Chương 3 Thuật toán định tuyến theo vùng ZRP 3.1 Giới thiệu chung
3.2.6. Thí dụ minh họa hoạt động của thuật toán ZRP
Để làm rõ hơn hoạt động của thuật toán định tuyến ZRP, chúng ta sẽ xét một mạng ad-hoc có cấu trúc như hình 26. Các trạm làm việc lân cận với nhau được biểu diễn bằng đường kết nối liền nét. Các trạm làm việc đều có vùng định tuyến bán kính r=2. Thuật toán định tuyến nội vùng IARP thường xuyên cập nhật bảng định tuyến cho biết đường đi tới tất cả các trạm làm việc khác trong vùng định tuyến của mỗi trạm làm việc.
Khi trạm làm việc nguồn S cần truyền dữ liệu tới trạm đích D, trước tiên, S sẽ sử dụng thông tin có sẵn trong bảng định tuyến do nó lưu giữ để kiểm tra xem D có thuộc vùng định tuyến của nó không. Do không tìm thấy thông tin trong bảng định tuyến, chứng tỏ D không thuộc vùng định tuyến của mình, S sẽ sử dụng thành phần định tuyến liên vùng IERP phát đi gói tin yêu cầu định tuyến để tìm đường tới D. Gói tin yêu cầu định tuyến cần được chuyển tới tất cả các trạm làm việc ngoại biên của S, là các trạm được đánh dấu sẫm màu H, I, J, K trong hình 26.
Hình 26. Trạm làm việc nguồn S yêu cầu thông tin định tuyến
Để thực hiện việc chuyển gói tin yêu cầu định tuyến nói trên, IERP cần sử dụng cây truy vấn ngoại biên được xây dựng bởi thành phần BRP. Căn cứ vào thông tin định tuyến nội vùng duy trì tại S, do thành phần định tuyến nội vùng IARP cung cấp, BRP sẽ xây dựng cây truy vấn ngoại biên như trong hình 27.
Hình 27. Cây truy vấn ngoại biên do S xây dựng
Dựa vào cây truy vấn được xây dựng, S gửi gói tin yêu cầu định tuyến đến H qua A; qua C để đến I; qua E đến J và gửi đến K thông qua F. Vùng định tuyến của S sau đó được đánh dấu là đã xử lý truy vấn. Các trạm làm việc A, C, E, F có thể phát hiện các truy vấn đã xử lý nhờ phương pháp QD1; các trạm B, G thực hiện bằng phương pháp QD2.
Các trạm làm việc H, I, J, K khi nhận được gói tin do S gửi tới sẽ tiếp tục xử lý truy vấn bằng việc tìm kiếm trong bảng định tuyến đang lưu giữ xem D có thuộc vùng định tuyến của chúng không. Trong gói tin yêu cầu định tuyến do trạm làm việc J nhận được, đường đi tích lũy chứa địa chỉ của hai trạm lần lượt là S-E vì gói tin được S gửi tới thông qua E. Trạm làm việc J sau khi khẳng định D không thuộc vùng định tuyến của mình, sẽ lại xây dựng cây truy vấn ngoại biên tới các trạm làm việc Q, R, T (các trạm làm việc được đánh dấu sẫm màu trong hình 28).
Hình 28. Trạm làm việc J tiếp tục quá trình truy vấn định tuyến
Sở dĩ các trạm ngoại biên F, S, C thuộc vùng định tuyến của trạm làm việc J không nằm trong cây truy vấn ngoại biên vì chúng thuộc vùng đã xử lý truy vấn. Cây truy vấn ngoại biên do J xây dựng được thể hiện trong hình 29.
Hình 29. Cây truy vấn ngoại biên do J xây dựng
J có thể sử dụng phương thức truyền quảng bá nhóm để gửi gói tin yêu cầu định tuyến đến R và T thông qua N. Trước khi chuyển tiếp, mỗi trạm làm việc đều thêm địa chỉ của mình vào đường đi tích lũy trong gói tin yêu cầu định tuyến.
Tương tự, các trạm Q, R, T lại tiếp tục xử lý truy vấn. T phát hiện ra D thuộc vùng định tuyến của mình. Do vậy nó sẽ gửi gói tin trả lời định tuyến trở về S. Tuy nhiên, trước đó, T chèn thêm thông tin về đường đi từ nó đến D (giả sử là T-U-D) vào trong đường đi tích lũy trong gói tin yêu cầu định tuyến nhận được và đảo ngược thứ tự, đưa vào gói tin trả lời định tuyến. Gói tin trả lời định tuyến sau đó sẽ được gửi về S qua các trạm làm việc theo thứ tự T-N-J-E-S.
Nhận được gói tin trả lời định tuyến, S có thể truyền số liệu đến D thông qua các trạm, lần lượt là S-E-J-N-T-U-D.
Hình 30. Trạm làm việc đích D được tìm thấy
Trong quá trình truyền dữ liệu, giả sử U di chuyển đến vị trí mới khiến kết nối từ T tới D bị gián đoạn. Với thông tin định tuyến nội vùng do thành phần IARP cung cấp, T có thể sử dụng đường đi thay thế qua V để tới D. Nhờ vậy, dữ liệu vẫn tiếp tục được truyền tới D mà S không cần phải thực hiện một truy vấn mới để tìm đường đi thay thế.
3.2.7. Đánh giá
Thuật toán định tuyến theo vùng ZRP kết hợp cả hai phương pháp định tuyến (định tuyến trước và định tuyến theo yêu cầu), và vì vậy, mang các ưu, nhược điểm của cả hai thuật toán với mức độ có thể chấp nhận và điều chỉnh được bằng cách thay đổi kích thước vùng định tuyến.
Các trạm làm việc chỉ phải lưu giữ sẵn thông tin định tuyến tới các trạm làm việc khác trong vùng định tuyến của nó. Do vậy kích thước của mạng không ảnh hưởng nhiều đến dung lượng bộ nhớ dành để lưu giữ bảng định tuyến. Yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề này chỉ là số lượng các trạm làm việc trong vùng định tuyến. Sử dụng kích thước vùng định tuyến một cách hợp lý ảnh hưởng tới dung lượng bộ nhớ cần thiết cho việc lưu trữ thông tin định tuyến trong vùng.
Để nhận biết các truy vấn đã xử lý, các trạm làm việc còn cần phải dành một phần bộ nhớ cho mục đích phân biệt các gói tin yêu cầu định tuyến đã xử lý. Kích thước phần bộ nhớ này sẽ phụ thuộc vào kích thước của mạng (số lượng các trạm làm việc). Bởi vì các gói tin yêu cầu định tuyến được phân biệt bởi cặp giá trị <địa chỉ trạm làm việc nguồn, số hiệu gói tin yêu cầu định tuyến> nên mỗi khi một trạm làm việc nhận được các gói tin yêu cầu định tuyến từ một trạm làm việc (nguồn) mới, nó phải lưu trữ thêm một dòng thông tin.
Việc di chuyển của các trạm không thuộc vùng định tuyến của một trạm làm việc không ảnh hưởng tới thông tin trong bảng định tuyến của nó. Do vậy, sự di chuyển của một trạm chỉ khiến cho một số lượng ít các trạm làm việc trong mạng phải thay đổi thông tin của bảng định tuyến. So với các thuật toán định tuyến trước, nơi tất cả các trạm làm việc đều phải cập nhật bảng định tuyến mỗi khi có sự thay đổi về cấu trúc mạng thì rõ ràng việc cập nhật được giảm đáng kể.
Với việc lưu giữ thông tin của vùng định tuyến và sử dụng giải pháp truy vấn ngoại biên, việc tìm đường đến một trạm làm việc bất kỳ trong mạng cũng được thực hiện nhanh hơn rất nhiều so với các thuật toán định tuyến theo yêu cầu thuần túy như AODV.
Ngoài ra, thuật toán định tuyến theo vùng ZRP còn có một ưu điểm khác nếu so với loại thuật toán định tuyến phân cấp HSR (Hierarchical State Routing). Ở thuật toán HSR, mạng được phân chia thành các cụm trạm làm việc (cluster). Trong mỗi cụm có một trạm làm việc đại diện (cluster head). Toàn bộ dữ liệu truyền, nhận của một cụm với các cụm khác đều truyền qua trạm làm việc đại diện. Do vậy hiện tượng “thắt cổ chai” (bottle neck) thường xảy ra tại các trạm làm việc đại diện này [18]. Thuật toán định tuyến theo vùng ZRP không phân chia theo cụm các trạm làm việc. Thay vào đó, các vùng định tuyến trong mạng chồng lặp lên nhau nên không gặp phải vấn đề “thắt cổ chai” như đối với thuật toán định tuyến phân cấp HSR nói trên.