Nghiên cứu kỹ thuật tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng cho giao thức định tuyến đa đường trong mạng AD hoc di động bằng hàm fitness

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG CHÂU VIỆT VĂN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG CHO GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG BẰNG HÀM FITNESS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN - 2021 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG CHÂU VIỆT VĂN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG CHO GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG BẰNG HÀM FITNESS Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐỖ ĐÌNH CƯỜNG THÁI NGUYÊN - 2021 i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Khoa học máy tính Để có kết này, em xin bày tỏ kính trọng lịng biết ơn sâu sắc tới: – TS Đỗ Đình Cường, Trường ĐH CNTT & TT – ĐHTN: cán hướng dẫn khoa học tận tình giúp đỡ bảo em suốt trình làm luận văn – Các cán bộ, giảng viên Khoa Cơng nghệ thơng tin Phịng Đào tạo tồn thể thầy, giáo trường Trường Đại học CNTT & TT ĐHTN tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình em thực đề tài luận văn – Bên cạnh giúp đỡ gia đình, bạn bè người thân ủng hộ tạo điều kiện tốt để em tập trung nghiên cứu hoàn thành luận văn Do mặt kiến thức thời gian hạn chế, luận văn nhiều khiếm khuyết Em mong đóng góp ý kiến thầy, cô người để luận văn hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2021 Học viên Châu Việt Văn ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH iv MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan mạng ad hoc di động 1.1.1 Khái niệm mạng ad hoc di động 1.1.2 Đặc điểm mạng MANET 1.1.3 Ứng dụng mạng MANET 1.2 Giao thức định tuyến đa đường AOMDV mạng MANET 1.2.1 Tổng quan giao thức AOMDV 1.2.2 Vấn đề chống định tuyến lặp 1.2.3 Các đường tách biệt 11 1.2.4 Hoạt động chi tiết giao thức AOMDV 17 1.3 Tổng kết Chương 24 CHƯƠNG KỸ THUẬT TỐI ƯU HOÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TRONG TRONG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN FF-AOMDV 25 2.1 Một số chế chọn đường tối ưu 25 2.2 Kỹ thuật chọn đường tối ưu giao thức FF-AOMDV 29 2.3 Thuật toán triển khai hàm Fitness giao thức FF-AOMDV 31 2.4 Tổng kết Chương 33 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN FF-AOMDV 34 3.1 Các độ đo đánh giá hiệu 34 3.2 Môi trường kịch mô 36 3.3 Kết mô phân tích đánh giá hiệu 37 3.4.1 Tỷ lệ truyền thành công 37 3.4.2 Thông lượng 40 3.4.3 Trễ đầu-cuối 42 3.4.4 Năng lượng tiêu thụ 45 3.4.5 Thời gian hoạt động mạng 47 3.4.6 Chi phí định tuyến 49 3.5 Tổng kết Chương 52 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Minh họa mạng MANET Hình 1.2 Ví dụ trường hợp xảy định tuyến lặp 10 Hình 1.3 Ví dụ đường giao 12 Hình 1.4 Ví dụ việc hình thành đường giao theo liên kết 14 Hình 1.5 Minh họa ý tưởng tính tốn đường tách biệt theo liên kết 15 Hình 1.6 Vai trò chặng cuối 16 Hình 1.7 Minh họa cho việc tính tốn đường tách biệt theo liên kết 17 Hình 1.8 Cấu trúc entry bảng định tuyến giao thức AODV AOMDV 18 Hình 1.9 Tiến trình quảng bá RREQ AOMDV 22 Hình 2.1 Ví dụ chọn đường tối ưu giao thức FF-AOMDV 32 Hình 3.1 Tỷ lệ truyền thành công theo tốc độ nút di chuyển 38 Hình 3.2 Tỷ lệ truyền thành cơng theo kích thước gói tin 38 Hình 3.3 Tỷ lệ truyền thành cơng theo thời gian mơ 39 Hình 3.4 Thông lượng theo tốc độ nút di chuyển 40 Hình 3.5 Thơng lượng theo kích thước gói tin 41 Hình 3.6 Thơng lượng thời gian mơ 42 Hình 3.7 Trễ đầu-cuối tốc độ nút di chuyển 43 Hình 3.8 Trễ đầu-cuối kích thước gói tin 43 Hình 3.9 Trễ đầu-cuối thời gian mô 44 Hình 3.10 Năng lượng tiêu thụ tốc độ nút di chuyển 45 Hình 3.11 Năng lượng tiêu thụ theo kích thước gói tin 46 Hình 3.12 Năng lượng tiêu thụ thời gian mô 47 Hình 3.13 Số nút hết lượng theo tốc độ nút di chuyển 48 Hình 3.14 Số nút hết lượng theo kích thước gói tin 48 Hình 3.15 Số nút hết lượng thời gian mô 49 Hình 3.16 Chi phí định tuyến theo tốc độ nút di chuyển 50 Hình 3.17 Chi phí định tuyến theo kích thước gói tin 50 Hình 3.18 Chi phí định tuyến theo thời gian mơ 51 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, hiệu máy tính cơng nghệ truyền thông không dây phát triển cách mạnh mẽ dẫn tới việc sử dụng ứng dụng điện tốn di động khơng dây tiên tiến ngày phổ biến Phần lớn phát triển liên quan đến việc sử dụng giao thức IP Mạng ad hoc di động (MANET) thiết kế với mục đích hỗ trợ hoạt động mạng di động không dây cách hiệu mạnh mẽ thông qua việc kết hợp chức định tuyến vào nút di động Điều địi hỏi mạng MANET phải có cấu trúc liên kết đa điểm, động, ngẫu nhiên tương thích với thay đổi nhanh chóng cấu hình Trong cấu trúc liên kết mạng MANET, có liên kết không dây tương đối hạn chế băng thông Mạng MANET công nghệ quan trọng phát triển mạng khơng dây, chúng bao gồm nút di động giao tiếp qua liên kết không dây mà không cần điều khiển tập trung Các vấn đề truyền thông không dây truyền thơng di động tối ưu hóa băng thông, nâng cao chất lượng truyền điều khiển lượng vấn đề truyền thống mà nhà thiết kế mạng MANET cần tiếp tục giải Ngồi ra, mạng MANET cịn phải giải vấn đề quảng bá, khám phá bảo trì cấu trúc mạng tính chất đa chặng, thiếu sở hạ tầng cố định tự định tuyến Có nhiều nghiên cứu đề xuất cách tiếp cận giao thức định tuyến khác dành cho mạng MANET tổ chức IETF viện nghiên cứu thực để chuẩn hoá tiêu chuẩn công nghiệp dành cho mạng MANET Trong mạng MANET, dung lượng nguồn nuôi nút di động bị giới hạn ảnh hưởng đến khả tồn mạng liên kết khơng dây bị ngắt kết nối nút mạng hết lượng nguồn nuôi Do đó, giao thức định tuyến có xét đến yếu tố lượng nút di động cần thiết để đảm bảo kết nối mạng kéo dài thời gian hoạt động mạng Các giao thức định tuyến có chế nhận biết lượng xử lý kỹ thuật làm giảm mức tiêu thụ lượng nút di động Cách tiếp cận thực cách chuyển tiếp lưu lượng qua nút mà lượng chúng có mức lượng cao để tăng thời gian hoạt động mạng Nhiều giao thức định tuyến nhận biết lượng khác đề xuất cách xác định mức tiêu thụ lượng cho q trình truyền và/hoặc mức lượng cịn lại nút di động Đã có nhiều nghiên cứu cải thiện hiệu sử dụng lượng MANET cách đề xuất thuật toán giao thức định tuyến nhận biết lượng [4 - 11] Định tuyến đa đường lựa chọn để phát triển giao thức định tuyến nhằm tăng thời gian tồn đường kéo dài thời gian sống mạng Các giao thức định tuyến đa đường cho phép nút nguồn chọn đường tốt số nhiều đường tìm trình khám phá đường Quá trình làm giảm số lần khám phá đường trường hợp đường bị lỗi, sử dụng đường dự phòng để giảm trễ đầu cuối, giảm mức tiêu thụ lượng tăng thời gian sống mạng Các giao thức định tuyến đa đường sử dụng kỹ thuật truyền tràn ngập gói yêu cầu tìm đường để tìm nhiều đường đến đích cho trước Nút nguồn khơng cần thiết tìm thấy đường tối ưu đường ngắn sau trình tìm đường Vì nguồn lượng nút di động bị hạn chế nên cần kiểm soát mức tiêu thụ lượng nút để tăng thời gian sống mạng Một vấn đề mà giao thức định tuyến đa đường cần giải tìm đường tối ưu từ nút nguồn đến nút đích Vấn đề trở nên phức tạp có số lượng lớn nút di động kết nối với để truyền liệu Trong trường hợp này, hầu hết lượng tiêu thụ thời điểm tìm đường tối ưu dẫn tới lãng phí lượng dành cho việc truyền liệu Mục đích đề tài nghiên cứu chế hoạt động đánh giá mô giao thức định tuyến đa đường sử dụng lượng hiệu có tên gọi FF-AOMDV đề xuất [12] Giao thức sử dụng hàm Fitness làm hàm tối ưu hoá với hai tham số mức lượng khoảng cách đường để chọn đường tối ưu nhằm vận chuyển liệu đến đích cách hiệu hơn, tiêu thụ lượng kéo dài thời gian sống mạng Hiệu giao thức định tuyến FF-AOMDV so sánh, phân tích đánh giá với số giao thức định tuyến đa đường khác thông qua phần mềm mô NS2 với nhiều kịch mô khác Luận văn bao gồm phần bố cục sau: Phần mở đầu trình bày mục tiêu, ý nghĩa bố cục luận văn Tiếp theo, vấn đề tổng quan mạng MANET, vấn đề định tuyến chế hoạt động động chi tiết giao thức định tuyến AOMDV trình bày Chương Kỹ thuật tối ưu hoá việc chọn đường hàm Fitness chế chọn đường tối ưu giao thức FF-AOMDV trình bày Chương Hiệu giao thức FF-AOMDV so sánh, phân tích đánh giá với giao thức AOMR-LM giao thức AOMDV Chương thông qua nhiều kịch mô thực NS-2 Cuối phần kết luận đưa tổng kết hướng phát triển luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan mạng ad hoc di động 1.1.1 Khái niệm mạng ad hoc di động Mạng Ad hoc di động (Mobile Ad hoc Network – MANET) [10] mạng di động không dây hoạt động không cần dựa vào hạ tầng mạng cố định, hình trạng mạng tạo thành nút mạng Chế độ “Ad hoc” chuẩn IEEE 802.11 hoạt động theo mơ hình này, hỗ trợ để thiết lập mạng đơn chặng Các mạng di động không dây kiểu không cấu trúc mở rộng khái niệm “Ad hoc” đa chặng theo nghĩa: nút mạng định tuyến chuyển tiếp gói tin nhận từ nút mạng khác Nói cách khác, đường chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn tới nút đích chứa nút trung gian khác Các nút trung gian đọc thông tin phần header gói tin liệu chuyển tiếp chúng tới chặng đường hình thành Có thể hiểu mạng MANET tập nút khơng dây di động trao đổi liệu cách linh động mà không cần hỗ trợ trạm sở cố định mạng có dây Mỗi nút di động có phạm vi truyền giới hạn, chúng cần trợ giúp nút lân cận để chuyển tiếp gói liệu Khi gói tin liệu từ nút nguồn cần gửi tới nút đích mà nút đích khơng nằm phạm vi truyền nút nguồn, cần có trợ giúp nút trung gian để chuyển tiếp gói tin từ nút nguồn tới nút đích Để thực công việc này, nút mạng phải sử dụng giao thức định tuyến phù hợp Hình 1.1 Minh họa mạng MANET 800 64 128 256 512 1024 Kích thước gói tin (byte) Hình 3.5 Thơng lượng theo kích thước gói tin Hình 3.5 cho thấy thay đổi thông lượng giao thức FFAOMDV, AOMR-LM AOMDV Khi kích thước gói tăng lên (64, 128, 256, 512, 1024) byte, thông lượng giao thức giảm Thông lượng giao thức FF-AOMDV giảm từ 1134,78 kbps xuống 981,26 kbps, AOMRLM giảm từ 1121,73 kbps xuống 930,66 kbps AOMDV giảm từ 1114,67 kbps xuống 830,09 kbps Giao thức định tuyến FF-AOMDV có hiệu tốt AOMR-LM AOMDV thông lượng Khoảng cách đường độ ổn định mang lại lợi cho giao thức định tuyến FF-AOMDV để giảm thiểu gói tối đa hóa thơng lượng FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV 1200 Thông lượng (kbps) 1000 800 600 400 200 100 200 300 400 500 Thời gian mô (s) Hình 3.6 Thơng lượng thời gian mơ Hình 3.6 cho thấy ảnh hưởng thay đổi thời gian mô thông lượng giao thức định tuyến FF-AOMDV, AOMR-LM AOMDV Thời gian mô thay đổi khoảng (100, 200, 300, 400 500) giây Khi thời gian mô tăng lên, thơng lượng tăng Giao thức FF-AOMDV có hiệu suất tốt mặt thông lượng so với giao thức AOMR-LM AOMDV Giao thức FF-AOMDV có thơng lượng 140,78 kbps thời gian mô 100 giây 1113,63 kbps 500 giây thời gian mô phỏng, giao thức AOMR-LM có thơng lượng 126,67 kbps thời gian mô 100 giây 1058,4 kbps thời gian mô 500 giây cuối cùng, giao thức AOMDV có thơng lượng 104,77 kbps thời gian mơ 100 giây 889,1 kbps thời gian mô 500 giây Miễn tuyến đường mạnh, ngắn ổn định, thông lượng mức tối đa FF-AOMDV cách giảm thiểu gói bị rớt 3.4.3 Trễ đầu-cuối Trễ đầu-cuối đánh giá theo thay đổi tốc độ di chuyển nút mạng, theo thay đổi kích thước gói tin theo thay đổi thời gian mô Kết mơ thể Hình 3.7, Hình 3.8 Hình 3.9 FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV Trễ đầu-cuối (ms) 50 40 30 20 10 2,5 7,5 10 Tốc độ nút (m/s) Hình 3.7 Trễ đầu-cuối tốc độ nút di chuyển Hình 3.7 cho thấy biến đổi độ trễ đầu-cuối giao thức FFAOMDV, AOMR-LM AOMDV Khi tốc độ nút di chuyển tăng lên từ (0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0) m/s độ trễ đầu-cuối giao thức tăng Giao thức FF-AOMDV tăng từ 15,81 ms lên 36,67 ms, giao thức AOMR-LM tăng từ 16,31 ms lên 39,21 ms giao thức AOMDV tăng từ 14,63 ms lên 49,21 ms FF-AOMDV có độ trễ đầu cuối so với AOMR-LM AOMDV FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV 45 Trễ đầu-cuối (ms) 40 35 30 25 20 15 64 128 256 512 Kích thước gói tin (byte) Hình 3.8 Trễ đầu-cuối kích thước gói tin 1024 Hình 3.8 cho thấy thay đổi độ trễ đầu cuối giao thức Khi kích thước gói tin tăng lên (64, 128, 256, 512, 1024) byte, trễ đầu cuối giao thức tăng lên Giao thức định tuyến FF-AOMDV tăng từ 17,53 ms lên 32,32 ms, giao thức AOMR-LM tăng từ 18,64 ms lên 37,12 ms cuối cùng, giao thức AOMDV tăng từ 21,63 ms lên 43,06 ms Giao thức định tuyến FF-AOMDV có hiệu tốt so với giao thức AOMR-LM AOMDV trễ đầu-cuối Lý giao thức FF-AOMDV chọn đường có khoảng cách ngắn nhất, giúp tiết kiệm thời gian truyền gói liệu qua mạng FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV 35 Trễ đầu-cuối (ms) 30 25 20 15 10 100 200 300 400 500 Thời gian mơ (s) Hình 3.9 Trễ đầu-cuối thời gian mơ Hình 3.9 biểu diễn giá trị trễ đầu-cuối giao thức FF-AOMDV, AOMR-LM AOMDV thay đổi thời gian mô khoảng (100, 200, 300, 400, 500) giây Khi tăng thời gian mô phỏng, độ trễ đầu-cuối tăng Giao thức FF-AOMDV có trễ đầu cuối tăng từ 9,07 ms với thời gian mô 100 giây đến 23,61 ms với thời gian mô 500 giây Giao thức AOMR-LM có trễ đầu-cuối 9,67 ms với thời gian mơ 100 giây đến 26,07 ms với thời gian 500 giây Giao thức AOMDV có trễ đầu-cuối tăng từ từ 11,6 ms với 100 giây mô đến 34,68 ms với 500 giây mô Giao thức định tuyến FF-AOMDV hoạt động tốt AOMR-LM AOMDV nút nguồn chọn đường ngắn ổn định giúp giảm thiểu thời gian truyền gói tin qua mạng 3.4.4 Năng lượng tiêu thụ Năng lượng tiêu thụ đánh giá theo thay đổi tốc độ di chuyển nút mạng, theo thay đổi kích thước gói tin theo thay đổi thời gian mô Kết mô thể Hình 3.10, Hình 3.11 Hình 3.12 FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV Năng lượng tiêu thụ (j) 160 140 120 100 80 60 2,5 7,5 10 Tốc độ nút (m/s) Hình 3.10 Năng lượng tiêu thụ tốc độ nút di chuyển Hình 3.10 cho thấy thay đổi mức tiêu thụ lượng giao thức Khi tốc độ di chuyển nút tăng lên khoảng (0; 2,5; 5; 7,5; 10) m/s lượng tiêu thụ tăng lên Giao thức FF-AOMDV tăng lượng tiêu thụ từ 63 j lên 120 j, giao thức AOMR-LM tăng lượng tiêu thụ từ 61 j lên 103 j giao thức AOMDV tăng từ 72 jun lên 157 jun Giao thức định tuyến AOMR-LM có mức tiêu thụ lượng FF-AOMDV AOMDV Giao thức AOMR-LM phân loại tuyến đường đến đích theo mức lượng chúng, tức là; cao, trung bình thấp Khi gửi gói liệu, nút nguồn phân phối gói qua tuyến với mức lượng cao mức trung bình để cân tải nhiều tuyến Quá trình tiêu tốn lượng so với việc gửi lưu lượng qua tuyến đường Đối với FF-AOMDV, nút nguồn chuyển tiếp lưu lượng qua tuyến có mức lượng cao tiêu tốn lượng hơn, qua tuyến có khoảng cách ngắn hai FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV Năng lượng tiêu thụ (j) 130 120 110 100 90 80 70 60 64 128 256 512 1024 Kích thước gói tin (byte) Hình 3.11 Năng lượng tiêu thụ theo kích thước gói tin Hình 3.12 cho thấy ảnh hưởng việc thay đổi kích thước gói đến mức tiêu thụ lượng giao thức định tuyến FF-AOMDV, AOMR-LM AOMDV Kích thước gói thay đổi khoảng (64, 128, 256, 512 1024) byte Khi kích thước gói tin tăng lên, lượng tiêu thụ tăng lên Giao thức FF-AOMDV tiêu thụ lượng từ 69 j đến 93 j, giao thức AOMR-LM tiêu thụ lượng từ 63 j đến 87 j AOMDV tiêu thụ lượng từ 81 j đến 120 j kích thước gói tăng lên Giao thức định tuyến AOMR-LM tiêu thụ lượng hai giao thức định tuyến FFAOMDV AOMDV Cả AOMR-LM FF-AOMDV giao thức định tuyến tiết kiệm lượng hai dựa AOMDV, chế định tuyến chúng khác FF-AOMDV phụ thuộc vào hai tham số để chọn tuyến đường; mức lượng tuyến đường khoảng cách tuyến đường Tuyến đường chọn tuyến đường ngắn tuyến đường có mức lượng cao Điều giảm thiểu mức tiêu thụ lượng, tuyến đường có mức lượng cao khoảng cách Mặt khác, giao thức AOMR-LM phân loại tuyến đường thành ba loại tùy thuộc vào mức lượng chúng; cao, trung bình thấp AOMR-LM cân tải lưu lượng cách gửi gói liệu qua nhiều tuyến đường để giảm thiểu mức tiêu thụ lượng FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV Năng lượng tiêu thụ (j) 110 90 70 50 30 10 100 200 300 400 500 Thời gian mô (s) Hình 3.12 Năng lượng tiêu thụ thời gian mơ Hình 3.12 cho thấy mức tiêu thụ lượng giao thức thay đổi thời gian mô Trong 100 giây, giao thức FF-AOMDV tiêu thụ 25 j 500 giây, tiêu thụ 86 j, giao thức AOMR-LM tiêu thụ 20 j 100 giây 79 jun 500 giây cuối cùng, giao thức AOMDV tiêu thụ 40 j 100 giây 104 jun 500 giây Giao thức AOMR-LM có mức tiêu thụ lượng nhỏ số giao thức 3.4.5 Thời gian hoạt động mạng Thời gian hoạt động mạng đánh giá theo thay đổi tốc độ di chuyển nút mạng, theo thay đổi kích thước gói tin theo thay đổi thời gian mô Kết mô thể Hình 3.13, Hình 3.14 Hình 3.15 FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV 10 Số nút hết lượng 0 2,5 7,5 10 Tốc độ nút (m/s) Hình 3.13 Số nút hết lượng theo tốc độ nút di chuyển Hình 3.13 cho thấy số lượng nút hết lượng theo biến đổi tốc độ nút di chuyển sử dụng giao thức FF-AOMDV, AOMR-LM AOMDV Khi tốc độ nút tăng lên khoảng (0; 2,5; 5; 7,5; 10) m/s số nút hết lượng tăng lên FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV 256 512 Số nút hết lượng 64 128 1024 Kích thước gói tin (byte) Hình 3.14 Số nút hết lượng theo kích thước gói tin Hình 3.14 cho thấy ảnh hưởng việc thay đổi kích thước gói tin đến số lượng nút hết lượng sử dụng giao thức định tuyến Khi kích thước gói tin tăng lên, số lượng nút hết lượng tăng lên Giao thức định tuyến AOMR-LM có hiệu tốt giao thức FF-AOMDV AOMDV thời gian hoạt động mạng có kỹ thuật phân phối tải liệu đường tới đích Kỹ thuật tiết kiệm nhiều lượng cách cân tải lưu lượng Trong đó, giao thức FFAOMDV có số nút hết lượng so với giao thức AOMDV cố gắng bảo tồn lượng nút có lượng thấp cách sử dụng nút có lượng cao để truyền liệu Hình 3.15 cho thấy số lượng hết lượng giao thức FFAOMDV, AOMR-LM AOMDV thay đổi thời gian mơ Giao thức AOMR-LM có hiệu tốt thời gian hoạt động mạng số giao thức đánh giá Giao thức FF-AOMDV có hiệu thời gian hoạt động mạng tốt giao thức AOMDV FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV 300 400 Số nút hết lượng 100 200 500 Thời gian mô (s) Hình 3.15 Số nút hết lượng thời gian mơ 3.4.6 Chi phí định tuyến Hình 3.16 cho thấy thay đổi chi phí định tuyến cho giao thức FF-AOMDV, AOMR-LM AOMDV Khi tốc độ nút tăng lên khoảng (0; 2,5; 5; 7,5; 10) m/s, chi phí định tuyến tăng theo Giao thức FF- AOMDV tăng từ 18,12% lên 55,6%, giao thức AOMR-LM tăng từ 19,2% lên 63,64% giao thức AOMDV tăng từ 21,79% lên 69,92% Giao thức FFAOMDV có hiệu tốt so với giao thức AOMR-LM AOMDV chi phí định tuyến thiết lập đường mạnh mẽ ổn định với khả lỗi đường dẫn tới số lần khám phá đường FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV 75 Chi phí định tuyến (%) 65 55 45 35 25 15 2,5 7,5 10 Tốc độ nút (m/s) Hình 3.16 Chi phí định tuyến theo tốc độ nút di chuyển FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV 65 Chi phí định tuyến (%) 60 55 50 45 40 35 30 25 64 128 256 512 Kích thước gói tin (byte) Hình 3.17 Chi phí định tuyến theo kích thước gói tin 1024 Hình 3.17 cho thấy ảnh hưởng việc thay đổi kích thước gói tỷ lệ chi phí định tuyến giao thức định tuyến FF-AOMDV, AOMRLM AOMDV Kích thước gói đa dạng (64, 128, 256, 512 1024) byte Khi kích thước gói tin tăng lên, tỷ lệ chi phí định tuyến tăng theo Giao thức FF-AOMDV có tỷ lệ chi phí định tuyến từ 28,36% đến 47,82%, AOMRLM từ 30,83% đến 52,99% AOMDV từ 34,67% đến 60,21% Điều cho thấy rõ ràng giao thức FF-AOMDV có hiệu suất tốt tỷ lệ chi phí định tuyến so với hai giao thức định tuyến AOMR-LM AOMDV Lý ổn định tuyến đường từ nguồn đến đích với việc bắt đầu q trình khám phá đường dẫn FF-AOMDV AOMR-LM AOMDV Chi phí định tuyến (%) 50 45 40 35 30 100 200 300 400 500 Thời gian mơ (s) Hình 3.18.Chi phí định tuyến theo thời gian mơ Hình 3.18 cho thấy ảnh hưởng việc thay đổi thời gian mơ chi phí định tuyến giao thức định tuyến FF-AOMDV, AOMRLM AOMDV Thời gian mô thay đổi khoảng (100, 200, 300, 400, 500) giây Chi phí định tuyến giao thức FF-AOMDV từ 31,97% đến 41,53%, giao thức AOMR-LM từ 34,19% đến 44,54% giao thức AOMDV từ 39,74% đến 48,27% Điều cho thấy rõ ràng rằng, giao thức định tuyến FF-AOMDV có hiệu tốt chi phí định tuyến so với giao thức cịn lại 3.5 Tổng kết Chương Nội dung Chương tập trung vào việc đánh giá hiệu giao thức định tuyến FF-AOMDV qua việc so sánh với hiệu giao thức AOMR-LM giao thức AOMDV môi trường mô NS-2 với ba kịch bản: thay đổi tốc độ nút di chuyển, kích thước gói tin thời gian mơ Có độ đo đánh giá kịch cho giao thức là: tỷ lệ truyền thành công, thông lượng, trễ đầu-cuối, lượng tiêu thụ, thời gian hoạt động mạng chi phí định tuyến Kết mơ cho thấy giao thức định tuyến FF-AOMDV với tích hợp hàm Fitness đạt hiệu tốt so với giao thức AOMR-LM giao thức AOMDV thông lượng, tỷ lệ truyền thành công trễ đầu-cuối chi phí định tuyến Khi đánh giá lượng tiêu thụ thời gian hoạt động mạng, giao thức FF-AOMDV không tốt giao thức AOMR-LM hiệu theo độ đo tốt giao thức AOMDV KẾT LUẬN Mạng ad hoc di động mạng không dây tạo thành, hủy bỏ, thay đổi cách tự động mà khơng cần có can thiệp người dùng Đặc trưng lớn ad hoc khả tự hình thành tính đa chặng Cơng nghệ mạng MANET có tiềm ứng dụng lớn vào lĩnh vực sống Do tính chất động topo mạng nên giao thức định tuyến sử dụng mạng ad hoc di động cần thiết kế để đáp ứng với yêu cầu đảm bảo hiệu mạng Cụ thể yêu cầu việc tối thiếu hoá tải điều khiển tải xử lý, hỗ trợ định tuyến đa chặng, đáp ứng thay đổi topo mạng ngăn chặn định tuyến lặp Luận văn thực nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Với nghiên cứu lý thuyết, luận văn nghiên cứu tổng quan mạng MANET vấn đề định tuyến đa đường mạng MANET; Cơ chế kỹ thuật tối ưu hoá hiệu sử dụng lượng giao thức định tuyến đa đường FFAOMDV thông qua hàm Fitness Đối với nghiên cứu thực nghiệm, luận văn trình bày kết mơ giao thức định tuyến AOMDV, AOMR-LM FF-AOMDV mạng MANET; thiết kế, xây dựng kịch mô phù hợp, lập trình tính tốn độ đo hiệu giao thức định tuyến so sánh, phân tích đánh giá kết Kết đánh giá cho thấy, giao thức FF-AOMDV có nhiều ưu điểm so sánh hiệu với giao thức AOMDV giao thức AOMR-LM Hướng nghiên cứu đề tài thực nghiên cứu cải tiến giao thức FF-AOMDV nhằm cải thiện điểm yếu giao thức mức tiêu thụ lượng thời gian hoạt động mạng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] S Corson and J Macker, “Mobile Ad Hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations.”, RFC Editor, 1999 [2] Q.-A Zeng and D P Agrawal, “Handbook ofWireless Networks and Mobile Computing.”, New York, NY, USA: Wiley, 2002 [3] C E Perkins, “Ad hoc networking: An introduction”, in Proc Ad Hoc Netw., 2001, pp 20-22 [4] Y.-F Hu, Y.-S Ding, L.-H Ren, K.-R Hao, and H Han, “An endocrine cooperative particle swarm optimization algorithm for routing recovery problem of wireless sensor networks with multiple mobile sinks”, Inf Sci., vol 300, pp 100_113, Apr 2015 [5] O Smail, B Cousin, R Mekki, and Z Mekkakia, “A multipath energyconserving routing protocol for wireless ad hoc networks lifetime improvement”, EURASIP J Wireless Commun Netw., vol 2014, p 139, 2014 [6] D Manickavelu and R U Vaidyanathan, “Particle swarm optimization (PSO)-based node and link lifetime prediction algorithm for route recovery in MANET”, EURASIP J Wireless Commun Netw., vol 2014, p 107, 2014 [7] D K Sharma, A N Patra, and C Kumar, “An update based energy efficient reactive routing protocol for mobile ad hoc networks”, Int J.Comput Netw Inf Secur (IJCNIS), vol 5, no 11, p 17, 2013 [8] H Nasehi, N T Javan, A B Aghababa, and Y G.Birgani (Mar 2013) “Improving energy ef_ciency in manets by multi-path routing.'' [Online] Available: https://arxiv.org/abs/1303.1635 [9] P Hiremath and S M Joshi, “Energy ef_cient routing protocol with adaptive fuzzy threshold energy for MANETs”, Int J Comput Netw Wireless Commun., vol 2, no 2, pp 402_407, 2012 [10] F De Rango, F Guerriero, and P Fazio, “Link-stability and energy aware routing protocol in distributed wireless networks”, IEEE Trans Parallel Distrib Syst., vol 23, no 4, pp 713_726, Apr 2012 [11] C.W Chen and C C.Weng, “A power ef_ciency routing and maintenance protocol in wireless multi-hop networks”, J Syst Softw., vol 85, no 1, pp 62-76, 2012 [12] Aqueel T., Raed A., Mueen U., Maha A., and Tanzila S., “Energy Efficient Multipath Routing Protocol for Mobile Ad-Hoc Network Using the Fitness Function”, IEEE Access, vol 5, pp 10369 – 10381, May 2017 [13] Marinal M., Das S (2006), “Ad hoc on-demand multipath distance vector routing”, Wireless Communications and Mobile Computing, (1), pp 969-88 ... CHƯƠNG KỸ THUẬT TỐI ƯU HOÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TRONG TRONG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN FF-AOMDV 2.1 Một số chế chọn đường tối ưu Hàm Fitness kỹ thuật tối ưu số nhiều kỹ thuật tối ưu hóa giải thuật. .. TIN VÀ TRUYỀN THÔNG CHÂU VIỆT VĂN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG CHO GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG BẰNG HÀM FITNESS Chuyên ngành: Khoa học máy... VỀ VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan mạng ad hoc di động 1.1.1 Khái niệm mạng ad hoc di động Mạng Ad hoc di động (Mobile Ad hoc Network – MANET) [10] mạng di động không