Phân tích hiệu năng mạng MANET sử dụng các giao thức định tuyến AODV, DSR, OLSR và DSDV

Bài viết trình bày khảo sát, thử nghiệm một số giao thức định tuyến tiêu biểu đã được đề xuất cho mạng MANET gồm AODV, DSR, OLSR và DSDV. Dựa trên kết quả thực nghiệm giao thức với nhiều kịch bản sử dụng giả định, phân tích và so sánh hiệu năng nhận được của mạng.

Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XI Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Hà Nội, ngày 09-10/8/2018 DOI: 10.15625/vap.2018.00053 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG MẠNG MANET SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, OLSR VÀ DSDV Vũ Khánh Quý1, Nguyễn Tiến Ban2, Bùi Đức Thọ1, Nguyễn Đình Hân1 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng quyvk@utehy.edu.vn, bannt@ptit.edu.vn, buiductho@utehy.edu.vn, hannguyen@utehy.edu.vn TÓM TẮT: Hiện nay, mạng di động tùy biến (Mobile Ad-hoc Network - MANET) biết đến rộng rãi đời sống xã hội Những thành tựu, kết nghiên cứu mạng MANET ứng dụng mạnh mẽ nhiều lĩnh vực y tế, quân sự, dự phòng cứu trợ thiên tai Tuy nhiên, hiệu mạng MANET nói chung cịn thấp so với kỳ vọng Giải pháp để nâng cao hiệu mạng MANET cải tiến giao thức định tuyến Trong báo này, khảo sát, thử nghiệm số giao thức định tuyến tiêu biểu đề xuất cho mạng MANET gồm AODV, DSR, OLSR DSDV Dựa kết thực nghiệm giao thức với nhiều kịch sử dụng giả định, chúng tơi phân tích so sánh hiệu nhận mạng Qua đó, khẳng định: mạng MANET có lưu lượng thấp, nút mạng di động, giao thức định tuyến chủ động OLSR DSDV hoạt động tốt Ngược lại, mức độ di động lưu lượng mạng tăng lên, giao thức định tuyến phản ứng AODV DSR cho hiệu vượt trội so với giao thức cịn lại Chúng tơi tin tưởng kết nghiên cứu có tính so sánh nêu giúp thiết kế giao thức định tuyến mới, hiệu cho mạng MANET Từ khóa: MANET, Routing Protocol, AODV, DSR, OLSR, DSDV I GIỚI THIỆU Theo khảo sát Cisco VNI Mobile 2017, số lượng thiết bị di động toàn cầu tăng 18 lần vòng năm qua với khoảng tỉ thiết bị Dự kiến đến năm 2021, số lượng thiết bị di động toàn cầu tăng gấp 1.5 lần so với nay, đạt gần 12 tỉ thiết bị lưu lượng liệu di động toàn cầu tăng bảy lần, đạt khoảng 49 tỷ exabytes tháng so với Đặc biệt, thiết bị di động trang bị module M-to-M (có khả thiết lập kết nối máy-máy mà không dựa vào trạm sở), nguyên lý hình thành nên mạng di động tùy biến (MANET Mobile Ad-hoc Network) [1] Các mạng MANET đời từ năm 1970 tập hợp thiết bị vô tuyến di động, có khả tự thiết lập thơng số cấu hình để kết nối với mà khơng dựa vào hệ thống trạm sở [2] Mặc dù bị giới hạn khả lực, mạng MANET chứng minh ưu điểm vượt trội việc truyền thông tin liên lạc với sở hạ tầng linh hoạt ứng dụng nhiều lĩnh vực chăm sóc sức khỏe [3-4], giao thông [5-6], quân [7], cứu hộ khắc phục thảm họa [8-9], hứa hẹn đóng góp quan trọng vào phát triển tương lai Internet [10] Một tập ứng dụng dịch vụ MANET phong phú, đa dạng đô thị thơng minh giới thiệu Hình Hình Một minh họa ứng dụng MANET đô thị thơng minh Ngồi ưu điểm, cần ý, mạng MANET gặp thách thức hạn chế băng thông, độ trễ lượng pin nút di động [11] Do kiến trúc mạng có tính động mạnh phân tán, hiệu mạng MANET nói chung thấp [12] Để cải thiện hiệu mạng MANET, định tuyến vấn đề Trong năm qua, có nhiều nghiên cứu vấn đề [13-27] Tuy nhiên, đề xuất thường áp dụng cho hệ thống kiến trúc cụ thể Do đó, đánh giá, cải thiện hiệu mạng MANET hướng nghiên cứu thời Vũ Khánh Quý, Nguyễn Tiến Ban, Bùi Đức Thọ, Nguyễn Đình Hân 405 Trong cơng trình này, trước hết, thực khảo sát ngắn để làm bật xu hướng nghiên cứu lĩnh vực cải thiện hiệu mạng MANET năm gần Sau đó, Phần 3, chúng tơi thực phân tích giao thức định tuyến tiêu biểu đề xuất cho mạng MANET Trong Phần 4, so sánh hiệu giao thức định tuyến với kịch khác mức di động lưu lượng mạng Phần kết luận hướng nghiên cứu II XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU GẦN ĐÂY Để làm sáng tỏ xu hướng nghiên cứu cải thiện hiệu mạng MANET năm qua, thực khảo sát ngắn giao thức định tuyến đề xuất nhằm cải thiện hiệu cho mạng MANET khoảng năm trở lại (giai đoạn 2011 - 2017) công bố sở liệu IEEE Xplore Digital Library Kết khảo sát trình bày Bảng Kết khảo sát cho thấy, nhiều giao thức định tuyến đề xuất vòng năm qua dựa cải tiến từ giao thức truyền thống Khoảng 80% số nghiên cứu so sánh hiệu giao thức đề xuất với giao thức truyền thống AODV hay DSR Khoảng 90% số nghiên cứu thực mô đánh giá hiệu phần mềm mô NS2, Matlab Các tiêu chí hiệu thường sử dụng để so sánh thời gian trễ (khoảng 86%), tỉ lệ phân phối gói tin (khoảng 93%) tải định tuyến (khoảng 75%) Số lượng nghiên cứu năm gần tăng cao Đặc biệt, 53% tổng số cơng trình đề xuất hai năm gần (giai đoạn 2016 - 2017) Bảng Các giao thức định tuyến cải thiện hiệu mạng MANET IEEE Xplore Digital Library giai đoạn 2010 - 2017 TT Giao thức đề xuất Năm 10 11 12 13 LBRP [13] CA-AOMDV [14] EDRP [15] D-ODMRP [16] 3DLIS [17] OANTGPS [18] PSR [19] IAR [20] DCFP [21] TLRC [22] iCAR-II [23] 3MRP [24] MoZo [25] 2011 2011 2011 2012 2013 2013 2014 2016 2016 2016 2016 2017 2017 Phần mềm mô GloMoSim Matlab NS2 NS2 NS-2 NS2 NS-2 NS-3 Tự thiết kế NS2 MATLAB NS2 NS2 14 CBLTR [26] 2017 MATLAB 15 RARP [27] 2017 Tự thiết kế Các giao thức so sánh Delay PDR Overhead Khác AODV, DSR, ZRP AOMDV AODV, PGP ODMRP MDART AODV, AOMDV, DSR OLSR, DSDV, DSR CLWPR, PIAR, SPIAR NCPR, AODV GyTAR, STAR GPSR, GSR, GyTAR GPSR, VIRTUS CBDRP, Brave CBVANET, AODVCV Các giao thức truyền thống Yes Yes Yes NO Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes No Yes Yes Yes No Yes No Yes No Yes No No Yes No No Yes No No Yes Yes Yes Yes No Yes Yes No Yes No Yes Các kết khảo sát cho thấy, xu hướng nghiên cứu lĩnh vực cải thiện hiệu mạng MANET nhà nghiên cứu quan tâm Tuy nhiên, nghiên cứu có xu hướng kế thừa Do đó, để đề xuất giải pháp hiệu cao cho mạng MANET, cần xem xét hiệu giao thức tiêu biểu đề xuất cho mạng MANET kịch khác di động lưu lượng III PHÂN TÍCH MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TIÊU BIỂU 3.1 Các giao thức định tuyến phản ứng Trong mạng MANET, hai giao thức định tuyến phản ứng tiêu biểu IETF (The Internet Engineering Task Force) chuẩn hóa AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) [28] DSR (Dynamic Source Routing) [29] Đây giao thức định tuyến theo yêu cầu, hoạt động dựa nguyên tắc: cần truyền liệu, nút nguồn khám phá tìm tuyến đường đến nút đích Q trình khám phá tuyến đường bắt đầu việc nút nguồn gửi gói tin quảng bá tìm đường RREQ (Route Request) Sau đó, gói tin chuyển tiếp qua nút trung gian để cuối tới nút đích (Hình 2, đường màu đỏ) Nút đích nút trung gian (nút biết tuyến đường đến đích) phản hồi cách gửi gói tin định danh RREP (Route Reply) nút nguồn Khi nút nguồn nhận gói tin RREP, tuyến đường thiết lập bắt đầu truyền liệu (Hình 2, đường màu xanh) Bên cạnh chức khám phá tuyến đường, AODV DSR cịn có thủ tục bảo trì tuyến đường sử dụng gói tin báo lỗi RERR (Route Error) 406 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG MẠNG MANET SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, OLSR VÀ DSDV Mặc dù thiết kế phù hợp với đặc điểm mạng MANET, AODV DSR có khác biệt AODV không xây dựng trước tuyến đường để truyền liệu từ nguồn đến đích Tuyến đường truyền định nút mạng có liệu đến, dựa vào thơng tin trạng hệ thống mà nút mạng thu Đồng thời, AODV cịn sử dụng chuỗi số đích/nguồn để xác định tuyến đường tránh định tuyến lặp vịng Trong đó, DSR xây dựng tuyến đường nút nguồn Nút nguồn xác định đầy đủ số chặng (hop) từ nút nguồn tới nút đích để truyền tin Do vậy, cấu trúc gói tin RREQ RREP DSR phải mở rộng thêm để chứa thông tin địa nút trung gian Ngồi ra, khác với AODV khơng có chế lưu trữ thơng tin định tuyến, DSR trì nhớ tạm để lưu tuyến đường sử dụng chúng khơng cịn hợp lệ S X D Gửi quảng bá gói tin RREQ Gửi định danh gói tin RREP Gói tin báo lỗi RREP Hình Ba trạng thái xác định tuyến đường giao thức định tuyến phản ứng Hình Tiến trình xác định nút MPR OLSR Cả AODV DSR sử dụng tài nguyên, tiết kiệm lượng hỗ trợ tốt đặc tính kiến trúc/tổ chức mạng tùy biến như: tự tổ chức, tự cấu hình di động Tuy nhiên, với đặc tính giới hạn lực khả năng, giao thức định tuyến linh hoạt hiệu nhằm thích hợp cho mơi trường mạng MANET cần tiếp tục nghiên cứu đánh giá 3.2 Các giao thức định tuyến chủ động Giao thức định tuyến chủ động sử dụng bảng định tuyến để xác định đường đến tất nút mạng Các nút thường xuyên cập nhật thông tin định tuyến kiến trúc mạng trạng thái đường liên kết để làm bảng định tuyến Điều cho phép bảng định tuyến kiểm soát tồn tình trạng liên kết mạng tốt Tuy nhiên, mạng có tính động cao, thông tin cập nhật bảng định tuyến liên tục trao đổi mạng với tần suất lớn, điều làm ảnh hưởng lớn đến băng thông mạng 3.2.1 Định tuyến tối ưu trạng thái đường liên kết OLSR OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) [30] cải tiến từ giao thức trạng thái đường liên kết theo phương thức đa chặng, sử dụng ba chế cho việc định tuyến: (1) Gửi gói tin Hello cho nút lân cận theo chu kỳ, (2) kiểm sốt gói tin gửi quảng bá mạng nhờ chế chuyển tiếp đa điểm MPR (Multi-Point Relay) (3) xác định đường truyền thuật tốn tìm đường ngắn OLSR đề xuất nhằm làm giảm tình trạng q tải gói tin quảng bá cách bầu số nút đóng vai trị nút chuyển tiếp trung tâm (MPR) Chỉ nút có khả chuyển tiếp gói tin quảng bá, điều làm giảm số gói tin quảng bá kích cỡ gói tin điều khiển Để thực bầu nút MPR, nút gửi gói tin Hello phạm vi hai chặng để xác định nút lân cận, sau đó, nút thực bầu nút đóng vai trị MPR vùng (xem Hình 3) Giao thức OLSR có hiệu tốt môi trường mạng dày đặc lưu lượng liệu lớn, nhiên, hạn chế OLSR chiếm dụng nhiều tài nguyên mạng 3.2.2 Định tuyến theo khoảng cách DSDV DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) [31] giao thức định tuyến chủ động, sử dụng chi phí số chặng để định định tuyến, đề xuất nhằm giải vấn đề lặp vòng cách thêm trường số vào bảng định tuyến Không giống giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết, DSDV khơng có bồ đường đến toàn nút mạng Mỗi nút trì bảng định tuyến đến nút đích mà biết thơng tin trao đổi, cập nhật theo chu kỳ Khi lựa chọn tuyến đường, DSDV ưu tiên sử dụng tuyến đường có Vũ Khánh Quý, Nguyễn Tiến Ban, Bùi Đức Thọ, Nguyễn Đình Hân 407 số cao nhất, trường hợp có nhiều tuyến đường có số tuần tự, giao thức ưu tiên chọn tuyến đường có chi phí thấp Do nguyên tắc trao đổi cập nhật thông tin định tuyến theo chu kỳ, mơi trường mạng MANET, DSDV thường gây lãng phí tài nguyên hệ thống trường hợp kiến trúc mạng có thay đổi tình trạng q tải tuyến đường tồn bảng định tuyến thời gian dài mà khơng sử dụng IV MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 4.1 Các tiêu chí đánh giá hiệu Để thực mô xác định hiệu giao thức định tuyến kịch khác lưu lượng mức độ di động, định nghĩa tiêu chí đánh giá hiệu sau: 4.1.1 Tỷ lệ phân phối gói tin PDR (Packet Delivery Ratio) Được định nghĩa tỉ lệ số gói liệu phân phối thành cơng đến nút đích tổng số gói liệu gửi từ nút nguồn Chúng sử dụng tham số PDR trung bình, tỉ lệ phần trăm tổng số gói liệu nút đích nhận tổng số gói liệu nút nguồn gửi tồn mạng tồn tiến trình thực mơ Tỷ lệ phân phối gói tin đặc trưng cho tỷ lệ gói, giới hạn thơng lượng mạng Tỷ lệ phân phối cao chứng minh giao thức định tuyến hoạt động hiệu Tỷ lệ phân phối trung bình xác định theo cơng thức sau: (1) 4.1.2 Thời gian trễ (Delay) Là khoảng thời gian gói tin di chuyển từ nút nguồn đến nút nhận lớp ứng dụng, đơn vị tính: giây (s) Chúng sử dụng tham số thời gian trễ trung bình, tổng thời gian trễ tổng số gói tin nhận nút đích (khơng tính gói bị mất) Thời gian trễ trung bình xác định sau: ∑ (2) 4.13 Thơng lượng Là tích số gói tin dung lượng gói tin đơn vị thời gian Chúng sử dụng tham số thơng lượng trung bình tích số gói tin truyền-nhận thành cơng dung lượng gói tin tổng số thời gian thực mô phỏng, đơn vị tính: bit/giây (bps) Thơng lượng trung bình xác định sau: (3) 4.1.4 Tải định tuyến trung bình (Normalized Routing Overhead) Được định nghĩa tỉ lệ tổng số gói tin điều khiển tổng số gói liệu nhận thành cơng tồn tiến trình thực mơ Tải định tuyến trung bình cho biết cần gói tin điều khiển (bao gồm gói tin khám phá trì tuyến đường) để truyền thành cơng gói tin liệu đến đích (4) Trong đó: tổng số gói tin liệu gửi nút nguồn tồn tiến trình mơ tổng số gói tin liệu nhận thành cơng nút đích tồn tiến trình mơ thời điểm gửi gói tin nút nguồn thời gian tồn tiến trình mơ mạng; kích thước gói liệu; tổng số gói tin điều khiển gửi tồn tiến trình mơ phỏng; 4.2 Mô tả kịch tham số mô Để đánh giá hiệu bốn giao thức định tuyến phân tích Phần AODV, DSR, OLSR DSDV, thiết lập hệ thống mô phần mềm NS2, phiên 2.34 so sánh hiệu giao thức với thay đổi tốc độ di chuyển nút mạng (kịch di động) lưu lượng mạng (kịch lưu lượng) Trong mô này, sử dụng kiểu lưu lượng CBR (Constant Bit Rate) với 200 nút di động bố trí ngẫu nhiên vùng có diện tích 1000m×1000m Vùng truyền nút mạng thiết lập 150 m Tốc độ di chuyển nút thiết lập ngẫu nhiên khoảng [ ] 408 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG MẠNG MANET SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, OLSR VÀ DSDV Trong kịch di động, thiết lập số cặp kết nối đầu - cuối 50 tất mô Tốc độ di chuyển nút mạng thiết lập ngẫu nhiên khoảng [ ], đó, là: 5, 10, 15 20 (m/s), tương ứng với tốc độ di chuyển khoảng (15 - 70) (km/h) tốc độ di chuyển thực phương tiện giao thông khu vực đô thị Xem xét hiệu giao thức với tốc độ di chuyển cịn nhằm mục đích tìm kiếm giao thức truyền thông phù hợp cho phương tiện di chuyển đô thị thông minh Trong kịch thay đổi lưu lượng mạng, mô phỏng, thiết lập số kết nối đầu - cuối là: 20, 40, 60 80 Tốc độ di chuyển tối đa nút mạng tất mô thiết lập với giá trị (m/s) Các tham số mô chi tiết trình bày Bảng Bảng Các tham số mô Tham số Giá trị Vùng mô 1000m×1000m Số nút di động 200 Thời gian mơ 600 (s) Loại lưu lượng CBR Thông lượng truyền (Mbit/s) Kích thước gói tin 512 (byte) Lớp MAC 802.11 Lớp vận chuyển UDP Mơ hình di động Random Way Point Tốc độ nút di động [5-20] (m/s) Vùng truyền 150 (m) 4.3 Kịch di động Kết mơ cho thấy, nhìn chung, tốc độ di chuyển nút mạng tăng lên tỉ lệ phân phối gói tin (Hình 4) thơng lượng (Hình 5) có xu hướng giảm Ngược lại, thời gian trễ (Hình 6) tải định tuyến (Hình 7) có xu hướng tăng lên với tất giao thức Một điểm chung tải định tuyến giao thức OLSR DSDV cao AODV DSR nhiều tất mơ Điều hồn tồn phù hợp với tính tốn lý thuyết Do OLSR DSDV hai giao thức hoạt động theo phương thức chủ động nên gói tin định tuyến gửi quảng bá theo chu kỳ Ngược lại, giao thức AODV DSR giao thức hoạt động theo phương thức phản ứng, tiến trình định tuyến xảy có yêu cầu truyền liệu, đó, hạn chế số gói tin định tuyến không cần thiết Khi tốc độ di chuyển nút di động thấp, (m/s), mức độ chênh lệch số hiệu giao thức khơng nhiều Tỉ lệ phân phối gói tin tất giao thức cao đạt từ 98% trở lên thời gian trễ OLSR thấp Tuy nhiên, vận tốc di chuyển nút mạng tăng lên, tỉ lệ phân phối gói tin thông lượng giao thức OLSR DSDV giảm thời gian trễ tăng nhanh so với giao thức AODV DSR Đặc biệt tiêu chí hiệu AODV cải thiện rõ rệt (m) AODV DSR OLSR DSDV AODV 95 PDR (%) OLSR DSDV 360 Thông lượng (Kbps) 100 DSR 90 85 80 75 70 340 320 300 280 260 10 15 Vmax (m/s) 20 Hình Tỉ lệ phân phối trung bình - kịch di động 10 15 Vmax (m/s) 20 Hình Thơng lượng trung bình - kịch di động Vũ Khánh Quý, Nguyễn Tiến Ban, Bùi Đức Thọ, Nguyễn Đình Hân DSR OLSR AODV DSDV DSR OLSR DSDV 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 3.5 Tải định tuyến Delay (s) AODV 409 2.5 1.5 0.5 10 15 20 Vmax (m/s) Hình Thời gian trễ trung bình - kịch di động 10 15 Vmax (m/s) 20 Hình Tải định tuyến trung bình - kịch di động Kết mơ cho thấy, mơi trường mạng MANET, đặc tính di động nút mạng có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu hệ thống Rõ ràng, nút mạng di chuyển với vận tốc cao, liên kết có xác suất đứt cao hơn, dẫn đến phải thiết lập lại tuyến đường truyền lại liệu Kết là, tỉ lệ phân phối gói tin (Hình 4) thơng lượng (Hình 5) giảm nhanh thời gian trễ (Hình 6) tải định tuyến (Hình 7) tăng nhanh Nhìn chung, điều kiện nút mạng có tốc độ di chuyển thấp, giao thức định tuyến chủ động OLSR hoạt động tốt Tuy nhiên, nút mạng di chuyển tốc độ cao, cấu trúc mạng liên tục biến đổi, lúc này, giao thức định tuyến chủ động thể rõ hạn chế với thời gian trễ lớn tỉ lệ phân phối gói tin thơng lượng suy giảm đáng kể so với giao thức định tuyến phản ứng Hơn thế, chi phí tải định tuyến giao thức phản ứng thấp nhiều so với giao thức chủ động Điều phản ánh tính hiệu lượng giao thức định tuyến phản ứng 4.4 Kịch lưu lượng Kết mô cho thấy, tương tự kịch di động, lưu lượng mạng tăng lên (số cặp kết nối đầu cuối tăng) tỉ lệ phân phối gói tin (Hình 8) Thơng lượng (Hình 9) có xu hướng giảm Ngược lại, thời gian trễ (Hình 10) Tải định tuyến (Hình 11) có xu hướng tăng lên với tất giao thức DSR OLSR AODV DSDV 100 360 95 340 Thông lượng (Kbps) PDR (%) AODV 90 85 80 75 70 DSR OLSR DSDV 320 300 280 260 20 40 60 Số cặp kết nối đầu - cuối 80 Hình Tỉ lệ phân phối trung bình - kịch lưu lượng 20 40 60 Số cặp kết nối đầu - cuối 80 Hình Thơng lượng trung bình - kịch lưu lượng Khi lưu lượng mạng thấp (số cặp kết nối đầu - cuối 20), mức độ chênh lệch giao thức không nhiều Tỉ lệ phân phối gói tin tất giao thức cao đạt 97%, thời gian trễ OLSR thấp Tuy nhiên, lưu lượng mạng tăng lên, tỉ lệ phân phối gói tin thông lượng giao thức OLSR DSDV giảm thời gian trễ tăng nhanh so với giao thức AODV DSR Đặc biệt tiêu chí hiệu AODV cải thiện rõ rệt số cặp kết nối đầu - cuối 80 Rõ ràng, lưu lượng mạng tăng lên, khả đụng độ tắc nghẽn xảy thường xuyên Đây ngun nhân dẫn đến truyền lại, từ làm tăng thời gian trễ, tải định tuyến giảm thơng lượng tỉ lệ phân phối gói tin tồn hệ thống 410 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG MẠNG MANET SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, OLSR VÀ DSDV AODV DSR OLSR AODV DSDV Tải định tuyến Delay (s) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 20 40 60 DSR OLSR DSDV 3.5 2.5 1.5 0.5 80 20 Số cặp kết nối đầu - cuối 40 60 80 Số cặp kết nối đầu - cuối Hình 10 Thời gian trễ trung bình - kịch lưu lượng Hình 11 Tải định tuyến trung bình - kịch lưu lượng Nhìn chung, điều kiện mạng có lưu lượng thấp, giao thức định tuyến chủ động OLSR hoạt động tốt Tuy nhiên, lưu lượng mạng cao, giao thức định tuyến phản ứng AODV có số hiệu vượt trội so với giao thức lại Hơn thế, chi phí tải định tuyến giao thức phản ứng thấp nhiều so với giao thức chủ động Điều phản ánh khả tiết kiệm lượng giao thức định tuyến phản ứng so với giao thức định tuyến chủ động V KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Trong cơng trình này, chúng tơi thực khảo sát xu hướng nghiên cứu lĩnh vực hiệu cao cho mạng MANET thời gian gần nhằm làm rõ phương thức cách tiếp cận Sau đó, chúng tơi lựa chọn phân tích giao thức điển hình đề xuất cho MANET AODV, DSR: sử dụng phương thức định tuyến phản ứng OLSR, DSDV: sử dụng phương thức định tuyến chủ động Để làm rõ hiệu giao thức cấu trúc mạng khác nhau, thực đánh giá hiệu giao thức với kịch khác mức độ di động lưu lượng mạng Kết mô cho thấy, mạng MANET có mức độ di động lưu lượng mạng thấp, giao thức định tuyến chủ động OLSR DSDV hoạt động tốt Tuy nhiên, hệ thống có lưu lượng mạng lớn nút mạng có mức độ di động cao (vận tốc di chuyển nút mạng m/s), giao thức định tuyến phản ứng đạt tiêu chí hiệu tốt so với giao thức định tuyến chủ động, đặc biệt giao thức AODV Điều khẳng định, định tuyến chủ động phù hợp cho mạng có cấu trúc ổn định định tuyến phản ứng phù hợp cho mạng có tính di động cao Tuy nhiên, với đặc tính giới hạn lực khả mạng MANET, giao thức định tuyến linh hoạt hiệu nhằm thích hợp cho môi trường mạng MANET cần tiếp tục nghiên cứu đánh giá Dựa kết cơng trình này, thời gian tiếp theo, tập trung nghiên cứu đề xuất giao thức định tuyến, cải tiến từ giao thức AODV nhằm đạt hiệu cao tiết kiệm lượng cho mạng MANET VI LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu nhận hỗ trợ từ Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Khoa học Công nghệ, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, mã số UTEHY.T029.P1718.02 VII TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] White paper, Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast, 2016-2021, Cisco Public, 2017 [2] Vu Khanh Quy, Nguyen Tien Ban, Nguyen Dinh Han “A Multi-metric Routing Protocol to Improve the Achievable Performance of Mobile Ad Hoc Networks” SCI, Vol 769, pp 445-453, 2018 [3] Md Zakirul Alam Bhuiyan, Guojun Wang, Jiannong Cao, Jie Wu “Deploying Wireless Sensor Networks with Fault-Tolerance for Structural Health Monitoring” IEEE Trans on Computers, Vol 64, Iss 2, pp 382-395, 2015 [4] Aiqing Zhang, Lei Wang et al “Light-Weight and Robust Security-Aware D2D-Assist Data Transmission Protocol for Mobile-Health Systems” IEEE Trans on Infor Forensics and Security, Vol 12, Iss 3, pp 662-675, 2017 Vũ Khánh Quý, Nguyễn Tiến Ban, Bùi Đức Thọ, Nguyễn Đình Hân [5] Nizar Alsharif, Xuemin Shen “iCAR-II: Infrastructure Based Connectivity Aware Routing VehicularNetworks” IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol 66, Iss 5, pp 4231-4244, 2017 411 in [6] Dan Lin, Jian Kang, Anna Squicciarini, Yingjie Wu et al “MoZo: A Moving Zone Based Routing Protocol Using Pure V2V Communication in VANETs” IEEE Trans on Mobile Comp., Vol 16, Iss 5, pp 1357-1370, 2017 [7] Paul J Nicholas, Karla L Hoffman “Optimal Channel Assignment for Military MANET using Integer Optimization and Constraint Programming” IEEE Military Comm Conf (MILCOM), pp 1114-1120, 2016 [8] Patrick Lieser, Flor Alvarez, Paul Gardner-Stephen, Matthias Hollick, Doreen Boehnstedt “Architecture for Responsive Emergency Communications Networks” IEEE Global Humanitarian Techn Conference, pp 1-9, 2017 [9] Babatunde Ojetunde, Naoki Shibata, Juntao Gao “Secure Payment System Utilizing MANET for Disaster Areas” IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, pp 1-13, 2017 [10] Ammar Gharaibeh, Mohammad A Salahuddin et al “Smart Cities: A Survey on Data Management, Security and Enabling Technologies” IEEE Communications Surveys & Tutorials, Vol 19, Iss 4, pp 2456-2501, 2017 [11] J Liu, H Nishiyama, N Kato et al “Toward Modeling Ad Hoc Networks: Current Situation and Future Direction” IEEE Wireless Communication Magazine, Vol 20, No 6, pp 51-58, 2013 [12] W Castellanos, J C Guerri, P Arce “Performance Evaluation of Scalable Video, Streaming in Mobile Ad hoc Networks” IEEE Latin America Transactions, Vol 14, No 1, pp 122-129, 2016 [13] Q Han, Y Bai, L Gong, W Wu “Link Availability Prediction-based Reliable Routing for Mobile Ad hoc Networks” IET Communications, Vol 5, Iss 16, pp 2291-2300, 2011 [14] Xiaoqin Chen, Haley M Jones, and Dhammika Jayalath “Channel-Aware Routing in MANETs with Route Handoff” IEEE Trans On Mobile Computing, Vol 10, No 1, pp 108-121, 2011 [15] Xin Ming Zhang, En Bo Wang, Jing Jing Xia, and Dan Keun Sung “An Estimated Distance-Based Routing Protocol for Mobile Ad hoc Networks” IEEE Trans on Vehicular Technology, Vol 60, No 7, pp.3473-3484, 2011 [16] Y Yan, K Tian, K Huang, B Zhang, J Zheng “D-ODMRP: A Destination-driven On-demand Multicast Routing Protocol for Mobile Ad hoc Networks” IET Communications, Vol 6, Iss 9, pp 1025-1031, 2012 [17] S A Abid, Mazliza Othman, and Nadir Shah “Exploiting 3D Structure for Scalable Routing in MANETs” IEEE Communications Letters, Vol 17, No 11, pp 2056-2059, 2013 [18] Deepak C Karia, Vaibhav V Godbole “New Approach for Routing in Mobile Ad-hoc Networks based on Ant Colony Optimisation with Global Positioning System” IET Networks, Vol 2, Iss 3, pp 171-180, 2013 [19] Zehua Wang, Yuanzhu Chen, Cheng Li “PSR: A Lightweight Proactive Source Routing Protocol for Mobile Ad hoc Networks IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol 63, Iss 2, pp 859-868, 2014 [20] Peppino Fazio, Floriano De Rango et al “A Predictive Cross-Layered Interference Management in a Multichannel MAC with Reactive Routing in VANET” IEEE Trans on Mobile Comp., Vol 15, Iss 8, pp 18501862, 2016 [21] Ali M E Ejmaa, Shamala Subramaniam, Zuriati A Zukarnain, Zurina M Hanapi “Neighbor-Based Dynamic Connectivity Factor Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Network” IEEE Access, Vol 4, pp 8053-8064, 2016 [22] Qing Ding, Bo Sun, Xinming Zhang “A Traffic-Light-Aware Routing Protocol Based on Street Connectivity for Urban Vehicular Ad Hoc Networks” IEEE Communications Letters, Vol 20, Iss 8, pp 1635-1638, 2016 [23] Nizar Alsharif, Xuemin Shen “iCAR-II: Infrastructure-Based Connectivity Aware Routing in Vehicular Networks” IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol 66, Iss 5, pp 4231-4244, 2017 [24] Ahmad Mohamad Mezher, Mónica Aguilar Igartua “Multimedia Multimetric Map-Aware Routing Protocol to Send Video-Reporting Messages Over VANETs in Smart Cities” IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol 66, Iss 12, pp 10611-10625, 2017 [25] Dan Lin, Jian Kang, Anna Squicciarini, Yingjie Wu et al “MoZo: A Moving Zone Based Routing Protocol Using Pure V2V Communication in VANETs” IEEE Trans on Mobile Comp., Vol 16, Iss 5, pp 1357-1370, 2017 [26] Ahmad Abuashour And Michel Kadoch “Performance Improvement of Cluster-Based Routing Protocol in VANET” IEEE Access, Vol 5, 15354-15371, 2017 [27] Ganbayar Gankhuyag, Anish Prasad Shrestha, Sang-Jo Yoo “Robust and Reliable Predictive Routing Strategy for Flying Ad-Hoc Networks” IEEE Access, Vol 5, pp 643 - 654, 2017 [28] RFC3561 https://www.ietf.org, accessed, September 02, 2018 412 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG MẠNG MANET SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, OLSR VÀ DSDV [29] RFC4728 https://www.ietf.org, accessed, September 02, 2018 [30] RFC3626 https://www.ietf.org, accessed, September 02, 2018 [31] C E Perkins, P.Bhagwat “Highly Dynamic Destination Sequenced Distance-Vector Routing(DSDV) for Mobile Computers” SIGCOMM, London, UK, pp 234-244, 2004 PERFORMANCE ANALYSYS OF MANET EMPLOYING AODV, DSR, OLSR AND DSDV ROUTING PROTOCOLS Vu Khanh Quy, Nguyen Tien Ban, Bui Duc Tho, Nguyen Dinh Han ABSTRACT: Mobile ad-hoc networks (MANETs) are so popular in life nowadays because they have a wide range of applications such as in healthcare, traffic control, military and rescue However, the real performance of MANETs is still far from our expectation Hence, there exists a huge of works considering this problem As the performance of a MANET is dependent on the routing algorithm or protocol employed, most works are routing related In this paper, we study how the performance of a MANET is governed by a routing protocol It will be four routing protocols, namely AODV, DSR, OLSR and DSDV, are evolved We first design and implement different simulations so that all necessary performance metrics can be observed and measured Then, we give comparative analyses on the obtained numerical results From insight experiments, we may conclude that, for light traffic and low mobility MANETs, OLSR and DSDV work well But, for heavy traffic and high mobility MANETs, AODV and DSR are dominant Thus, we believe that new routing protocols for MANETs must have the ability to work efficiently in both cases  ... 410 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG MẠNG MANET SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, OLSR VÀ DSDV AODV DSR OLSR AODV DSDV Tải định tuyến Delay (s) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 20 40 60 DSR OLSR DSDV 3.5 2.5... phá tuyến đường, AODV DSR cịn có thủ tục bảo trì tuyến đường sử dụng gói tin báo lỗi RERR (Route Error) 406 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG MẠNG MANET SỬ DỤNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, OLSR VÀ DSDV. .. phương thức cách tiếp cận Sau đó, chúng tơi lựa chọn phân tích giao thức điển hình đề xuất cho MANET AODV, DSR: sử dụng phương thức định tuyến phản ứng OLSR, DSDV: sử dụng phương thức định tuyến