Để đánh giá các thuật toán routing, việc quan trọng là thực hiện các thí nghiệm cho mạng đủ lớn. Trong các thí nghiệm sau đây, một mạng lấy mẫu với 20 node được sử dụng (hình 9.6). Băng thông của một liên kết được biểu thị qua độ dày của nó. Liên kết dày hơn là cho liên kết 4.5Mbps, và liên kết mỏng hơn đối với băng thông 1.5Mbps.
Hình 9.6: A sample network for the experiment
Chúng tôi so sánh GARA với thuật toán route thông thường theo các điều kiện: mỗi node trong network, các packets dữ liệu được tạo ra một cách ngẫu nhiên tại một khoảng thời gian nhất định mà được phân phối theo cấp số nhân. Đích của một gói được lựa chọn ngẫu nhiên từ các node được biểu diễn bởi các hình tròn màu xám (xem hình 9.6). Các packet truy vấn độ trễ được gửi sau mỗi 10 packet dữa liệu được gửi. Xác suất để xảy ra mutation sau khi ước lượng là 0.1 và xảy ra crossover là 0.05. Kích thước quần thể là 100. Hệ thống mô phỏng trong 3000s.
Trong hình 9.7, chúng ta so sánh thời gian packet đến đích trung bình khi sử dụng giao thức RIP, giao thức SPF, phiên bản adaptive của giao thức SPF, và GARA. Ta thấy, khi sử dụng GARA, thời gian packet dữ liệu đến đích trung bình là nhỏ nhất. SPF cho kết quả tốt hơn RIP. Thuật toán adaptive SPF thường xuyên theo dõi trạng thái của tất cả các liên kết dẫn đến tốn chi phí truyền thông. Với khoảng thời gian 2000 ms để tạo packets (để tải liên kết trong mạng lớn), GARA đạt được khoảng 20% thời gian packet đến đích trung bình so với RIP và SPF. Điều đó có nghĩa là các gói được gửi bởi GARA đến đích nhanh hơn các thuật toán khác 5 lần. Trong thí nghiệm này, trường hợp tải lớn, thuật toán
adaptive SPF cho kết quả tốt nhất; tuy nhiên, trong các mạng lớn hơn, sự theo dõi độ trễ của tất cả các kết nối trong mạng gây tốn rất nhiều chi phí.
Hình 9.7: Mean arrival time of packets
Hình 9.8 thể hiện số lượng các packet được gửi bởi các thuật toán định tuyến. Để theo dõi thường xuyên, thuật toán adaptive SPF cần phải gửi một số packets. RIP và SPF gửi đi số lượng packets bằng nhau (kích thước mỗi packets khác nhau). Để làm giảm số lượng packets trong thuật toán adaptive SPF thì cần phải tăng khoảng thời gian định kỳ theo dõi lên. Trong thí nghiệm này, thuật toán adaptive SPF có khoảng thời gian định kỳ 60s nên đã giảm số lượng packetes về gần bằng với RIP và SPF. Tuy nhiên, việc quan sát không thường xuyên làm cho độ trễ quan sát được của các liên kết không chính xác, có
thể dẫn đến không tìm ra các đường đi ngắn nhất. Mặt khác, GARA có thời gian packet đến đích nhỏ hơn và chi phí truyền thông thấp hơn. Số lượng các packets được gửi nhỏ hơn 20% so với gửi bằng RIP và SPF.
Hình 9.8: The number of packets sent by the routing algorithms
Hình 9.9 – 9.12 hiển thị trạng thái tải của kết nối của thuật toán RIP, SPF, adaptive SFP và GARA.
Hình 9.9: Load status of links (RIP)
Trong giao thức RIP, một path VD: 11 => 13 => 18 có tải rất lớn. Mặt khác, một path
khác như 11 => 12 => 15 => 16 => 17 =>18, là một path thay thế cho 11 => 13 => 18, thì không thường xuyên được sử dụng; vì thế, các kết nối này có tải rất nhỏ. Bằng cách sử dụng SPFP, chúng ta có thể làm giảm tải của các kết nối. Còn thuật toán adaptive SPFP, đa phần các kết nối đều nặng tải vì lý do các broadcast message thưởng xuyên gửi đi để theo dõi độ trễ truyền thông của các kết nối. Mặt khác, GARA có thể làm giảm mạnh tải của kết nối. Không chỉ vì thuật toán GARA tính toán các path sao cho tối thiểu hóa độ trễ truyền thông và tốn ít chi phí, mà còn vì GARA phân bố các packets giữa các alternative path trong routing table, tránh được việc làm cho kết nối nặng tải.
Hình 9.13 là một routing table được sinh trên node 0 sau khi chạy mô phỏng trong khoảng thời gian 2200ms để tạo các packets.Với đích là node 12, route tốt nhất đó là (0 4 7 11 12) (theo term độ trễ). Một alternative route (0 4 10 12) là đường đi ngắn nhất từ node 0 đến node 12 (theo term hop-count), nhưng nó lại không phải là path có đường đi ngắn nhất từ node 0 đến node 12 mà là path có độ trễ nhỏ nhất.
Hình 9.10: Load status of links (SPF)
Hình 9.13: The routing table in node 0 generated after the simulation
9.10 Kết luận
Thuật toán GARA là một thuật toán định tuyến thích nghi hiệu quả với chi phí truyền thông thấp theo cơ chế:
• Nó theo dõi độ trễ truyền thông của những route thường được sử dụng • Nó sinh một tập các alternative routes sử dụng toán tử di truyền
• Nó phân bổ các packets giữa các alternative routes, có thực hiện cơ chế cân bằng tải giữa chúng
Liên quan đến chi phí truyền thông của GARA, chỉ có O(kn) message cần dùng để theo dõi tình trạng tải của các routes, trong đó, k là số lượng data packets được gửi từ node và n là số lượng nodes. Mặt khác, giao thức RIP cần tới O(n3) chi phí truyền thông và SPF cần ít nhất O(n2) (tùy topo mạng) cho việc theo dõi, quan sát. Có nghĩa là thuật toán GARA là một thuật toán định tuyến khả mở, làm việc với mạng lớn tốt hơn so với các thuật toán định tuyến thông thường.