2.3.5 Thời gian hết hạn và việc hủy bỏ một đường đi
Trong mô hình AODV nếu một đường đi có trạng thái tích cực không được sử dụng sau một thời gian nhất định nó sẽ bị hủy bỏ. Do đó nếu một đường đi có trạng thái tích cực không được sử dụng trong thời gian cho phép ACTIVE_ROUTE_TIMEOUT thì nút hiện tại sẽ hủy bỏ bằng cách tăng số thứ tự của đường đi và thiết lập giá trị của trường count lên thành vô cùng. Tuy nhiên thành phần tương ứng với đường đi đó trong bảng định tuyến không bị xóa bỏ hẳn khỏi bảng định tuyến, nó chỉ được đánh dấu hết hạn sử dụng. Trên thực tế, thành phần này vẫn tồn tại trong bảng thêm một khoảng thời gian DELETE_PERIOD trước khi bị xóa hoàn toàn.
Lý do đằng sau của việc có thêm một khoảng thời gian DELETE_PERIOD là để cho nút mạng có thể giữ được số thứ tự của đường đi đó mức lâu nhất có thể. [1]
CHƯƠNG 3. SỬ DỤNG THUẬT TOÁN BẦY KIẾN TRONG TỐI ƯU ĐỊNH TUYẾN MẠNG MANET
3.1. Giới thiệu
Mạng adhoc không dây (MANET) là một tập hợp các nút di động không dây, có khả năng tự tổ chức một mạng tạm thời tùy ý. Các nút di động này có khả năng giao tiếp với nhau mà không yêu cầu hạ tầng truyền thông cố định. Mạng MANET có thể được thiết lập nhanh chóng để truyền thông trong các trường hợp khẩn cấp. Nhưng trong MANET, vấn đề định tuyến rất phức tạp do rất nhiều đặc điểm như mô hình mạng thay đổi liên tục, chất lượng dịch vụ (QOS – Quality of Service) thay đổi theo thời điểm, tài nguyên năng lượng có hạn…
Định tuyến trong MANET vốn đã là một vấn đề được nghiên cứu từ lâu vì MANET là một tập hợp các nút di động có thể liên lạc qua sóng radio. Loại mạng này hết sức linh hoạt, vì thế chúng không cần một hệ thống cơ sở hạ tầng hay quản lý tập trung nào. Từ lý do đó, mạng MANET rất phù hợp cho các kết nối truyền thông tạm thời. Thách thức lớn nhất trong loại mạng này là tìm đường giữa các điểm đầu cuối truyền thông, mà lý do chính là khả năng di động của các nút. Giao thức định tuyến trong mạng dây truyền thống chỉ có thể sử dụng trong điều kiện đảm bảo sức mạng tính toán và băng thông cần thiết để có thể thực hiện việc phát quảng bá trạng thái hay các thuật toán AI yêu cầu xử lý nhiều để tối ưu hóa các vấn đề liên quan tới QOS, định tuyến đảm bảo QOS trở thành một thách thức thực sự trong mạng MANET, vì các nút phải liên tục cập nhật các thông tin về trạng thái kết nối. Và cũng vì bản chất linh hoạt của mạng MANET, duy trì các thông tin về trạng thái kết nối này chính xác là rất khó khăn.
Việc định tuyến trong các mạng là rất cần thiết vì các nút mạng không luôn được kết nối trực tiếp. Việc của các giao thức định tuyến chính là điều hướng luồng lưu lượng từ nguồn đến được đích, nhưng ngày nay, vì sự phức tạp trong các mạng hiện đại, các giao thức định tuyến đều gặp phải những thách thức nhất định. Các giao thức định tuyến càng gặp nhiều khó khăn hơn khi mà cấu trúc mạng liên tục thay đổi và tài nguyên mạng thì có giới hạn. Điều này càng đúng trong mạng không dây khi sự di động của các nút và các liên kết thất bại tạo ra các thay đổi liên tục trong cấu trúc mạng. Các giao thức định tuyến thiếu khả năng thích nghi với sự thay đổi cấu trúc liên tục, tài nguyên có hạn và
năng lượng có hạn sẽ làm giảm khả năng hoạt động của mạng nói chung. Yêu cầu thực tế về QOS đã liên tục tăng khi Internet liên tục mở rộng.
Định tuyến đảm bảo QOS là các kỹ thuật định tuyến mà nhờ đó các tuyến đường được định ra dựa trên khả năng của tài nguyên trong mạng cũng như các yêu cầu về QOS của hệ thống. Mục đích chính của kỹ thuật này là: xác định các tuyến đường có thể di chuyển được với các ràng buộc về chi phí đường đi, các lựa chọn có thể đưa ra một cách linh động, sự tối ưu về tài nguyên để cải thiện thông lượng mạng và hệ thống hoạt động giảm tải trong các giai đoạn quá tải để đảm bảo thông lượng ổn định. Các chiến lược đảm bảo QOS được chia thành: Định tuyến nguồn, định tuyến phân tán và định tuyến phân cấp.
Định tuyến đảm bảo QOS trong mạng MANET càng trở nên thách thức hơn khi mà các nút phải cập nhật các thông tin về trạng thái kết nối. Và cũng vì bản chất linh hoạt của mạng MANET, duy trì các thông tin trạng thái kết nối chính xác rất khó khăn.
Vấn đề cuối cùng là các tài nguyên định tuyến được lưu trữ cũng có thể không được đảm bảo vì sự di chuyển của các nút làm hỏng các quãng đường hay việc hết năng lượng của các nút. Định tuyến đảm bảo QOS cần phải nhanh chóng tìm ra một tuyến đường mới để tiếp tục cung cấp dịch vụ.
3.2. Thuật toán tối ưu bầy kiến nhân tạo
ACO là một cách tiếp cận ngẫu nhiên để giải quyết vấn đề tối ưu tổ hợp như định tuyến trong một mạng máy tính. Ý tưởng của việc tối ưu bắt nguồn từ việc quan sát loài kiến tối ưu việc thu thập thức ăn trong tự nhiên. Thuật toán tối ưu bầy kiến sử dụng các con kiến nhân tạo (tượng trưng) để từ từ tạo lên một cách giải quyết vấn đề tối ưu. Chúng ta có thể giải thích thuật toán này bằng hình vẽ minh họa dưới đây.