1.3 Các yếu tố ảnh hưởng hiệu năng và phương pháp đánh giá hiệu năng mạng MANET
1.3.2 Vấn đề sử dụng các thuật toán định tuyến trong mạng MANET
Với những đặc điểm nổi bật của mạng MANET là tỷ lệ lỗi gói tin cao, băng thông thấp, tô pô mạng động, do đó khi xem xét áp dụng các thuật toán định tuyến như đã sử dụng cho các giao thức mạng với các đặc điểm tỷ lệ lỗi gói tin thấp, băng thông lớn, cấu hình mạng ít thay đổi như thuật toán định tuyến theo véc tơ khoảng cách (Distance Vector Routing) hay thuật toán định tuyến theo trạng thái liên kết (Link State Routing) thì cần phải nghiên cứu, xem xét phù hợp và có thể áp dụng hiệu quả. Chúng ta đánh giá một số vấn đề của thuật toán định tuyến véc tơ khoảng cách và trạng thái liên kết khi áp dụng trong mạng MANET như sau:
Thứ nhất, thuật toán định tuyến theo trạng thái liên kết và véc tơ khoảng cách được thiết kế cho một tô pô tĩnh. Như vậy thuật toán trạng thái liên kết và thuật toán véc tơ khoảng cách sẽ làm việc tốt trong mạng Ad hoc có tính di động thấp, tức là một mạng mà tô pô không thay đổi thường xuyên. Một nhược điểm là thuật toán trạng thái liên kết và thuật toán véc tơ khoảng cách phụ thuộc nhiều vào các thông báo kiểm soát định kỳ. Giả sử mật độ phát sinh lưu lượng của mỗi nút là như nhau, khi số lượng các nút mạng lớn dẫn đến số lượng các đích đến cũng lớn, điều này đòi hỏi trao đổi dữ liệu lớn và thường xuyên giữa các nút mạng. Với thực tế là tất cả các thông tin cập nhật trong một mạng Ad hoc được kết nối và truyền không dây và do đó tiêu tốn các tài nguyên như băng thông, năng lượng nguồn pin và thời gian vi xử lý. Bởi vì cả phương pháp định tuyến theo trạng thái liên kết và theo véc tơ khoảng cách đều cố gắng để duy trì các đường đi cho tất cả các đích đến có thể truy cập, điều này cần thiết để duy trì các đường đi luôn sẵn sàng sử dụng được và cũng làm tăng nguồn tài nguyên yêu cầu.
Thứ hai, một đặc tính khác của các giao thức truyền thống là chúng giả định các liên kết theo hai hướng đối xứng, ví dụ: việc truyền giữa hai nút mạng hoặc hai trạm hoạt động tốt như nhau trong cả hai hướng, tuy nhiên trong môi trường truyền không dây đều này không phải lúc nào cũng đúng như vậy.
Như đã trình bày ở trên, các thuật toán giao thức định tuyến như trạng thái liên kết và véc tơ khoảng cách không thể áp dụng hoàn toàn trong mạng MANET vì chúng được thiết kế trong mạng có tô pô tĩnh và các kết nối là đối xứng. Vì vậy, khi thiết kế các giao thức định tuyến cho mạng MANET ta cần phải xem xét các yêu cầu sau đây:
+ Phù hợp với tô pô động của mạng: Thuật toán phải được thiết kế sao cho phù hợp với tính động của tô pô mạng và các kết nối có thể là bất đối xứng;
16
+ Không để xảy ra hiện tượng lặp định tuyến: Giải pháp đưa ra có thể là sử dụng bộ đếm chặng đường đi trong mỗi gói tin. Mỗi khi gói tin di chuyển đến một nút mạng mới, bộ đếm số chặng sẽ tăng thêm một, và đến một giá trị nào đó thì gói tin sẽ bị loại bỏ;
+ Chi phí tìm đường đi thấp: Tổng số gói tin tìm đường đi thấp và thời gian cần thiết để tìm được đường đi là nhỏ là những yêu cầu quan trọng đối với vấn đề định tuyến trong mạng không dây;
+ Bảo mật: Giao thức định tuyến của mạng Ad hoc có thể bị tấn công dễ dàng ở một số dạng như đưa ra các cập nhật định tuyến không chính xác hoặc ngăn cản việc chuyển tiếp gói tin, gián tiếp gây ra việc từ chối dịch vụ dẫn đến gói tin không bao giờ đến được đích. Chúng cũng có thể thay đổi thông tin định tuyến trong mạng, cho dù các thông tin đó là không nguy hiểm nhưng cũng gây tiêu tốn băng thông và năng lượng, vốn là những tài nguyên hạn chế trong mạng Ad hoc. Do vậy cần có những phương pháp bảo mật thích hợp để ngăn chặn việc sửa đổi hoạt động của giao thức;
+ Hoạt động phân tán: Cách tiếp cận tập trung trong mạng Ad hoc sẽ không hiệu quả vì sẽ tốn rất nhiều thời gian để tập hợp các thông tin trạng thái hiện tại của mạng để tính toán rồi lại phát tán lại cho các nút mạng. Trong thời gian đó, cấu hình mạng có thể đã thay đổi rất nhiều [10];
+ Thiết lập những cụm mạng nhỏ: Nếu giao thức định tuyến có thể xác định được các nút mạng láng giềng và thiết lập chúng thành một cụm mạng nhỏ thì sẽ hiệu quả trong định tuyến, trong trường hợp các nút mạng di chuyển nhanh và thay đổi khi đó việc định tuyến chọn các nút khó khăn vì phải liên tục cập nhật lại đường đi thì định tuyến cho các cụm mạng sẽ tốt hơn vì chỉ xác định nút đại diện cho cụm mạng, đến lượt nó tiếp tục định tuyến cho các nút trong cụm. Do đó, định tuyến trong các cụm mạng sẽ đơn giản hơn trong một số trường hợp như mạng rất lớn và phức tạp.
Vấn đề đặt ra là làm thế nào để đồng thời đạt được một số trong các yêu cầu nêu trên khi chúng có thể có những mâu thuẫn khi có lợi ở tiêu chí này thì bị thiệt ở các tiêu chí khác. Ví dụ, do tô pô thay đổi và nhiều nút mạng được thêm vào thì việc khám phá lộ trình và cập nhật các đường đi là cần thiết, và đòi hỏi tiêu tốn năng lượng nhiều hơn hoặc khi khám phá lộ trình, có nhiều đường đi cùng đến đích thì cũng dẫn đến lặp định tuyến và tăng chi phí của thuật toán, đó là một số vấn đề khi áp dụng các tiêu chí trên và cái giá phải trả của thuật toán định tuyến. Trong từng trường hợp cụ thể, chúng ta có thể chọn một hoặc nhiều tiêu chí để đạt được mục đích của thuật toán và chấp nhận thiệt hơn bởi một tiêu chí khác nhưng không ảnh hưởng nhiều đến hiệu năng chung. Ví dụ, chúng ta có thể chấp nhận tốn chi phí tìm đường nhiều hơn thì sẽ có được tính cập nhật đường đi nhanh hơn. Do đó trong việc nghiên cứu các thuật toán và giao thức định tuyến của MANET, chúng ta cần phải quan tâm, cân nhắc các vấn đề sau đây:
17
- Đề xuất chọn sử dụng giao thức định tuyến thích hợp với mức độ linh hoạt của mạng với từng trường hợp cụ thể và áp dụng cho một phạm vi, môi trường cụ thể, từ đó mới tối ưu được hệ thống trong các trường hợp đó.
- Điều chỉnh (thay đổi hoặc tinh chỉnh) các tham số hoạt động của các giao thức định tuyến để tăng hiệu quả thực thi của giao thức. Trong đó chú trọng đến các đặc điểm và tham số cụ thể như đã phân tích ở trên cũng như trình bày ở phần dưới đây.