Ở hình trên thì A là nút nguồn, cịn B, E và G là các nút chịu trách nhiệm chuyển tiếp gói tin nhận được và các đường đậm cho biết hướng chuyển tiếp gói tin. Chúng ta có thể thấy rằng, tất cả các nút mạng (ngoại trừ các nút lá) trên cây flooding đều phải quảng bá gói tin. Số gói tin truyền thơng địi hỏi để hồn thành việc flooding sẽ tương đương với số nút không phải là nút lá trên cây flooding. Vì vậy, bài tốn về số gói tin truyền thơng tối thiểu là tương đương với bài tốn tìm cây bao trùm nhỏ nhất mà có số nút khơng phải là nút lá. Trong bài báo [8] đã chứng minh bài tốn tìm cây flooding tối ưu trong mạng di động ad- hoc là bài toán NP-đầy đủ.
3.2 Tại sao các thuật tốn flooding đáng quan tâm
Thực nghiệm ở mơi trường thực với một mạng vừa và nhỏ [18] cho thấy AODV hoạt động kém hiệu quả và thường xảy ra hiện tượng đứt gãy liên kết với môi trường có nhiều chướng ngại vật và nhiều sóng nhiễu. Trong khi truyền thơng giữa cùng cặp nút nguồn-đích đó bằng cách dùng flooding lại hoạt động tốt. Do đó, chúng tơi quan tâm đến các thuật tốn flooding.
Cũng xuất phát từ nhu cầu nghiên cứu và đề xuất các giao thức định tuyến cho mạng ad-hoc cũng như mạng cảm biến không dây (WSN) hiện nay là rất lớn. Như đã giới thiệu ở trên, rất nhiều giao thức định tuyến của mạng ad-hoc dùng flooding để khám phá, duy trì tuyến đường cũng như có được thơng tin định tuyến. Do đó, việc nghiên cứu và đề xuất các thuật toán flooding hiệu quả cho những loại mạng như thế hiện nay vẫn đang được quan tâm rất nhiều. Định tuyến cho mạng ad-hoc vẫn còn rất nhiều vấn đề cần được nhắc đến: bảo mật, chất lượng dịch vụ, duy trì nguồn năng lượng hiệu quả, băng thơng mạng, …
3.3 Một vài thuật toán flooding cải tiến
Gần đây, các thuật tốn flooding, đặc biệt cho mạng khơng dây đã được nghiên cứu và cải tiến một cách đáng kể [8][10][16]. Các thuật toán này được phân loại như ở phần 3.1. Phần tiếp theo của chương này, chúng tơi sẽ trình bày một vài thuật tốn flooding cải tiến. Trong đó, chúng tơi sẽ trình bày một cách chi tiết hơn về thuật toán flooding dựa vào thơng tin 2-chặng có tên là flooding with dominant pruning (FWDP), đây là thuật tốn mà chúng tơi chọn để cài đặt nhằm khảo sát việc truyền dữ liệu trong mạng ad-hoc.
3.3.1 Self-pruning
Thuật toán này hoạt động như sau: mỗi nút mạng trao đổi danh sách các nút kề của mình với các nút mạng hàng xóm. Để dùng kỹ thuật này, giả sử tất cả các nút mạng đều biết được các nút kề của mình. Mỗi nút mạng phát đi gói tin
“Who I am” một cách định kỳ để báo cho các nút mạng hàng xóm biết rằng nó
vẫn còn tồn tại. Nếu ký hiệu N(vi) là tập các nút kề của nút vi thì N(N(vi)) là tập các nút mạng cách nút vi với khoảng cách tối đa là 2-chặng.
Nút mạng vi muốn chuyển tiếp gói tin, nó sẽ gắn danh sách các nút kề vào
trong gói tin được flood. Nút vj nhận được gói tin từ nút vi, lúc này nó sẽ kiểm tra xem tập N(vj) – N(vi) – {vi} có phải là tập rỗng hay không. Nếu là tập rỗng
đã nhận được gói tin khi nút vi chuyển tiếp gói tin. Ngược lại, nút vj sẽ chuyển tiếp gói tin.
Thuật tốn self-pruning địi hỏi một chi phí truyền thơng phụ trong việc trao đổi thông tin với các nút mạng hàng xóm. Để giảm chi phí này, mỗi nút mạng có thể lưu trữ danh sách các nút kề đã nhận được trong bộ nhớ cache của mình.
3.3.2 Flooding based on 1-hop information (1HI)
Đây là thuật toán flooding dựa vào bên gửi và chỉ dùng thông tin hàng xóm 1-chặng [16]. Theo thuật tốn này thì mỗi nút mạng cần phải duy trì thơng tin hàng xóm 1-chặng nhằm tối ưu số nút truyền lại (retransmitting node) ở chặng tiếp theo một cách cục bộ. Thuật toán này hoạt động như sau:
Khi nút nguồn cần truyền đi một thông báo. Trước tiên, nút nguồn tính biên giới vùng phủ sóng của mình đến các nút mạng hàng xóm dựa vào thơng tin 1-chặng. Khi đó, chỉ những nút mạng hàng xóm nằm trong biên giới trên được xem như tập các nút truyền lại thông báo ở chặng tiếp theo, tập này được gọi là
tập chuyển tiếp (forwarding set). Tiếp theo, nút nguồn cố định tập chuyển tiếp
với thơng báo flooding và quảng bá thơng báo đó. Nút nhận dựa vào thơng báo flooding có được sẽ thực hiện như sau: loại bỏ thông báo nếu như thông báo này bị lặp lại. Ngược lại, nút nhận kiểm tra xem mình có ở trong tập chuyển tiếp hay khơng. Nếu như nút nhận đó ở trong tập chuyển tiếp, lúc này nút nhận sẽ tính chính xác tập chuyển tiếp của mình tương tự với cách tính của nút nguồn. Sau đó, dựa vào thơng tin về vị trí của các nút mạng, nút nhận chỉ tối ưu tập chuyển tiếp của mình bằng cách loại bỏ các nút mạng bị phủ sóng bởi nút gửi và các nút truyền lại là hàng xóm có định danh ID nhỏ hơn mình. Cuối cùng, tất cả các nút truyền lại đó sẽ quảng bá thơng báo flooding đến chặng tiếp theo. Bằng cách lặp lại q trình này, thơng báo flooding thực sự sẽ đi đến tất cả các nút mạng.
Như minh họa trong hình 3.3, nút nguồn 1 muốn truyền đi một thơng báo. Khi đó, nút 1 sẽ tính tập chuyển tiếp và tập chuyển tiếp của nó gồm có nút 2 và nút 3. Bây giờ xét nút 3, ta cần biết tập chuyển tiếp tối ưu của nút 3 gồm những nút nào. Theo như hình vẽ thì tập các nút mạng nằm trong vùng phủ sóng của nút 3 gồm có các nút: 1, 2, 4, 5, 6, 7 và 8. Trong đó, các nút 7 và 8 là các nút nhận nên không cần quan tâm và nút 1 là nút gửi của nút 3 nên nó cũng bị loại ra khỏi tập chuyển tiếp của nút 3. Do nút truyền lại 2 là hàng xóm và có định danh ID nhỏ hơn nút 3. Nút 2 lại phủ sóng nút 4, do nó nút 4 cũng bị loại ra khỏi tập
chuyển tiếp của nút 3. Do vậy, tập chuyển tiếp tối ưu còn lại của nút 3 gồm có các nút 5 và 6.