Một phƣơng pháp chính xác hơn để dự đoán thời gian vỡ của liên kết bằng cách đo công suất tín hiệu nhận đƣợc đề xuất trong [18]. Nó sử dụng các tính toán của sự di chuyển giữa hai nút di động và mô hình hai tia phản xạ mặt đất của sóng radio. Từ quan sát của nút A, sự chuyển động của nút B có thể xem trong tài liệu [21]. Giả sử hai nút di chuyển với tốc độ và hƣớng không đổi, khi thu đƣợc 3 công suất tín hiệu nhận, trong suốt thời gian từ khi 3 công suất nhận đƣợc khi liên kết sẽ bị bẻ gãy là:
Trong đó: Ps là ngƣỡng của công suất, và P1 , P2 , P3 là công suất nhận đƣợc tại thời điểm t1 , t2 , và t3 .
Tóm lại, tất các các phƣơng trình này đều giả sử rằng các nút đƣợc di chuyển với tốc độ và hƣớng không đổi trong quá trình dự đoán. Khi khoảng cách của các nút thu đƣợc bằng phép đo công suất tín hiệu nhận đƣợc, năng lƣợng truyền tải không đổi cũng đƣợc đƣa ra, trong chuẩn IEEE 802.11 hoặc Bluetooth.
3.4. Thực nghiệm mô phỏng
Môi trƣờng sử dụng để đánh giá hiệu năng các giao thức trên là công cụ NS- 2, phiên bản allinone 2.34, chạy trên hệ điều hành UNIX. Trong mô phỏng sử dụng mô hình di chuyển Random Waypoint, dƣới sự thay đổi của vận tốc di chuyển của các nút, thời gian dừng pause time, tổng số nút trong mạng, số nút phát, thời gian thực hiện mô phỏng.
3.4.1. Giới thiệu
Mạng MANET có đặc điểm là: cấu hình mạng động, các liên kết có băng tần hạn chế, các nút có năng lƣợng thấp và bảo mật kém. Do đó khi phân tích hiệu suất các giao thức của mạng MANET cần xét sự ảnh hƣởng khi thay đổi một số tham số sau của ngữ cảnh mạng nhƣ sau:
- Kích thƣớc mạng: là tổng số nút trong mạng.
- Kết nối mạng: là số trung bình các hàng xóm của một nút.
- Tốc độ thay đổi mạng: là tốc độ thay đổi hình trạng của mạng theo thời gian.
- Khả năng của liên kết: là băng thông của liên kết không dây, đƣợc tính bằng kbps.
- Dạng di chuyển: là sự lựa chọn các mô hình chuyển động cụ thể.
Để đánh giá hiệu năng của giao thức STM về thông lƣợng, độ trễ, tỷ lệ truyền thành công, … luận văn sẽ so sánh phƣơng pháp định tuyến STM với các phƣơng pháp định tuyến multicast khác nhƣ PUMA [14] và MAODV [15], đây là hai phƣơng pháp định tuyến đa phát phổ biến trong mạng MANET. Trong đó, PUMA là giao thức duy trì hình trạng mạng theo lƣới (Mesh Based), sử dụng biến đếm vô hạn để thực thi giải thuật, còn MAODV là giao thức duy trì hình trạng mạng theo cây chia sẻ (Shared Tree Based), và chỉ chạy khi có yêu cầu kết nối (On Demand). STM duy trì hình trạng mạng theo cây chia sẻ, nhƣng luôn bảo trì hình trạng mạng chứ không cần yêu cầu kết nối (theo kiểu Link State).
3.4.2. Một số độ đo đánh giá hiệu năng
Luận văn trƣớc đã xây dựng đƣợc giải thuật bảo trì và tối ƣu cây khung đa phát trong mạng MANET, nhƣng mô phỏng còn đơn giản với số lƣợng nút nhỏ (khoảng 20 nút), chƣa đƣa ra đƣợc kết quả chính xác sát với thực tế. Luận văn này sẽ thực hiện cài đặt mô phỏng với số lƣợng nút lớn hơn (50 nút) và tiến hành phân tích đánh giá hiệu năng của các giao thức mạng bằng cách so sánh kết quả dựa trên một số độ đo hiệu năng sau:
- Thông lƣợng trung bình (Average Throughput): là số lƣợng byte nhận đƣợc thành công và đƣợc tính bằng công thức:
+ Công thức tính thông lƣợng:
Thông lƣợng trung bình = (số lƣợng byte nhận đƣợc * 8) / (thời gian mô phỏng * 1000) (đơn vị: kbps)
- Tỷ lệ truyền thành công (PDF – Packet Delivery Fraction) là tỉ lệ gói tin dữ liệu đƣợc gửi tới đích đƣợc phát ra bởi nguồn và đƣợc tính toán lại.
+ Công thức tính tỷ lệ thành công:
PDF=((số lƣợng gói tin nhận đƣợc) / (số lƣợng gói tin gửi)) * 100
- Độ trễ trung bình từ cuối – cuối (Average End – to – End Delay) là thời gian trung bình của gói dữ liệu đƣợc truyền thành công thông qua mạng MANET từ nguồn tới đích.
+ Nó bao gồm độ trễ trong bộ đệm, ở hàng đợi, độ trễ trong quá trình truyền, thời gian chuyển giao.
Độ trễ trung bình đƣợc tính bằng công thức: Độ trễ trung bình = 1 ( ) n i Ri Si n ms
- Tỷ lệ phụ tải: là tỷ lệ số gói tin gửi đi so với số gói tin nhận đƣợc, mà không phân biệt gói tin gửi đi là gói tin điều khiển hay gói dữ liệu. Tỷ lệ này càng nhỏ thì hiệu năng sử dụng mạng càng cao.
+ Công thức tính:
Phụ tải = ((Tổng số gói tin dữ liệu gửi) +(Tổng số gói tin điều khiển gửi) ) / (Tổng số gói tin dữ liệu nhận đƣợc)
- Trung bình số gói tin điều khiển là số gói tin điều khiển đại diện cho số gói tin mà mỗi nút thuộc nhóm đa phát vào mạng trong một giây. Giá trị này càng nhỏ thì chi phí để điều khiển đƣờng truyền càng nhỏ.
+ Công thức tính:
TB điều khiển = (Tổng số gói tin dữ liệu gửi ) / ((Tổng số nút của nhóm đa phát) * (Thời gian thực thi))
3.4.3. Các thông số mô phỏng
Để thực hiện phân tích các kết quả mô phỏng đồng thời đánh giá đƣợc hiệu năng của các giao thức STM, MAODV, PUMA cần cấu hình nhƣ các thông số nhƣ sử dụng 50 nút tham gia mô phỏng, tạo luống sinh lƣu lƣợng cho các nút là CBR, Thời gian chờ là 0s, và các nút di chuyển theo mô hình Random Waypoint, lần lƣợt thay đổi các giá trị của tham số nhƣ thời gian mô phỏng, tốc độ di chuyển của nút, số thành viên tham gia, số nguồn phát, các thông số đƣợc chỉ rõ ở hình 3.4.