (DSDV) for Mobile Computers, SIGCOMM ’94: Computer Communications Review, 24(4), 234–244, October 1994 Dharma Prakash Agrawal-Qing-An Zeng (2006), Introduction to Wirreless and Mobile Systems Jochen H.Schiller (2000), Mobile Communication, Addison Wesley Martin Sauter (2006), Communication Systems for the Mobile Information Society, John Wiley & Sons Lt Matthew Gast (2002), 802.11 Wireless Networks The Definitive Guide, O'Reill Michel Barbeau and Evangelos Kranakis(2007), Principles of Ad Hoc Networking, John Wiley & Sons Ltd P Nicopolitidis, M S Obaidat, G I Papadimitriou and A S Pomportsis (2003), Wireless NetWorks, John Wiley & Sons Ltd 10 Stefano Basagni, Macro Contisilvia giordano and Ivan Stojmenovic (2004), Mobile Ad Hoc Networking, John Wiley & Sons 11 Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa(2008), Ad Hoc Mobile Wireless Networks Principles, Protocols and Applications, Taylor & Francis Group 12 T.S Rappaport (1996), Wireless communications, principles and practice, Prentice Hall 13 Vijay K Garg(2007), Wireless Communication and NetWorking, Morgan Kaufmann Publishers 14 http://stargazer.bridgeport.edu/sed/fcourses/cpe481/Lectures 15 http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html 16 http://www.ietf.org/rfc/rfc2501.txt 17 http://www.isi.edu/nsnam/vint/ 18 http://users.crhc.illinois.edu/nhv/ 19 Kevin Fall and Kannan Varadhan (2005), http://www.isi.edu/nsnam/ns/nsdocumentation.html 20 http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page 21 http://www.cs.binghamton.edu/~nael/cs527/notes 22 http://www.geocities.com/tracegraph/ 23 http://tower.t16.ds.pwr.wroc.pl/~wido/tracegraph.php 24 http://brylant.ists.pwr.wroc.pl/~jmalek/tracegraph.php 96 25 http://www.gnuplot.info/ 26 http://www-mash.cs.berkeley.edu/vint/xgraph ... III: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG VÔ TUYẾN AD HOC 3.1 Giới thiệu định tuyến mạng Ad hoc [9]-[10]3.2 Các yêu cầu thuật toán định tuyến cho mạng 3.2 Phân loại thuật toán định tuyến cho mạng Ad Hoc 3.2 Định. .. chương Chương luận văn giới thiệu khái quát lịch sử phát triển mạng Ad hoc công nghệ sử dụng mạng vô tuyến Ad hoc vấn đề định tuyến mạng Ad hoc vấn đề đáng quan tâm định trực tiếp đến hiệu mạng, vấn... HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN DUY TÂN ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC VƠ TUYẾN Ngành: Cơng Nghệ Thơng Tin Chun ngành: Truyền liệu Mạng máy tính Mã số: 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG