Đánh giá thông lượng của các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc

Đánh giá thông lượng của các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự gia tăng nhanh chóng về số lượng cũng như công nghệ của các thiếtbị di động kéo theo nhu cầu của người sử dụng công nghệ không dây ngày càng cao vàđa dạng.Vì vậy để đáp ứng được xu thế đó, mạng thông tin không dây ngày nay phảigánh vác trọng trách lớn hơn là giải quyết vấn đề về lưu lượng đa phương tiện, tốc độcao,chất lượng ngày càng phải tốt hơn.

Song song với yêu cầu hỗ trợ đa phương tiện với chất lượng dịch vụ (QoS) đảmbảo, các công nghệ giao tiếp không dây khác nhau đã xuất hiện,Ad hoc là một kiểumạng thông tin không dây linh hoạt.Đó là tập hợp của hai hay nhiều thiết bị được trangbị khả năng nối mạng và truyền thông không dây.Các thiết bị đó có thể giao tiếp vớicác nút mạng khác ngay lập tức trong vùng phủ sóng hay một thiết bị không dây khácngoài bên ngoài với điều kiện có các nút trung gian để chuyển tiếp thông tin từ nútnguồn đến nút đích.Ad hoc có khả năng tự tổ chức và thích nghi, khi đã hình thành cóthể bị giải tán bất cứ lúc nào mà không cần đến bất cứ sự quản trị hệ thống nào.Ad hoccó nhiều dạng khác nhau và có thể di chuyển,đứng độc lập hay nối mạng.Các nút mạngcó thể phát hiện sự có mặt của các thiết bị khác trong giải vô tuyến và thực hiện sự bắttay cần thiết để cho phép truyền thông, chia sẻ thông tin và dịch vụ.Tôpô của mạngthông tin tùy biến thay đổi động do các thiết bị không bị ràng buộc vào một vị trí cụ thểnên việc truy nhập phương tiện tập trung Giao thức định tuyến phải giảm lưu lượngđiều khiển, đơn giản tính toán đường định tuyến Chính vì thế giao thức định tuyếnđóng vai trò quan trọng trong vận hành mạng Ad hoc.

Đồ án là tổng quan về bốn giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc, đánh giáthông lượng của các giao thức đó dựa trên công mô phỏng OMNET++ Do thời giancũng như trình độ còn hạn chế, đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mongnhận được ý kiến đóng góp.

Để có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, em đã được học hỏi những kiếnthức quí báu từ các thầy, cô giáo của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội trong suốt

năm năm đại học Em vô cùng biết ơn sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của các thầy, các côtrong thời gian học tập này.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn của mình tới thầy Nguyễn Trung Dũng – Bộ môn Hệthống viễn thông – Khoa Điện tử viễn thông – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,người đã định hướng cho những nghiên cứu của em, người trực tiếp hướng dẫn và chỉbảo em hoàn thành đồ án này.

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn tạo điều kiện thuận lợi, độngviên và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu đồ án Ngoài ra, kiếnthức thu được từ các thầy cô cũng là nguồn cổ vũ tinh thần lớn nhất giúp em có thể tậptrung và hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này.

Hà Nội, tháng 5- 2009 Sinh viên

Vũ Huy Cường

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Mạng Ad hoc là một công nghệ hữu dụng trong mạng không dây Công nghệ nàycho phép các nút mạng giao tiếp trực tiếp với nhau bằng cách sử dụng máy thu phát vôtuyến mà không cần có cơ sở hạ tầng cố định Đây là một đặc trưng riêng của mạng Adhoc so với các mạng truyền thống trước đây như mạng cellular hay mạng LAN khôngdây khi ở đó các nút giao tiếp với nhau thông qua trạm gốc (Base Station) Tuy nhiên,mang Ad hoc phải đối mặt với một số thách thức như giới hạn phạm vi truyền dẫn, vấnđề trạm ẩn, mất gói do lỗi đường truyền, sự chuyển động của các nút mạng làm thayđổi tuyến đường, sự rằng buộc về băng thông và năng lượng Giao thức định tuyếnđược sử dụng để Khám phá tuyến giữa các nút giúp cho việc giao tiếp trong mạng dễdàng hơn Mục đích chính của một giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc là thiết lậptuyến đường chính xác và hiệu quả giữa các cặp nút Đồ án đưa ra tổng quan về bốngiao thức định tuyến: DYMO, DSR, AODV, OLSR, sử dụng công cụ mô phỏngOMNET++ và đánh giá trễ đầu cuối của các giao thức này dựa trên các thông số đặt ra.

Đồ án gồm 5 chương

Ad hoc

DYMO bằng OMNET++

Ad hoc networks are the ultimate frontier in wireless communication This

technology allows network nodes to communicate directly to each other using wirelesstransceivers without the need for a fixed infrastructure This is a very distinguishingfeature of ad hoc networks with respect to more traditional wireless networks, such ascellular networks and wireless LAN, in which nodes communicate with each otherthrough BS Some challenges that ad hoc networking faces are limited wirelesstransmission range, hidden terminal problems, packet losses due to transmission errors,mobility- induced route changes, bandwidth and battery constraints. In order tofacilitate communication within the network, a routing protocol is used to discoverroutes between nodes The primary goal of such an Ad hoc network routing protocol iscorrect and efficient route establishment between a pair of nodes so that message maybe delivered in a timely manner This thesis provides an overview of four differentrouting protocols: DYMO, DSR, AODV, OLSR, uses OMNET++ simulator andevaluates throughput of these protocols based on a given set of parameters

The thesis has a total of 5 chapters:

for Ad hoc network simulation

OLSR, DSR and DYMO in OMNET++

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

1.4.5Hệ thống nhúng (embeded system) 15

1.4.6Mạng xe cộ (vehicular network) 15

1.4.7Mạng cảm biến (sensor network) 16

1.5 NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI MẠNG AD HOC 17

1.5.2Chi phí cho việc sử dụng tần số 17

1.5.3Cơ chế truy nhập 17

1.5.4Định tuyến và chuyển tiếp gói tin trong MANET 17

1.5.5Hiệu quả sử dụng nguồn nuôi 18

1.5.6Đặc tính TCP 18

1.5.7Chất lượng dịch vụ (QoS) 19

1.5.8Tính an toàn và bảo mật 19

CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC 20

2.1 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CỔ ĐIỂN 20

1.1.1Định tuyến dựa trên trạng thái liên kết 20

1.1.2Định tuyến dựa trên vector khoảng cách 21

2.2 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO MẠNG AD HOC 21

2.2.1Các yêu cầu chung 21

2.2.2Phân loại 24

2.2.2.1Định tuyến theo bảng, định tuyến theo yêu cầu và định tuyến lai 24

2.2.2.2Cấu trúc và phân bổ tiến trình định tuyến 26

2.2.2.3Khai thác các metric mạng cho định tuyến 27

2.2.2.4Ước lượng topo, đích, vị trí cho định tuyến 28

2.3 OPTIMIZED LINK STATE ROUTING(OLSR) 28

2.3.1Bầu chọn Multipoint relay 29

2.3.2Truyền bá bản tin điều khiển topo (Topology control) 31

2.3.3Tính toán tuyến 31

2.4 DYNAMIC SOURCE ROUTING (DSR) 31

2.5.2Thiết lập tuyến đường ngược 39

2.5.3Thiết lập tuyến đường thuận 40

2.5.4Quản lý bảng định tuyến 42

2.5.5Cập nhật đường định tuyến 42

2.6 DYNAMIC MANET ON- DEMAND (DYMO) 43

CHƯƠNG 3 THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ VÀ MÔ HÌNH CHUYỂN ĐỘNG TRONGMÔ PHỎNG MẠNG AD HOC 46

3.1 THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC MẠNG AD HOC 46

3.1.1Thông số đánh giá chất lượng 46

3.1.1.1Tỷ lệ gói nhận được 46

3.1.1.2Trễ từ đầu cuối đến đầu cuối 47

3.1.1.3Thông lượng từ đầu cuối đến đầu cuối 47

3.1.1.4Phần tải thông tin định tuyến 47

3.1.2Thông số kịch bản 48

3.1.2.1Thông số di chuyển 48

2.4.3.1Thời gian tạm dừng 49

3.2 MÔ HÌNH DI CHUYỂN MÔ PHỎNG MẠNG AD HOC 49

3.2.1Mô hình di chuyển ngẫu nhiên 50

3.2.2Mô hình di chuyển hướng ngẫu nhiên với vận tốc không đổi 50

3.2.3Mô hình di chuyển Random Waypoint 50

3.2.4Mô hình di chuyển hướng ngẫu nhiên 51

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ THÔNG LƯỢNG CỦA AODV, OLSR, DSR VÀ DYMO BẰNG OMNET++ 53

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ OMNET++ 53

4.1.1Tổng quan về Omnet++ 53

4.1.1.1Omnet ++ là gì ? 53

4.1.1.2Các thành phần chính của OMNeT++ 53

4.1.1.3Ứng dụng ss544.1.1.4Mô hình trong OMNeT++ 55

4.1.2Sử dụng OMNeT++ 56

4.1.2.1Xây dựng và chạy thử các mô hình mô phỏng 57

4.1.2.2Chạy các ứng dụng trong OMNeT++ 59

4.2 MÔ PHỎNG 62

4.2.1Khởi tạo mô phỏng 62

4.2.2Một số hình ảnh mô phỏng 63

4.2.3Kết quả mô phỏng các giao thức định tuyến mạng Ad hoc 68

4.2.3.1Thông lượng đầu cuối - đầu cuối 68

4.2.4Đánh giá và kết luận 70

Hình 1.1 Mô hình mô tả khái niệm mạng Ad hoc 11

Hình 1.2 Ứng dụng cho các dịch vụ khẩn cấp khi có thiên tai 13

Hình 1.3 Ứng dụng trong các hội nghị 14

Hình 1.4 Ứng dụng cho home networking 14

Hình 1.5 Ứng dụng cho mạng cá nhân 15

Hình 1.6 Ứng dụng cho mạng xe cộ 16

Hình 2.1 Hệ tọa độ cơ bản mô tả môi trường mạng Ad Hoc 22

Hình 2.2 Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc 25

Hình 2.3 Quá trình phát tràn lan bản tin quảng bá 29

Hình 2.4 Bầu chọn MPR 30

Hình 2.5 Khám phá tuyến trong DSR 33

Hình 2.6 Duy trì tuyến, nút C không thể chuyển tiếp từ A đến E qua 36

liên kết tới bước nhảy tiếp theo D của nó 36

Hình 2.7 Thiết lập tuyến đường đi ngược 40

Hình 2 8 Thiết lập tuyến đường thuận 41

Hình 2.9: Sự khác nhau giữa AODV và DYMO 43

Hình 3.1 Mô hình di chuyển Random Waypoint 51

Hình 3.2 Mô hình di chuyển hướng ngẫu nhiên 52

Hình 4.1 Các module đơn giản và kết hợp 55

Hình 4.2 Các kết nối 56

Hình 4.3 Lược đồ xây dựng và chạy một chương trình mô phỏng OMNeT++ 61

Hình 4.4 Quá trình gửi bản tin RREQ của DYMO 64

Hình 4.5 Quá trình gửi bản tin RREP của DYMO 65

Hình 4.6 Quá trình gửi gói tin dữ liệu của DYMO 66

Hình 4.7 Quá trình gửi ACK báo nhận của DYMO 67

Hình 4.9 Thông lượng đầu cuối - đầu cuối 69

DANH SÁCH BẢNG BIỂUBảng 3.1 Bảng các biến trong thông số di chuyển 47

Bảng 4.1 Bảng thông số đánh giá dùng trong mô phỏng 67

1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ AD HOCNETWORK

Chương này trình bày các khái niệm tổng quan nhất về mạng Ad hoc, các ứngdụng trong nhiều lĩnh vực cuộc sống của mạng Ad hoc Đồng thời, đề cập đến cácthách thức mà mạng Ad hoc đang phải đối mặt.

1.1 MỞ ĐẦU

Mạng máy tính từ lâu đã trở thành một phần không thể thiếu đối với nhiều lĩnhvực đời sống xã hội, từ các hệ thống mạng cục bộ đến hệ thống mạng toàn cầu nhưInternet Mạng máy tính đưa mọi người trên thế giới đến gần nhau hơn, mỗi ngườiđược tiếp cận với một nguồn thông tin, tri thức phong phú.

Xã hội phát triển, con người vận động không ngừng, một người kết nối vào mạngbằng cáp vật lý thì việc di chuyển của họ bị hạn chế, nhu cầu đặt ra là vừa kết nối vừacó thể di chuyển và có thể kết nối bất cứ đâu một cách đơn giản Chính nhu cầu này đãkích thích ngành công nghiệp mạng không dây tiềm năng phát triển mạnh mẽ

Mạng Ad hoc là một kiểu mạng không dây rất linh hoạt Đó là tập hợp của haihay nhiều thiết bị được trang bị khả năng nối mạng và truyền thông không dây Cácthiết bị như vậy có thể giao tiếp với tất cả thiết bị mạng khác ngay lập tức trong dải vôtuyến (vùng phủ sóng, phạm vi mà thiết bị mạng đó nhận biết được) hay một thiết bị vôtuyến khác nằm ngoài dải vô tuyến của chúng với điều kiện có các node trung gian đểchuyển tiếp thông tin từ node nguồn đến node đích Thiết bị hỗ trợ mạng Ad hoc đadạng và sử dụng khá phổ biến như laptop, điện thoại di động Internet Vì có nhiều ưuthế vượt trội và những thách thức cần giải quyết, ngày nay mạng Ad hoc đã và đangđược nghiên cứu triển khai thành công ở một số nước mà phổ biến là Mỹ Mạng Adhoc đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như khắc phục thảm họa thiên nhiên, quốcphòng, y tế, hội nghị nên có xu hướng ứng dụng rộng rãi trên thế giới.

1.2 KHÁI NIỆM

Mạng Ad hoc là tổ hợp của các node di động được kết nối với nhau bằng các liênkết không dây, các node tự do di chuyển nên kiến trúc mạng có thể thay đổi liên tục màkhông dự đoán được Mỗi node mạng có một giao diện vô tuyến giao tiếp với các nodemạng khác thông qua sóng vô tuyến hoặc hồng ngoại Các mạng này không dùng bấtcứ sự hỗ trợ cơ sở hạ tầng mạng cố định hay chịu sự quản lí tập trung nào Đây là mộtđặc điểm riêng biệt của mạng Ad hoc so với các mạng không dây truyền thống – mạngchia ô, mạng WLAN, trong đó các node (các thuê bao di động ) liên lạc với nhau thôngqua trạm vô tuyến cơ sở.

Hình 1.1 Mô hình mô tả khái niệm mạng Ad hoc

Trong Ad hoc không tồn tại khái niệm quản lý tập trung, nó đảm bảo mạng sẽkhông bị sập vì trường hợp nút mạng di chuyển ra ngoài khoảng truyền dẫn của các nútmạng khác Nút mạng có thể ra vào bất cứ lúc nào Do khoảng truyền dẫn của nútmạng là hạn chế nên chúng trao đổi thông tin bằng phương pháp truyền gói tin quanhiều bước (Multihops) Để làm được điều này, thì tất cả các nút mạng phải có khả

năng chuyển tiếp gói tin đến nút mạng khác, do vậy tất cả các nút mạng trong Ad hoccó thể hoạt động như máy trạm và router Nên nút mạng có thể bao gồm một router vàmột máy trạm liên kết với nhau Một router thực hiện các giao thức định tuyến, máytrạm di động có địa chỉ IP.

Ad hoc cũng có khả năng thực hiện thay đổi về cấu hình mạng và khắc phục sự cốcủa nút mạng thông qua thủ tục cấu hình lại mạng Ví dụ: Nếu nút mạng rời khỏi mạngsẽ gây ra sự cố liên kết, nút mạng bị ảnh hưởng có thể yêu cầu đường định tuyến mớivà vấn đề sẽ được giải quyết Điều này sẽ gây ra trễ trên mạng, tuy nhiên với người sửdụng Ad hoc vẫn hoạt động bình thường.

Ad hoc có nhiều ưu điểm của mạng truyền thông vô tuyến thông thường, liên kếtgiữa các nút mạng được hình thành ngay khi chúng nằm trong khoảng truyền dẫn củanhau

1.3 ĐẶC ĐIỂM

Ad hoc thường được mô tả có cấu trúc mạng thay đổi do sự thay đổi vị trí của cácnút mạng Các giao thức định tuyến có cơ chế tự phát hiện các thay đổi về định tuyếnthông qua các thuật toán định tuyến thông thường như vector khoảng cách và trạng tháicác liên kết Một đăc điểm khác của các nút mạng trong mạng Ad hoc: bị giới hạn vềkhả năng của CPU, bộ nhớ, dung lượng pin và băng thông Khi năng lượng sử dụng bịgiới hạn kéo theo giới hạn về khả năng truyền dẫn Thiết bị truy nhập, môi trường vôtuyến cũng có các đặc điểm đặc biệt mà người thiết kế cần lưu tâm khi đưa ra các giaothức định tuyến cho Ad hoc Ví dụ: các liên kết một chiều, nó xuất hiện trong trườnghợp 2 nút mạng có công suất phát khác nhau nên có khoảng truyền dẫn khác nhau, chỉcho phép một nút mạng nghe nút mạng kia Liên kết một chiều chỉ có trong Ad hoc,không tồn tại trong mạng tế bào Sử dụng phương pháp định tuyến nhiều bước thì cácnút mạng có thể tiết kiệm được năng lượng phát ra.

1.4 ỨNG DỤNG

Ad hoc được ứng dụng cho hội thảo, ứng dụng trong quân sự Nó cũng được sửdụng cho trường hợp triển khai cơ sở hạ tầng mạng là khó khăn Ví dụ: khách hàng cóthể chia sẻ tệp tin dữ liệu ở sân bay, sinh viên trao đổi thông tin với nhau trong tiếthọc… Khi máy tính di động giao tiếp thông qua giao diện mạng LAN vô tuyến, thìnhóm các máy tính đó hình thành mạng Ad hoc, khi đó máy tính có thể truy nhậpInternet, tài nguyên trên mạng như máy in, máy scan

1.4.1 Dịch vụ khẩn cấp

Bất kỳ đâu khi có trường hợp khẩn cẩp xảy ra đều cần có sự kết hợp của các nhânviên cứu hộ Giải pháp thông thường là dùng thiết bị vô tuyến Tuy nhiên, khi cơ sở hạtầng bị hỏng hoặc không còn hoạt động thì giải pháp là gì? Ad hoc chính là câu trả lờinhanh nhất và phù hợp nhất Điều này có thể không có ý nghĩa với khu vực tổn thấtnhỏ, tuy nhiên với thảm họa thiên nhiên có khu vực ảnh hưởng tàn phá rộng lớn, việcliên lạc rất quan trọng nên Ad hoc trở thành giải pháp hữu ích.

Hình 1.2 Ứng dụng cho các dịch vụ khẩn cấp khi có thiên tai

1.4.2 Hội nghị

Trong hội nghị, hội thảo cần trao đổi thông tin giữa các đại biểu hoặc với hội nghịkhác Đây là một nhu cầu lớn trong thời đại phát triển nhanh về thông tin như hiện nay,khi mà giải pháp homenetwork chưa thật sự sẵn sàng Giải pháp hiện tại là sử dụng cácmạng có sẵn cho các đại biểu tham dự tuy nhiên nó có độ trễ lớn, ví dụ giải phápMobile IP Và Ad hoc là giải pháp chiếm ưu thế.

Hình 1.3 Ứng dụng trong các hội nghị

1.4.3 Home Networking

Rõ ràng sự hiện diện của máy tính xách tay và ứng dụng không dây làm nhu cầuvề home network tăng cao.Việc sử dụng kỹ thuật của Ad hoc cho phép chúng tự cấuhình và hình thành mạng, điều này tiện lợi cho cả người không thật sự am hiểu vềmạng cũng như giảm được chi phí cho xây dựng thiết kế mạng Hơn nữa, nếu ta cónhu cầu sử dụng máy tính ở công sở, trường học thì khối lượng thông tin quản lý mạnggiảm xuống rõ rệt.

Hình 1.4 Ứng dụng cho home networking

1.4.4 Mạng cá nhân (PAN)

Ở thời đại thông tin thì 1 người cần mang theo nhiều công cụ hỗ trợ cho công việc(điện thoại,Palm ) khi chúng được liên kết với nhau hình thành mạng cá nhân PAN thìrõ ràng mang lại nhiều tiện ích hơn cho người sử dụng PAN là mạng di động do conngười không thể ngồi yên một chỗ, tuy nhiên khi kết nối với mạng PAN khác cần trợgiúp của Ad hoc.

Hình 1.5 Ứng dụng cho mạng cá nhân

1.4.5 Hệ thống nhúng (embeded system)

Ngày càng có nhiều máy móc cần kết nối với những vật xung quanh kéo theo nhucầu của Ad hoc Nó có thể là đồ chơi có khả năng kết nối mạng, tương tác được vớihome network để tìm kiếm dữ liệu trên internet hoặc có thể kết nối với điện thoại, cóthể điều chỉnh volume của TV khi có cuộc gọi đến đáp ứng nhiều nhu cầu của ngườisử dụng.

1.4.6 Mạng xe cộ (vehicular network)

VANET (Vehicular Ad Hoc Network) gọi là mạng xe cộ Ad hoc, là hệ thốngmạng không cần cơ sở hạ tầng, được tạo thành từ các phương tiện xe cộ lưu thông trênđường Chúng được trang bị thiết bị thu phát để có thể liên lạc, chia sẻ và trao đổithông tin với nhau giống như một nút trong mạng Ad hoc Thông tin trao đổi trongmạng VANET bao gồm thông tin về lưu lượng xe cộ, tình trạng kẹt xe, tai nạn giaothông, nguy hiểm cần tránh và cả những dịch vụ thông thường như dịch vụ đa phươngtiện, Internet

Hình 1.6 Ứng dụng cho mạng xe cộ

1.4.7 Mạng cảm biến (sensor network)

Mạng cảm biến không dây là một ứng dụng điển hình của Ad hoc Hiện nay đã cónhững quan tâm đáng kể cho sự phát triển kiểu mạng này,chủ yếu là trong quân sự,công an, tình báo, khảo cổ học, nghiên cứu địa lý Các bộ cảm biến có thể có kíchthước nhỏ nhưng khả năng truyền thông và lưu trữ tương đối tốt Trong quân sự đãdùng những máy móc hiện đại nhưng kích cỡ gần như hạt bụi nên đối phương rất khóphát hiện và phá hủy chúng.

Trong lĩnh vực y tế, các bộ cảm biến cho phép giám sát liên tục thông tin tiêuchuẩn về sự sống Trong công nghệ thực phẩm, kỹ thuật nhịp cảm biến được áp dụngđể giám sát chất lượng có thể giúp ngăn ngừa các sản phẩm không đạt yêu cầu nên tăngmức thỏa mãn cho khách hàng Trong nông nghiệp, các bộ cảm biến có thể giúp xácđịnh chất lượng đất trồng và độ ẩm, chúng cũng có thể phát hiện các hợp chất khác.Ngoài ra, các bộ cảm biến cũng được sử dụng rộng rãi trong thông tin thời tiết và môitrường.

1.5 NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI MẠNG AD HOC

1.5.1 Chi phí cho việc sử dụng tần số

Hầu hết các mạng Ad hoc thử nghiệm hiện nay đều dựa trên băng tần ISM Đểngăn ngừa nhiễu, mạng Ad ho phải hoạt động qua một số dải phổ cụ thể nào đó, đượccấp phát Phổ tần không chỉ được cấp phát và giám sát chặt chẽ mà còn cần phải đượctrả phí.

1.5.2 Cơ chế truy nhập

Không giống như mạng tế bào, trong mạng Ad hoc không có sự điều khiển tậptrung và đồng bộ toàn cục Do đó các phương pháp đa truy nhập truyền thông nhưTDMA và FDMA không còn thích hợp nữa Ngoài ra, nhiều giao thức điều khiển truynhập phương tiện MAC (Media Access Control) cũng không giải quyết được sự di

động của nút mạng Do vậy, các kỹ thuật lập lịch trình và định thời để hỗ trợ QoS gặpnhiều khó khăn.

Trong mạng Ad hoc, do cùng một phương tiện truyền thông được chia sẻ bởinhiều bên tham gia nên thủ tục truy nhập đến kênh chung phải được thực hiện theokiểu phân bố nhờ sự hỗ trợ của giao thức MAC Giao thức MAC phải tính đến truynhập kênh trong khi đồng thời phải tránh được sự xung đột với các nút lân cận Do vậy,khi tính toán thiết kế các giao thức MAC cho mạng Ad hoc phải tính đến khả năng dichuyển, vấn đề đầu cuối ẩn và các vấn đề liên quan khác.

1.5.3 Định tuyến và chuyển tiếp gói tin trong MANET

Đặc tính động của mạng Ad hoc gây ra sự thay đổi thường xuyên và khó đoántrước của topo mạng, làm tăng độ khó và độ phức tạp để định tuyến giữa các nút diđộng Nhiều giao thức và thuật toán định tuyến đã được đề xuất cho mạng Ad hoc, tuynhiên mỗi giao thức lại có một hạn chế riêng Do vậy, nghiên cứu về các giao thức địnhtuyến trong Ad hoc là một vấn đề rất quan trọng.

1.5.4 Hiệu quả sử dụng nguồn nuôi

Hầu hết các giao thức trong mạng hiện nay không quan tâm đến tiêu tốn nănglượng nguồn nuôi vì các máy chủ và các bộ tính tuyến thường được giả định là tĩnh vàđược cấp nguồn từ nguồn điện chính Tuy nhiên, các thiết bị dị động hầu hết được cấpnguồn từ nguồn nuôi độc lập.Kỹ thuật nguồn nuôi vẫn thường đi chậm hơn so với kỹthuật vi xử lý Thời gian cấp nguồn của pin loại tốt như Li-ionh hiện nay cũng chỉ tốiđa từ 2 đến 3 giờ (hiện nay đã có một số laptop có thời gian sử dụng lên đến 8h, tuynhiên giá thành vẫn còn khá cao) Sự giới hạn thời gian hoạt động như thế nói lên tínhcần thiết phải bảo tồn tốt nguồn nuôi Đặc biệt, đối với mạng Ad hoc, do các thiết bị diđộng phải thực hiện vai trò của cả hệ thống đầu cuối (tương tác người dùng khi thựchiện các ứng dụng người dùng) lẫn vai trò của một hệ thống trung gian (chuyển tiếpgói tin) nên sẽ tiêu tốn năng lượng nguồn nuôi một cách đáng kể, đặc biệt là các núttrung gian.

1.5.5 Đặc tính TCP

TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức cuối-cuối được thiết kếphục vụ việc điều khiển nghẽn và điều khiển luồng trong mạng TCP là một giao thứchướng liên kết nên cần có một giai đoạn thiết lập kết nối ưu tiên cho việc truyền dữliệu Kết nối bị loại bỏ khi việc truyền dữ liệu hoàn thành Với internet hiện nay, giaothức mạng IP là phi kết nối nên cần có một giao thức truyền dẫn hướng kết nối đáng tincậy qua một giao thức mạng không tin cậy Tuy nhiên, TCP giả sử rằng các nút trongtuyến là tĩnh nên việc điều khiển nghẽn và điều khiển luồng chỉ được thực hiện ở cácnút nguồn và đích.

TCP dựa vào việc đo đạc thời gian toàn trình-RTT (Round Trip Time) và mức tổnthất gói để kết luận là có nghẽn mạch xảy ra trong mạng hay không TCP không thểphân biệt được sự có mặt của tính di động và sự nghẽn mạng Các nút chuyển độngtrong một kết nối có thể gây tổn thất gói và làm cho RTT dài hơn Do vậy, cần có mộtsố cải tiến để bảo đảm rằng giao thức truyền dẫn thực hiện tốt mà không ảnh hưởngđến thông lượng truyền thông cuối-cuối.

1.5.6 Chất lượng dịch vụ (QoS)

Khả năng cung cấp QoS của một mạng phụ thuộc vào các đặc tính bên trong củatoàn bộ các thành phần mạng, từ các liên kết truyền phát đến tầng MAC và tầng mạng.Các kết nối không dây có năng lực thấp và hay thay đổi, tỉ lệ lỗi cao Các topo mạng làđộng và có tỷ lệ mất gói cao Các giao thức MAC dựa trên truy nhập ngẫu nhiên khônghỗ trợ QoS.

Các giao thức MAC QoS giải quyết vấn đề về xung đột phương tiện, hỗ trợ truyềnthông unicast tin cậy, và cung cấp việc dự trữ tài nguyên cho các lưu lượng thời gianthực trong môi trường không dây phân tán Rất nhiều các giao thức MAC và các cảitiến đã được đề xuất để cung cấp việc đảm bảo QoS cho lưu lượng thời gian thực trongmôi trường không dây phân tán bao gồm giao thức GAMA/PR và cơ chế xung đột BB.

1.5.7 Tính an toàn và bảo mật

Môi trường vô tuyến trong mạng Ad hoc là “mồi ngon béo bở” cho các cuộc tấncông mạo danh do đặc tính quảng bá của nó Các giao thức định tuyến trong mạng Adhoc cần có hỗ trợ tính năng xác thực, mã hóa để nâng cao tính an toàn, hiệu năng củamạng.

TỔNG KẾT

Chương này đã trình bày những lý thuyết tổng quan mạng Ad hoc Trong mạngAd hoc, topo mạng thường xuyên thay đổi Do vậy, các giao thức định tuyến trongmạng Ad hoc cần giải quyết sự di chuyển của nút, ràng buộc năng lượng,băng thông

2

CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC

Đặc tính động của Ad hoc gây ra sự thay đổi thường xuyên và khó đoán trước củatopo mạng, làm tăng độ khó và độ phức tạp để định tuyến giữa các nút di động Nhiềugiao thức định tuyến được đưa ra, tuy nhiên, chúng vẫn gặp phải một số hạn chế nhấtđịnh Chương này trình bày 4 loại giao thức trong mạng Ad hoc: OLSR, AODV, DSRvà DYMO.

2.1 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CỔ ĐIỂN

Hiện nay, các giao thức định tuyến đưa ra với Ad hoc đều dựa trên một giao thứcđịnh tuyến cổ điển làm thuật toán cơ bản; do đó, việc tìm hiểu nghiên cứu các hoạtđộng cơ bản của các giao thức này là hết sức cần thiết.

Giao thức cổ điển như: định tuyến theo vector khoảng cách, định tuyến theo trạngthái liên kết đã được sử dụng từ rất lâu và đã trở nên rất quen thuộc Tuy nhiên, cácgiao thức này chỉ thích hợp cho cấu trúc mạng tĩnh, hoạt động hiệu quả ở mạng Ad hoccó tốc độ di chuyển thấp, cấu trúc mạng ít thay đổi Ngoài ra, giao thức này hoạt độngphụ thuộc vào bản tin điều khiển định tuyến, nên với số lượng nút mạng tăng, yêu cầutrao đổi giữa các nút mạng tăng lên, thông tin cập nhật định tuyến lớn, chúng sẽ tiêutốn băng thông, năng lượng và CPU Bởi vì hai loại giao thức định tuyến trên duy trìđịnh tuyến đến tất cả các nút mạng, nó không quan tâm nút mạng có tham giao truyềnthông tin trong mạng tại mọi thời điểm hay không Hơn nữa, giao thức định tuyến cổđiển rằng buộc liên kết phải là hai chiều, nên cần có những cải thiện nhất định chothông tin vô tuyến nói chung và mạng Ad hoc nói riêng.

2.1.Định tuyến dựa trên trạng thái liên kết

Phương pháp định tuyến dựa trên trạng thái liên kết dựa trên giá của mỗi liên kết(cost) và nút mạng phải duy trì cấu trúc mạng hoàn chỉnh với tham số này Tham số“giá” sẽ được cập nhật bằng cách mỗi nút mạng sẽ gửi thông tin quảng bá một cáchliên tục “giá” của các liên kết xuất phát từ nó tới tất cả các nút mạng khác sử dụngthuật toán flooding Mỗi nút mạng khi nhận được các thông tin này sẽ cập nhật cấu trúc

mạng và sử dụng thuật toán tìn đường đi ngắn nhất để chọn nút mạng tiếp theo chođường định tuyến đến nút mạng khác Liên kết có thể có giá không chính xác do nhiềunguyên nhân như trễ đường truyền, sự phân tách của mạng Các cấu hình mạng thayđổi có thể hình thành định tuyến khép kín (loop), tuy nhiên, đường định tuyến kiểu nàycó thời gian tồn tại ngắn vì chúng sẽ bị xóa ngay khi bản tin đã đi qua toàn bộ mạng.

2.1.1 Định tuyến dựa trên vector khoảng cách

Phương pháp này định tuyến dựa trên vector khoảng cách, có cải tiến hơn so vớiphương pháp định tuyến dựa trên trạng thái liên kết: mỗi nút mạng chỉ giám sát giá củaliên kết xuất phát từ nó, và không quảng bá thông tin đến tất cả nút mạng; nó gửi quảngbá đều đặn đến nút liền cạnh thông tin về khoảng cách ngắn nhất tới nút khác trongmạng Nút mạng khác khi nhận được thông tin này sẽ tính toán lại bảng định tuyếnthông qua thuật toán tìm đường đi ngắn nhất.

Giao thức này hoạt động hiệu quả hơn, đơn giản hơn và yêu cầu ít bộ nhớ lưu trữhơn Song, nó có thể sinh ra đường định tuyến khép kín có thời gian tồn tại thay đổi dàingắn khác nhau, vì bảng định tuyến có thể xây dựng từ thông tin đã tồn tại lâu quá trênmạng (không được cập nhật).

2.2 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO MẠNG AD HOC

2.2.1 Các yêu cầu chung

Do các nút trong mạng Ad Hoc luôn di động và có nhiều đặc tính khác biệt nênkhông thể áp dụng các giao thức định tuyến thông thường Các mạng Ad Hoc thườngđược đặc trưng bởi một topo động do các nút di chuyển làm thay đổi vị trí vật lý củachúng Đối với mạng Ad Hoc, giao thức định tuyến động tỏ ra hiệu quả và phù hợphơn các phương pháp định tuyến dựa trên vectơ khoảng cách và trạng thái liên kết.Thách thức trong việc thiết kế các giao thức định tuyến là khả năng cập nhật được mứcdi động của nút mạng Chích mức di động này là nguyên nhân làm thay đổi toàn bộcấu trúc topo của mạng Một nút di động thường bị giới hạn bởi khả năng xử lý củaCPU, dung lượng lưu trữ, công suất nguồn và dải thông.

Môi trường truy cập, môi trường vô tuyến cũng có những thuộc tính đặc biệt cầnphải chú ý khi thiết kế các giao thức cho mạng Ad Hoc Ví dụ các đường truyền vôhướng Những đường truyền này xuất hiện khi hai nút có cường độ khác nhau và chophép chỉ một nút nghe được nút kia Nhưng chúng cũng có thể xuất hiện do nhiễu từmôi trường xung quanh Đa chặng trong môi trường vô tuyến có thể gây ra tăng íchcông suất truyền và tăng ích công suất do mối quan hệ căn bậc hai giữa vùng phủ sóngvà công suất phát ra Bằng cách sử dụng đa chặng, các nút có thể truyền các gói tin đisử dụng công suất ra thấp.

Hình 2.1 Mô tả các trục cơ bản có thể sử dụng để đặc tả môi trường mạng AdHoc Trục đầu tiên là số các nút trong mạng Trục thứ hai là tốc độ mà tại đó topomạng thay đổi Trục thứ ba là tải lưu lượng trong mạng Khi môi trường di chuyển từgốc của 3 trục, vấn đề định tuyến trở nên khó khăn hơn Tăng số nút, tăng tốc độ thayđổi topo (nghĩa là tăng tính di động của nút), hoặc tăng tải lưu lượng mong muốn trênmạng là thách thức đói với các giao thức trong mạng Ad Hoc.

Hình 2.1 Hệ tọa độ cơ bản mô tả môi trường mạng Ad Hoc

Yêu cầu đối với một giao thức định tuyến cho mạng Ad hoc là gì? Sau đây là một số yêu cầu quan trọng:

 Hoạt động phân tán: Giao thức định tuyến trong mạng Ad Hoc phải là giao thức phân tán yêu cầu độ tin cậy cao Do các nút là di động nên giao thức định tuyến tập trung là không phù hợp Mỗi nút mạng phải đủ thông minh để tạo các quyết định định tuyến sử dụng các nút lân cận

 Không lặp vòng: Để nâng cao chất lượng hoạt động, giao thức định tuyến cần đảm bảo đường định được cung cấp không bị lặp vòng, điều này sẽ làm giảm lãng phí băng thông và công suất tiêu hao của CPU.

 Sử dụng các siêu nút: Tất cả các giao thức hiện có đều giả định rằng các nút di động là có cùng các đặc tính dựa trên bản chất của mạng tự tổ chức là tập hợp của các nút ngang hàng Mặc dù điều này có thể đúng trong một số trường hợp, tuy nhiên, có trường hợp mà ở đó mạng có các nút có băng thông cao, nguồn nuôi ổn định, liên kết không dây tốc độ cao hơn so với các nút khác Các nút như vậy được gọi là các siêu nút Các mạng tự tổ chức trong trường hợp này thường có cấu trúc 2 mức: vùng backbone và vùng phụ Vùng backbone bao gồm các siêu nút Thêm vào đó các siêu nút thường được giả định là có độ di chuyển thấp hơn các nút thường để duy trì sự ổn định của backbone Các nút thường không cần có quyết định định tuyến.

 Hoạt động dựa trên yêu cầu: Tối thiểu hóa phần thông tin điều khiển trong mạng, giao thức định tuyến thuộc nhóm định tuyến theo yêu cầu có thể đáp ứng được điều này Nó chỉ tìm đường khi cần thiết và không quảng bá thông tin điềukhiển liên tục.

 Tính tiên phong (proactive): Trong một số trường hợp, trễ lớn do hoạt động dựa trên yêu cầu là không chấp nhận được Do đó phải sử dụng đặc tính tiên phong nếu tài nguyên của mạng (về mặt giải thông) nằm trong khoảng cho phép  Hỗ trợ các liên kết một chiều: Môi trường vô tuyến có thể là nguyên nhân hình

thành các liên kết theo một hướng Sử dụng kiểu liên kết này và kiểu liên kết haichiều sẽ nâng cao hiệu năng của giao thức định tuyến

 Bảo mật: Môi trường vô tuyến rất dễ bị tấn công, khai thác thông tin, do đó mã hóa và chứng thực là cách bảo mật thông thường nhất được áp dụng hiện nay.Vấn đề là việc phân bổ các khóa và các nút trong mạng Ad hoc.

 Bảo toàn năng lượng: Nút mạng trong mạng Ad hoc có thể là máy tính xách tay hay loại client nhỏ gọn khác như PDA thường có giới hạn về thời gian sử dụng của pin, nên cần có chế độ chờ (standby mode) để tiết kiệm năng lượng Do đó, giao thức định tuyến sử dụng cần hỗ trợ chế độ chờ của nút mạng.

 Nhiều đường định tuyến: Nhằm giảm số lần tác động do sự thay đổi về cấu trúc mạng và khi nhiều đường định tuyến bị nghẽn Nếu như một đường định tuyến không sử dụng được nữa thì một đường định tuyến khác có thể thay thế Như vậy, giao thức không cần khởi tạo lại thủ tục tìm đường.

 Hỗ trợ QoS: Có nhiều loại QoS cần được sự hỗ trợ của các giao thức định tuyến,nó phụ thuộc vào mục đích của mạng; chẳng hạn, hỗ trợ lưu lượng thời gian thực

2.2.2 Phân loại

Để so sách và phân tích các giao thức định tuyến cho mạng Ad hoc, các phươngthức phân loại hợp lý là rất quan trọng Các phương thức phân loại giúp cho các nhà nghiên cứu và các nhà thiết kế hiểu được những đặc trưng khác nhau và mối quan hệ giữa các giao thức Các đặc trưng này chủ yếu liên quan đến việc tập hợp thông tin định tuyến, đến vai trò mà một nút có thể đảm nhận trong quá trình định tuyến.

2.2.2.1 Định tuyến theo bảng, định tuyến theo yêu cầu và định tuyến lai

Một trong những phương thức phổ biến nhất để phân loại các giao thức địnhtuyến cho mang Ad hoc là dựa trên việc thông tin định tuyến được tập hợp và được duytrì như thế nào bới các nút di động Sử dụng phương thức này, các giao thức định tuyếncho mạnh Ad hoc được phân chia như bảng 2.2.

Hình 2.2 Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc

 Các giao thức định tuyến proactive: còn được gọi là các giao thức định tuyếntheo bảng (table-driven) Sử dụng các giao thức này, các nút di động cố gắngđánh giá liên tục các tuyến trong mạng để khi một gói cần phải chuyển tiếpthì tuyến đó đã sẵn sàng để sử dụng Mỗi nút duy trì một hay nhiều bảngchứa thông tin định tuyến tới các nút trong mạng Tất cả các nút trong mạngsẽ cập nhật các bảng này để duy trì một cách phù hợp thông tin và tình trạngcủa mạng, do đó tiêu đề định tuyến trong các giao thức này là khá lớn Khitopo mạng thay đổi, các nút truyền các bản tin thông báo cho nhau để cậpnhật thông tin về tuyến của toàn bộ mạng Giao thức định tuyến trạng tháiliên kết tối ưu OLSR (Optimized Link State Routing) và giao thức địnhtuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV (Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing) là hai ví dụ của giao thức định tuyếnproactive

 Các giao thức định tuyến reactive: còn được gọi là các giao thức định tuyếntheo yêu cầu (on-demand) Sử dụng các giao thức này, thủ tục xác địnhtuyến chỉ được gọi theo yêu cầu Việc này được thực hiện thông qua hoạt

động khám phá tuyến đường (route discovery) Quá trình khám phá tuyếnkết thúc sau khi hoặc có một tuyến được tìm ra hoặc không có tuyến nào sẵncó sau khi đã kiểm tra toàn bộ các tuyến đường Trong mạng Ad hoc, cáctuyến đang hoạt động có thể bị đứt do tính di động của nút Do đó, duy trìtuyến là một hoạt động quan trọng của định tuyến theo yêu cầu So sánh vớiđịnh tuyến theo bảng, ít tiêu đề định tuyến là 1 ưu điểm của định tuyến theoyêu cầu Tuy nhiên, sử dụng định tuyến theo yêu cầu thì việc gửi gói tin sẽcó trễ lớn do nút nguồn phải tìm đường trước khi gửi dữ liệu Hai giao thứcreactive điển hình là giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầuAODV (Ad hoc On-demand Distance Vector Routing) và giao thức địnhtuyến định tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source Routing).

 Các giao thức định tuyến lai (hybrid) được đề xuất để kết hợp ưu điểm của 2loại giao thức trên và khắc phục các nhược điểm của chúng Thông thường,các giao thức lai được triển khai trong mạng có cấu trúc phân cấp Khi đó,các đặc tính định tuyến theo bảng và định tuyến theo yêu cầu sẽ được khaithác độc lập ở các mức phân cấp khác nhau Zone Routing Protocol (ZRP)và Hybrid Ad Hoc Routing Protocol là những ví dụ của giao thức lai.

2.2.2.2 Cấu trúc và phân bổ tiến trình định tuyến

Một phương thức phân loại khác là dựa trên vai trò có thế có của nút trong cơ chế

định tuyến Trong giao thức định tuyến đồng bộ, tất cả các nút di động có cùng vai tròvà chức năng WRP, DSR, AODV và DSDV là những ví dụ về định tuyến đồng bộ.Các giao thức này thường giả định rằng cấu trúc mạng là phẳng Trong một giao thứcđịnh tuyến bất đồng bộ, một số nút đảm nhận vai trò quản lý và chức năng khác nhau.Thuật toán phân tán được sử dụng để lựa chọn các nút đặc biệt này Trong một sốtrường hợp, các phương pháp định tuyến bất đồng bộ gắn liền với cấu trúc mạng phâncấp để dể dàng tổ chức và quản lý các nút Các giao thức định tuyến bất đồng bộ có thểđược phân chia dựa trên việc tổ chức các nút di động, chức năng định tuyến và quản lýđược thực hiện như thế nào Theo đó, các giao thức định tuyến bất đồng bộ trong mạng

Ad hoc được chia thành định tuyến phân cấp theo vùng, định tuyến phân cấp theonhóm và định tuyến theo nút lõi.

Trong các giao thức định tuyến theo vùng, các thuật toán xây dựng vùng khácnhau được triển khai cho việc tổ chức nút; ví dụ, một số thuật toán xây dựng vùng sửdụng thông tin vị trí địa lý Khai thác hiệu quả việc phân chia vùng sẽ giảm được đángkể tiêu đề để duy trì thông tin định tuyến Các nút di động trong cùng một vùng biếtđường đến các nút khác sẽ có chi phí nhỏ hơn so với việc duy trì thông tin định tuyếntới tất cả các nút trong toàn mạng Một số nút hoạt động như là gateway và đảm nhậntruyền thông liên vùng ZRP và ZHLS là hai giao thức định tuyến theo vùng cho mạngAd hoc.

Các giao thức định tuyến theo nhóm sử dụng thuật toán xây dựng nhóm cho việcbầu chọn trưởng nhóm (cluster-head) Các nút di động được nhóm thành các nhóm,trưởng nhóm đóng vai trò quản lý thành viên và đảm nhận chức năng định tuyến.Clusterhead Gateway Switch Routing (CGSR) là một ví dụ của định tuyến theo nhóm.

Trong các giao thức định tuyến theo nút lõi, các nút đặc biệt được tự động lựachọn để gộp thành 1 backbone trong mạng Các nút “backbone” đảm nhận các vai tròđặc biệt, như là xây dựng và theo dõi đường định tuyến, quảng bá gói tin dữ liệu Core-Extraction Distributed Ad Hoc Routing (CEDAR) là một ví dụ điển hình của loại địnhtuyến này.

2.2.2.3 Khai thác các metric mạng cho định tuyến

Các metric sử dụng cho việc xây dựng tuyến đường có thể được sử dụng để phânloại các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc Gần như mọi giao thức định tuyếncho mạng Ad hoc sử dụng “số chặng” làm metric Nếu có nhiều tuyến đường có sẵn,tuyến nào có số chặng nhỏ nhất sẽ được lựa chọn Nếu tất cả các liên kết không dây cócùng xác suất lỗi thì đường định tuyến ngắn sẽ ổn định hơn đường định tuyến dài và cóthể giảm tiêu đề lưu lượng, giảm xung đột gói tin Tuy nhiên, giả định có cùng xác suấtlỗi có thể không tồn tại trong mạng Ad hoc Theo đó, sự ổn định liên kết phải được cânnhắc trong pha xây dựng tuyến đường Vi dụ, Associatively Based Routing (ARB) và

Signal-Based Routing (SSR) được đề xuất để sử dụng sự ổn định liên kết và độ mạnhtín hiệu như là một metric cho định tuyến

Với sự phổ biến của điện toán di động, một số ứng dụng di động có thể có các yêucầu QoS khác nhau Để đáp ứng các yêu cầu này, các metric QoS tương ứng lên đượcsử dụng cho việc định tuyến và chuyển tiếp gói tin trong mạng Ad hoc Giống nhưmạng có dây, các giao thức định tuyến QoS cho mạng Ad hoc có thể sử dụng cácmetric, như là băng thông, trễ, trễ jitter, tỉ lệ lỗi gói tin và chi phí Ví dụ, băng thông vàđộ ổn định liên kết được sử dụng trong CEDAR làm metric cho việc xây dựng tuyếnđường.

2.2.2.4 Ước lượng topo, đích, vị trí cho định tuyến

Trong một giao thức định tuyến theo topo cho mạng Ad hoc, các nút tập hợpthông tin topo mạng cho việc định tuyến Ngoài các giao thức định tuyến theo topo,một số giao thức định tuyến theo đích được đề xuất cho mạng Ad hoc Trong các giaothức này, một nút chỉ cần biết next-hop trên đường định tuyến khi chuyển tiếp gói tintới đích Ví dụ, DSR là giao thức định tuyến theo topo và AODV, DSDV là giao thứcđịnh tuyến theo đích Việc sẵn có của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) hoặc các hệthống định vị tương đương cho phép các nút di động truy nhập thông tin vị trí địa lýmột cách dễ dàng Trong các giao thức định tuyến theo vị trí, mối quan hệ về vị trí giữacác nút chuyển tiếp gói tin và nút đích, cùng với sự di chuyển của nút, có thể được sửdụng trong cả quá trình khám phá tuyến và chuyển tiếp gói tin Location AidedRouting (LAR) và Distance Routing Effect Algorithm for Mobility (DREAM) là cácgiao thức định tuyến theo vị trí cho mạng Ad hoc.

Sau đây là một số giao thức định tuyến được đề xuất cho mạng Ad hoc.

2.3 OPTIMIZED LINK STATE ROUTING(OLSR)

OLSR là giao thức định tuyến theo bảng và là một sự tối ưu của giao thức trạngthái liên kết cổ điển, hoàn toàn thích hợp cho mạng di động Ad hoc OLSR tối thiểuhóa tiêu đề định tuyến bằng cách chỉ sử dụng các nút được chọn để phát tràn lan lưu

lượng điều khiển, được gọi là Chuyển tiếp đa điểm MPR (Multipoint Relay) Kỹ thuậtnày giảm đáng kể số lượng yêu cầu truyền lại để phát tràn lan một bản tin tới tất cả cácnút trong mạng.

2.3.1 Bầu chọn Multipoint relay

Hình 2.3 Quá trình phát tràn lan bản tin quảng bá

MPR là để tối thiểu hóa overhead khi phát tràn lan bản tin trong mạng bằng cáchgiảm số lần truyền lại trong cùng một vùng Mỗi nút trong mạng lựa chọn một tập hợpcác nút hàng xóm trực tiếp của nó để làm MPR Hàng xóm của nút A mà không nằmtrong tập hợp MPR của A có thể nhận và xử lý các bản tin quảng bá nhưng không thểtruyền các bản tin quảng bá nhận được từ A.

Tập hợp MPR của nút A, kí hiệu là MPR(A), là tập con của tập hợp các hàng xóm trựctiếp của A, phải thỏa mãn những điều kiện sau: mỗi nút trong hàng xóm hai bước (two-hop) của A phải có một liên kết trực tiếp đến MPR(A) Tập hợp MPR càng nhỏ thì tiêuđề lưu lượng điều khiển của giao thức định tuyến càng nhỏ Mỗi nút phải duy trì thôngtin về tập hợp hàng xóm mà chúng chọn làm MPR Tập hợp này gọi là “MPR selectorset” của một nút

Hình 2.4 Bầu chọn MPR

Trong OLSR, mỗi nút truyền bản tin Hello định kỳ (ví dụ một giây một bản tin)trên mỗi giao diện của nút Mục đích chính của bản tin Hello cho phép mỗi nút có thểkhám phá tuyến trực tiếp tới hàng xóm của nó Bản tin Hello được quảng bá từngchặng một (hop-by-hop) và phải không được truyền trước đó Bản tin Hello bao gồmtên của nút khởi tạo, hàng xóm trực tiếp mà nút khởi tạo truyền bản tin khám phá, vàcác nút mà nút khởi tạo chọn làm MPRs Khi một nút nghe thấy bản tin Hello, nó kiểmtra liệu bản tin đó có phải được phát sinh từ hàng xóm mới hay không, và nếu đúng,nút sẽ cập nhật vào danh sách hàng xóm trực tiếp của nút Bản tin Hello rất quan trọngtrong việc hỗ trợ khái niệm MPR Mỗi nút kiểm tra bản tin Hello nhận được từ hàngxóm của nó để xem nó liệu có được lựa chọn làm MPR của bất kỳ hàng xóm nàokhông Nếu vậy, nút sẽ phát tràn lan các cập nhật định tuyến được phát sinh từ cáchàng xóm mà đã chọn nó là MPR Mỗi nút cũng có thể khám phá liệu các nút có làhàng xóm hai bước từ bản tin Hello, bởi vì danh sách các hàng xóm hai bước đã đượcliệt kê trong bản tin Hello của nút hàng xóm trực tiếp của nó Mỗi nút lựa chọn MPRtrên cơ sở hàng xóm hai bước, do vậy mỗi hàng xóm hai bước phải nhận được bản tin

2.3.2 Truyền bá bản tin điều khiển topo (Topology control)

Bản tin điều khiển topo được truyền đi với mục đích cung cấp cho mỗi nút trongmạng các thông tin liên kết trạng thái đầy đủ để cho phép tính toán được tuyến đường.

2.3.3 Tính toán tuyến

Thông tin trạng thái liên kết đưa ra được thực hiện thông qua trao đổi định kỳ cácbản tin, cũng giống như cấu hình giao diện của các nút, bảng định tuyến của mỗi nút cóthể được tính toán.

2.4 DYNAMIC SOURCE ROUTING (DSR)

Giao thức định tuyến nguồn động DSR là giao thức định tuyến đơn giản và hiệu quả.Giao thức này được thiết kế để sử dụng trong các mạng Ad hoc vô tuyến đa chặng cótốc độ di chuyển cao của các nút Các nút này phối hợp với nhau để chuyển tiếp các góitin Do vậy gói tin có thể được chuyển đến các nút không nằm trong vùng phủ sóng củachính nút đó Khi các nút trong mạng di chuyển, tham gia hoặc rời khỏi mạng thì toànbộ các thủ tục định tuyến được xác định và duy trì một cách tự động bởi giao thức địnhtuyến DSR.

DSR bao gồm 2 cơ chế cơ bản: Khám phá tuyến (Route Discovery) và Duy trì tuyến(Route Maintenance) Khám phá tuyến và Duy trì tuyến hoạt động hoàn toàn theo yêucầu

2.4.1 Định tuyến nguồn

DSR phát hiện và sử dụng các tuyến nguồn Nút gửi tin sẽ phải nắm đươc toàn bộthông tin về trình tự sắp xếp của các chặng (vị trí các nút) của mạng tới một nút đích.Mỗi gói tin được định tuyến sẽ mang thông tin về danh sách các chặng này trong tiêuđề Ưu điểm quan trọng của thủ tục định tuyến nguồn là các nút trung gian không cầnphải duy trì việc cập nhật thông tin định tuyến khi chuyển tiếp các gói tin bởi vì bảnthân các gói đã mang thông tin quyết định việc định tuyến (danh sách đầy đủ các núttheo trình tự mà gói phải đi qua).

Việc tập hợp thông tin về topo mạng tại nút nguồn của mỗi gói cho phép nútnguồn phân phát các gói tin một cách hiệu quả trong mạng Điều này rất thích hợp vớiviệc quản lý tài nguyên trong mạng Ad hoc.

Giao thức định tuyến dựa trên các tuyến nguồn còn có thêm 2 lợi ích Thứ nhất,giao thức có thể chứng minh được một cách đơn giản tính không lặp vòng bởi vì tuyếnnguồn được sử dụng để điều khiển định tuyến các gói Thứ hai, mỗi tuyến nguồn làmột bản kê sẵn về một đường truyền cụ thể, tin cậy để truyền các thông tin qua mạng

DSR sử dụng các tuyến nguồn và mỗi gói được định tuyến dựa trên một tuyếnnguồn khám phá được, tuy nhiên những cải thiện gần đây đối với DSR đã cho phéphầu hết các gói tin không phải mang theo phần tiêu đề chứa thông tin đầy đủ về tuyếnnguồn.

2.4.2 Khám phá tuyến

Khám phá tuyến được thực hiện bằng cách phát tràn lan yêu cầu qua mạng để tìmkiếm một tuyến tới đích nào đó Trong dạng đơn giản nhất, nút nguồn A muốn khámphá một tuyến tới nút đích D thì A sẽ phát quảng bá gói tin Yêu cầu tuyến RREQ vàgói này tiếp tục được quảng bá bởi các nút trung gian cho đến khi nó đến được nút đíchD Trong cơ chế này, nhiều tối ưu hóa được sử dụng để giới hạn tần số và phạm vi củacác Khám phá tuyến.

Khi một nút S muốn gửi một gói tin đến D, đầu tiên nó sẽ đặt vào phần tiêu đềcủa gói tin đó một tuyến nguồn trong đó chỉ ra thứ tự của các chặng mà gói tin sẽ phảiđi qua Thông thường, nút S sẽ đạt được một tuyến nguồn thích hợp thông qua việc tìmkiếm trong Bộ nhớ tuyến của nó các tuyến đã biết trước đây Tuy nhiên nếu không tìmthấy tuyến nào trong Bộ nhớ tuyến, nó sẽ khởi tạo thủ tục Tìm kiếm tuyến động để tìmra một tuyến nguồn tới D Trong trường hợp này ta gọi nút S là nút nguồn còn nút D lànút đích trong thủ tục Khám phá tuyến.

Trước khi khởi tạo một gói tin RREQ, nút nguồn chọn một nhận dạng yêu cầu(Request_id) đặt trong gói tin RREQ Cặp <địa chỉ nút nguồn, nhận dạng yêu cầu> làduy nhất

^ "A" ^ "A,B" ^ "A,B,C" ^ "A,B,C,D" | id=2 | id=2 | id=2 | id=2

+ -+ + -+ + -+ + -+ + -+ | A | >| B | >| C | >| D | >| E | + -+ + -+ + -+ + -+ + -+ | | | |

v v v v

Hình 2.5 Khám phá tuyến trong DSR

Hình 2.5 minh họa quá trình Khám phá tuyến đơn giản, nút A cố gắng khám phátuyến tới nút E Để khởi đầu Khám phá tuyến, A truyền một tin báo RREQ Mỗi tinbáo RREQ nhận dạng nút nguồn và đích của Khám phá tuyến Nhận dạng yêu cầuđược xác định bởi nút nguồn của Yêu cầu Một RREQ bao gồm một bản ghi danh sáchđịa chỉ của từng nút trung gian mà tin báo RREQ đã đi qua Giá trị ban đầu của bản ghituyến là một danh sách trống.

Khi một nút nhận được bản tin RREQ này (ví dụ như nút B trong ví dụ), nếu nó làđích của Khám phá tuyến, nó sẽ gửi lại bản tin Trả lời tuyến RREP tới khởi tạo củaKhám phá tuyến, chuyển bản copy của bản ghi tuyến được cộng dồn từ RREQ; khi nútnguồn nhận được RREP, nó cất giữ tuyến này trong Bộ nhớ tuyến để sử dụng khi gửicác gói tin tiếp theo tới đích này.

Mặt khác, nếu một nút nhận RREQ mà đã nhận được một bản tin RREQ khác từnút nguồn, mang theo những nhận dạng yêu cầu và địa chỉ đích giống nhau hoặc nếuđịa chỉ riêng của nút này đã nằm trong báo cáo tuyến của RREQ, nó sẽ từ chối Yêucầu Nếu không, nút này sẽ gắn địa chỉ riêng của nó vào bản ghi tuyến trong bản tinRREQ và tiếp tục quảng bá nó Trong ví dụ, nút B sẽ quảng bá bản tin RREQ, nó sẽđược nhận ở nút C, nút C và nút D cũng vậy, nó sẽ broadcast Yêu cầu, kết quả là copycủa Yêu cầu sẽ được nhận bởi nút E.

Trong việc bản tin RREP trở lại nút nguồn trong thủ tục Khám phá tuyến, chẳnghạn nút E trả lời nút A trong hình 2.5, nút E sẽ kiểm tra Bộ nhớ tuyến của nó xem liệucó một tuyến ngược về nút A, và nếu tìm được nó sẽ sử dụng tuyến này làm tuyếnnguồn để phân phát các gói tin bao gồm cả gói RREP Nếu không tìm được một tuyếnngược trở lại A, E có thể thực hiện thủ tục Khám phá tuyến từ nó tới A Để tránh khả

năng quay lại vô hạn có thể của các Khám phá tuyến, nó sẽ chèn bản tin RREP vàochính bản tin RREQ của nó đối với nút A Sử dụng cơ chế này nó cũng có khả năngcõng theo các gói dữ liệu nhỏ khác ví dụ như gói TCP SYN trên một bản tin RREQ.Nút E còn có thể đảo vị trí sắp xếp của các chặng trong bản ghi tuyến và sử dụng tuyếnđã đảo vị trí này như một tuyến nguồn đối với các gói tin mang bản tin RREP củachính nó

Khi khởi tạo một Khám phá tuyến, nút đang gửi sẽ giữ lại bản sao của gói tin banđầu trong bộ nhớ đệm nội bộ (Send Buffer) gọi là bộ đệm gửi Ngoài ra Send Buffercòn chứa các bản sao của các gói tin không truyền đi được do chưa tìm ra một tuyếnnguồn tới đích Mỗi gói trong Send Buffer được gán cho một nhãn thời gian chỉ ra thờigian chúng tồn tại trong Buffer và gói tin sẽ bị loại bỏ sau khi thời gian lưu lại trongSend Buffer quá hạn; để Send Buffer không bị tràn, kĩ thuật FIFO hoặc kĩ thuật tươngđương khác có thể được sử dụng để truyền các gói tin đó đi trược khi chúng hết hạn.

Trong trường hợp gói tin còn lưu lại trong Send Buffer mà chưa truyền đi đượcthì thỉnh thoảng nút mạng lại thiết lập mới thủ tục Khám phá tuyến tùy theo địa chỉđích của các gói Tuy nhiên, tần suất khởi tạo các Khám phá tuyến mới cần phải đượcgiới hạn do có thể xảy ra trường hợp đích của thủ tục khởi tạo tuyến đã thay đổi vàkhông thể tới được Trên thực tế, do giới hạn về phạm vi truyền dẫn vô tuyến và sự dichuyển của các nút trong mạng nên nhiều khi cấu trúc mạng bị phân mảnh, nghĩa làkhông có thứ tự sắp xếp của các chặng mà qua đó gói tin được chuyển tiếp tới đích.Kiều phân mảnh như vậy có thể hiếm gặp hoặc phổ biến tùy thuộc vào kiểu di chuyểnvà mật độ của các nút trong mạng.

Trong trường hợp với mỗi gói tin, một thủ tục Khám phá tuyến được khởi tạo thìmột số lớn các gói RREQ không hữu ích được truyền từ nút này tới tất cả các nút kháctrong mạng Để giảm phần phụ trội tiêu đề do các Khám phá tuyến trên người ta phảigiới hạn tần suất khởi tạo các Khám phá tuyến từ một nút bất kì đến cùng một đích.Nút chỉ được phép khởi tạo Khám phá tuyến mới sau khi đợi hết khoảng thời gian tốithiểu cần thiết để có thể thiết lập thủ tục Khám phá tuyến mới.

Từ kết quả của việc kiểm tra bản sao các tuyến nguồn ghi được, thuật toán Khámphá tuyến đã ngăn chặn được việc lặp các RREQ trong mạng Đó là một thuộc tínhhiệu chỉnh quan trọng và là nguyên nhân tạo ra thuộc tính không lặp vòng của DSR Sửdụng các nhận dạng yêu cầu là một tối ưu đơn giản khi đó các RREQ ban đầu trải rộnghướng ra phía ngoài so với nút nguồn và rút bớt số các gói RREQ bao quanh bộ khởitạo.

2.4.3 Duy trì tuyến

Khi gửi hoặc chuyển tiếp một gói tin tới đích D nào đó sử dụng tuyến nguồn, mỗinút sẽ có nhiệm vụ giám sát và khẳng định rằng gói tin đó đã đến được chặng tiếp theotrên tuyến nguồn hay chưa; gói tin sẽ được truyền lại (sau một số lần cho phép) cho tớikhi nút này nhận được khẳng định rằng nó đã đến được nút tiếp theo.Ví dụ trường hợpđược minh họa trong hình 2.6 dưới đây: nút A gửi một gói tin tới E sử dụng một tuyếnnguồn thông qua các nút trung gian B, C và D Trong trường hợp này nút A chịu tráchnhiệm về việc nhận gói tin ở nút B, nút B chịu trách nhiệm việc nhận gói tin ở nút C,nút C lại chịu trách nhiệm về việc nhận gói tin ở nút D,… và cứ như thế đến nút cuốicùng nút D phải chịu trách nhiệm về việc nhận gói tin ở nút E Trong nhiều trường hợpkhẳng định việc nhận gói tin không ảnh hưởng gì đối với giao thức DSR do thực tế đâylà một phần của các thủ tục lớp MAC.

Hình 2.6 Duy trì tuyến, nút C không thể chuyển tiếp từ A đến E qua liên kết tới bước nhảy tiếp theo D của nó

Nếu cơ chế này không tồn tại và sẵn có ở các nút thì khi đó nút gửi tin sẽ dùngmột bít thông tin trong phần tiêu đề của gói tin để yêu cầu một phúc đáp từ nút tiếptheo thông qua phần mềm đặc biệt trong DSR Thông thường phúc đáp qua phần mềmnày được truyền trực tiếp tới nút gửi tin Tuy nhiên nếu đường liên kết giữa hai nút làliên kết đơn hướng thì phúc đáp này có thể phải đi qua rất nhiều chặng khác nhau đểquay lại nút gửi tin

Nếu gói tin được truyền lại qua một số chặng và vượt quá số lần cực đại cho phépmà vẫn chưa nhận được khẳng định từ nút tiếp theo, nút này sẽ gửi bản tin báo lỗituyến RERR quay trở lại nút đã gửi bản tin ban đầu để xác minh tuyến bị lỗi từ nútnào Ví dụ trong hình 2.6 trên : nếu nút C không thể truyền tin đến nút D tiếp theo, C sẽgửi bản tin RERR về nút A và tường trình rằng tuyến từ C đến D bị đứt Khi đó A sẽxóa đường liên kết bị lỗi này khỏi bộ nhớ tuyến của nó Việc truyền lại bản tin ban đầubây giờ là nhiệm vụ và chức năng của các thủ tục lớp cao hơn như TCP Trong trườnghợp phải gửi lại gói tin tới chính đích E và nếu trong bộ nhớ tuyến của nút A có mộttuyến khác tới E (ví dụ từ các bản tin trả lời tuyến từ các thủ tục khám phá tuyến trướcđó hoặc là từ việc nghe lỏm được các thông tin định tuyến từ các gói tin khác) thì nó sẽgửi ngay gói tin sử dụng tuyến mới đó Nếu không nó sẽ thực hiện một thủ tục khámphá tuyến mới tới đích E nói trên

2.5 AD HOC ON- DEMAND DISTANCE VECTOR ROUTING (AODV)

AODV cho phép định tuyến nhiều bước giữa các nút mạng để thiết lập và duy trìmạng Ad hoc AODV dựa trên thuật toán vector khoảng cách nhưng thuộc loại địnhtuyến theo yêu cầu, nó chỉ yêu cầu đường định tuyến khi cần thiết Thuật toán địnhtuyến AODV khá phù hợp cho cấu hình mạng động AODV đưa ra các tuyến không bịlặp ngay cả khi nó đang sửa các liên kết lỗi Bởi vì giao thức này không yêu cầu quảngbá tuyến định kỳ trên toàn mạng, nên yêu cầu toàn bộ băng thông có sẵn cho một nút

di động thực chất là thấp hơn so với các giao thức khác, những giao thức yêu cầuquảng bá.

AODV sử dụng liên kết đối xứng giữa các hàng xóm Gói tin không đi theo tuyếnđường giữa các nút khi một trong những nút đó không nghe được từ các nút khác.Những nút không nằm trên các tuyến đường hoạt động; chúng sẽ không duy trì bất cứthông tin định tuyến nào cũng như không tham gia vào bất kỳ sự trao đổi bảng địnhtuyến định kỳ nào Hơn nữa, một nút không phải khám phá và duy trì một tuyến tới nútkhác cho tới khi hai nút cần giao tiếp với nhau, trừ khi nút đó đóng vai trò như mộttrạm chuyển tiếp trung gian để duy trì kết nối giữa hai nút khác Khi một kết nối cụcbộ của nút di động được thiết lập, mỗi nút có thể nhận thấy các nút khác trong vùng lâncận của nó bằng một vài kĩ thuật, bao gồm quảng bá cục bộ các bản tin Hello Bảngđịnh tuyến của các nút trong vùng lân cận được tạo ra để tối ưu thời gian đáp ứng tớivới sự di chuyển cục bộ và cung cấp thời gian đáp ứng nhanh cho các yêu cầu thiết lậptuyến mới.

Mục tiêu chính của thuật toán AODV:

 Gửi broadcast các gói tin khám phá tuyến khi cần thiết

 Phân biệt giữa phát hiện-quản lý kết nối cục bộ trong vùng lân cận với duy trìtopo mạng chung

 Quảng bá thông tin về sự thay đổi kết nối cục bộ tới các nút hàng xóm mà thựcsự cần thông tin.

AODV sử dụng một cơ chế Khám phá tuyến với sự cải biến của thuật toán DSR.Thay vì định tuyến nguồn, AODV tin tưởng vào sự thiết lập động các entry trong Bảngđịnh tuyến ở các nút trung gian.

AODV sử dụng số thứ tự ở nút mạng đích để giúp cho tuyến đường luôn cập nhậtvà không hình thành đường định tuyến khép kín Hơn nữa, AODV cũng hỗ trợ địnhtuyến multicast và giải quyết được vấn đề đếm vô hạn trong thuật toán Bellman Ford.

2.5.1 Khám phá tuyến

Quá trình Khám phá tuyến được khởi tạo bất cứ khi nào một nút nguồn muốn giaotiếp với các nút mạng khác nhưng nó lại không có thông tin định tuyến trong Bảngđịnh tuyến của nó Mỗi nút duy trì hai bộ đếm: số thứ tự nút và broadcast ID Nútnguồn khởi tạo Khám phá tuyến bằng cách quảng bá gói tin RREQ tới hàng xóm củanó.

RREQ chứa các trường sau:

<source_addr source sequence# broadcast_id dest_addr dest sequence # hop_cnt>Trong đó:

- source _addr: địa chỉ nguồn- source sequence: số thứ tự nguồn- broadcast_id: định danh của RREQ- dest_addr: địa chỉ đích

- dest sequence: số thứ tự đích- hop_cnt : số chặng

Cặp <source_addr, broadcast_id> được xác định duy nhất với mỗi bản tin RREQ.broadcast_id được tăng lên khi nút nguồn khởi tạo một RREQ mới Mỗi nút hàng xómkhi nhận được bản tin RREQ sẽ gửi lại một bản tin RREP tới nút nguồn nếu nó biếtmột tuyến tới đích, hoặc tiếp tục quảng bá bản tin RREQ tới nút hàng xóm sau khi tănghop_cnt Chú ý rằng mỗi nút có thể nhận được nhiều bản sao của cùng một RREQ từcác hàng xóm Khi một nút trung gian nhận được một RREQ, nếu nó đã nhận RREQvới cùng broadcast_id và địa chỉ đích, nó sẽ loại bỏ RREQ đó và không chuyển tiếpgói tin đó nữa Nếu một nút không thể đáp ứng được RREQ, nó sẽ theo dõi các thôngtin sau để thiết lập tuyến đường ngược cũng như thiết lập tuyến đường thuận để dànhcho việc truyền gói tin RREP.

2.5.2 Thiết lập tuyến đường ngược

Có hai số thứ tự được chứa trong một bản tin RREQ: số thứ tự nguồn và số thứ tựđích cuối cùng được biết bởi nguồn Số thứ tự nguồn được sử dụng để duy trì thông tinmới về tuyến đường ngược tới nguồn, và số thứ tự đích chỉ ra rằng tuyến đường tớiđích phải mới như thế nào để nó có thể được chấp nhận bởi nguồn Khi bản tin RREQđược gửi từ nút nguồn tới các nút đích khác nhau, nó sẽ tự động thiết lập các tuyếnđường ngược từ tất cả các nút đó tới nút nguồn Để thiết lập tuyến đường ngược, mỗinút phải ghi lại địa chỉ của hàng xóm mà từ đó nó nhận được bản sao đầu tiên củaRREQ Các entry tuyến đường ngược được duy trì trong khoảng thời gian vừa đủ đểbản tin RREQ có thể truyền trên mạng và trả lời lại tới nút gửi.

Hình 2.7 Thiết lập tuyến đường đi ngược

2.5.3 Thiết lập tuyến đường thuận

Cuối cùng, bản tin RREQ sẽ đến được một nút biết được tuyến tới nút đích Đầutiên, nút nhận được bản tin RREQ sẽ kiểm tra để chắc chắn rằng bản tin RREQ đãđược nhận trên một liên kết hai chiều Nếu một nút trung gian có một entry tuyến tớiđích yêu cầu, nó so sánh số thứ tự đích trong entry tuyến của chính nó với số thứ tự

đích trong bản tin RREQ để xác định xem tuyến đó có dùng được hay không Nếu sốthứ tự đích trong bản tin RREQ lớn hơn, nút trung gian sẽ không sử dụng tuyến trongbảng entry tuyến của nó để đáp ứng RREQ Khi đó, nút trung gian sẽ tiếp tục quảng báRREQ Các nút trung gian chỉ trả lời khi số thứ tự đích trong bảng entry của nó lớn hơnso với trong bản tin RREQ Nếu nút trung gian có một tuyến hiện hành tới nút đích vànếu bản tin RREQ này chưa được nhận trước đó, nút sẽ gửi unicast một bản tin RREPtới hàng xóm mà từ đó nó nhận được RREQ.

Một bản tin RREP chứa các thông tin sau:

<địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, thứ tự đích# số chặng, thời gian sống>

Trong khi một gói tin quảng bá tới một nút có tuyến tới đích, một tuyến đườngngược được thiết lập tới nút nguồn của gói tin RREQ Khi RREP trở lại nút nguồn, mỗinút dọc theo tuyến đường thiết lập một con trỏ thuận tới nút mà từ đó RREP đến, cậpnhật thông tin timeout cho các entry tới nút nguồn và nút đích, ghi lại số thứ tự đíchmới nhất cho tuyến được yêu cầu Thiết lập tuyến đường thuận khi RREP từ nút đích Dtới nút nguồn S Nút không nằm trên tuyến được xác định bởi RREP sẽ hết hạn sauACTIVE_ROUTE_TIMEOUT (3000ms) và sẽ xóa con trỏ ngược.

Một nút nhận RREP sẽ truyền RREP đầu tiên về nút nguồn Nếu một nút nhậnnhiều hơn một RREP, nó sẽ cập nhật thông tin định tuyến của nó và truyền RREP chỉkhi RREP có số thứ tự đích lớn hơn hoặc bằng RREP trước đó với một số chặng nhỏhơn Nó sẽ loại bỏ hết các RREP khác mà nó nhận được Điều này giảm số lượng bảntin RREP truyền tới nút nguồn đồng thời đảm bảo rằng thông tin định tuyến là nhanhvà mới nhất Nút nguồn có thể truyền dữ liệu ngay sau khi nhận được RREP đầu tiênvà sau đó có thể cập nhật thông tin định tuyến nếu nó học được một tuyến mới tốt hơn.