Thiết kế và mô phỏng giao thức định tuyến hữu hiệu cho mạng không dây ở lớp hai của mô hình osi

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN MINH HƯNG THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN HỮU HIỆU CHO MẠNG KHƠNG DÂY Ở LỚP HAI CỦA MƠ HÌNH OSI Chun ngành : Khoa Học Máy Tính LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : Tiến sĩ Lê Ngọc Minh Cán chấm nhận xét : Tiến sĩ Thoại Nam Cán chấm nhận xét : Tiến sĩ Võ Văn Khang Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 25 tháng năm 2009 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Tiến sĩ Trần Văn Hoài Tiến sĩ Lê Ngọc Minh Tiến sĩ Thoại Nam Tiến sĩ Võ Văn Khang Tiến sĩ Nguyễn Đức Cường Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP HCM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày tháng năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN MINH HƯNG .Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/02/1982 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính MSHV:00707168 I- TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN HỮU HIỆU CHO MẠNG KHÔNG DÂY Ở LỚP HAI CỦA MƠ HÌNH OSI II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu tảng lý thuyết giải thuật định tuyến cho mạng WMN giải thuật định tuyến link state XL gần (8/2008) Thiết kế giao thức định tuyến hữu hiệu cho mạng WMN tiến hành mô để so sánh với giải thuật biết khác III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/1/2007 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 1/7/2009 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : Tiến sĩ Lê Ngọc Minh CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tiến sĩ Lê Ngọc Minh CN BỘ MƠN QL CHUN NGÀNH LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan ngoại trừ kết tham khảo từ cơng trình khác ghi rõ luận văn, nội dung trình bày luận văn tơi thực Các số liệu luận văn sử dụng trung thực chưa có phần nội dung luận văn nộp để lấy trường hay cơng bố cơng trình khác TP HCM, ngày tháng năm 2009 Tác giả luận văn Trần Minh Hưng LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tốt luận văn tơi vơ chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo tận tình thầy cơ, đặc biệt thầy hướng dẫn suốt thời gian thực luận văn Bên cạnh quan tâm, sẵn sàng dẫn bạn bè, anh, chị giúp tơi có thêm động lực để hồn tất luận văn Đặc biệt tơi xin gửi lời chân thành biết ơn đến bố mẹ sinh chăm sóc, dạy dỗ ni dưỡng tơi nên người để tơi có ngày hơm Mặc dù cố gắng luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong người góp ý thêm cho luận văn tơi hồn thiện Một lần tơi xin chân thành cảm ơn TP HCM, ngày tháng năm 2009 Tác giả luận văn Trần Minh Hưng TÓM TẮT LUẬN VĂN Wireless mesh network (WMN) mạng không dây kết nối tự nút sử dụng tín hiệu radio (máy tính xách tay, điện thoại thiết bị không dây khác) không sử dụng điều khiển tập trung Các giao thức định tuyến cho WMN thực lớp mạng sử dụng địa IP Luận văn trình bày giao thức định tuyến đơn giản hiệu cho WMN gọi giao thức định tuyến DLL-XL lớp liệu sử dụng địa vật lý kết mô thu Giao thức định tuyến DLL-XL sử dụng kỹ thuật ngăn chặn cập nhật không cần thiết để tăng hiệu việc định tuyến ABSTRACT A wireless mesh network (WMN) is a communication network made up of radio nodes (laptops, cell phones and other wireless devices) organized in a mesh topology without central control Almost all current routing protocols for WMN are at network layer This thesis presents a simple and efficient routing protocol, called DLL-XL routing protocol, at data link layer with MAC address for WMN, and the result of simulation The DLL-XL routing protocol achieves routing efficiency by suppressing updates from parts of the WMN when appropriate MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH BẢNG VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ Chương 1: PHÁT BIỂU VẤN ĐỀ 11 1.1 Giới thiệu wireless mesh network (WMN) .11 1.2 Bài toán định tuyến cho WMN 12 1.3 Hướng thực 13 Chương 2: CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 15 2.1 Draft IEEE 802.11s 15 2.2 Dự án OLPC 18 2.3 Dự án open80211s 19 Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 20 3.1 Một số giải thuật định tuyến tiêu biểu 20 3.1.1 Giải thuật AODV 20 3.1.2 Giải thuật OLSR .22 3.2 Kỹ thuật flooding định tuyến proactive 23 3.3 Giải thuật XL 26 3.3.1 Giới thiệu giải thuật XL 26 3.3.2 Ý tưởng giải thuật XL 27 3.3.3 Chứng minh tính chất giải thuật XL 30 3.3.4 Ứng dụng giải thuật XL .34 3.4 Phương pháp thực 34 Chương 4: NỘI DUNG LUẬN VĂN 36 4.1 Hiện thực giải thuật XL 36 4.1.1 Chi phí kết nối 36 4.1.2 Hiện thực giải thuật XL vào thiết kế giao thức định tuyến DDL-XL 37 4.1.3 Các kỹ thuật dùng thiết kế giao thức định tuyến DLL-XL .39 4.2 Thiết kế giao thức định tuyến DLL-XL 40 4.2.1 Giới thiệu 40 4.2.2 Định dạng chuyển tiếp gói 41 4.2.3 Cơ sở liệu 41 4.2.4 Định dạng, gửi xử lý thông điệp HELLO 43 2.5 Định dạng, gửi xử lý thông điệp TC .44 4.2.6 Tính tốn bảng định tuyến 46 4.2.7 Số thứ tự 47 4.2.8 Quá trình khởi động nút 47 4.2.9 Kết nối với mạng khác .48 4.2.10 Các số sử dụng giao thức 48 Chương MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 50 5.1 Tổng quan ns-2 50 5.2 Giới thiệu lớp MAC ns-2 .50 Ngơn ngữ lập trình ns-2 52 5.4 Hiện thực mô đun định tuyến DLL-XL ns-2 55 5.5 Mơ hình mạng dùng để mô giao thức định tuyến DLL-XL 55 5.6 Kết mô 56 5.6.1 Thời gian lượng thông điệp định tuyến để mạng đạt đến trạng thái tĩnh 56 5.6.2 Lượng thông điệp mật độ phân bố nút 58 5.6.3 Tổng lượng thơng điệp chi phí liên kết thay đổi 58 5.6.4 Số đường tối ưu sử dụng thông số xấp xỉ ε = 0.5 59 5.7 Đánh giá thông qua mô .60 Chương 6: KẾT LUẬN 61 6.1 Những đóng góp luận văn .61 6.2 Hướng phát triển 61 Chương 7: THƯ MỤC THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC A Tải cài đặt ns-2 B Cài đặt giao thức định tuyến DLL-XL OLSR DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Một ứng dụng WMN văn phòng .11 Hình 1.2: Một ví dụ định tuyến 12 Hình 2.1: Các thành phần WMN theo draft 802.11s 16 Hình 2.2: Kiến trúc khối chức 802.11s .17 Hình 3.1: Flooding RREQ để tìm đường 21 Hình 3.2: Mỗi nút nhận RREQ tạo đường ngược .21 Hình 3.3: Đường tìm thấy 21 Hình 3.4: Khi kết nối thay đổi 22 Hình 3.5: Multi-point relays 23 Hình 3.6: Flooding định tuyến .24 Hình 3.7: Sự dư thừa flooding 24 Hình 3.8: Giới hạn flooding phân cấp nhân tạo .25 Hình 3.9: Giới hạn flooding theo bán kính .26 Hình 3.10: Mơ tả luật S1 S2 27 Hình 3.11: Mơ tả luật C1 28 Hình 3.12: Ví dụ áp dụng luật giải thuật XL 28 Hình 3.13: Kết mô giải thuật XL 29 Hình 3.14: Một ví dụ mơ hình mạng 30 Hình 3.15: Khung nhìn bên bên ngồi cặp nút .31 Hình 4.1: Một ví dụ chi phí airtime 37 Hình 4.2: Giải thuật cập nhật đường 37 Hình 4.3: Quá trình khởi động nút 48 Hình 5.1: Các thành phần nút khơng dây ns-2 52 Hình 5.2: Ví dụ mơ hình mạng đơn giản ns-2 54 Hình 5.3: Mơ hình lưới dùng để mô 55 Hình 5.4: Mơ hình mạng ngẫu nhiên sinh ns-2 56 Hình 5.5: Tổng lượng thông điệp cần để mạng đạt đến trạng thái tĩnh 57 Hình 5.6: Thời gian cần để mạng đạt trạng thái tĩnh 57 Hình 5.7: Số lượng thơng điệp định tuyến mật độ nút thay đổi 58 Hình 5.8: Số lượng thơng điệp số chi phí kết nối thay đổi 59 52 Src/Sink port demux entry_ addr demux IP address 255 RTagent defaulttarget_ target_ uptarget_ LL arptable_ ARP downtarget_ IFq downtarget_ MAC mac uptarget_ downtarget_ Radio Propagation Model uptarget_ NetIF channel_ uptarget_ Channel Hình 5.1: Các thành phần nút không dây ns-2 (Kevin Fall and Kannan Varadhan, The ns Manual) Ngơn ngữ lập trình ns-2 Ns-2 trình mơ hướng đối tượng, viết C++ với trình thơng dịch OTcl Trình mơ hỗ trợ lớp phân cấp C++ (cịn gọi trình biên dịch phân cấp) tương tự lớp phân cấp trình thơng dịch OTcl (cịn gọi trình thơng dịch phân cấp) C++ thực thi nhanh lại chậm trình chuyển đổi, phù hợp với khía cạnh thực thi giao thức OTcl thực thi chậm thời gian chuyển đổi lại nhanh, lý tưởng với việc cấu hình q trình mơ 53 Ở ví dụ sau ta thực mơ mạng gồm có nút hình 5.2 Lần lượt nút gửi liệu cho nút Chương trình viết dạng ngơn ngữ Otcl sau #Create a simulator object set ns [new Simulator] #Define different colors for data flows $ns color Blue $ns color Red #Open the nam trace file set nf [open out.nam w] $ns namtrace-all $nf #Define a 'finish' procedure proc finish {} { global ns nf $ns flush-trace #Close the trace file close $nf #Execute nam on the trace file exec nam out.nam & exit } #Create four nodes set n0 [$ns node] set n1 [$ns node] set n2 [$ns node] set n3 [$ns node] #Create links between the nodes $ns duplex-link $n0 $n2 1Mb 10ms DropTail $ns duplex-link $n1 $n2 1Mb 10ms DropTail $ns duplex-link $n3 $n2 1Mb 10ms SFQ $ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-down $ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-up $ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right #Monitor the queue for the link between node and node $ns duplex-link-op $n2 $n3 queuePos 0.5 #Create a UDP agent and attach it to node n0 set udp0 [new Agent/UDP] $udp0 set class_ $ns attach-agent $n0 $udp0 54 # Create a CBR traffic source and attach it to udp0 set cbr0 [new Application/Traffic/CBR] $cbr0 set packetSize_ 500 $cbr0 set interval_ 0.005 $cbr0 attach-agent $udp0 #Create a UDP agent and attach it to node n1 set udp1 [new Agent/UDP] $udp1 set class_ $ns attach-agent $n1 $udp1 # Create a CBR traffic source and attach it to udp1 set cbr1 [new Application/Traffic/CBR] $cbr1 set packetSize_ 500 $cbr1 set interval_ 0.005 $cbr1 attach-agent $udp1 #Create a Null agent (a traffic sink) and attach it to node n3 set null0 [new Agent/Null] $ns attach-agent $n3 $null0 #Connect the traffic sources with the traffic sink $ns connect $udp0 $null0 $ns connect $udp1 $null0 #Schedule events for the CBR agents $ns at 0.5 "$cbr0 start" $ns at 1.0 "$cbr1 start" $ns at 4.0 "$cbr1 stop" $ns at 4.5 "$cbr0 stop" #Call the finish procedure after seconds of simulation time $ns at 5.0 "finish" #Run the simulation $ns run 1Mb 10ms 1Mb 10ms 1Mb 10ms Hình 5.2: Ví dụ mơ hình mạng đơn giản ns-2 55 5.4 Hiện thực mô đun định tuyến DLL-XL ns-2 Ta thực mô đun mô giao thức định tuyến DLL-XL lớp lớp agent ns-2 Tất trình khám phá nút kề, gửi nhận thông điệp, xử lý thông điệp, xử lý jitter tính tốn đường thực lớp hai sử dụng địa MAC Các thực mô đun nằm thư mục xl với tập tin xl.{cc,h}, xl_rtable.{cc,h}, xl_state.{cc,h}, xl_repository.h, xl_packet.h Các thông tin cài đặt, biên dịch sử dụng mô đun định tuyến DLL-XL xem phần phụ lục cuối tài liệu Phần ngôn ngữ triệu gọi Otcl nằm tập tin tcl gồm có mơ cho mạng lưới grid, mạng ngẫu nhiên thưa dày Để sử dụng mô đun định tuyến ta cần cấu hình cho nút sau: $ns_ node-config –adhocRouting XL 5.5 Mơ hình mạng dùng để mơ giao thức định tuyến DLL-XL Ta sử dụng mô hình mạng lưới grid mơ hình mạng ngẫu nhiên sinh ns-2 để mô giao thức định tuyến DLL-XL cho WMN Hình 5.3 mơ hình lưới cho WMN có nút Hình 5.4 ví dụ mơ hình mạng ngẫu nhiên sinh ns2 gồm 50 nút đơn vị diện tích xác định Các thơng số dùng mơ gồm có: • Mơ hình phát sóng radio two-gray-ground (có thể dùng mơ hình shadow để mơ gần với thực tế hơn) • Mơ hình ăng ten omni-directional • Interface queue = 50 • Mơ hình lớp MAC lấy theo chuẩn 802.11s • Băng thơng 11Mb/s (băng thơng thay đổi tùy vào cấu hình) • Giao thức định tuyến DSDV, OSLR, DLL-XL ( ε = 0.0 ε = 0.5 ) Hình 5.3: Mơ hình lưới dùng để mơ 56 Hình 5.4: Mơ hình mạng ngẫu nhiên sinh ns-2 5.6 Kết mô Mô đun mô thực thi từ lớp vật lý lớp hai, thực định tuyến chuyển tiếp gói lớp hai mơ hình OSI, gần giống chạy thực tế Mô chạy máy tính cài hệ điều hành Fedora core với CPU = Duo 1.86GHz, DDR2 = 1GB 5.6.1 Thời gian lượng thông điệp định tuyến để mạng đạt đến trạng thái tĩnh Hình 5.5 mơ tả tổng lượng thông điệp định tuyến theo số lượng nút để hình thành bảng định tuyến tất nút Mơ hình mạng dùng để mơ mơ hình lưới grid Chi phí kết nối sử dụng mô hop-count Trục x biểu diễn số lượng nút mơ cịn trục y biểu diễn tổng số thơng điệp dùng định tuyến Hình 5.6 mơ tả số chu kỳ cập nhật để hình thành bảng định tuyến tất nút Số lượng nút tăng dần từ đến 64 nút (Vì cấu hình máy chạy mô không đủ mạnh để mô nhiều nút hơn) Mơ hình mạng dùng để mơ mơ hình lưới grid Chi phí kết nối sử dụng mô hop-count Trục x biểu diễn số lượng nút mơ cịn trục y biểu diễn số chu kỳ cần để hình thành bảng định tuyến tất nút Nhãn ‘DSDV’ kết chạy mô giao thức định tuyến DSDV Nhãn ‘OLSR’ kết chạy mô giao thức định tuyến DSDV Nhãn ‘DLL-XL’ kết chạy mô giao thức định tuyến DLL-XL với thông số xấp xỉ ε = 0.0 (đường tối ưu giao thức proactive khác) Mô cho giao thức OLSR thực lớp ba, cịn mơ giao thức DSDV DLL-XL thực lớp hai, so sánh tương đối theo số lượng thông điệp gửi số chu kỳ gửi mà không phân biệt gửi lớp hai hay lớp ba 57 1200 Message 1000 DSDV 800 DLL-XL 600 OLSR 400 200 Node 16 Grid 25 36 49 64 Hình 5.5: Tổng lượng thông điệp cần để mạng đạt đến trạng thái tĩnh 18 16 Time (cycle) 14 DSDV 12 DLL-XL 10 OLSR Node 16 Grid 25 36 49 Hình 5.6: Thời gian cần để mạng đạt trạng thái tĩnh 64 58 5.6.2 Lượng thông điệp mật độ phân bố nút Hình 5.7 cho thấy thay đổi tổng lượng thơng điệp định tuyến mật độ nút đơn vị diện tích thay đổi Mơ hình mạng dùng mơ mạng sinh ngẫu nhiên ns-2 có 50 nút Chi phí kết nối sử dụng mơ chi phí airtime Ta cho diện tích phân bố 50 nút giảm dần, nghĩa số lượng nút đơn vị diện tích tăng dần để thấy ưu điểm giải thuật mà số kết nối tăng lên Trục x biểu diễn mật độ nút (số lượng nút đơn vị diện tích) cịn trục y biểu diễn tổng lượng thơng điệp định tuyến toàn mạng Nhãn ‘DSDV’ kết chạy mô giao thức định tuyến DSDV Nhãn ‘DLLXL(0.0)’ kết chạy mô giao thức định tuyến DLL-XL với thông số xấp xỉ ε = 0.0 (đường tối ưu giao thức proactive khác) Nhãn ‘DLLXL(0.5)’ kết chạy mô giao thức định tuyến DLL-XL với thông số xấp xỉ ε = 0.5 1200 Message 1000 DSDV 800 DLL-XL(0.0) DLL-XL(0.5) 600 400 200 Node Density 2.62 2.94 3.33 Random (50 nodes) 4.54 5.55 Hình 5.7: Số lượng thơng điệp định tuyến mật độ nút thay đổi 5.6.3 Tổng lượng thông điệp chi phí liên kết thay đổi Hình 5.8 cho thấy thay đổi tổng lượng thông điệp định tuyến chi phí liên kết thay đổi Mơ hình dùng để mơ mơ hình lưới grid 49 nút, chi phí dùng mơ chi phí airtime, thời gian mô 3600 giây Sự thay đổi chi phí kết nối hai nút ngẫu nhiên ns-2 khơng kiểm sốt mà ta đếm số lần liên kết có chi phí thay đổi Trục y biểu diễn tổng lượng thơng điệp định tuyến mạng cịn trục x biểu diễn tổng số lần liên kết hai nút có chi phí thay đổi Nhãn ‘DLL-XL(0.0)’ kết chạy mô giao thức định tuyến DLL-XL với thông số xấp xỉ ε = 0.0 (đường tối ưu 59 giao thức proactive khác) Nhãn ‘DLL-XL(0.5)’ kết chạy mô giao thức định tuyến DLL-XL với thông số xấp xỉ ε = 0.5 7000 Message 6000 DSDV 5000 DLL-XL(0.0) 4000 DLL-XL(0.5) 3000 2000 1000 Metric Changed 0 500 1000 1500 2000 2500 Grid 49 Nodes Hình 5.8: Số lượng thơng điệp số chi phí kết nối thay đổi 5.6.4 Số đường tối ưu sử dụng thông số xấp xỉ ε = 0.5 Bảng 5.1 cho ta thấy số đường xấp xỉ tổng số đường đo đạc sử dụng thông số ε = 0.5 giao thức định tuyến DLL-XL Mơ hình mạng dùng để mơ mơ hình mạng lưới 49 nút, mơ hình mạng ngẫu nhiên thưa (Bậc trung bình nút < 3.3) dầy (Bậc trung bình nút > 3.3) có 50 nút sinh ns-2 Chi phí sử dụng chi phí hop-count Tổng số đường xét tất đường tất bảng định tuyến chạy giao thức định tuyến DLL-XL Tổng số đường xấp xỉ tổng số đường tối ưu bảng định tuyến chạy giao thức định tuyến DLL-XL với ε = 0.5 Giá trị lớn chi phí đường xấp xỉ / tối ưu = 1.4 nghĩa tất đường tìm giao thức định tuyến DLL-XL ( ε = 0.5 ) tỉ lệ chi phí đường tìm chia cho chi phí đường tối ưu có giá trị lớn 1.4 Bảng 5.1: Số đường tối ưu dùng thông số xấp xỉ ε = 0.5 Mạng Tổng số đường xấp xỉ Grid (49 nodes) Sparse Random (50 nodes) Density Random (50 nodes) 218 (3.15%) 25 (3.1%) 1019 (20.38%) Tổng số đường xét 6912 804 5000 Giá trị lớn chi phí đường xấp xỉ / tối ưu 1.4 1.33 1.4 60 5.7 Đánh giá thông qua mô Dựa theo kết mô giao thức định tuyến DLL-XL, ta nhận thấy • Khi mạng thưa số liên kết (bậc trung bình nút < 3.3) giao thức định tuyến proactive gần tương đương số lượng thông điệp dùng để định tuyến thời gian đáp ứng định tuyến mà khác biệt lớn Do với mạng thưa dùng giao thức định tuyến proactive dùng mạng ad-hoc DLL-XL, DSDV hay OLSR (Xem hình 5.5 5.7) • Khi số liên kết mạng tăng giao thức định tuyến DLL-XL tốt giao thức định tuyến khác tổng số lượng thơng điệp dùng để định tuyến có thời gian đáp ứng định tuyến gần (Xem hình 5.7) • Khi mật độ nút đơn vị diện tích tăng lên (hay số liên kết tăng) số lượng thơng điệp dùng để định tuyến tăng lên nhanh tất giao thức Lượng thông điệp dùng để định tuyến giao thức DLL-XL so với DSDV nhiều mạng dày đặc (Xem hình 5.7) • Khi số lượng liên kết thay đổi tăng nhanh (mạng có nhiều biến động) giao thức định tuyến DLL-XL (đặc biệt ε lớn) có số lượng thơng điệp định tuyến hơn giao thức DSDV (Xem hình 5.8) • Thơng số ε điều chỉnh để phù hợp với trạng mạng Khi tải mạng thấp ta sử dụng tìm đường tối ưu với ε = 0.0 tải tăng ta sử dụng tìm đường xấp xỉ với ε = 0.5 (Xem hình 5.7 5.8) • Số lượng thơng điệp dùng định tuyến giao thức định tuyến DLL-XL không giảm nhiều so với kết mô Kirill Levchenko (tác giả giải thuật XL) Bởi giao thức định tuyến DLL-XL ta dùng phương pháp gửi broadcast không dùng phương pháp gửi unicast mô Kirill Levchenko Một thông điệp gửi broadcast đến năm nút giao thức định tuyến DLL-XL tính thơng điệp khơng tính năm thơng điệp mơ Kirill Levchenko • Giao thức định tuyến DLL-XL đơn giản dễ thực giao thức proactive khác dành cho WMN có, đồng thời lại hỗ trợ loại chi phí kết nối WMN Tóm lại giao thức định tuyến DLL-XL phù hợp cho WMN có • Mật độ phân bố nút dầy (bậc kết nối trung bình nút > 3.3) • Số lượng nút từ vài chục đến vài trăm • Độ biến động mạng nhiều • Cần hỗ trợ nhiều thông số metric khác 61 Chương 6: KẾT LUẬN 6.1 Những đóng góp luận văn Luận văn thiết kế giao thức định tuyến proactive phù hợp với WMN gọi giao thức định tuyến DLL-XL lớp hai mơ hình OSI dựa giải thuật định tuyến XL Lớp MAC thiết kế tài liệu 802.11s [11] trang 24 xem chuẩn dành cho WMN Ta sử dụng lại lớp MAC thấp 802.11s thiết kế lại khối chức định tuyến khối đo lường mạng lớp hai mơ hình OSI thêm vào hai thơng điệp dùng điều khiển định tuyến Hai thơng điệp thơng điệp HELLO TC Theo chúng tơi biết giao thức định tuyến DLL-XL giao thức định tuyến proactive thứ hai thiết kế cho WMN lớp hai mơ hình OSI sau giao thức định tuyến RA-OLSR giới thiệu tài liệu 802.11s Nhưng giao thức định tuyến DLL-XL có thiết kế đơn giản dễ thực giao thức RA-OLSR trình bày tài liệu 802.11s Giao thức định tuyến DLL-XL xử lý thông điệp nhiều lần khơng địi hỏi xử lý mạnh nên thực cho thiết bị có xử lý yếu Phần mơ giao thức định tuyến DLL-XL viết thành mô đun chương trình mơ ns-2 từ lớp vật lý đến lớp hai với hỗ trợ lớp MAC tài liệu 802.11s Đây mô đun định tuyến proactive lớp hai dành cho ns-2 Có thể dùng mơ đun định tuyến DLL-XL để mô mạng cho thông số khác UDP TCP Từ kết mô thu nhận thấy giao thức định tuyến DLLXL phù hợp cho WMN có • Mật độ phân bố nút dầy (bậc kết nối trung bình nút > 3.3) • Số lượng nút từ vài chục đến vài trăm • Độ biến động mạng nhiều • Cần hỗ trợ nhiều thông số metric khác 6.2 Hướng phát triển Một hướng phát triển đề tài áp dụng thêm phương pháp hạn chế flooding khác vào giao thức định tuyến DLL-XL để nâng cao thêm hiệu giả giao thức định tuyến DLL-XL Tuy nhiên hầu hết phương pháp hạn chế flooding có nghiên cứu sử dụng giao thức định tuyến DLL-XL nên thực vấn đề khó khăn Giao thức định tuyến DLL-XL thiết kế mức đơn giản đảm bảo cho định tuyến đắn chuyển tiếp gói Giao thức cần phải thiết kế chi 62 tiết để đảm bảo tính kháng lỗi cao hơn, giải triệt để đụng độ truyền thông điệp thêm kỹ thuật đảm bảo đăng nhập bảo mật Hiện giao thức định tuyến DLL-XL cấu hình giá trị xấp xỉ ε cố định trước chạy giải thuật Một hướng phát triển luận văn điều chỉnh động giá trị xấp xỉ ε tùy theo tải mạng Dựa vào kết thu ta xác định thông số ε tối ưu cho WMN khác Vấn đề tiết kiệm lượng truyền gói cần thay đổi cho hiệu Hiện giao thức định tuyến DLL-XL cho hai giá trị tiết kiệm lượng làm nút trung gian không làm nút trung gian chuyển tiếp liệu Giao thức định tuyến DLL-XL kiểm chứng mức độ mô với ns-2 Việc thực giao thức định tuyến DLL-XL thiết bị cụ thể cách kiểm chứng tốt hiệu giao thức 63 Chương 7: THƯ MỤC THAM KHẢO [1] Hakim Badis and Khaldoun Al Agha, Scalable model for the simulation of OLSR and fast-olsr protocol [2] Ian Chakeres and Elizabeth Belding-Royer, “AODV Implementation Design and Performance Evaluation,” International Journal of Wireless and Mobile Computing, Issue 2/3, 2005 [3] T Clausen and P Jacquet, RFC3626 - Optimized Link State Routing Protocol (OLSR), Network Working Group, Project Hipercom, INRIA, October 2003 [4] R Coltun, D Ferguson and J Moy, OSPF for IPv6, July 2008 [5] W Steven Conner, Jan Kruys and Kyeongsoo, IEEE 802.11s Tutorial, IEEE 802 Plenary, Dallas, Nov 2006 [6] Kevin Fall and Kannan Varadhan, The ns Manual (formerly ns Notes and Documentation), The VINT Project [7] Marc Greis, Tutorial for the network Simulator ns, The VINT Project [8] Ali Hamidian, Department of Communication Systems, Lund Institute of Technology, Lund University, “A study of internet connectivity for mobile Ad-hoc networks in ns-2”, 2003 [9] Ekram Hossain and Kin K.Leung, Wireless Mesh Network – Architecture and protocol, Springer, Nov 2007 [10] D Johnson, Y Hu and D Maltz, The Dynamic Source Routing Protocol (DSR) for Mobile Ad Hoc Networks for IPv4 (RFC4728) [11] Joint SEE-Mesh/Wi-Mesh Proposal to 802.11 TGs, 27 Feb 2006 [12] Kirill Levchenko et al, “XL: An Efficient Network Routing Algorithm”, SIGCOMM’08, August 17–22, 2008, Seattle, Washington, USA [13] J Moy, Ascend Communications, Inc, RFC2328 - OSPF Version 2, April 1998 [14] R Murthy, Computer Communications and Networks, 2001 Proceedings Tenth International Conference on 2001, pages 573-576 [15] One Laptop Per Child (OLPC) Project at http://laptop.org [16] Perkins, Charles E and Bhagwat, Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing (DSDV) for Mobile Computers [17] C Perkins, E Belding-Royer and S Das, RFC3561 - Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing, Network Working Group [18] Rajeev Shorey et al, Mobile, Wireless, and Sensor Networks: Technology, Applications, and Future Directions [19] Allen C Sun, Massachusetts Institute of Technology, Design and Implementation of Fisheye Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks, May 14, 2000 [20] The better approach to mobile ad-hoc networking, “Freifunk”-Community [21] The Open Mesh Project at http://www.open-mesh.net [22] Vivek Mhatre Thomson, Enhanced Wireless Mesh Networking for ns-2 simulator PHỤ LỤC A Tải cài đặt ns-2 Tải ns-2 địa http://sourceforge.net/projects/nsnam/ Phần cài đặt ns-2 linux xem tài liệu ns-2 doc [6] B Cài đặt giao thức định tuyến DLL-XL OLSR • Cài đặt DLL-XL Tạo thư mục xl thư mục gốc ns-2 chép tập tin tin xl.h, xl.cc, xl_rtable.h, xl_rtable.cc, xl_state.h, xl_state.cc, xl_repository.h, xl_packet.h vào thư muc Thêm vào tập tin Makefile.in dịng xl/xl.o xl/xl_rtable.o xl/xl_state.o để biên dịch thêm mơ đun Thêm vào tập tin /common/packet.h dòng name_[PT_XL]= "XL" để định nghĩa gói tin cho giải thuật; tập tin /tcl/lib/ns-packet.tcl dịng XL để định nghĩa gói tin cho giải thuật Thêm vào xử lý hàng đợi tập tin /queue/priqueue.cc dòng case PT_AODV: case PT_XL: recvHighPriority(p, h); break; Thêm vào tập tin /tcl/lib/ns-lib.tcl dòng Simulator instproc create-xl-agent { node } { # Create XL routing agent set ragent [new Agent/XL [$node node-addr]] $self at 0.0 "$ragent start" ;# start BEACON/HELLO Messages $node set ragent_ $ragent return $ragent } Thêm vào tập tin /common/cmu-trace.cc hàm in giá trị dùng cho việc theo dõi kiện định tuyến giải thuật XL void CMUTrace::format_xl(Packet *p, int offset) { struct hdr_xl *hh = HDR_XL(p); struct hdr_xl_tc *tc = HDR_XL_TC(p); struct hdr_xl_ld *ld = HDR_XL_LD(p); switch(hh->xl_type) { case XLTYPE_TC: if (pt_->tagged()) { sprintf(pt_->buffer() + offset, xl:t %x -xl:h %d", tc->xl_type, "TC"); } else if (newtrace_) { "- sprintf(pt_->buffer() + offset, "-P xl -Pt 0x%x", tc->xl_type, "TC"); } else { sprintf(pt_->buffer() "[0x%x ]", tc->tc_type, "TC"); } break; + offset, case XLTYPE_LD: if (pt_->tagged()) { sprintf(pt_->buffer() + offset, "xl:t %x ", ld->xl_type, "LD"); } else if (newtrace_) { sprintf(pt_->buffer() + offset, "P xl -Pt 0x%x ", ld->ld_type, "LD"); } else { sprintf(pt_->buffer() + offset, "[0x%x ]", ld->ld_type, "LD"); } break; default: #ifdef WIN32 fprintf(stderr, "CMUTrace::format_xl: invalid XL packet type\n"); #else fprintf(stderr, "%s: invalid XL packet type\n", FUNCTION ); #endif abort(); } } Cấu hình lại ns-2 lệnh $ /configure sau biên dịch lại lệnh make • Cài đặt OLSR Tải mô đun um-olsr địa http://sourceforge.net/projects/um-olsr/ Giải nén chép thư mục um-olsr vào thư mục gốc ns-2 đổi ten thành olsr Chạy tập tin um-olsr_ns-2.29_v0.8.8.patch để cập nhật thay đổi thư mục ns-2 lệnh $ patch -p1 < olsr/um-olsr_ns-2.29_v0.8.8.patch Cấu hình lại ns-2 lệnh $ /configure sau biên dịch lại lệnh make LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Trần Minh Hưng Ngày, tháng, năm sinh: 19-02-1982 Nơi sinh: Tiền Giang Địa liên lạc: 79 đường 72, P5, Q6, Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH ĐÀO TẠO: 2000 – 2005: Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh Khoa Cơng nghệ thơng tin, kỹ sư 2007 – 2009: Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh Khoa Công nghệ thông tin, học viên cao học QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC: 2005 – 2006: Cơng ty Greystone Data Systems Việt Nam 2006 – 2008: Công ty TNHH Elcom HCM ... giao thức định tuyến • Phần mô giao thức định tuyến DLL-XL sử dụng công cụ mô mạng mở ns-2 Ta thiết kế mô đun định tuyến DDL-XL mô đun công cụ mô ns-2 Mô đun định tuyến thực mô giao thức định tuyến. .. phí kết nối nhờ sử dụng sóng radio không cần phải dây Khi thiết kế giao thức định tuyến cho WMN ta phải ý đến tính chất Luận văn thiết kế mô giao thức định tuyến proactive hữu hiệu lớp hai mơ hình. .. MSHV:00707168 I- TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN HỮU HIỆU CHO MẠNG KHÔNG DÂY Ở LỚP HAI CỦA MƠ HÌNH OSI II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu