Giao thức quản lý topology trong mạng không dây ngang hàng

phùng minh quân giáo dục đào tạo TRƯờNG ĐạI HọC bách khoa Hà Nội [ \ Phùng minh quân giao thức quản lý topology CÔNG NGHệ THÔNG TIN mạng không dây ngang hàng Luận văn thạc sĩ khoa học Chuyên ngành: Công nghệ thông tin KHóA 2006 - 2008 Hà Nội - 2008 giáo dục đào tạo TRƯờNG ĐạI HọC bách khoa Hà Nội [ \ Phùng minh quân giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng Chuyên ngành: Công nghệ thông tin Luận văn thạc sĩ khoa học Ngời hớng dẫn khoa häc: ts vị tut trinh Hµ Néi - 2008 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng NHỮNG LỜI ĐẦU TIÊN Với dòng chữ này, xin dành để gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới cô giáo, tiến sĩ Vũ Tuyết Trinh - người tận tình hướng dẫn, bảo tạo cho điều kiện tốt từ bắt đầu hoàn thành cơng việc Đồng thời, xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới tập thể thầy cô giáo Khoa Công nghệ Thông tin - Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình giảng dạy tạo cho môi trường học tập nghiên cứu đầy đủ thuận tiện suốt năm học vừa qua Xin cảm ơn tất người thân yêu gia đình tơi tồn thể bạn bè, người mỉm cười động viên vấp phải khó khăn, bế tắc Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn tiến sĩ Phùng Minh Hoàng (School of Computing and Communications - Faculty of Engineering and IT - University of Technology, Sydney), thạc sĩ Vũ Bội Hằng (Ngân hàng Công Thương Việt Nam), người đem đến cho lời khuyên vô bổ ích để giúp tháo gỡ khó khăn, vướng mắc trình làm luận văn Phùng Minh Quân - Luận văn cao học Giao thức quản lý topology mạng khơng dây ngang hàng MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Mạng P2P 1.1.1 Mạng P2P có dây .4 1.1.2 Mạng P2P không dây – Mạng tùy biến không dây 1.2 Bài toán quản lý topology cho mạng không dây P2P .8 1.2.1 Phát biểu toán .8 1.2.2 Các phương pháp tiếp cận tốn quản lý topology cho mạng khơng dây tùy biến 1.2.3 Vị trí giao thức quản lý topology tầng giao thức mạng tùy biến10 CHƯƠNG - QUẢN LÝ KẾT NỐI CỦA CÁC NÚT MẠNG LÂN CẬN .14 2.1 Giới thiệu 14 2.2 Mô hình hóa hệ thống .14 2.3 Một số thuật toán 16 2.3.1 Thuật tốn dựa tính công 17 2.3.2 Thuật tốn dựa tính phổ biến file .20 2.3.3 Thuật toán dựa mức lượng nút mạng 24 2.4 Vấn đề triển khai thuật toán .27 2.5 Khuyến nghị việc sử dụng thuật toán 28 CHƯƠNG - QUẢN LÝ VIỆC BẬT TẮT NÚT MẠNG 30 3.1 Giới thiệu 30 3.2 Phân loại 31 3.3 Một số giao thức bật tắt không đồng 32 3.3.1 Giao thức RAW .32 3.3.2 Giao thức AWP 40 3.3.3 Giao thức CAW .43 Phùng Minh Quân - Luận văn cao học Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng 3.4 Khuyến nghị việc sử dụng giao thức 53 CHƯƠNG - MỘT SỐ ỨNG DỤNG 55 4.1 Giới thiệu 55 4.2 Ứng dụng khắc phục thảm họa 55 4.2.1 Yêu cầu 55 4.2.2 Giải pháp 56 4.2.3 Lựa chọn giao thức quản lý topology 57 4.3 Ứng dụng giám sát theo dõi .59 4.3.1 Yêu cầu 59 4.3.2 Giải pháp 59 4.3.3 Lựa chọn giao thức quản lý topology 60 4.4 Ứng dụng chia sẻ file khu vực đông người 61 4.4.1 Yêu cầu 61 4.4.2 Giải pháp 61 4.4.3 Lựa chọn giao thức quản lý topology 62 KẾT LUẬN .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .64 Phùng Minh Quân - Luận văn cao học Giao thức quản lý topology mạng khơng dây ngang hàng DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình mạng P2P Hình 1.2: Mạng tùy biến khơng dây Hình 1.3: Mục đích giải tốn quản lý topology cho mạng tùy biến không dây Hình 1.4: Vị trí giao thức quản lý topology tầng giao thức 11 Hình 1.5: Quan hệ lớp routing lớp quản lý topology 12 Hình 1.6: Quan hệ lớp quản lý topology vả lớp MAC 13 Hình 2.1: Mạng khơng dây tùy biến mật độ lớn 14 Hình 2.2: Tính bất đối xứng tập liền kề 16 Hình 2.3: Sự phụ thuộc xác suất download file vào thứ hạng file 22 Hình 3.1: Xác suất để có nút tập chuyển tiếp nút s trạng thái hoạt động nút s hoạt động 35 Hình 3.2: Các trường thông tin cần lưu trữ nút mạng lân cận giao thức AWP 36 Hình 3.3: Sự phụ thuộc tỷ lệ gói tin gửi thành công với tỷ lệ phần trăm thời gian hoạt động nút 37 Hình 3.4: Sự phụ thuộc độ trễ gói tin với tỷ lệ phần trăm thời gian hoạt động nút 38 Hình 3.5: Năng lượng tiêu thụ mạng theo thời gian 38 Hình 3.6: Tổng lượng tiêu thụ mạng 300 s 39 Hình 3.7: Thiết kế (7:3:1) lịch bật tắt 40 Hình 3.8: Cấu trúc time frame 41 Hình 3.9: Ví dụ minh họa nút lân cận nhận message thông báo (Dù đồng hồ bị lệch nhau) 41 Hình 3.10: Các trường thông tin cần lưu trữ nút mạng lân cận giao thức AWP 42 Hình 3.11: Tỷ lệ phần trăm lượng dùng cho việc điều khiển giao thức CAW 52 Hình 4.1: Quá trình gửi message báo động mạng sensor phát dấu hiệu bất thường 60 Phùng Minh Quân - Luận văn cao học Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các tham số mơ hình giả lập 18 Bảng 2.2: Tỷ lệ yêu cầu download file thành công áp dụng thuật tốn dựa tính cơng 19 Bảng 2.3: Độ trễ sử dụng thuật toán dựa tính cơng (tính theo giây) 20 Bảng 2.4: Tỷ lệ yêu cầu download file thực thành cơng sử dụng thuật tốn dựa độ phổ biến 23 Bảng 2.5: Độ trễ sử dụng thuật toán dựa độ phổ biến 24 Bảng 2.6: Tỷ lệ yêu cầu download file thực thành cơng sử dụng thuật tốn dựa mức lượng 26 Bảng 2.7: Độ trễ sử dụng thuật toán dựa mức lượng 26 Bảng 2.8: Đề xuất sử dụng thuật toán xây dựng tập liền kề 29 Bảng 3.1: Các tham số sử dụng mơ hình giả lập AWP, CAW 50 Bảng 3.2: Tỷ lệ yêu cầu download file thực thành công CAW AWP 53 Bảng 3.3: Độ trễ CAW AWP 53 Bảng 3.4: Đề xuất sử dụng thuật toán bật tắt nút mạng 54 Phùng Minh Quân - Luận văn cao học Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng MỞ ĐẦU Sự phát triển công nghệ mạng ngang hàng (Peer to peer – P2P), công nghệ kết nối, lưu trữ thiết bị không dây tạo nên hướng nghiên cứu cho ứng dụng mạng, ứng dụng mạng không dây ngang hàng (wireless P2P) Mạng khơng dây P2P cho phép nút mạng kết nối trực tiếp với cách sử dụng thu phát không dây (wireless transceiver) mà không cần sở hạ tầng cố định Đây đặc tính riêng biệt mạng khơng dây P2P so với mạng không dây truyền thống mạng chia ô (cellular networks) mạng WLAN, nút mạng (ví dụ th bao điện thoại di động) giao tiếp với thông qua trạm vô tuyến sở (base station) điểm truy cập (access point) Mạng không dây P2P mong đợi tạo nên cách mạng thông tin không dây vài năm tới cách kết hợp với mơ hình mạng truyền thống Internet, mạng chia ô, truyền thông vệ tinh Theo đó, thiết bị cầm tay đủ chủng loại (như điện thoại di động, PDA, máy tính xách tay, ) thiết bị cố định (base station, access point) kết nối với tạo thành mạng kết nối toàn cầu khắp nơi Hiện nay, với tính linh động triển khai, mạng khơng dây P2P áp dụng số lĩnh vực chia sẻ liệu âm hình ảnh, cứu hộ khôi phục sau thảm họa, giám sát phát bất thường khu vực quân sự, thu thập thông tin môi trường sinh thái, v.v Tuy nhiên, mơ hình mạng khơng dây P2P gặp phải số thách thức lớn là: • Topology mạng thường xuyên thay đổi: Do nút mạng thiết bị khơng dây nên chúng chuyển động tự do, tham gia Phùng Minh Quân - Luận văn cao học Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng hay rời khỏi mạng cách tùy ý Vì vậy, nút mạng cần phải có chế xác định xem thân kết nối với nút mạng • Năng lượng nút mạng bị cạn kiệt: Các nút mạng không dây thường hoạt động nguồn lượng pin acquy Vì vậy, khơng quản lý cách hiệu lượng nhanh chóng bị cạn kiệt Nhận thức khó khăn trên, có nhiều hướng nghiên cứu hình thành thu hút nhiều nhóm nhà khoa học giới [7] Tuy nhiên, nghiên cứu tập trung vào việc đưa giao thức quản lý topology để đáp ứng cho mục đích ứng dụng cụ thể ràng buộc cụ thể Xuất phát từ thực trạng đó, với mục đích hệ thống hóa đưa khuyến nghị việc lựa chọn giao thức quản lý topology cho ứng dụng không dây cách phù hợp, luận văn tiến hành phân tích, so sánh, đánh giá số giao thức quản lý topology tiêu biểu, từ đề xuất số tiêu chí để lựa chọn giao thức cho ứng dụng khơng dây cụ thể Ngồi phần giới thiệu kết luận Luận văn chia thành chương sau Chương – Tổng quan Giới thiệu cách tổng quan đời phát triển mạng không dây P2P, phương pháp tiếp cận toán quản lý topology cho mạng khơng dây P2P, vị trí giao thức quản lý topology tầng giao thức Chương – Quản lý kết nối nút mạng lân cận Chương phân tích đánh giá số thuật tốn quản lý kết nối nút mạng với nút mạng lân cận Thơng qua luận văn đề xuất việc áp dụng thuật toán theo mục đích ứng dụng ràng buộc cụ thể Phùng Minh Quân - Luận văn cao học Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng Chương – Quản lý việc bật tắt nút mạng Chương phân tích đánh giá số giao thức bật tắt nút mạng nhằm tiết kiệm lượng cho nút mạng đề xuất việc áp dụng giao thức theo mục tiêu ràng buộc cụ thể Chương – Một số ví dụ ứng dụng Chương đưa số kịch ứng dụng để minh họa cho việc lựa chọn giao thức quản lý topology phân tích chương chương Phần Kết luận trình bày tổng hợp kết thực luận văn phương hướng nghiên cứu nội dung luận văn Mặc dù cố gắng hết sức, thầy giáo, gia đình bạn bè tạo điều kiện thuận lợi để học tập nghiên cứu, luận văn hẳn không tránh khỏi có nhiều sai sót Rất mong đóng góp ý kiến, nhận xét để tơi hồn thiện kết làm việc Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 52 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng đầu hoạt động khởi tạo cộng đồng Nhưng sau khoảng thời gian ngắn, lượng hao phí điều khiển dao động xung quanh giá trị cố định Hình đồ thị cưa, lẽ nút cập nhật thơng tin cộng đồng cách định kỳ Tại thời điểm cập nhật vậy, gói tiên điều khiển trao đổi Hình 3.11: Tỷ lệ phần trăm lượng dùng cho việc điều khiển giao thức CAW So sánh CAW AWP Như bảng 3.2 3.3, CAW hoạt động tốt AWP có tỷ lệ yêu cầu thự thành công cao thời gian trễ thấp Kết cho thấy tỷ lệ yêu cầu thực hiên thành công CAW lớn AWP hai thực download series file sau 3000 giây Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 53 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng Bảng 3.2: Tỷ lệ yêu cầu download file thực thành công CAW AWP CAW AWP Lớn 0.99 0.88 Trung bình 0.98 0.85 Nhỏ 0.89 0.81 Bảng 3.3: Độ trễ CAW AWP CAW AWP Lớn 110.20 143.50 Trung bình 100.50 122.80 Nhỏ 98.72 100.86 3.4 Khuyến nghị việc sử dụng giao thức Như phân tích phần 3.3, giao thức bật tắt nút mạng nêu gắn liền với tính chuyển động nút mạng Tính chuyển động nút mạng đặc tính quan trọng mạng không dây tùy biến Vì vậy, phần đưa so sánh, đánh giá đề xuất sử dụng thuật toán dựa tính chuyển động nút mạng Kết đề xuất đưa bảng sau: Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 54 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng Bảng 3.4: Đề xuất sử dụng thuật toán bật tắt nút mạng Tính chuyển động nút mạng Có chuyển động Không chuyển động RAW Không nên sử dụng Nên sử dụng AWP CAW Nên sử dụng Nên sử dụng Không nên Không nên sử dụng sử dụng Kết đề xuất giải thích sau: Trường hợp nút mạng có chuyển động: Thuật tốn RAW khơng đảm bảo nút mạng lân cận kết nối với thời gian time frame, thuật tốn AWP CAW ln đảm bảo điều Vì vậy, việc sử dụng AWP CAW (Nếu xây dựng cộng đồng) trường hợp hợp lý Trường hợp nút mạng không chuyển động: Theo kết phân tích phần trên, giao thức RAW có hiệu cao so với AWP nút mạng không chuyển động (đặc biệt mật độ nút mạng lớn) Vì vậy, việc sử dụng RAW trường hợp hợp lý Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 55 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng CHƯƠNG - MỘT SỐ ỨNG DỤNG 4.1 Giới thiệu Chương luận văn đưa ví dụ số dụng xây dựng mạng không dây tùy biến Thơng qua việc phân tích đặc điểm u cầu ứng dụng luận văn đề xuất áp dụng giao thức quản lý topology thích hợp cho ứng dụng 4.2 Ứng dụng khắc phục thảm họa 4.2.1 Yêu cầu Xét tình sau: Một động đất khủng khiếp tàn phá thành phố, có hầu hết sở hạ tầng viễn thơng (như đường điện thoại, trạm vô tuyến sở …) Nhiều đội cứu hộ ( lính cứu hỏa, cảnh sát, bác sĩ, tình nguyện viên …) nỗ lực để cứu người khỏi động đất chữa trị cho người bị thương Để hỗ trợ tốt cho đội cứu hộ, hoạt động cứu hộ họ phải hợp tác với Rõ ràng hoạt động hợp tác thực nhân viên cứu hộ giao tiếp, thơng tin với nhau, với đồng nghiệp ( ví dụ cảnh sát với cảnh sát khác) với thành viên đội cứu hộ khác (ví dụ lính cứu hỏa yêu cầu trợ giúp từ bác sĩ) Với công nghệ tại, nỗ lực đội cứu hộ khó thành cơng sở hạ tầng viễn thơng cố định bì tàn phá nặng nề Thậm chí thành viên đội cứu hộ trang bị máy vô tuyến cầm tay (walkie-talkie) hay thiết bị tương tự khác trường hợp truy cập với điểm cố định, kết nối thành viên đội cứu hộ đứng gần thực Vì lý này, Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 56 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng ưu tiên việc quản lý không chế thảm họa ngày cài đặt lại sở hạ tầng viễn thơng nhanh có thể, cách sửa chữa thiết bị, kết cấu hư hỏng hay triển khai thiết bị viễn thơng tạm thời (ví dụ vans trang bị angten radio) Để khắc phục khó khăn trên, cần xây dựng hệ thống kết nối, liên lạc nhân viên cứu hộ thỏa mãn u cầu sau: • Khơng cần sở hạ tầng viễn thơng, hạ tầng điện • Thời gian triển khai nhanh • Các thiết bị kết nối trạng thái chuyển động • Phạm vi kết nối rộng (Có thể tồn thành phố) • Kết nối cần trì tồn thời gian cứu hộ 4.2.2 Giải pháp Trang bị cho nhân viên cứu hộ thiết bị di động chuyên dụng có hỗ trợ kết nối không dây tùy biến Khi thảm họa xảy ra, nhân viên cứu hộ thiết lập mạng không dây tùy biến để phục vụ công tác cứu hộ Với đặc điểm mạng tùy biến, hệ thống đáp ứng u cầu sau: • Khơng cần sở hạ tầng viễn thông, hạ tầng điện: Do thiết bị kết nối trực tiếp với sóng radio sử dụng nguồn điện di động pin, acquy nên không cần hạ tầng viễn thơng hạ tầng điện • Thời gian triển khai nhanh: Mạng tùy thiết lập cách tự động thiết bị di động bật lên, thời gian triển khai mạng nhanh chóng • Các thiết bị kết nối trạng thái chuyển động: Cơ chế hoạt động mạng tùy biến cho phép nút mạng kết nối với Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 57 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng lúc di chuyển, nút mạng tham gia mạng rời khỏi mạng cách tự • Phạm vi kết nối rộng: cách sử dụng giao tiếp không dây phân tán nhiều điểm truy cập khác nhau, đội cứu hộ cách xa liên lạc với nhau, thành viên đội cứu hộ khác khoảng hoạt động trạm chuyển tiếp Vì khu vực xảy thảm họa tập trung nhiều đội cứu hộ, nên liên lạc phạm vi thành phố thực giúp nỗ lực cứu hộ hợp tác thành công Việc đáp ứng yêu cầu cuối “Kết nối cần trì suốt thời gian cứu hộ” phụ thuộc nhiều vào công nghệ lưu trữ nguồn điện di động pin, acquy Tuy nhiên ta sử dụng giao thức quản lý topology để góp phần tiết kiệm lượng cho nguồn điện Việc lựa chọn giao thức quản lý topology phù hợp góp phần làm tăng hiệu sử dụng mạng tăng thời gian trì kết nối 4.2.3 Lựa chọn giao thức quản lý topology 4.2.3.1 Quản lý kết nối nút mạng lân cận Mỗi nhóm cứu hộ trang bị loại thiết bị di động chuyên dụng khác phù hợp với công việc chuyên môn nhóm Ví dụ lính cứu hỏa cần phải di chuyển nhanh, làm nhiệm vụ địa hình phức tạp nguy hiểm Vì vậy, thiết bị di động chuyên dụng cần phải thiết kế nhỏ gọn, chống va đập, nhiệt độ cao Ngược lại, bác sĩ phần lớn thời gian làm việc xe cứu thương nên sử dụng thiết bị di động chuyên dụng có kích thước lớn hơn, lưu trữ thêm số phần mềm y học phục vụ công việc cứu hộ Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 58 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng Như vậy, mức lượng nút mạng chênh lệch Một số nút mạng có mức lượng cao, số khác lại có mức lượng thấp Nếu không sử dụng giao thức quản lý topology nút có mức lượng thấp sớm bị cạn lượng kết nối với nút khác Mặt khác, ta nhận thấy mạng có tính cá nhân thấp (Do nút mạng cần hợp tác chặt chẽ với để thực mục đích chung cứu hộ) Dựa vào phân tích trên, tham chiếu đến bảng 2.8 phần đánh giá thuật toán xây dựng tập liền kề, ta nhận thấy thuật toán xây dựng tập liền kề dựa mức lượng nút mạng phù hợp Theo thuật toán này, nút có mức lượng cao phải chịu tải nhiều việc trì mạng so với nút có mức lượng thấp Như vậy, kết nối mạng trì lâu 4.2.3.2 Quản lý việc bật tắt nút mạng Do đặc thù công việc cứu hộ, nút mạng thường xuyên trạng thái chuyển động Tham chiếu tới bảng 2.8, ta nhận thấy giao thức AWP phù hợp với ứng dụng Giao thức đảm bảo nút mạng lân cận trao đổi thông tin với khoảng thời gian time frame Ta tiếp tục cải tiến hệ thống cách áp dụng ý tưởng sử dụng khái niệm “cộng đồng” giao thức CAW Nếu giả thiết thành viên nhóm cứu hộ trao đổi thông tin với nhiều nhiều so với trao đổi với nhóm khác Nghĩa thành viên đội lính cứu hỏa trao đổi thơng tin với lính cứu hỏa khác nhiều so với việc trao đổi thông tin với bác sĩ cảnh sát Khi ta coi nhóm cứu hộ cộng đồng áp dụng giao thức CAW để bật tắt cộng đồng Điểm khác biệt so với thuật toán CAW cộng đồng không thiết lập dựa thứ hạng file chia sẻ mà được gán theo nhóm cứu hộ Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 59 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng 4.3 Ứng dụng giám sát theo dõi 4.3.1 Yêu cầu Xét tình sau: Một khu rừng nguyên sinh rộng hàng trăm hecta cần giám sát theo dõi sức gió, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm khu vực cảnh báo có bất thường xảy (như cháy rừng ) 4.3.2 Giải pháp Ta sử dụng sensor thơng minh gắn với acquy có khả kết nối không dây tùy biến đặt khu vực khác rừng Các sensor thu thập liệu nhiệt độ, áp suất, độ ẩm phân tích để phát tượng bất thường Mỗi sensor biết vị trí địa lý (xác định kinh độ, vĩ độ) Điều thực cách tích hợp thêm nhận tín hiệu GPS vào sensor triển khai sensor người dùng thiết lập giá trị Định kỳ, sensor trao đổi liệu với nút lân cận nhằm xác định tượng bất thường xảy Dữ liệu kết hợp gửi lan truyền mạng người dùng thu nhận từ vị trí ven rừng Trong trường hợp phát dấu hiệu bất thường (Ví dụ trường hợp xảy cháy, nhiệt độ đo sensor cao nhiều so với sensor lân cận vượt ngưỡng cho phép) thủ tục đặc biệt thực Sensor phát dấu hiệu bất thường kết nối với nút lân cận để kiểm tra xem dấu hiệu tương tự có xảy nút khơng Sau sensor xác định vị trí địa lý khu vực xảy bất thường gửi message báo động chứa tọa độ điểm xảy bất thường tới nút lân cận, đánh dấu mức độ ưu tiên cao Message lan truyền mạng nhanh chóng tới thiết bị thu nhận thông tin người quản lý ven rừng Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 60 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng Hình 4.1: Quá trình gửi message báo động mạng sensor phát dấu hiệu bất thường Như mạng cảnh báo cần đạt yêu cầu sau: • Không cần hạ tầng viễn thông, hạ tầng điện • Phạm vi kết nối rộng • Kết nối mạng cần trì thời gian dài Với đặc tính mạng khơng dây tùy biến, mạng sensor nêu đáp ứng yêu cầu việc khơng có hạ tầng viễn thơng phạm vi kết nối rộng Để đáp ứng yêu cầu trì kết nối thời gian dài ngồi việc sử dụng loại acquy có dung lượng lớn cho sensor ta phải lựa chọn giao thức quản lý topology thích hợp 4.3.3 Lựa chọn giao thức quản lý topology 4.3.3.1 Quản lý kết nối nút mạng với nút lân cận Đặc điểm mạng sensor nêu khơng có tính cá nhân (do nút mạng quản lý chung), thời gian trì hoạt động kết nối Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 61 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng nút mạng dài tốt Tham chiếu bảng 2.8, ta nhận thấy thuật toán xây dựng tập liền kề dựa mức lượng nút mạng phù hợp Theo thuật tốn này, nút có mức lượng cao phải chịu tải nhiều việc trì mạng so với nút có mức lượng thấp Như vậy, kết nối mạng trì lâu 4.3.3.2 Quản lý việc bật tắt nút mạng Vị trí nút mạng sensor nói cố định, mật độ nút mạng tương đối lớn Tham chiếu bảng 3.4, ta nhận thấy, giao thức RAW phù hợp để bật tắt nút mạng Trong giao thức này, số nút mạng tắt mà không bị ảnh hưởng tới việc truyền liệu nút mạng khác Các nút mạng tiết kiệm tới 65% lượng tiêu thụ, đảm bảo tỷ lệ gói tin gửi thành công 95% 4.4 Ứng dụng chia sẻ file khu vực đông người 4.4.1 u cầu Xét tình sau: Một mạng khơng dây tùy biến thiết lập tự phát khu vực đông người toa tàu, xe buýt, tòa nhà Người dùng nút mạng muốn chia sẻ file âm nhạc, video clip Như vậy, mạng tùy biến có đặc điểm sau: • Mang tính cá nhân cao • Phạm vi kết nối nhỏ • Các nút mạng có dịch chuyển 4.4.2 Giải pháp Những thiết bị tham gia vào mạng cần phải hỗ trợ kết nối P2P để phát kết nối với thiết bị lân cận Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 62 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng 4.4.3 Lựa chọn giao thức quản lý topology 4.4.3.1 Quản lý kết nối nút mạng với nút lân cận Đặc điểm mạng nêu nút mạng có tính cá nhân cao, người dùng mong muốn bảo vệ quyền lợi Tham chiếu bảng 2.8 ta nhận thấy thuật tốn dựa tính cơng phù hợp Thuật toán giúp điều tiết cho mức độ đóng góp nút mạng vào việc trì mạng chung cơng Nhờ đó, tránh tranh cãi người sử dụng số người sử dụng tài nguyên mạng thiết bị di động họ lại nhanh chóng bị cạn kiệt lượng 4.4.3.2 Quản lý việc bật tắt nút mạng Trong ứng dụng này, nút mạng thường xuyên dịch chuyển Tham chiếu bảng 3.4, ta nhận thấy giao thức AWP phù hợp với ứng dụng Giao thức đảm bảo nút mạng lân cận trao đổi thông tin với khoảng thời gian time frame Nhờ đó, mạng ln đảm bảo kết nối Trong trường hợp thống kê mức độ phổ biến file chia sẻ mạng ta sử dụng giao thức CAW để tăng hiệu việc trao đổi file Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 63 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng KẾT LUẬN Kết đạt luận văn Thơng qua việc tìm hiểu tốn quản lý topology cho mạng khơng dây P2P luận văn phân tích, đánh giá, so sánh số giao thức quản lý topology tiêu biểu đề xuất việc ứng dụng giao thức cho mục tiêu ràng buộc cụ thể Luận văn đưa số ví dụ minh họa cho việc lựa chọn giao thức quản lý topology cách phù hợp cho số ứng dụng với ràng buộc khác Phương hướng nghiên cứu Lĩnh vực quản lý topology cho mạng không dây P2P mang tính thời ngày quan tâm nghiên cứu nhiều Tuy nhiên, vấn đề quan trọng chưa quan tâm mức, tương tác giao thức quản lý topology với tầng giao thức khác mạng không dây, cụ thể tầng giao thức MAC routing Vì vậy, hướng nghiên cứu luận văn nghiên cứu, đề xuất phương thức tích hợp giao thức quản lý topology nói vào tầng giao thức mạng không dây cho đạt hiệu cao Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 64 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Muqattash and M M Krunz (April 2004), “A Distributed transmission power control protocol for mobile ad hoc networks”, IEEE Trans on Mobile Computing, vol 3, pp 113–128 [2] Apple Incorporated, http://www.apple.com/iphone/ [3] Andrew Ka Ho Leung and Yu-Kwong Kwok (July 2005), CommunityBased Asynchronous Wakeup Protocol for Wireless Peer-to-Peer File Sharing Networks, Proceedings of the IEEE Second Annual International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Networking and Services (MobiQuitous’2005), San Diego, California, USA [4] Andrew Ka Ho Leung and Yu-Kwong Kwok (June 2005), On Topology Control of Wireless Peer-to-Peer File Sharing Networks: Energy Efficiency, Fairness and Incentive, Proceedings of the IEEE International Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM’2005), Taormina , Giardini Naxos, Italy [5] BitTorrent Incorporated, http://www.bittorrent.com [6] G Salton and M J McGill (1983), Introdution to modern information retrieval, McGraw-Hill [7] Gaurav Srivastava, Paul Boustead, Joe F.Chicharo (2003), ''A Comparison of Topology Control Algorithms for Ad-hoc Network'', University of Wollongong, NSW, Australia [8] H Allali and G Heijenk (September 2002), “Traffic characterization for a UMTS radio access network”, Proc 4th Int’lWorkshop on Mobile and Wireless Communication Network, pp 497–501 Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 65 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng [9] HTC Incorporated, http://www.htc.com/www/product.aspx [10] J Elson, L Girod, and D Estrin (2002), Fine-grained network time synchronization using reference broadcasts, Proceedings of the Fifth Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI) [11] L Li and J Y Halpern (May 2004), “A minimum-mnergy pathpreserving topology control algorithm”, IEEE Trans on Wireless Communications, vol 3, pp 910–921 [12] L M Feeney and M Nilsson (April 2001), “Investigating the energy consumption of a wireless network interface in an ad hoc networking environment”, Proc IEEE INFOCOM 2001, vol 3, pp 1548–1557 [13] M X Cheng, M Cardei, J Sun, X Cheng, L wang, Y Xu and D Z Du (December 2004), “Topology control of ad hoc wireless networks for energy efficiency”, IEEE Trans on Computers, vol 53, no 12, pp 1629–1635 [14] N Li and J C Hou (March 2004), “Topology control in heterogeneous wireless networks: problems and solutions”, Proc IEEE INFOCOM 2004, vol [15] Paolo Santi (2005), Topology control in wireless ad hoc and sensor network, John Wiley & Sons Ltd [16] R Rajaraman (July 2002), “Topology control and routing in ad hoc networks: a survey”, ACM SIGACT News 2002, pp 60–73 [17] R Zheng, J Hou, and L Sha (January 2003), Asynchronous wakeup for ad hoc networks, The Fourth ACMInternational Symposium on Mobile Ad Hoc Networking and Computing (MobiHoc 03) [18] Ramesh Subramanian, Brian D Goodman (2002), P2P Computing: The Evolution of a Disruptive Technology, Idea Group Inc, Hershey [19] Ripeanu, Matei and Foster, Ian and Iamnitchi, Adriana (2002), “Mapping Phùng Minh Quân - Luận văn cao học 66 Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng the Gnutella network: Properties of large-scale peer-to-peer systems and implications for system design”, IEEE Internet Computing Journal [20] Scott Jensen (2003), “The P2P revolution”, peer-to-peer networking and the entertainment industry, http://www/nonesuch.org/p2prevolution [21] T H Cormen, C E Leiserson, R L Rivest and C Stein (2001), Introdution to Algorithms, The MIT Press [22] V Paruchuri, S Basavaraju, A Durresi, R Kannan, and S S Iyengar (October 2004), “Random asynchronous wakeup protocol for sensor networks”, Proc IEEE BROADNETS 2004, pp 710–717 [23] V Rodoplu and T H Meng (August 1999), “Minimum energy mobile wireless networks,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 17, pp 1333–1344 [24] W Li (2005), Zipf’s Law, The Robert S Boas Center for Genomics and Human Genetics, http://www.nslij-genetics.org/wli/zipf/ [25] X Y Li, Y Wang, and W.Z Song (December 2004), “Applications of k-local MST for topology control and broadcasting in wireless ad hoc networks”, IEEE Trans on Parallel and Distributed Systems, vol 15, pp 1057–1069 Phùng Minh Quân - Luận văn cao học ... đời phát triển mạng không dây P2P, phương pháp tiếp cận toán quản lý topology cho mạng khơng dây P2P, vị trí giao thức quản lý topology tầng giao thức Chương – Quản lý kết nối nút mạng lân cận... Do vậy, mạng P2P nghiên cứu phát triển mạnh mẽ Phùng Minh Quân - Luận văn cao học Giao thức quản lý topology mạng không dây ngang hàng 1.1.2 Mạng P2P không dây – Mạng tùy biến không dây Trong năm... quản lý topology cho mạng tùy biến khơng dây 1.2 Bài tốn quản lý topology cho mạng khơng dây P2P 1.2.1 Phát biểu tốn Bài tốn quản lý topology cho mạng không dây P2P phát biểu sau [15]: Quản lý