Nghiên cứu phương pháp cải tiến giao thức định tuyến AOMDV nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cho mạng manet

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hà Mạnh Huy NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AOMDV NHẰM ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG MANET LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hà Mạnh Huy NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AOMDV NHẰM ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG MANET Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐỖ ĐÌNH CƯỜNG Thái Nguyên - 2020 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu đề tài luận văn: “Nghiên cứu phương pháp cải tiến giao thức định tuyến AOMDV nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cho mạng MANET” nhận giúp đỡ, bảo nhiệt tình thầy, giáo thuộc Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên để hoàn thành luận văn Với tình cảm chân thành, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn Ban giám hiệu, phòng Đào tạo, Khoa Công nghệ thông tin, thầy giáo, cô giáo thuộc Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên tham gia quản lý, giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập, nghiên cứu Tơi xin bày tỏ biết ơn đặc biệt đến Thầy TS Đỗ Đình Cường - người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ kiến thức, tài liệu phương pháp để tơi hồn thành đề tài luận văn thạc sĩ Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, cổ vũ, khích lệ giúp đỡ suốt thời gian qua Mặc dù có nhiều cố gắng suốt q trình thực đề tài, song cịn có mặt hạn chế, thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp dẫn thầy giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2020 Học viên Hà Mạnh Huy MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG MANET 1.1 Tổng quan mạng MANET 1.1.1 Định nghĩa mạng MANET 1.1.2 Đặc điểm mạng MANET 1.1.3 Ứng dụng mạng MANET 1.1.3.1 Ứng dụng quân đội 1.3.1.2 Các ứng dụng sống 1.3.1.3 Mạng cảm biến 1.3.1.4 Mạng Rooftop 1.3.1.5 Mở rộng phạm vi điểm truy cập 10 1.2 Giao thức định tuyến đa đường AOMDV 10 1.2.1 Tổng quan giao thức AOMDV 10 1.2.2 Vấn đề chống định tuyến lặp 12 1.2.3 Các đường tách biệt 14 1.2.4 Bảng định tuyến 20 1.2.5 Thuật toán cập nhật đường 21 1.2.6 Tiến trình khám phá đường 23 1.2.7 Cơ chế bảo trì đường 26 1.2.8 Cơ chế chuyển tiếp liệu 26 1.3 Một số nghiên cứu cải tiến giao thức AOMDV 27 1.4 Tổng kết chương 29 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG MANET TRONG GIAO THỨC QCLR 31 2.1 Đề xuất ý tưởng cải tiến cho giao thức AOMDV 31 2.2 Xây dựng hàm lượng giá đường theo QoS 33 2.2.1 Phân lớp ứng dụng theo yêu cầu QoS 33 3.2.2 Phương pháp định chọn đường 33 2.2.3 Xác định trọng số tiêu chuẩn QoS 36 2.3 Dự đoán chất lượng liên kết tầng MAC 40 2.3.1 Ước lượng thời gian trễ theo thời gian phục vụ 41 2.3.2 Ước lượng tỉ lệ lỗi frame liên kết 45 2.4 Phát triển giao thức QCLR từ giao thức AOMDV 46 2.4.1 Xây dựng hàm lượng giá đường 46 2.4.2 Cơ chế định tuyến QoS 48 2.9 Tổng kết Chương 50 CHƯƠNG KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 52 3.1 Kịch mô 52 3.2 Các độ đo đánh giá hiệu 53 3.3 Các kết đánh giá 54 3.3.1 Độ trễ truyền gói tin trung bình 54 3.3.2 Thông lượng trung bình 56 3.3.3 Tỉ lệ truyền gói thành cơng 57 3.3.4 Tải định tuyến 59 3.3.5 Độ biến thiên trễ truyền gói tin 60 3.4 Tổng kết Chương 63 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 MỞ ĐẦU Được 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 hướng nghiên cứu khác Định tuyến mạng MANET vấn đề cần quan tâm giải nghiên cứu cải tiến hiệu mạng MANET Đã có nhiều cải tiến nghiên cứu đề xuất nhằm cải tiến giao thức định tuyến cho mạng MANET Có thể phân nhóm nghiên cứu theo mục tiêu chúng bao gồm: Tăng độ bền vững đường chọn, nâng cao hiệu định tuyến, đảm bảo an ninh định tuyến, định tuyến hỗ trợ QoS, định tuyến với chế tiết kiệm lượng Trong ngữ cảnh triển khai mạng MANET với yêu cầu cụ thể, cần lựa chọn, cải tiến sử dụng giao thức định tuyến cách phù hợp Đối với vấn đề định tuyến hỗ trợ QoS, giao thức định tuyến phải có khả chọn đường phù hợp với yêu cầu QoS liệu cần truyền Tại nút mạng, luồng liệu có yêu cầu QoS khác truyền theo đường khác Do giao thức định tuyến đơn đường hỗ trợ tìm đường sau tiến trình định tuyến nên chọn đường khác theo luồng liệu có yêu cầu QoS khác Do đó, giao thức định tuyến đa đường lựa chọn thích hợp để tích hợp chế định tuyến QoS Các giao thức định tuyến đa đường có khả tìm sử dụng nhiều đường đồng thời từ nút nguồn tới nút đích Trong thời gian qua, có nhiều giao thức định tuyến đa đường đề xuất Tuy nhiên giao thức định tuyến đa đường đề xuất này, vấn đề định tuyến theo yêu cầu chất lượng dịch vụ lớp chương trình ứng dụng phân loại theo chuẩn ITU-T G.1010 chưa giải Mục tiêu đề tài nghiên cứu phương pháp cải tiến cho giao thức đa đường AOMDV sở đề xuất phương pháp phân lớp ứng dụng theo yêu cầu chất lượng dịch vụ theo chuẩn ITU-T G1010, phương pháp tính trọng số cho tham số chất lượng dịch vụ, kỹ thuật dự đoán chất lượng liên kết tầng MAC, phương pháp triển khai cải tiến giao thức AOMDV theo cách tiếp cận liên tầng đảm bảo yêu cầu QoS, kiểm nghiệm đánh giá kết cải tiến đề xuất sở mô Luận văn có bố cục sau: Sau phần mở đầu, Chương luận văn nội dung giới thiệu tổng quan mạng MANET, giao thức định tuyến đa đường AOMDV số kỹ thuật cải tiến giao thức định tuyến AOMDV Chi tiết phương pháp cải tiến giao thức định tuyến AOMDV nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cho mạng MANET trình bày Chương Kết thực nghiệm nhằm kiểm nghiệm, đánh giá hiệu phương pháp cải tiến so với phương pháp ban đầu trình bày Chương Cuối phần kết luận đưa nội dung tổng kết hướng phát triển luận văn CHƯƠNG ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG MANET 1.1 Tổng quan mạng MANET 1.1.1 Định nghĩa mạng MANET Mạng ad hoc di động (MANET) [5] mạng hình thành tập nút (máy/thiết bị) không dây, di động mà trợ giúp trạm quản lý tập trung, sở hạ tầng truyền thơng có trước can thiệp người dùng Việc truyền thông nút thực hai nút đủ gần để trao đổi gói tin Hình 1.1 Ví dụ mạng MANET Có thể hình dung mạng MANET đồ thị, nút mạng biểu diễn đỉnh đồ thị Nếu hai nút truyền thơng trực tiếp với nhau, liên kết biểu diễn đường nối hai nút Đồ thị biểu diễn đồ thị tùy ý, thay đổi hình dạng thời điểm Mạng MANET mạng độc lập, kết nối với mạng khác lớn hơn, ví dụ mạng Internet Trong Hình 1.1 ví dụ mạng MANET gồm nút Phạm vi truyền thông nút biểu diễn hình trịn Các nút nằm phạm vi truyền thơng truyền thông trực tiếp với Kết nối nút mạng đặc trưng khoảng cách nút tính sẵn sàng hợp tác để tạo thành mạng tạm thời Các tính chất đặc trưng kết nối mạng MANET bao gồm: (1) Khoảng cách nút: Khoảng cách nút trạng thái gần chúng định nghĩa ranh giới mạng Chỉ cần hai nhiều nút chuyển động bán kính định tạo thành mạng ad-hoc Chính chuyển động làm cho khoảng cách nút thay đổi gây chất đặc biệt (ad-hoc) mạng (2) Tính sẵn sàng hợp tác: (1) điều kiện cần, chưa phải điều kiện đủ để thành lập mạng ad-hoc Các nút khoảng cách đủ gần phải sẵn sàng hợp tác để tạo thành mạng Nói cách khác, tự thân nút định “online” hay “offline” (3) Mạng ngang hàng tạm thời: Tại thời điểm nào, mạng ad-hoc xác định nút “online” khoảng cách định Một nút ln có xu hướng tham gia hay biến khỏi mạng Do đó, mạng coi tạm thời Hơn nữa, khơng có sở hạ tầng mạng cho trước, nút mạng phải truyền thông theo kiểu ngang hàng (peer-to-peer) 1.1.2 Đặc điểm mạng MANET Do ad hoc 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 trị thiết bị đầu cuối, vừa đóng vai trị định tuyến nên mạng ad hoc di động cịn có số đặc điểm bật sau [4]:  Các nút mạng có tài nguyên hạn chế: Mỗi nút di động mạng cảm biến, điện thoại thơng minh máy tính xách tay Thơng thường thiết bị có tài ngun hạn chế so với máy tính mạng có dây không dây truyền thống tốc độ xử lý, dung lượng nhớ lượng nguồn pin nuôi sống hoạt động nút  Chất lượng liên kết hạn chế: Các liên kết khơng dây thường có băng thơng nhỏ so với liên kết có dây Ngoài ra, ảnh hưởng chế đa truy cập, vấn đề suy giảm tín hiệu, nhiễu yếu tố khác, băng thông thực liên kết không dây thường thấp nhiều so với tốc độ truyền tối đa theo lý thuyết môi trường truyền khơng dây  Cấu trúc động: Do tính chất di chuyển ngẫu nhiên nút mạng nên cấu trúc loại mạng thường xuyên thay đổi cách ngẫu nhiên thời điểm không xác định trước Trong thay đổi, cấu trúc mạng có thêm kết nối hai chiều kết nối chiều  Độ bảo mật thấp mức độ vật lý: Mạng không dây di động thường 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 nghe lén, giả mạo công từ chối dịch vụ thường dễ triển khai mạng ad ho di động mạng có dây truyền thống Có thể thấy đặc điểm yếu tố ảnh hưởng nhiều đến hiệu mạng ad hoc di động Để triển khai mạng ad hoc di động thực tế, thiết kế mạng phải giải thách thức sinh đặc điểm nêu mạng Những thách thức gồm vấn đề kỹ thuật khả truyền liệu định tuyến hiệu kích thước mạng thay đổi; đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho chương trình ứng dụng; chế chuyển đổi số dịch vụ từ mơ hình client-server; tiết 52 CHƯƠNG KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.1 Kịch mô Phần mềm mô NS2 sử dụng để đánh giá hiệu giao thức đề xuất QCLR so với giao thức AOMDV Các tham số mơ hình mô lựa chọn sở làm bật chế định tuyến QoS cho lớp lưu lượng liệu khác Mô thực khơng gian vng với kích thước cạnh 2000 mét Kích thước mạng thay đổi từ 16 nút đến 25 nút, 36 nút 49 nút Tải lưu lượng định nghĩa tỷ lệ phần trăm số luồng liệu sử dụng mô chia cho số lượng luồng liệu tối đa Công nghệ IEEE 802.11b sử dụng cho hoạt động nút tầng MAC tầng Vật lý với khoảng cách truyền tối đa nút 250 mét, tốc độ truyền tối đa nút qua kênh truyền 11 Mbps mơ hình truyền tín hiệu Shadowing Cấu trúc mạng với vị trí khởi tạo ban đầu nút thiết lập dạng ma trận để đảm bảo tồn đường kết nối cặp nút mạng Khoảng cách ban đầu hai nút ma trận 200 mét Các nút mạng thành nhóm có số lượng nút xấp xỉ Trong q trình mơ phỏng, tất nút di chuyển cách ngẫu nhiên với vận tốc 10 m/s Thời gian mô 1000 giây nút nguồn khởi tạo tiến trình truyền lưu lượng giây thứ Mơ hình sinh lưu lượng lựa chọn mơ hình sinh lưu lượng với tốc độ cố định (CBR) với giao thức tầng Chuyển vận UDP Để phân biệt lớp lưu lượng liệu, trường ClassID bổ sung vào gói liệu CBR sinh Hiệu hai giao thức đánh giá cho lưu lượng liệu Lớp Lớp tương ứng với luồng lưu lượng CBR hoạt động tốc độ 64 kbps 200 kbps Mỗi mô thực lặp lại 10 lần với thay đổi ngẫu nhiên cách lựa chọn cặp nút nguồn-đích 53 Chi tiết tham số chung tham số riêng sử dụng mô tổng kết tương ứng Bảng 3.1 Bảng 3.2 Tham số Giá trị Kích thước mạng (16, 25, 36, 49) nút Topo mạng ban đầu Ma trận vuông Khoảng cách ban đầu nút 200m Diện tích mơ 2000m x 2000m Khoảng cách truyền tối đa 250m Tải lưu lượng (20%, 40%, 60%, 80%) Công nghệ tầng PHY/MAC 802.11b Mơ hình truyền Shadowing Mơ hình di chuyển Random way point Vận tốc di chuyển trung bình 10 m/s Thời gian mơ 1000 giây Thời điểm sinh lưu lượng Giây thứ Bảng 3.1 Các tham số chung mô Tham số Lớp Lớp Mơ hình sinh lưu lượng CBR CBR Giao thức tầng Chuyển vận UDP UDP Tốc độ lưu lượng liệu 64 kbps 200 kbps Trọng số (WD; WL) (0,53; 0,47) (0,40; 0,60) Bảng 3.2 Các tham số riêng mô 3.2 Các độ đo đánh giá hiệu Hiệu giao thức QCLR AOMDV đánh giá theo độ đo hiệu sau: 54  Độ trễ truyền gói tin trung bình: Thời gian trung bình để truyền gói tin từ nút nguồn tới nút đích Đơn vị tính mili giây (ms)  Thơng lượng trung bình: Tổng lượng liệu nút đích nhận đơn vị thời gian Đơn vị tính kilo-bit / giây (kpbs)  Tải định tuyến: Tỉ lệ số gói tin điều khiển tổng số gói tin gửi  Tỉ lệ truyền gói thành cơng: Tỉ lệ phần trăm tổng số gói tin nhận nút đích tổng số gói tin gửi nút nguồn  Độ biến thiên trễ truyền gói: Độ chênh lệch giá trị trễ truyền từ nguồn tới đích hai gói tin liên tiếp nhận nút đích Đơn vị tính mili-giây (ms) 3.3 Các kết đánh giá 3.3.1 Độ trễ truyền gói tin trung bình Độ trễ gói tin trung bình đo kịch sử dụng luồng lưu lượng liệu thuộc Lớp Lớp 2, kích thước mạng 36 nút tải lưu lượng thay đổi từ 10% tới 90% Kết mô đưa Bảng 3.3 biểu diễn đồ thị Hình 3.1 55 Tải lưu lượng (%) Trễ truyền gói trung bình lưu lượng Lớp (ms) Trễ truyền gói trung bình lưu lượng Lớp (ms) QCLR AOMDV QCLR AOMDV 10 19,87 23,41 40,72 52,16 20 36,04 52,48 74,98 90,45 30 38,62 65,15 99,63 125,07 40 43,98 72,73 112,37 175,94 50 44,39 75,32 142,81 198,54 60 44,55 83,49 167,38 234,64 70 51,27 90,66 209,75 297,19 80 67,38 104,94 266,80 332,18 90 87,48 116,32 312,64 359,29 Trung bình 48,18 76,06 158,56 207,27 Bảng 3.3 Trễ truyền gói trung bình giao thức QCLR AOMDV Hình 3.1 Trễ truyền gói trung bình giao thức QCLR & AOMDV Số liệu Bảng 3.3 đồ thị Hình 3.1 cho thấy: độ trễ truyền gói trung bình giao thức QCLR nhỏ so với giao thức AOMDV 56 hai lớp lưu lượng liệu Độ giảm trung bình trễ truyền gói với lưu lượng Lớp 1, lưu lượng Lớp trung bình hai lớp tương ứng xấp xỉ 37%, 24% 31% Mặc dù giao thức QCLR cần nhiều thời gian để xử lý gói tin điều khiển nút so với giao thức AOMDV độ đo định tuyến giao thức QCLR có chứa tham số thành phần trễ thời gian phục vụ nên giao thức ưu tiên chọn đường có tổng trễ theo thời gian phục vụ nhỏ Vì vậy, thời gian trễ nút mạng sử dụng giao thức QCLR để chuyển tiếp gói tin nhỏ so với giao thức AOMDV 3.3.2 Thơng lượng trung bình Kiểm nghiệm thứ hai sử dụng lưu lượng liệu Lớp với hai tải lưu lượng 20% 80% Với tải lưu lượng, kích thước mạng thay đổi từ 16 tới 25, 36 49 nút Kết mô đưa Bảng 3.4 đồ thị biểu diễn biến đổi thơng lượng trung bình theo kích thước mạng Hình 3.2 Số nút Thơng lượng trung bình lưu lượng 20% (kpbs) Thơng lượng trung bình lưu lượng 80% (kpbs) QCLR AOMDV QCLR AOMDV 16 183,49 130,85 162,53 115,94 25 125,93 87,94 93,93 64,93 36 106,40 63,66 85,94 41,04 49 60,66 50,11 37,33 17,04 Trung bình 119,12 83,14 94,93 59,74 Bảng 3.4 Thơng lượng trung bình giao thức QCLR AOMDV Kết cho thấy giao thức QCLR đạt thơng lượng trung bình với tải lưu lượng 20%, 80% trung bình hai tải lưu lượng so với giao thức AOMDV tương ứng xấp xỉ 30%, 37% 34% Khi kích thước mạng tăng 57 lên, thông lượng hai giao thức giảm thông lượng giao thức QCLR cao so với thông lượng giao thức AOMDV Hình 3.3 Thơng lượng trung bình giao thức QCLR & AOMDV Kết phản ánh khác biệt độ đo định tuyến chế định tuyến hai giao thức Do giao thức QCLR chọn đường theo chế ưu tiên đường có tỉ lệ lỗi gói tin độ trễ nhỏ giao thức AOMDV chọn đường theo chế ưu tiên đường ngắn số chặng nên lượng liệu chuyển tiếp đến nút đích theo đường giao thức QCLR lớn so với giao thức AOMDV 3.3.3 Tỉ lệ truyền gói thành cơng Kết mơ tỉ lệ truyền gói thành cơng hai giao thức QCLR AOMDV đưa Bảng 3.5 đồ thị biểu diễn biến đổi tỉ lệ truyền gói thành cơng theo tải lưu lượng biểu diễn Hình 3.3 Trong kịch mơ này, kích thước mạng cố định 36 nút 58 tải lưu lượng thay đổi từ 20% tới 40%, 60 % 80% lưu lượng thuộc Lớp Lớp Tải lưu lượng (%) Tỉ lệ truyền thành Tỉ lệ truyền thành công lưu lượng Lớp công lưu lượng Lớp (%) (%) QCLR AOMDV QCLR AOMDV 20 93,74 85,02 70,08 62,94 40 90,39 80,73 64,30 55,38 60 88,91 78,13 32,83 15,89 80 85,84 76,95 25,94 9,10 Trung bình 89,72 80,21 48,29 35,83 Bảng 3.5 Tỉ lệ truyền thành công giao thức QCLR AOMDV Kết mô cho thấy giao thức QCLR có tỉ lệ truyền gói tin thành cơng cao so với giao thức AOMDV hai lớp lưu lượng Độ chênh lệch thông số hiệu lưu lượng Lớp 1, Lớp trung bình lớp tương ứng xấp xỉ 11%, 26% 19% Tỉ lệ truyền thành công hai giao thức chênh lệch không lớn lưu lượng liệu thuộc Lớp tải lưu lượng biến đổi Đối với lưu lượng Lớp 2, tỉ lệ truyền thành công hai giao thức giảm xuống giá trị tham số hiệu mà giao thức QCLR đạt cao so với giao thức AOMDV Đây kết việc giao thức QCLR ưu tiên chọn đường có độ bền cao hơn, tỉ lệ lỗi gói tin nhỏ độ trễ nhỏ giao thức AOMDV ưu tiên chọn đường có số chặng nhỏ 59 Hình 3.3 Tỉ lệ truyền thành công giao thức QCLR & AOMDV 3.3.4 Tải định tuyến Tải định tuyến đo cố định tải lưu lượng mức 80% kích thước mạng biến đổi từ 16 nút đến 25 nút, 36 nút 49 nút Lưu lượng liệu thuộc Lớp sử dụng để đo so sánh tải định tuyến giao thức QCLR giao thức AOMDV Kết đưa Bảng 3.6 biểu diễn đồ thị Hình 3.4 Kết mô cho thấy, tải định tuyến trung bình giao thức QCLR nhỏ xấp xỉ 21% so với giao thức AOMDV Kết cho thấy giao thức QCLR có hiệu tải định tuyến tốt so với giao thức AOMDV Nói cách khác, điều kiện tham số mạng, giao thức QCLR sinh gói tin điều khiển giao thức AOMDV vận hành chế định tuyến Điều giải thích việc giao thức QCLR có sử dụng tham số độ bền đường chế chọn đường Vì vậy, đường giao thức chọn có độ bền vững cao cấu trúc mạng biến đổi dẫn để số lần gọi thủ tục tìm đường giao thức QCLR 60 Tải định tuyến (%) Kích thước mạng (số nút) QCLR AOMDV 16 7,33 9,38 25 20,57 24,35 36 24,40 30,29 49 27,30 36,47 Trung bình 19,90 25,12 Bảng 3.6 Tải định tuyến giao thức QCLR AOMDV Hình 3.4 Tải định tuyến giao thức QCLR & AOMDV 3.3.5 Độ biến thiên trễ truyền gói tin Độ biến thiên trễ truyền gói tin tính từ kết mô với số nút mạng 16; luồng liệu Lớp với tải lưu lượng 30% sử dụng Thời gian mô chia thành 15 đoạn với kích thước đoạn xấp xỉ 66 giây Giá trị độ biến thiên trễ tính trung bình 61 đoạn đưa Bảng 3.7 Sự tương quan giá trị độ biến thiên trễ theo đoạn thời gian mơ minh họa Hình 3.6 Hình 3.5 Độ biến thiên trễ truyền gói giao thức QCLR & AOMDV Kết mô cho thấy, giá trị độ biến thiên trễ truyền gói giao thức QCLR có giá trị trung bình độ lệch tiêu chuẩn nhỏ so với giao thức AOMDV Mặc dù không sử dụng tường minh tham số QoS độ biến thiên trễ công thức ước lượng giá để xác định độ ưu tiên đường theo lớp lưu lượng việc tham số độ trễ đường ước lượng theo mức độ sử dụng kênh truyền tỷ lệ gói liên kết thành phần giúp cho giao thức QCLR chọn đường truyền liệu chứa liên kết thành phần có chất lượng cao Điều làm cho đường chọn có độ ổn định cao Vì độ biến thiên trễ gói tin truyền đường giao thức QCLR chọn nhỏ so với giao thức AOMDV 62 Thời gian mô (s) Độ biến thiên trễ trung bình (ms) QCLR AOMDV - 66 9,807 3,658 67 - 133 79,076 52,091 134 - 200 49,786 69,198 201 - 266 76,584 83,873 267 - 333 66,005 67,773 334 - 400 33,942 28,121 401 - 466 79,667 80,304 467 - 533 57,459 50,202 534 - 600 49,480 40,817 601 - 666 66,012 56,786 667 - 733 56,390 105,255 734 - 800 52,302 52,851 801 - 866 71,097 62,160 867 - 933 44,565 30,892 934 - 1000 45,535 56,438 Trung bình 55,847 56,028 Độ lệch tiêu chuẩn 18,712 24,759 Bảng 3.7 Độ biến thiên trễ trung bình giao thức QCLR AOMDV 63 3.4 Tổng kết Chương Chương thực việc cài đặt mô giao thức định tuyến QCLR giao thức định tuyến AOMDV Có độ đo hiệu sử dụng để so sánh, đánh giá hiệu hai giao thức độ trễ truyền gói tin trung bình, thơng lượng trung bình, tỷ lệ truyền gói thành cơng độ biến thiên trễ truyền gói tin Phần mềm mô NS2 sử dụng để đánh giá hiệu giao thức đề xuất QCLR so với giao thức AOMDV Các tham số mơ hình mô lựa chọn sở làm bật chế định tuyến QoS cho lớp lưu lượng liệu khác Kết mô cho thấy giao thức QCLR đạt hiệu tốt độ trễ gói tin trung bình (thấp xấp xỉ 32%), tỉ lệ truyền gói thành cơng (cao xấp xỉ 19%), thơng lượng trung bình (cao xấp xỉ 34%), tải định tuyến (thấp 21%) độ biến thiên trễ nhỏ so với giao thức AOMDV Có thể khẳng định rằng, giao thức QCLR đạt hiệu cao so với giao thức định tuyến AOMDV 64 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Những tính chất khác biệt lớn mạng MANET so với mạng truyền thống dẫn đến việc có nhiều yêu cầu cần giải để nâng cao hiệu cho công nghệ mạng Một yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu mạng MANET giao thức định tuyến Vì vậy, việc cải tiến giao thức định tuyến nhằm nâng cao hiệu mạng MANET hướng nghiên cứu có tính thời AOMDV giao thức tiêu biểu cho nhóm giao thức định tuyến đa đường sử dụng thuật tốn tìm đường ngắn kiểu véc tơ khoảng cách theo số chặng Tuy nhiên, thuật tốn tìm đường với chế định tuyến tầng Mạng làm cho giao thức thường gây vùng tắc nghẽn mạng khơng có khả hỗ trợ cho yêu cầu chất lượng dịch vụ chương trình ứng dụng Một số cải tiến hai giao thức đề xuất thời gian vừa qua chưa giải vấn đề Đề tài thực nghiên cứu tổng quan vấn đề định tuyến mạng MANET Trong số nhiều giao thức định tuyến đề xuất cho mạng MANET, đề tài tập trung nghiên cứu vấn đề cải tiến hiệu cho giao thức AOMDV mạng có yêu cầu hỗ trợ chất lượng dịch vụ cho chương trình ứng dụng Trong thiết kế giao thức QCLR cải tiến từ giao thức AOMDV, cách tiếp cận xuyên tầng sử dụng cách hiệu nhằm cung cấp thêm thơng tin cho thuật tốn định tuyến thơng số chất lượng liên kết từ tầng thấp yêu cầu QoS từ tầng cao 65 Với kết đạt triển khai đánh giá giao thức QCLR AOMDV phần mềm mô NS2, kết luận rằng, mạng MANET sử dụng giao thức định tuyến QCLR đạt hiệu cao Tuy nhiên, số bốn tiêu chuẩn QoS, giao thức QCLR sử dụng hai tiêu chuẩn tỷ lệ gói độ trễ Do đó, độ đo định tuyến giao thức xây dựng chưa thay đổi động theo yêu cầu QoS độ biến thiên trễ tốc độ liệu chương trình ứng dụng Ngồi ra, giao thức cải tiến có u cầu tính tốn cao nên cần đánh giá mức độ tiêu hao lượng giao thức cải tiến Đây hướng nghiên cứu cần quan tâm thời gian tới 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] “Mobile Ad Hoc Networks for the Military”, CISCO Discussion Paper on Military MANET NFG 26 March 2003, version (1) [2] Chandra V., Kumar K (2015), “QoS Improvement in AOMDV through Backup and Stable Path Routing”, Fifth International Conference on Communication Systems and Network Technologies, pp 4-6 (21-LATS) [3] Cuong D.D., Tam N.V., Hieu N.G (2016), “Improving Multipath Routing Protocols Performance in Mobile Ad Hoc Networks based on QoS CrossLayer Routing”, Indian Journal of Science and Technology, 9(19), DOI: 10.17485/ijst/2016/v9i19/92304 (xxx) [4] 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 (2) [5] David B Johnson, “Routing in Ad Hoc Networks of Mobile Hosts”, Proceeding of the IEEE Workshop on Mobile Computing Systems and Applications, December 1994 (3) [6] ITU-T Recommendation G.1010, “End-user multimedia QoS categories”, Available at: http://www.itu.int/rec/T-REC-G.1010-200111-I (36-LATS) [7] Marinal M., Das S (2006), “Ad hoc on-demand multipath distance vector routing”, Wireless Communications and Mobile Computing, (1), pp 969-88 (9) [8] Sharma B., Chugh S., Jain V (2014), “Energy Efficient Load Balancing Approach to Improve AOMDV Routing in MANET”, Fourth International Conference on Communication Systems and Network Technologies, pp 187-92 (79-LATS) [9] Yang Y., Wang X (2011), “Improvement and Analysis of Multipath Routing Protocol AOMDV Based on CMMBCR”, The 7th International Conference on Wireless Communications: Networking and Mobile Computing (WiCOM), pp 1-4 (99-LATS) [10] Yelemou T (2013), “New approach to improve the robustness of AOMDV protocol”, The 10th International Multi-Conference on Systems, Signals & Devices (SSD), pp 1-6 (102-LATS) ... định tuyến QCLR so với giao thức định tuyến AOMDV môi trường mạng MANET 31 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG MANET TRONG GIAO THỨC QCLR AOMDV giao thức định tuyến. .. giao thức định tuyến AOMDV Hiệu giao thức định tuyến phụ thuộc nhiều vào độ đo định tuyến giao thức Giao thức định tuyến QCLR đề xuất [3] giao thức định tuyến đa đường cải tiến từ giao thức định. .. cứu đề xuất cải tiến giao thức định tuyến đa đường AOMDV nhằm nâng cao hiệu giao thức mạng MANET giao thức BSAOMDV , giao thức E -AOMDV, giao thức CMMBCR, giao thức AOMDV- BER Hiệu giao thức chứng