Đánh giá hiệu năng của một số giao thức định tuyến theo yêu cầu trên mô hình điểm nhóm di động

Bài viết này phân tích đặc điểm cùa mô hình PGM, sử dụng giao thức định tuyến AODV và DSR cho các nhóm nút cảm biến di chuyển theo mô hình PGM. Chúng tôi đánh giá hiệu năng của các giao thức định tuyến khi di chuyển theo mô hình PGM và RWP bằng cách thay đổi các thông số về tốc độ di chuyển, số lượng các nút, thông lượng gửi gói tin, số lượng kết nối.

Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XII Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Huế, ngày 07-08/6/2019 DOI: 10.15625/vap.2019.00018 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO U CẦU TRÊN MƠ HÌNH ĐIỂM NHĨM DI ĐỘNG Lê Vũ 1,2, Nguyễn Tấn Khôi 3, Võ Thanh Tú 1 Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng levu@ute.udn.vn, ntkhoi@dut.udn.vn, vttu@hueuni.edu.vn TÓM TẮT: Mạng cảm biến không dây (WSN) bao gồm tập hợp thiết bị cảm biến sử dụng liên kết không dây để phối hợp thực nhiệm vụ thu thập thông tin liệu phân tán với quy mô lớn điều kiện vùng địa lý Trong nghiên cứu trước đây, số tác giả sử dụng mô hình điểm ngẫu nhiên (RWP) để mơ tả tính di động nút WSN Tuy nhiên, mơ hình RWP không phù hợp để sử dụng lĩnh vực y tế đặc điểm khác biệt Các cảm biến gắn thể người (BAN) để thu thập tình trạng sức khỏe bệnh nhân chúng có khuynh hướng di chuyển độc lập theo nhóm Mơ hình điểm nhóm di động (PGM) sử dụng trường hợp Bài báo phân tích đặc điểm cùa mơ hình PGM, sử dụng giao thức định tuyến AODV DSR cho nhóm nút cảm biến di chuyển theo mơ hình PGM Chúng tơi đánh giá hiệu giao thức định tuyến di chuyển theo mơ hình PGM RWP cách thay đổi thông số tốc độ di chuyển, số lượng nút, thơng lượng gửi gói tin, số lượng kết nối Tiêu chí đánh giá gồm tỷ lệ gửi gói thành cơng, thời gian trễ trung bình phụ tải định tuyến Kết cho thấy giao thức DSR có hiệu tốt giao thức AODV chế khám phá tuyến định tuyến liệu DSR phù hợp AODV Từ khóa: AODV, DSR, WSN, định tuyến, nhóm di động I GIỚI THIỆU Gần đây, cộng đồng nghiên cứu hướng đến nghiên cứu loại kiến trúc mạng gọi mạng cảm biến thể (Body Sensor networks - BSN) gọi mạng vùng thể (Body Area Networks - BAN) Mạng BAN khái niệm phát triển từ mạng không dây cá nhân (Wireless Personal Area Networks - WPANs) [1] Đây mơ hình cảm biến nhỏ, đa năng, lượng thấp… gắn, đeo thể quần áo Trong mạng BAN, cảm biến theo dõi liên tục hoạt động hành động sinh lý người, tình trạng sức khỏe mơ hình chuyển động [2] Bên cạnh đó, đặc điểm BAN chứa nút cảm biến nên chế hoạt động BAN tương tự hoạt động mạng cảm biến không dây (Wiless Sensor Networks - WSNs), nhiên có số khác biệt so với WSN như: mật độ nút BAN không dày đặc WSN, tốc độ truyền liệu ổn định, khắc phục độ trễ, khả cấp lượng kịp thời, tính di động cao [2] (BCU) Hình Mơ hình mạng BAN Một ứng dụng BAN lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, theo dõi thời gian thực dấu hiệu quan trọng thể, ECG (điện tâm đồ), nhịp tim, nồng độ oxi máy, huyết áp, cân nặng nhịp thở bệnh nhân Những giám sát thực nhờ vào việc bố trí cảm biến để thu thập thơng tin bệnh nhân di chuyển bệnh viện nhà Mức độ quan trọng giao thức di động cho cảm biến gắn BAN để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe cần phải đáng tin cậy điều kiện nào, nghĩa là, phải giảm gói, độ trễ đầu cuối khả chịu lỗi mạng Theo Hình 1, nút cảm biến gắn thể quần áo để theo dõi, đo lường thu thập liệu cảm nhận từ khu vực thể người Trong thể di chuyển phương tiện di chuyển khác (xe cứu thương, xe ô tô…) thiết bị điều khiển thể (Body Control Unit - BCU) đóng vai trị trạm sở tập hợp tất thông tin thu thập từ nút cảm 136 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO YÊU CẦU TRÊN MƠ HÌNH… biến gửi đến trạm gốc nút đích khác thơng qua hạ tầng mạng Sau đó, trạm gốc gửi chuyển tiếp liệu thu thập BCU thông qua sở hạ tầng thông thường mạng Internet hoạt động tảng IPv6 cho máy chủ xử lý Tại máy chủ, ứng dụng chăm sóc, chẩn đốn y tế lưu trữ liệu thu thập; sau bác sĩ, chuyên gia y tế chương trình ứng dụng phân tích, xử lý đưa định y học Trong thực tế khu vực có điều kiện thời tiết khắc nghiệt, địa hình phức tạp, việc kết nối cung cấp dịch vụ Internet trở nên khó khăn; việc áp dụng công nghệ mạng không dây cá nhân công suất thấp dựa IPv6 (IPv6 over Low-Power Wireless Area Networks - 6LoWPAN) để cung cấp khả kết nối trực tiếp thiết bị dựa địa IPv6 khơng đáp ứng hồn cảnh Trường hợp này, trạm gốc trang bị máy chủ dùng để xử lý chỗ liệu thu thập BCU Hiện nay, có số mơ hình nghiên cứu liên quan đến tính di động mạng WSNs mơ hình điểm di động ngẫu nhiên (Random Way Point - RWP), mơ hình hướng ngẫu nhiên (Random direction), mơ hình ngẫu nhiên (Random Walk) [3] Tuy nhiên, mơ hình khơng thể áp dụng trực tiếp cho BAN mơ hình thiết kế để tạo dấu vết chuyển động cho nút riêng lẻ, không phù hợp với mạng BAN Trong mạng BAN, áp dụng mơ hình tạo nhiều bất cập xác định vị trí kiểm sốt nhiều nút [3] Các cảm biến BAN thường có xu hướng di chuyển độc lập theo nhóm, BCU đóng vai trị nút đại diện cho nhóm nút cảm biến, thực truyền thông định tuyến Cho nên, mô hình di động phù hợp để áp dụng cho phương thức di chuyển mơ hình điểm nhóm di động (Point Group Mobility - PGM) Trong nghiên cứu này, giao thức định tuyến AODV DSR sử dụng làm giao thức định tuyến cho nhóm cảm biến di động theo mơ hình PGM RWP Chúng tơi đánh giá hiệu giao thức định tuyến di chuyển theo mơ hình PGM RWP cách thay đổi thông số tốc độ di chuyển, số lượng nút, thông lượng kết nối, số lượng kết nối II GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV VÀ DSR TRÊN MƠ HÌNH ĐIỂM NHĨM DI ĐỘNG Mơ hình di động cho phép thiết kế tô-pô mạng theo thuật tốn khác để mơ tả q trình di động nút mạng Phần trình bày hai mơ hình di động sử dụng phổ biến mơ hình di động điểm ngẫu nhiên mơ hình điểm nhóm di động, áp dụng giao thức định tuyến AODV DSR mơ hình Mơ hình di động điểm ngẫu nhiên Mơ hình điểm ngẫu nhiên giới thiệu nghiên cứu [4] Trong mơ hình này, nút chọn thống cách ngẫu nhiên điểm đích (là điểm tham chiếu) vùng triển khai di chuyển phía đích dọc theo đường thẳng Tốc độ nút chọn thống cách ngẫu nhiên khoảng [Vmin, Vmax], Vmin Vmax tốc độ nút tối thiểu tối đa Khi nút đến đích, đứng yên, tạm dừng khoảng thời gian định sau bắt đầu di chuyển trở lại theo quy trình Mơ hình di động ngẫu nhiên [5] mơ hình hướng ngẫu nhiên biến thể mơ hình điểm ngẫu nhiên Thuật tốn mơ hình ngẫu nhiên chia thành bước sau: (1) chọn tốc độ ngẫu nhiên phân phối đồng [Vmin, Vmax], (2) chọn hướng ngẫu nhiên phân phối đồng đều, (3) di chuyển theo hướng chọn khoảng thời gian định trước theo khoảng cách định Nếu đến đường viền khu vực mơ chọn hướng (4) Chờ khoảng thời gian quay lại bước Mơ hình hướng ngẫu nhiên [6] mơ-đun nhỏ mơ hình điểm ngẫu nhiên, định nghĩa để tránh mật độ nút di động trung tâm khu vực mô Tương tự mơ hình điểm tham chiếu ngẫu nhiên: trước giai đoạn di chuyển, tốc độ hướng chọn thống nhất, trì ranh giới khu vực xác định trước Trong mơ hình này, nút di động (mobile nodes - MNs) chọn hướng ngẫu nhiên để di chuyển tương tự mơ hình di động ngẫu nhiên MN đến ranh giới khu vực mơ theo hướng đó, đạt đến ranh giới mô phỏng, MN tạm dừng thời gian xác định, chọn hướng góc khác (trong khoảng từ đến 180 độ) tiếp tục trình Mơ hình điểm nhóm di động Mơ hình PGM mơ hành vi nhóm [7], nút thuộc nhóm theo nút đại diện nhóm, nút xác định hành vi di chuyển nhóm Các nút nhóm thường phân phối ngẫu nhiên xung quanh điểm tham chiếu Các nút khác sử dụng mơ hình di động riêng nút thêm vào điểm tham chiếu điều khiển di chuyển theo hướng nhóm Tại thời điểm, nút có tốc độ hướng cách lệch ngẫu nhiên so với tốc độ nút trưởng nhóm Hình minh họa nút đại diện nhóm tính tốn việc di chuyển nhóm, chứa vector xác định di chuyển nhóm ̅̅̅̅̅, bao gồm thông số hướng tốc độ Các nút riêng lẻ di chuyển ngẫu nhiên điểm tham chiếu xác định trước, việc di chuyển phụ thuộc vào xu hướng di chuyển nhóm Khi điểm tham chiếu riêng lẻ di chuyển từ khoảng thời gian t đến t+1, vị trí nút cập nhật theo nút đại diện nhóm Khi điểm tham chiếu cập nhật, RP(t+1) tính toán, kết hợp với vector chuyển động ngẫu nhiên ̅̅̅̅̅ để biểu diễn chuyển động ngẫu nhiên nút điểm riêng lẻ nút Hình minh họa ba nút di chuyển theo mơ hình PGM, thời điểm t, ba hình trịn nhỏ chấm đen biểu diễn điểm tham chiếu cho ba nút di động, giá trị RP(t) Mơ hình PGM sử dụng vector chuyển động ̅̅̅̅̅ để tính tốn điểm tham chiếu MN, thời điểm t+1 RP(t+1), ̅̅̅̅̅ chọn ngẫu nhiên xác định trước Vị trí cho nút sau tính tốn cách tổng hợp vector di chuyển ngẫu nhiên ̅̅̅̅̅ điểm tham chiếu Mơ hình PGM xác định chuyển động nhóm cách rõ ràng cách đưa đường dẫn mục tiêu di động cho nhóm Mỗi đường dẫn mà nhóm theo đưa cách xác định điểm mốc dọc theo đường dẫn tương ứng với khoảng thời gian định Trong khoảng thời gian t, nhóm di chuyển từ điểm mốc sang điểm Khi nút đại diện nhóm đến điểm mốc mới, nút tính tốn vectơ chuyển động từ vị trí điểm mốc theo khoảng thời gian Mơ hình có ưu điểm cung cấp khung chung linh hoạt để mô tả mẫu di động, định hướng theo nhiệm vụ giới hạn thời gian dễ thực kiểm tra [7] Lê Vũ, Võ Thanh Tú, Nguyễn Tấn Khôi 137 RP(t+1) RM GM RP(t) MN Hình Chuyển động ba nút di động sử dụng mơ hình PGM Như trình bày phần I, BAN, cảm biến truyền thông qua BCU, đóng vai trị nút đại diện cho nhóm nút di động, nhóm nút di chuyển tạo thành mạng WSNs di động Cho nên, giao thức định tuyến phản ứng thực chế tìm đường cần thiết phù hợp với tính di động mạng WSNs Trong hai giao thức AODV DSR giao thức định tuyến sử dụng phổ biến cho MANET WSNs [8] Hình Các nhóm nút cảm biến BAN tạo thành WSNs di động a) Giao thức DSR Giao thức định tuyến nguồn động (Dynamic Source Routing - DSR) [4] giao thức định tuyến theo yêu cầu dựa định tuyến nguồn Trong kỹ thuật định tuyến nguồn động, người gửi xác định đường xác nút thơng qua gói tin u cầu tuyến phát Khi tuyến đường tìm thấy gói tin trả lời tuyến thực chứa đường đến đích Danh sách nút trung gian để định tuyến chứa phần tiêu đề gói liệu Trong giao thức DSR, nút di động mạng cần trì đệm định tuyến làm nơi lưu trữ tuyến nguồn mà học Khi nút muốn gửi gói đến số nút khác, trước tiên, kiểm tra đệm định tuyến để tìm tuyến nguồn đến đích Trong trường hợp tuyến đường tìm thấy, sử dụng tuyến đường để quảng bá gói tin Ngược lại, nút nguồn bắt đầu trình khám phá tuyến Khám phá tuyến đường cung cấp tuyến đường điểm giao thức DSR b) Giao thức AODV Giao thức định tuyến AODV [9] mạng MANET sử dụng nhiều nghiên cứu gần Đây giao thức định tuyến đa chặng, nên AODV phải thực việc khám phá trì tuyến trước định tuyến gói tin liệu đến đích Tuyến chọn tuyến có chi phí tốt tương ứng số chặng (HC) nhỏ Giao thức thực khám phá tuyến cách sử dụng yêu cầu định tuyến gói tin RREQ trả lời tuyến gói tin RREP nút muốn gửi gói tin đến đích Tuyến đường chuyển tiếp thiết lập nút trung gian lưu bảng định tuyến liên kết với gói RREP Khi nút đích nút trung gian di chuyển, gói tin lỗi tuyến RERR gửi đến nút nguồn bị ảnh hưởng Khi nút nguồn nhận gói RERR, khởi tạo lại tuyến tuyến cần thiết Thông tin nút láng giềng lấy từ gói Hello, giao thức AODV giao thức định tuyến phẳng, khơng cần hệ thống quản trị trung tâm để xử lý trình định tuyến AODV có xu hướng giảm chi phí kiểm sốt lưu lượng truy cập việc tìm tuyến AODV có lợi lớn việc có chi phí giao thức khác cần giữ tồn tuyến đường từ nút nguồn đến nút đích gói tin Các gói tin RREQ RREP, chịu trách nhiệm phát tuyến đường, không làm tăng đáng kể chi phí từ gói tin điều khiển AODV phản ứng tương đối nhanh với thay đổi tơ-pơ mạng cập nhật nút bị ảnh hưởng thay đổi, sử dụng gói tin RRER Các thông điệp Hello chịu trách nhiệm bảo trì tuyến bị giới hạn để chúng khơng tạo chi phí khơng cần thiết mạng Giao thức AODV tránh vấn đề điểm đến vô cực, điển hình cho giao thức định tuyến vectơ khoảng cách, cách sử dụng số thứ tự 138 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO U CẦU TRÊN MƠ HÌNH… III THIẾT KẾ KỊCH BẢN MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ Giới thiệu mơ Để đánh giá hiệu mơ hình mạng RWP mơ hình mạng PGM triển khai mạng BAN, cài đặt giao thức định tuyến AODV giao thức DSR hai mơ hình di động Công cụ mô hệ mô NS2.35 cơng cụ Bonmotion để tạo mơ hình Hệ mơ NS2.35 [10] phần mềm hướng đối tượng sử dụng để mô lại kiện xảy hệ thống mạng, từ đưa yêu cầu, đặc tính vận hành cûa hệ thống mạng thực NS2.35 sử dụng để mô mạng MANET, IP, VANET, WSN Ứng dụng mơ hình di động điểm ngẫu nhiên đưa vào lệnh tạo tô-pô NS2.35 Lệnh cho phép mô phiên khác mơ hình RWP, định kích thước tô pô, vận tốc di chuyển nút Trong nghiên cứu sử dụng công cụ setdest Ns2.35 để tạo tô pô kịch di chuyển theo mơ hình RWP sau: /setdest -v -n 100 -p 25 -m -M 10 -t 500 -x 1000 -y 1000 >scen-100n-si500-rwp10mps BonMotion [11] công cụ sử dụng để tạo mơ hình kịch tiến hành phân tích mơ mạng hiệu suất mạng Các kịch tạo BonMotion xuất sang nhiều trình giả lập mạng khác Ns-2, Ns-3, BonMotion chọn cho mô nghiên cứu có số lượng mơ hình di động nhiều số tất mô mạng BonMotion cung cấp nhiều chức khác để thay đổi phân tích tham số nút di động mẫu thử nghiệm [11] Khởi động ứng dụng lệnh “Bm”, lệnh Bm tạo mã cho mơ hình mạng di động Cú pháp chung để thực khởi tạo mô sau: bm Các tham số bổ sung có sẵn cho mơ hình cung cấp lệnh sau: -d : thời lượng kịch bản; -a: số nút trung bình nhóm; -c: xác suất thay đổi nhóm cho nút; -r: khoảng cách tối đa nút trung tâm nhóm; -s: độ lệch chuẩn kích thước nhóm Nhằm xây dựng tơ-pơ mạng có kịch di chuyển theo mơ hình PGM cho 100 nút, thời gian mô 500 giây, tốc độ di chuyển tối đa 10m/s tối thiểu 1m/s, diện tích vùng mơ 1000x1000m, số lượng nút tối đa nhóm nút/ nhóm, xác suất thay đổi nhóm cho nút 0.05, khoảng cách tối đa nút với nút trung tâm nhóm 100m, độ lệch chuẩn kích thước nhóm 2.0, lệnh mơ sau: bm -f scen-100n-20gr-rpgm10mps RPGM -n 100 -d 500 -i 500 -h 10 -l -x 1000 -y 1000 -a -c 0.05 -r 100 -s 2.0 Thiết kế kịch mơ Hình Giao diện mơ NS2.35 Để khảo sát hoạt động hai giao thức hai mơ hình di động PGM RWP chúng tơi tạo kịch bản: thay đổi tốc độ di chuyển nút, thay đổi số lượng nút, thay đổi thơng lượng gửi gói tin, thay đổi số lượng kết nối Thông số thiết lập mô Bảng Lê Vũ, Võ Thanh Tú, Nguyễn Tấn Khôi 139 Bảng Thông số thiết lập mô Thông số Giá trị Mơ hình PGM Mơ hình RWP Khu vực địa lý 500 x 500 m 500 x 500 m Số lượng nút di động 40-60-80-100 40-60-80-100 Số lượng nút tối đa nhóm - Thời gian mơ 500s 500s Thời gian tạm dừng 25s 25s Tốc độ tối thiểu nút 1m/s 1m/s Tốc độ tối đa nút 5-10-15-20m/s 5-10-15-20m/s Nguồn phát liệu CBR CBR Kích thước gói tin (bytes) 512 512 Thơng lượng kết nối 2-4-6-8 pkts/s 2-4-6-8 pkts/s Số lượng kết nối 5-10-15-20 5-10-15-20 Giao thức truyền thông AODV, DSR AODV, DSR Độ lệch chuẩn - Phần báo tiến hành đánh giá hiệu mạng theo kịch khác nhằm phân tích nguyên lý hoạt động mạng BAN WSNs sử dụng giao thức định tuyến AODV DSR Đánh giá hiệu a) Kịch Đầu tiên, báo đánh giá hiệu định tuyến giao thức AODV giao thức DSR dựa vào tốc độ di chuyển nhóm nút nút mơ hình PGM (ký hiệu biểu đồ PGM-AODV, PGM-DSR) RWP (ký hiệu biểu đồ RWP-AODV, RWP-DSR) Các tiêu chí đánh giá gồm: Độ trễ đầu cuối, tỉ lệ gửi gói tin thành công, phụ tải định tuyến Trong kịch sử dụng mạng có 100 nút cho hai giao thức AODV DSR hoạt động mô hình PGM RWP, thơng lượng kết nối 2pkts/s (2 gói/ giây) Đánh giá độ trễ đầu cuối: Là thời gian trung bình từ bắt đầu truyền gói nút nguồn phân phối gói đến đích Theo kết mơ Hình 5, thay đổi tốc độ từ 5, 10, 15, 20m/s theo mơ hình PGM di chuyển với tốc độ 510m/s độ trễ giao thức AODV cao giao thức DSR Nhưng tốc độ tăng 15-20m/s lên độ trễ giao thức AODV lại thấp giao thức DSR; 210.44ms, 259.39ms, 203.48ms, 226.29ms giao thức AODV 197.40ms, 132.76ms, 270.82ms, 314ms giao thức DSR; mơ hình RWP độ trễ giao thức DSR thấp giao thức AODV Đánh giá tỷ lệ gửi gói tin thành công: Là tham số đánh giá độ tin cậy giao thức định tuyến, tính dựa vào số lượng chuyển gói tin thành cơng đến đích /tổng số gói tin gửi Khi tăng tốc độ tỷ lệ gửi gói tin thành cơng giao thức DSR ln cao giao thức AODV, tăng tốc độ lên đến 20m/s tỉ lệ giao thức AODV cao giao thức DSR tỉ lệ không đáng kể Theo kết mơ Hình 6, tỉ lệ chuyển gói tin thành cơng giao thức AODV mơ hình PGM 95.35%, 96.19%, 96.07%, 96.8% so với tỉ lệ giao thức DSR mơ hình PGM 97.61%, 98.72%, 97.19%, 96.51% Khi di chuyển tốc độ 5m/s tỉ lệ gửi gói tin thành công giao thức AODV thấp so với di chuyển tốc độ 1015-20m/s Trong mô hình RWP tỉ lệ gửi gói tin thành cơng giao thức AODV 96.52%, 96.43%, 97.50%, 96.26%; tỉ lệ giao thức DSR 99.37%, 98.84%, 98.37%, 98.40% Tỉ lệ giao thức DSR cao giao thức AODV Hình Độ trễ đầu cuối tăng tốc độ di chuyển nút Hình Tỉ lệ gửi gói tin thành cơng tăng tốc độ di chuyển nút ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO YÊU CẦU TRÊN MƠ HÌNH… 140 Đánh giá theo phụ tải định tuyến: Tham số tính dựa tổng số gói tin điều khiển tham gia vào q trình khám phá tuyến (đã gửi chuyển tiếp) tất nút/ tổng gói tin gửi thành cơng Theo kết mơ Hình phụ tải định tuyến giao thức AODV tăng cao giao thức DSR hai mơ hình PGM RWP Lần lượt số gói 1.6, 2.1, 2.4, 2.7 gói giao thức AODV mơ hình PGM 0.6, 0.7, 0.8, 1.1 gói giao thức DSR mơ hình PGM Trong mơ hình RWP số gói giao thức AODV 1.53, 2.03, 2.40, 2.65 gói số gói giao thức DSR 0.19, 0.35, 0.46, 0.49 gói, tỉ lệ giao thức AODV ln cao giao thức DSR Hình Phụ tải định tuyến tăng tốc độ di chuyển nút b) Kịch Tiếp theo báo đánh giá hoạt động mạng số lượng nút tăng dần Trong kịch này, tăng số lượng nút từ 40, 60, 80, 100 nút thử nghiệm với hai giao thức AODV DSR mơ hình PGM RWP Tốc độ tối thiểu nút 1m/s, tốc độ tối đa 5m/s, thơng lượng 2pkts/s Hình Độ trễ đầu cuối tăng số lượng nút Hình Tỉ lệ gửi gói tin thành cơng tăng số lượng nút Hình 10 Phụ tải định tuyến tăng số lượng nút Theo kết Hình 8, nhận thấy độ trễ giao thức DSR tăng cao lần so với giao thức AODV hoạt động mơ hình PGM với số lượng nút 40; độ trễ giao thức AODV 112.97ms, 50.91ms, 67.28ms, 210.44ms giao thức DSR 538.18ms, 61.78ms, 62.90ms, 197.41ms Trong hoạt động giao thức DSR gói RREQ gửi tiêu đề gói liệu tăng theo độ dài đường dẫn đến độ trễ tăng lên trình phát quảng bá gói tin Khi số lượng nút tăng lên 60, 80 nút độ trễ hai giao thức 100ms gần nhau, số lượng nút tăng lên 100 nút độ trễ hai giao thức tăng gấp đôi Tuy nhiên, độ trễ giao thức DSR giữ ổn định độ trễ 23.36ms, 20.32ms di chuyển với số lượng 80, 100 nút mơ hình RWP; mặt khác độ trễ giao thức AODV cao giao thức DSR tăng gấp di chuyển với số lượng nút 80-100, độ trễ 86.94ms, 227.07ms Theo Hình 9, tỉ lệ gửi gói tin thành công giao thức AODV DSR hoạt động mơ hình PGM RWP có tỉ lệ ổn định 98% số lượng nút 60-80 Tỉ lệ gửi gói tin thành cơng giao thức AODV hoạt động mơ hình PGM 94.61%, 98.35%, 98.42%, 95.35% giao thức DSR 96.6%, 98.82%, 98.41%, 97.62% Đồng thời, theo kết mô hình 10, phụ tải định tuyến giao thức AODV mơ hình PGM 0.45, 0.65, 0.91, 1.59 gói; giao thức DSR 0.29, 0.27, 0.30, 0.59 gói; phụ tải định tuyến giảo thức AODV ln cao giao thức DSR, tỉ lệ gấp lần giao thức DSR số lượng nút bắt đầu tăng từ 60, 80, 100 nút Đối với mơ hình di động RWP phụ tải giao thức AODV cao giao thức DSR giao thức DSR ln có phụ tải định tuyến 0,4 gói c) Kịch Tiếp theo báo tiến hành đánh giá đánh giá hiệu mạng dựa vào thông lượng gửi gói tin Thơng lượng gửi gói tin tăng từ 2, 4, 6, pkts/s, tốc độ di chuyển nút tối đa 5m/s tối thiểu 1m/s, số lượng nút giữ nguyên 100 nút Lê Vũ, Võ Thanh Tú, Nguyễn Tấn Khôi Hình 11 Độ trễ đầu cuối tăng thơng lượng gửi gói tin 141 Hình 12 Tỉ lệ gửi gói tin thành cơng tăng thơng lượng gửi gói tin Theo Hình 11, thơng lượng tăng lên độ trễ hai giao thức giảm hai mơ hình Tuy nhiên, hoạt động mơ hình RWP độ trễ giao thức DSR giữ ổn định 20.32ms, 31.29ms, 21.44ms, 10.93ms Ở mơ hình PGM, độ trễ giao thức AODV ln cao độ trễ giao thức DSR; 210.44ms, 124.77ms, 89.27ms, 81.55ms giao thức AODV 197.41ms, 92.37ms, 35.56ms, 37.37ms giao thức DSR Hình 13 Phụ tải định tuyến tăng thơng lượng gửi gói tin Theo kết thực nghiệm Hình 12, tỉ lệ gửi gói tin thành cơng giao thức ADOV ln thấp giao thức DSR có thay đổi thơng lượng hai mơ hình Giao thức DSR hoạt động mơ hình PGM ln trì tỉ lệ 96%, 97.62%, 97.53%, 97.58%, 97.7% giao thức AODV 95.35%, 95.33%, 96.46%, 95.52% Tương tự vậy, hình 13 phụ tải định tuyến giao thức AODV có tỉ lệ cao giao thức DSR Trong mơ hình PGM, tỉ lệ giao thức AODV 1.59, 0.74, 0.54, 0.42 gói; so với tỉ lệ giao thức DSR 0.59, 0.27, 0.18, 0.13 gói Đồng thời, mơ hình RWP, tỉ lệ phụ tải định tuyến giao thức AODV 1.53, 0.83, 0.6, 0.38 gói; so với giao thức DSR 0.19, 0.12, 0.07, 0.05 gói d) Kịch Tiếp theo chúng tơi thay đổi số lượng kết nối nút mạng để đánh giá hiệu mạng Chúng tăng số lượng kết nối từ 5, 10, 15, 20 kết nối, tốc độ di chuyển nút tối đa 5m/s tối thiểu 1m/s, số lượng nút 100 nút Hình 14 Độ trễ đầu cuối tăng số lượng kết nối Hình 15 Tỉ lệ gửi gói tin thành cơng tăng số lượng kết nối Hình 16 Phụ tải định tuyến tăng số lượng kết nối 142 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO U CẦU TRÊN MƠ HÌNH… Theo Hình 14, tăng số lượng kết nối mạng từ 10, 15, 20 độ trễ giao thức AODV thấp độ trễ giao thức DSR mơ hình PGM, ngược lại mơ hình RWP độ trễ giao thức AODV lại cao giao thức DSR Độ trễ giao thức AODV mơ hình PGM 210.44ms, 107.35ms, 135.96ms, 129.72ms giao thức DSR 197.41ms, 181.76ms, 149.68ms, 172.10ms Đồng thời, theo kết Hình 15, tỉ lệ gửi gói tin thành công giao thức DSR cao giao thức AODV hoạt động hai mơ hình Ở Hình 16, phụ tải định tuyến giao thức AODV giao thức DSR hoạt động hai mơ hình RGM RWP giữ cân có thay đổi số lượng kết nối từ 10, 15, 20 Khi số lượng kết nối giao thức AODV chiếm tỉ lệ cao gấp lần giao thức DSR hoạt động mô hình PGM gấp lần hoạt động mơ hình RWP; số gói giao thức AODV hoạt động mơ hình PGM 1.59, 1.05, 1.06, 1.02 gói giao thức DSR 0.59, 0.46, 0.47, 0.51 gói e) Nhận xét Trong báo này, với kịch trên, rút đánh giá liên quan đến hiệu giao thức định tuyến di chuyển theo mô hình PGM RWP sau: - Khi thay đổi tốc độ di chuyển nút giao thức AODV mơ hình PGM có độ trễ phụ tải định tuyến cao so với kịch khác Do thay đổi tốc độ tơ pơ mạng thay đổi nhanh, ảnh hưởng đến việc gửi gói tin RREQ nhận gói tin RREP q trình khám phá tuyến trả lời tuyến Khi thay đổi số lượng nút, thơng lượng gửi gói tin, số lượng kết nối nút mạng giao thức DSR mơ hình PGM có phụ tải định tuyến thấp có ổn định dao động từ 0.13 - 0.59 gói Tỉ lệ gửi gói tin thành cơng tăng số lượng kết nối hai giao thức AODV DSR mơ hình PGM có ổn định gửi nhận gói tin so với kịch khác, dao động từ 97-98% - Khi thay đổi thơng lượng kết nối giao thức DSR mơ hình RWP có độ trễ thấp so với giao thức AODV so với kịch khác, độ trễ dao động từ 10-31ms Tỉ lệ gửi gói tin thành cơng giao thức DSR mơ hình RWP có ổn định kịch thay đổi số lượng nút, thơng lượng gửi gói tin, số lượng kết nối, tỉ lệ 99% Đồng thời, với kịch thay đổi thông lượng kết nối giao thức DSR mơ hình RWP có phụ tải định tuyến thấp so với kịch khác, dao động từ 0.05- 0.19 gói IV KẾT LUẬN Thơng qua báo, chúng tơi phân tích ngun lý hoạt động mạng BAN WSNs sở định tuyến AODV DSR Qua kết mô trên, nhận thấy giao thức AODV DSR gặp hạn chế hoạt động mơ hình điểm nhóm di động PGM, giao thức DSR hoạt động hiệu giao thức AODV hai mơ hình di động PGM RWP Các số hiệu mạng giao thức DSR tốt giao thức AODV Nguyên nhân giao thức AODV tốn thời gian cho việc khám phá tuyến nên tăng số lượng nút, tăng tốc độ, tăng thơng lượng gửi gói tin, tăng số lượng kết nối AODV khơng hiệu DSR Định hướng tiếp theo, tiếp tục cải tiến hai giao thức AODV DSR để hoạt động tốt mơ hình PGM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] I F Akyildiz, W Su, Y Sankarasubramaniam, and E Cayirci, “Wireless sensor networks: a survey,” Computer Networks, vol 38, pp 393-422, 2002 [2] M Chen, S Gonzalez, A Vasilakos, H Cao, and V C M Leung, “Body Area Networks: A Survey,” Mobile Networks and Applications, vol 16, no 2, pp 171-193, 2011 [3] T Camp, J Boleng, and V Davies, “A Survey of Mobility Models for Ad Hoc Network Research,” Wireless communications & mobile computing (WCMC): special issue on mobile ad hoc networking: research, trends and applications, vol 2, pp 483-502, 2002 [4] D B Johnson and D A Maltz, “Dynamic Source Routing in Ad Hoc Wireless Networks,” in Mobile Computing The Kluwer International Series in Engineering and Computer Science, vol 353, Springer, 1996 [5] C Bettstetter, “Smooth is Better Than Sharp: A Random Mobility Model for Simulation of Wireless Networks,” in Proceedings of the 4th ACM International Workshop on Modeling, Analysis and Simulation of Wireless and Mobile Systems, pp 19-27, 2001 [6] E M Royer, P M Melliar-Smith, and L E Moser, “An analysis of the optimum node density for ad hoc mobile networks,” in ICC 2001 IEEE International Conference on Communications Conference Record (Cat No.01CH37240), vol 3, pp 857-861, 2001 [7] X Hong, M Gerla, G Pei, and C.-C Chiang, “A Group Mobility Model for Ad Hoc Wireless Networks,” in Proceedings of the 2Nd ACM International Workshop on Modeling, Analysis and Simulation of Wireless and Mobile Systems, pp 53-60, 1999 [8] T S B S Rajesh M , Vanishree K, “Stable route AODV routing protocol for mobile Wireless Sensor Networks,” in 2015 International Conference on Computing and Network Communications (CoCoNet), pp 917-923, 2015 [9] C E Perkins, M Park, and E M Royer, “Ad-hoc On-Demand Distance Vector Routing,” In Proceedings of Second IEEE Workshop on Mobile Computing Systems and Applications (WMCSA), pp 90-100, 1999 Lê Vũ, Võ Thanh Tú, Nguyễn Tấn Khôi 143 [10] DARPA, “The network simulator NS2,” [Online] Available: http://www.isi.edu/nsnam/ns/, 1995 [11] N Aschenbruck, R Ernst, E Gerhards-Padilla, and M Schwamborn, “BonnMotion: A Mobility Scenario Generation and Analysis Tool,” in Proceedings of the 3rd International ICST Conference on Simulation Tools and Techniques, pp 51:1 51:10, 2010 PERFORMANCE EVALUATION ON DEMAND ROUTING IN REFERENCE POINT GROUP MOBILITY MODEL Le Vu, Nguyen Tan Khoi, Vo Thanh Tu ABSTRACT: Wireless Sensor Network (WSN) include a set of sensors using wireless link to coordinate in collecting scattered date with large scale in any condition and in any geographical area In previous research, some authors used Random Waypoint (RWP) to describe mobility of nodes in WSN However, RWP is not suitable in medical because of distinct characteristics BAN collects health status of patients and they tend to move independently in group Point Group Mobility (PGM) is used in this case This article focuses on analyzing characteristic of PGM, uses AODV & DSR for the group of sensor buttons moving in PGM We evaluate performance routing protocols when moving in PGM and RWP by changing the parameters of travel speed, the number of nodes, packet sending throughput, the number of connections This article focuses on analyzing characteristics of PGM and evaluating performance of AODV and DSR Evaluating criterias consist of successful packets sending rate, average delay time and routing load The result shows that performance of DSR is better than AODV as route discovery and data routing algorithm of DSR is more suitable than AODV  ... thứ tự 138 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO YÊU CẦU TRÊN MƠ HÌNH… III THIẾT KẾ KỊCH BẢN MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ Giới thiệu mô Để đánh giá hiệu mơ hình mạng RWP mơ hình mạng... thành cơng tăng tốc độ di chuyển nút ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO U CẦU TRÊN MƠ HÌNH… 140 Đánh giá theo phụ tải định tuyến: Tham số tính dựa tổng số gói tin điều khiển... thành cơng tăng số lượng kết nối Hình 16 Phụ tải định tuyến tăng số lượng kết nối 142 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO U CẦU TRÊN MƠ HÌNH… Theo Hình 14, tăng số lượng kết