Luận văn thuật toán quảng bá lại thông tin định tuyến nhằm tối thiểu hoá chi phí định tuyến trong mạng ad hoc di động

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG Lê Hồng Sơn THUẬT TỐN QUẢNG BÁ LẠI THƠNG TIN ĐỊNH TUYẾN NHẰM TỐI THIỂU HỐ CHI PHÍ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG 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 Lê Hồng Sơn THUẬT TỐN QUẢNG BÁ LẠI THƠNG TIN ĐỊNH TUYẾN NHẰM TỐI THIỂU HỐ CHI PHÍ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG 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: “Thuật toán quảng bá lại thơng tin định tuyến nhằm tối thiểu hố chi phí định tuyến mạng ad hoc di động” nhận giúp đỡ, bảo nhiệt tình thầy, cô giáo thuộc Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên để hồn thành luận văn Với tình cảm chân thành, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn Ban giám hiệu, phịng Đào tạo, Khoa Cơng nghệ thơng 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 tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu Tôi 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 tơi 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 cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2020 Học viên Lê Hồng Sơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD HOC VÀ ỨNG DỤNG 1.1 Tổng quan mạng ad hoc 1.1.1 Định nghĩa đặc trưng mạng ad hoc 1.1.2 Đặc điểm mạng ad hoc 1.1.3 Ứng dụng mạng ad hoc 1.2 Giao thức định tuyến AODV mạng ad hoc 10 1.2.1 Đặc điểm chung giao thức định tuyến AODV 10 1.2.2 Cơ chế hoạt động giao thức AODV 12 1.3 Một số phương pháp cải tiến chế quảng bá thông tin định tuyến 28 1.3.1 Vấn đề bão quảng bá giao thức AODV 28 1.3.2 Phương pháp sử dụng đếm thời gian 28 1.3.3 Phương pháp khám phá đường theo xác suất 29 1.3.4 Phương pháp định tuyến đa đường 29 1.3.5 Phương pháp lập lịch 30 1.3.6 Phương pháp quảng bá lại dựa thông tin từ nút lân cận 31 1.4 Tổng kết Chương 31 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN CẢI TIẾN QUẢNG BÁ ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN THÔNG TIN TỪ CÁC NÚT LÂN CẬN 33 2.1 Ý tưởng phương pháp 33 2.2 Giao thức NKR 34 2.3 Tính trễ quảng bá 35 2.4 Tính xác suất quảng bá 36 2.5 Triển khai phân cụm ảo LVC 37 2.7 Chu kỳ hiệu lực liên kết LEP 39 2.6 Thuật toán quảng bá lại dựa thông tin nút lân cận 41 2.8 Tổng kết Chương 46 CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ 47 3.1 Các tham số mô độ đo đánh giá hiệu 47 3.1.1 Các tham số mô 47 3.1.1 Các độ đo đánh giá hiệu 48 3.2 Đánh giá tỉ lệ quảng bá 49 3.2.1 Tỉ lệ quảng bá theo lưu lượng mạng 49 3.2.2 Tỉ lệ quảng bá theo số nút mạng 50 3.2.3 Tỉ lệ quảng bá theo vận tốc di chuyển 51 3.2.4 Tỉ lệ quảng bá theo băng thông yêu cầu 52 3.3 Đánh giá chi phí định tuyến 54 3.3.1 Chi phí định tuyến theo số nút mạng 54 3.3.2 Chi phí định tuyến theo vận tốc di chuyển 55 3.4 Đánh giá tỉ lệ tái liên kết 56 3.5 Tổng kết Chương 57 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Cường độ tín hiệu từ N1 đến nút láng giềng 43 Bảng 3.1 Giá trị tham số mô 47 Bảng 3.2 Dữ liệu tỉ lệ quảng bá theo lưu lượng mạng 49 Bảng 3.3 Dữ liệu tỉ lệ quảng bá theo số lượng nút mạng 50 Bảng 3.4 Dữ liệu tỉ lệ quảng bá theo vận tốc di chuyển 51 Bảng 3.5 Dữ liệu tỉ lệ quảng bá theo băng thông yêu cầu 53 Bảng 3.6 Dữ liệu chi phí định tuyến theo số nút mạng 54 Bảng 3.7 Dữ liệu chi phí định tuyến theo vận tốc di chuyển 55 Bảng 3.8 Dữ liệu tỉ lệ tái liên kết theo phạm vi truyền 56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Minh họa mạng ad hoc di động Hình 1.2 Ví dụ minh họa mạng ad hoc xe bus Hình 1.3 Một ví dụ mạng Rooftop Hình 1.4 Cấu trúc gói RREQ 16 Hình 1.5 Cấu trúc gói RREP 22 Hình 1.6 Cấu trúc gói RRER 27 Hình 2.1 Sơ đồ ý tưởng phương pháp 33 Hình 2.2 Tiến trình yêu cầu đường 36 Hình 2.3 Truyền liệu sở hệ số kết nối 37 Hình 2.4 Quá trình truyền sử dụng LVC 38 Hình 2.5 Thủ tục truy vấn đường 43 Hình 2.6 Thủ tục trả lời đường 44 Hình 2.7 Hình trạng mạng cho thủ tục truy vấn trả lời đường 45 Hình 2.8 Lập lịch cho chu kỳ truyền liệu 45 Hình 3.1 Biểu đồ tỉ lệ quảng bá theo lưu lượng mạng 49 Hình 3.2 Biểu đồ tỉ lệ quảng bá theo số nút mạng 51 Hình 3.3 Biểu đồ tỉ lệ quảng bá theo tốc độ di chuyển 52 Hình 3.4 Biểu đồ tỉ lệ quảng bá theo băng thông yêu cầu 53 Hình 3.5 Biểu đồ chi phí định tuyến theo số lượng nút mạng 54 Hình 3.6 Biểu đồ chi phí định tuyến theo vận tốc di chuyển di chuyển 56 Hình 3.7 Biểu đồ tỉ lệ tái liên kết theo phạm vi truyền thông 57 MỞ ĐẦU Một mạng ad hoc di động tập hợp nút không dây di động làm việc Loại mạng hoạt động mà khơng cần sở hạ tầng mạng để thực kết nối chúng hoạt động theo kiểu tự quản Do nút thiết bị di động nên việc liên kết bị phá vỡ thời điểm theo định hướng di chuyển không gian nút Hai nút di động nằm phạm vi truyền thơng giao tiếp với qua trợ giúp thiết bị khác phạm vi truyền thông chúng Mạng ad hoc di động cung cấp khả truyền thông cho khu vực thiếu khơng có sở hạ tầng truyền thông Loại mạng không sử dụng sở hạ tầng mạng cố định Nó sử dụng chế định tuyến đa chặng để cung cấp kết nối mạng Việc truyền thơng mạng thực sử dụng giao thức định tuyến để để khám phá đường động Khi đường truyền thông thiết lập, liệu chuyển tiếp Thủ tục bảo trì đường sử dụng để thiết lập lại mạng cho môi trường động Hiệu suất mạng người dùng vấn đề quan trọng để trì chất lượng dịch vụ Trong kịch truyền thơng đa chặng, gói liệu xuất phát từ nút nguồn nút trung gian chuyển tiếp tới nút đích Do tính di động nút mạng ad hoc di động, tuyến đường bị lỗi làm kích hoạt tiến trình khám phá đường Điều làm tăng trễ đầu cuối, giảm tỷ lệ phân phối thành công liệu quan trọng tăng chi phí hoạt động giao thức định tuyến Do đó, việc giảm chi phí định tuyến trình khám phá đường yếu tố thiết yếu mạng ad hoc di động Một số kỹ thuật định tuyến đa đường sử dụng để giảm chi phí định tuyến ad hoc di động thông qua khả cân tải, tăng thông lượng khả chịu lỗi Vấn đề loại bỏ điểm tắc cổ chai vấn đề cần thực nhằm tối thiểu hoá tắc nghẽn Phương pháp định tuyến đa đường chủ yếu sử dụng để cải thiện chất lượng dịch vụ mạng Mục đích việc giảm chi phí định tuyến để cải thiện hiệu việc truyền thông điệp thành công Bằng cách cải thiện tỉ lệ truyền thành công, gói liệu truyền từ nút đầu tới nút cuối Tuy nhiên, phương pháp định tuyến đa đường, chưa có nhiều phương pháp hiệu nhằm giảm thiểu chi phí định tuyến Mục tiêu đề tài nghiên cứu phương pháp giảm tải định tuyến mạng ad hoc di động sở phân tích yêu cầu trung gian việc trình hình thành mạng Điều nhằm mục đích giảm lượng truy cập tài nguyên liên quan đến chất lượng dịch vụ Việc thay đổi linh hoạt thiết bị đầu cuối khả tạo chế định tuyến ổn định thực cách tăng thời gian hoạt động nút mạng Đề tài nghiên cứu thuật toán đề xuất để dự đoán liên kết dựa thông tin quảng bá lại nút lân cận Phương pháp phân cụm ảo nghiên cứu đề tài ngày để giảm thiểu chi phí định tuyến Nó sử dụng nhằm cải thiện chế điều khiển cấu trúc mạng để tối thiểu hoá chi phí định tuyến tăng thơng lượng mạng cách giảm tần suất lỗi liên kết Cấu trúc luận văn trình bày sau: Chương trình bày tổng quan mạng ad hoc, giao thức định tuyến AODV số phương pháp cải tiến chế quảng bá thông tin định tuyến giao thức AODV Phương pháp thuật toán cải tiến thuật toán quảng bá định tuyến dựa thông tin từ nút lân cận trình bày chi tiết Chương Kết việc mô phỏng, so sánh đánh giá hiệu giao thức NKR – giao thức triển khai phương pháp cải tiến thuật toán quảng bá định tuyến dựa thông tin từ nút lân cận so với số giao thức có liên quan trình bày Chương Cuối phần kết luận đưa tổng kết hướng phát triển luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD HOC VÀ ỨNG DỤNG 1.1 Tổng quan mạng ad hoc 1.1.1 Định nghĩa đặc trưng mạng ad hoc Theo định nghĩa Tổ chức IETF (Internet Engineering Task Force), Mạng ad hoc không dây di động vùng tự trị (Autonomous System) định tuyến kết nối với liên kết khơng dây Mỗi nút mạng vừa đóng vai trị thiết bị đầu cuối vừa đóng vai trị định tuyến Các nút di chuyển cách tự làm cho kiến trúc mạng thay đổi liên tục Hình 1.1 Minh họa mạng ad hoc di động Như thấy mạng ad hoc di động bao gồm tập nút không dây di động trao đổi liệu cách linh động mà không cần hỗ trợ trạm sở cố định mạng có dây Mỗi nút di động có phạm vi truyền giới hạn, chúng cần trợ giúp nút láng giềng để chuyển tiếp gói liệu Hình 1.1 ví dụ minh họa cho mạng ad hoc di động Trong ví dụ này, gói tin từ nút nguồn máy tính cần chuyển tới nút đích 47 CHƯƠNG MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ 3.1 Các tham số mô độ đo đánh giá hiệu 3.1.1 Các tham số mô Mô mạng thực phần mềm Network Simulator Mạng mô với số lượng nút giới hạn từ 20 đến 200 Các tham số mô hiển thị Bảng Trong mô phỏng, vận tốc nút thay đổi từ 10 km/h đến 100 km/h Mỗi nút trì liệu nút liền kề Kết mô so sánh phương pháp cải tiến thuật tốn quảng bá định tuyến dựa thơng tin định tuyến từ nút lân cận triển khai giao thức NKR [14] với giao thức AODVLP [4], ITCD [1], ICST [15] STFDR [7] Tham số Giá trị Diện tích mơ 1000 m x 1000 m Số lượng nút 20 đến 200 Phạm vi quảng bá 100m đến 500m Tải liệu 10% đến 100% Phần mềm mô Network Simulator 2.34 Loại liệu mô CBR Kích thước hàng đợi 55 gói tin Băng thông 2,2 Mbps Thời gian tạm dừng 0,1 s Giao thức tầng MAC IEEE 802.11 Loại ăng-ten Vơ hướng Kích thước gói liệu 512 bytes Vận tốc di chuyển 10 km/h đến 90 km/h Cường độ tín hiệu 21 dbm Bảng 3.1 Giá trị tham số mô 48 3.1.1 Các độ đo đánh giá hiệu Các tham số đánh giá hiệu cho mô bao gồm:  Tỉ lệ quảng bá: Được tính tổng phần trăm số gói tin quảng bá tổng số gói tin  Tải định tuyến: Được tính tổng số thông điệp điều khiển trao đổi tiến trình khám phá đường  Tỉ lệ tái liên kết: Được tính tỉ lệ số liên kết tái thiết lập sau hình trạng mạng thay đổi Các độ đo đánh giá hiệu giao thức so sánh là:  Giao thức AODVLP  Sử dụng thuật tốn liên kết có  Độ đo đánh giá hiệu gồm trễ đầu cuối tỉ lệ truyền thành công  Giao thức ITCD  Sử dụng thuật toán định tuyến dựa nhiễu để cải thiện hiệu sử dụng lượng  Độ đo đánh giá hiệu gồm trễ truyền thông tải định tuyến  Giao thức ICST  Sử dụng thuật toán truyền  Độ đo đánh giá hiệu gồm tỉ lệ gói trễ mạng  Giao thức STFDR  Sử dụng thuật toán khám phá đường hiệu truyền tin cậy  Độ đo đánh giá hiệu gồm tỉ lệ truyền thành công tỉ lệ quảng bá 49 3.2 Đánh giá tỉ lệ quảng bá 3.2.1 Tỉ lệ quảng bá theo lưu lượng mạng Kết mô đo tỉ lệ quảng bá thay đổi lưu lượng mạng đưa Bảng 3.2 minh họa biểu đồ Hình 3.1 Tỉ lệ quảng bá (%) Lưu lượng NKR AODVLP ITCD ICST STFDR 0.1 98.8 90.6 86.6 77.7 66.3 0.2 96.8 86.6 77.7 66.6 62.3 0.3 93.8 77.7 66.6 62.6 55.3 0.4 90.8 66.1 62.7 55.6 50.4 0.5 86.7 62.3 55.5 50.3 48.3 0.6 77.3 58.8 42.4 40.4 39.4 0.7 66.5 55.4 40.4 38.1 36.2 0.8 62.3 51.3 38.3 38.1 32.3 0.9 55.3 46 36.2 33.3 30.2 1.0 42.4 38.1 34.3 31.3 29.1 Bảng 3.2 Dữ liệu tỉ lệ quảng bá theo lưu lượng mạng Tỉ lệ quảng bá thành công (%) 100 80 NKR AODVLP 60 ITCD ICST 40 STFDR 20 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Lưu lượng mạng Hình 3.1 Biểu đồ tỉ lệ quảng bá theo lưu lượng mạng 50 Đối với kết này, lưu lượng liệu mạng tăng lên, tỉ lệ quảng bá giảm Giao thức NKR có tỉ lệ quảng bá lớn 23% so với giao thức STFDR, 34% so với giao thức ICST, 39% so với giao thức AODVLP 45% so với giao thức ITCD 3.2.2 Tỉ lệ quảng bá theo số nút mạng Trong mô mối quan hệ tỉ lệ quảng bá theo số lượng nút mạng, số lượng nút thay đổi từ 20 đến 200 nút Kết mô đưa Bảng 3.3 minh họa Hình 3.2 Số lượng nút Tỉ lệ quảng bá (%) NKR AODVLP ITCD ICST STFDR 20 29.7 26.9 24.7 22.8 20.9 40 41.6 39.6 37.8 35.7 30.8 60 51.8 47.5 44.7 41.7 39.6 80 59.4 57.4 54.6 52.5 49.5 100 65.5 61.4 59.6 54.5 51.7 120 71.6 69.4 64.7 61.5 57.5 140 74.5 71.4 69.4 65.5 61.5 160 77.4 73.3 70.5 67.4 64.4 180 80.4 77.4 73.3 69.5 66.6 200 87.5 81.3 79.4 77.4 74.4 Bảng 3.3 Dữ liệu tỉ lệ quảng bá theo số lượng nút mạng Bảng 3.3 Hình 3.2 cho thấy mối quan hệ số lượng nút mạng tỉ lệ quảng bá Khi số lượng nút tăng lên, tỉ lệ quảng bá tăng lên Phương pháp NKR có cải thiện tỉ lệ quảng bá lớn 11% so với STFDR, 28% so với ICST, 33% so với AODVLP 41% so với ITCD 51 Tỉ lệ quảng bá thành công (%) 90 80 70 NKR 60 AODVLP 50 ITCD 40 ICST STFDR 30 20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Số lượng nút Hình 3.2 Biểu đồ tỉ lệ quảng bá theo số nút mạng 3.2.3 Tỉ lệ quảng bá theo vận tốc di chuyển Bảng 3.4 Hình 3.3 kết mơ đo tỉ lệ quảng bá thay đổi vận tốc di chuyển nút mạng từ 10 km/h đến 100 km/h Tốc độ (km/h) Tỉ lệ quảng bá (%) NKR AODVLP ITCD ICST STFDR 10 42.1 40.1 38.3 36.1 31.0 20 52.2 48.1 45.0 42.0 40.2 30 60.1 58.2 55.4 53.2 50.0 40 66.1 62.2 60.2 55.0 52.3 50 72.3 70.1 65.3 62.3 58.1 60 75.2 72.3 70.3 66.2 62.3 70 78.4 74.3 71.4 68.2 65.2 80 81.1 78.3 74.4 70.1 67.2 90 88.5 82.2 80.4 78.3 75.3 100 90.3 85.3 82.4 80.4 78.2 Bảng 3.4 Dữ liệu tỉ lệ quảng bá theo vận tốc di chuyển 52 Tỉ lệ quảng bá thành công (%) 90 80 70 NKR AODVLP 60 ITCD 50 ICST 40 STFDR 30 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tốc độ di chuyển (km/h) Hình 3.3 Biểu đồ tỉ lệ quảng bá theo tốc độ di chuyển Khi tốc độ di chuyển nút mạng tăng lên, số lượng đường hình thành tăng lên, tỉ lệ quảng bá bị giảm Do giao thức NKR sử dụng thông tin từ nút lân cận để xây dựng thuật toán định tuyến hiệu nên tỉ lệ quảng bá giao thức NKR tăng 20% so với STFDR, 36% so với ICST, 45% so với AODVL 61% so với ITCD 3.2.4 Tỉ lệ quảng bá theo băng thông yêu cầu Kết mô mối quan hệ tỉ lệ quảng bá băng thông yêu cầu đưa Bảng 3.5 biểu diễn đồ thị Hình 3.4 Theo kết này, yêu cầu băng thông tăng lên, tỉ lệ quảng bá giảm giao thức Trong giao thức mô phỏng, giao thức NKR cho kết tỉ lệ quảng bá tốt Điều việc thiết lập số lượng đường thay so với giao thức lại nên tỉ lệ quảng bá sẽ cao 53 Tỉ lệ quảng bá (%) Băng thông yêu cầu (Mbps) NKR AODVLP ITCD ICST STFDR 81.5 79.2 73.2 63.1 59.0 79.6 73.3 62.9 58.9 55.9 73.5 63.0 58.8 55.9 51.0 63.2 59.0 56.0 50.8 48.8 59.2 55.9 50.9 48.8 45.7 56.2 50.9 48.5 45.9 40.8 51.1 48.9 45.5 40.7 36.6 48.8 45.8 40.5 36.6 32.5 45.8 40.5 36.6 32.4 30.4 10 40.9 38.6 32.3 30.3 28.4 Bảng 3.5 Dữ liệu tỉ lệ quảng bá theo băng thông yêu cầu Tỉ lệ quảng bá thành công (%) 80.0 70.0 60.0 NKR AODVLP 50.0 ITCD 40.0 ICST 30.0 STFDR 20.0 10 Băng thông yêu cầu (Mbps) Hình 3.4 Biểu đồ tỉ lệ quảng bá theo băng thơng u cầu 54 3.3 Đánh giá chi phí định tuyến 3.3.1 Chi phí định tuyến theo số nút mạng Kết mơ đo chi phí định tuyến thay đổi số nút mạng đưa Bảng 3.6 biểu diễn đồ thị Hình 3.5 Chi phí định tuyến (số gói) Số nút mạng NKR AODVLP ITCD ICST STFDR 20 7132 7342 7361 7305 7320 40 7249 7318 7417 7318 7350 60 7421 7506 7628 7554 7629 80 7556 7690 7734 7638 7713 100 7629 7782 7822 7714 7817 120 7758 7816 7987 7836 7922 140 7817 7926 8168 8027 8112 160 8090 8113 8192 8113 8184 180 8146 8191 8304 8243 8264 Bảng 3.6 Dữ liệu chi phí định tuyến theo số nút mạng Chi phí định tuyến (số gói) 8400 8200 8000 NKR 7800 AODVLP 7600 ITCD 7400 ICST 7200 STFDR 7000 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Số nút mạng Hình 3.5 Biểu đồ chi phí định tuyến theo số lượng nút mạng 55 Theo kết mô này, số lượng nút mạng tăng lên, đường thường xuyên bị phá vỡ u cầu tìm lại đường cao hơn, số gói tin điều khiển sinh nhiều dẫn tới làm tăng chi phí định tuyến Tuy nhiên, số giao thức mô phỏng, giao thức NKR có chi phí định tuyến thấp Tính trung bình, giao thức NKR có chi phí định tuyến thấp 3.3.2 Chi phí định tuyến theo vận tốc di chuyển Dữ liệu kết mô đo số gói tin điều khiển đưa Bảng 3.7 mối quan hệ chúng minh họa biểu đồ Hình 3.6 cho thấy chi phí định tuyến giao thức mạng ad hoc mô tăng vận tốc di chuyển nút mạng tăng lên số liên kết bị phá vỡ tăng tốc độ di chuyển tăng lên Kết mơ cho thấy chi phí định tuyến giao thức NKR thấp so với giao thức mơ Chi phí định tuyến (số gói) Vận tốc di chuyển (km/h) NKR AODVLP ITCD ICST STFDR 10 7023 7212 7234 7302 7234 20 7086 7234 7295 7290 7291 30 7137 7323 7369 7317 7324 40 7251 7343 7418 7326 7354 50 7429 7516 7644 7567 7634 60 7570 7707 7743 7653 7729 70 7641 7793 7837 7729 7829 80 7774 7831 8007 7856 7940 90 7830 7941 8185 8042 8132 Bảng 3.7 Dữ liệu chi phí định tuyến theo vận tốc di chuyển 56 Chi phí định tuyến (số gói) 8200 8000 7800 NKR AODVLP 7600 ITCD 7400 ICST STFDR 7200 7000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Vận tốc di chuyển (m/s) Hình 3.6 Biểu đồ chi phí định tuyến theo vận tốc di chuyển di chuyển 3.4 Đánh giá tỉ lệ tái liên kết Kết mô đánh giá tỉ lệ tái liên kết thay đổi phạm vi truyền đưa Bảng 3.8 Hình 3.7 Tỉ lệ tái liên kết (%) Phạm vi truyền thông (m) NKR AODVLP ITCD ICST STFDR 100 22.1 32.9 52.3 71.3 92.3 150 21.0 28.9 49.2 68.2 88.2 200 19.9 28.2 46.0 65.2 85.4 250 18.1 25.1 43.0 62.1 82.2 300 16.8 21.9 40.1 59.2 80.3 350 16.0 21.0 37.1 56.2 78.2 400 13.8 20.1 34.0 53.1 76.2 450 12.9 18.1 31.0 50.0 74.1 500 11.8 14.9 28.1 47.3 73.3 Bảng 3.8 Dữ liệu tỉ lệ tái liên kết theo phạm vi truyền 57 100 Tỉ lệ tái liên kết (%) 90 80 70 NKR 60 AODVLP 50 ITCD 40 ICST 30 STFDR 20 10 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Phạm vi truyền (m) Hình 3.7 Biểu đồ tỉ lệ tái liên kết theo phạm vi truyền thông Khi nút mạng mạng ad hoc có phạm vi truyền thơng lớn, gói liệu nút mạng truyền phạm vi rộng khả nút mạng rời khỏi khu vực truyền thông để phải thiết lập lại liên kết nhỏ Kết mô cho thấy giao thức NKR có tỷ lệ tái liên kết thấp so với giao thức mô so sánh 3.5 Tổng kết Chương Nội dung chương tập trung vào trình bày, so sánh, phân tích đánh giá kết mô giao thức NKR so với giao thức có liên quan bao gồm giao thức AODVLP, giao thức ITCD, giao thức ICST giao thức STFDR Việc đánh giá thực theo nhóm: tỉ lệ quảng bá, chi phí định tuyến tỉ lệ tái liên kết Đối với nhóm đánh giá tỉ lệ quảng bá, đánh giá tỉ lệ quảng bá giao thức theo lưu lượng mạng, số nút mạng, vận tốc di chuyển băng thơng u cầu Đối với nhóm đánh giá chi phí định tuyến, đánh giá chi phí định tuyến giao thức theo số nút 58 mạng vận tốc di chuyển Đánh giá tỉ lệ tái liên kết thực sở đo tỉ lệ tái liên kết thay đổi phạm vi truyền thông tối đa nút mạng Trong số đánh giá hiệu giao thức thực hiện, kết mô thể ưu việt phương pháp cải tiến thuật toán quảng bá định tuyến dựa thông tin định tuyến từ nút lân cận triển khai giao thức NKR Khi so sánh với giao thức có liên quan, giao thức NKR có tỉ lệ quảng bá hiệu 23% so với giao thức STFDR, 34% so với giao thức ICST, 39% so với giao thức AODVLP 45% so với giao thức ITCD kịch mô đo tỉ lệ quảng bá thay đổi lưu lượng mạng Khi thay đổi số nút mạng, giao thức NKR cải thiện tỉ lệ quảng bá lớn 11% so với STFDR, 28% so với ICST, 33% so với AODVLP 41% so với ITCD Tỉ lệ quảng bá giao thức NKR tăng 20% so với STFDR, 36% so với ICST, 45% so với AODVL 61% so với ITCD kịch mô đo tỉ lệ quảng bá thay đổi tốc độ di chuyển nút mạng Ngồi ra, mơ so sánh hiệu chi phí định tuyến tỉ lệ tái liên kết, giao thức NKR có chi phí định tuyến tỉ lệ tái liên kết hiệu (thấp hơn) so với giao thức AODVLP, giao thức ITCD, giao thức ICST giao thức STFDR 59 KẾT LUẬN Mạng ad hoc mạng không dây tạo thành, hủy bỏ, thay đổi cách tự động mà khơng cần có can thiệp người dùng Đặc trưng lớn ad hoc khả tự hình thành tính đa chặng Cơng nghệ mạng ad hoc có tiềm ứng dụng lớn vào lĩnh vực quân sự, phịng chống thảm họa, hội thảo, tính tốn phân tán, mạng cảm biến, mạng Rooftop mở rộng phạm vi điểm truy cập Trong luận văn này, thực cơng việc sau:  Tìm hiểu tổng quan mạng ad hoc ứng dụng thực tế; tìm hiểu lý thuyết chế hoạt động giao thức định tuyến AODV dành cho mạng ad hoc; tìm hiểu số phương pháp cải tiến chế quảng bá thông tin định tuyến giao thức AODV  Nghiên cứu đề xuất cải tiến thuật toán quảng bá định tuyến sở thông tin từ nút lân cận  Nghiên cứu cài đặt mô đề xuất thuật toán cải tiến quảng bá định tuyến sở thông tin từ nút lân cận từ giao thức AODV thành giao thức NKR cài đặt lại số giao thức có liên quan để so sánh đánh giá hiệu phương pháp cải tiến Do thời gian kiến thức hạn chế nên kịch mơ cịn tương đối đơn giản chưa thực phù hợp với ngữ cảnh thực tế mạng ad hoc Vùng giá trị tham số mô thể vùng tối ưu giao thức NKR so với giao thức lại Đề tài cần phát triển để có so sánh đánh giá cách toàn diện ưu nhược điểm giao thức NKR so với giao thức có liên quan để từ có khuyến nghị hợp lý ngữ cảnh áp dụng triển khai giao thức NKR cho mạng ad hoc 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] A Namdev, A Mishra (2016), “Interference-based topology control algorithm for delay constrained mobile ad hoc networks”, IEEE Students’ Conference on Electrical, Electronics and Computer Science (SCEECS), pp.1-6, doi: 10 1109/SCEECS.2016.7509297 [2] A Yadav, Y.N Singh, R.R Singh (2015), “Improving Routing Performance in AODV with Link Prediction in Mobile Adhoc Networks”, Wirel Pers Commun 81 (Issue 1), pp 603–618 [3] C Gibson , O Isaac (2018), “QUACS: routing data packets in ad hoc networks on buffer-constrained load balancing conditions during emergency rescue crisis”, 1-31, Wirel Pers Commun 99, 1345–1375 Springer [4] C Perkins, E Belding-Royer, S Das (2003), “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing”, RFC 3561, Available at: https://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt [5] G.U Mali , D.K Gautam (2018), “Shortest path evaluation in wireless network using fuzzy logic”, Wirel Pers Commun 100 (4), pp 1393–1404 [6] H Xie , A Boukerche , A A F Loureiro (2016), “MERVS: a novel multichannel error re- covery video streaming protocol for vehicle ad hoc networks”, IEEE Trans Veh Technol 65 (2), pp 923–935 [7] J Sathiamoorthy, B Ramakrishnan, M Usha, “STFDR: architecture of competent protocol for efficient route discovery and reliable transmission in CEAACK MANETs”, Wirel Pers Commun, doi: 10.1007/s11277-017-4812-0 61 [8] K Biczo, Y Chen, K Kralevska, H Overby (2016), “Combining forward error cor- rection and network coding in bufferless networks: a case study for optical packet switching”, IEEE 17th International Conference on High Performance Switching and Routing (HPSR) 2016, pp 61–68 [9] N Imaizumi, K Kobayashi, K Utsu (2016) “A study on effective flooding over MANET based on exchange of neighbor information”, J Supercomput 72, Springer doi: 10.1007/s11227-016-1659-1 [10] P Periyasamy , E Karthikeyan (2016), “End-to-end link reliable energy efficient mul- tipath routing for mobile ad hoc networks”, Wirel Pers Commun, Springer [11] S Basagni, M Conti, S Giordano, I Stojmenovic (2004), “Mobile Ad hoc Networking”, IEEE Press, USA [12] S Kandari, M.K Pandey (2016), “Impact of residual life estimator battery model on QoS issues in MANET”, Wirel Pers Commun 86, Springer doi: 10 1007/s11277-015-2947-4 [13] S Kumar , K Dutta (2016), “Securing mobile ad hoc networks: challenges and solutions”, Int J Handheld Comput Res (1), pp 26–76 [14] Y Harold Robinson, R Santhana Krishnan, E Golden Julie, Raghvendra Kumar, Le Hoang Son, Pham Huy Thong (2019), “Neighbor Knowledge base Rebroadcast algorithm for minimizing the routing overhead in Mobile Ad-hoc Networks”, Ad Hoc Networks 93, https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2019.101896 [15] Y.-T Weng , C.-H Shih , M.-P Lin , C.-K Shieh (2016), “ICST: lowdelay forward error cor- rection scheme with interleaved coding and sequential transmission”, International Conference on Consumer Electronics-Taiwan, IEEE, 2016 ... THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG Lê Hồng Sơn THUẬT TỐN QUẢNG BÁ LẠI THƠNG TIN ĐỊNH TUYẾN NHẰM TỐI THIỂU HỐ CHI PHÍ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 LUẬN VĂN... Nguyên - 2020 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu đề tài luận văn: ? ?Thuật tốn quảng bá lại thơng tin định tuyến nhằm tối thiểu hố chi phí định tuyến mạng ad hoc di động? ?? nhận giúp đỡ, bảo... quan mạng ad hoc, giao thức định tuyến AODV số phương pháp cải tiến chế quảng bá thông tin định tuyến giao thức AODV Phương pháp thuật toán cải tiến thuật toán quảng bá định tuyến dựa thông tin