57
Hình 3.6. T l phát gói tin thành cơng c a DSR và AODV khi mỷ ệ ủ ật độ lưu ượl ng
thay đổi
V t l phát gói tin thành cơng thì thu t tốn DSR ề ỷ ệ ậ cũng hoạt động hi u qu ệ ả hơn
thu t toán AODV khi mậ ật độ lưu lượng cao. K t qu mơ ph ng trên Hình 3.6 cho ta thế ả ỏ ấy
rõ điều này. Khi mật độ lưu lượng t ừ 30 đến 60% thì AODV có t l ỷ ệ thành cơng cao hơn, trong khi đó ật độ lưu lượm ng tăng lên trên 75% thì DSR có t l phát gói tin thành cơng ỷ ệ tăng lên nhiều so v i AODV. ớ
Qua việc phân tích đánh giá và kết qu c a mơ ph ng ph n trên ta th y r ng, DSR ả ủ ỏ ở ầ ấ ằ
ít b ị ảnh hưởng trong trường h p s ng nguợ ố lượ ồn phát thay đổi, đ ềi u này cũng phù h p vợ ới
đặc điểm c a DSR ủ như đã trình bày ở ph n trên do DSR thu thầ ập được nhiều đường đi đến
đích hơn AODV, chứng t kh ỏ ả năng khám phá l trình c a DSR là tộ ủ ốt hơn so v i AODV. ớ
Tuy nhiên, khi các nút di chuy n v i tể ớ ốc độ cao, AODV hoạt động v i hi u suớ ệ ất tăng khá rõ r t v t l ệ ới ỷ ệ phát tin thành công cao hơn, ổn định hơn và thời gian tr nh ễ ỏ hơn đố ới v i
DSR, đ ềi u này ch ng t s ứ ỏ ố lượng đường đi đã khám phá trong DSR bị cũ khơng cịn hiệu lực và DSR khơng có cơ chế phát hi n k p thệ ị ời để i b loạ ỏ các đường đi khơng cịn hi u lệ ực trong bảng định tuy n. Tuy nhiên khi mế ật độ lưu lượng gói tin cao thì DSR hoạt động ổn
định hơn AODV.
Như vậy giao th c DSR có th áp dứ ể ụng trong trường h p m ng v i các nút có m c ợ ạ ớ ứ độ di chuy n th p, AODV có th áp dể ấ ể ụng trong các trường h p các nút có mợ ức độ di chuy n cao. T k t qu nghiên cể ừ ế ả ứu và đánh giá bằng phương pháp mô phỏng này, tác gi ả
nghiên cứu đề xuất các thu t toán c i ti n cho DSR và AODV b ng cách tích h p tác t ậ ả ế ằ ợ ử
vào u khiđiề ển định tuy n thông qua các nút mế ạng để ậ c p nh t thông tin tr ng thái m ng ậ ạ ạ trong giai đoạn khám phá l trình c a thuộ ủ ật tốn định tuy n. Chi ti t v các xu t thu t ế ế ề đề ấ ậ
58
3.2 Gi i pháp c i ti n giao thả ả ế ức định tuyến điều khiển theo yêu c u DSR và AODV ầ
3.2.1 Ý tưởng c a giủ ải pháp đề xu t ấ
Trên cơ sở ệ vi c phân tích nguyên lý hoạt động c a các thuủ ật toán định tuy n theo yêu ế
c u cho m ng MANET là DSR và AODV, tác gi nh n th y rầ ạ ả ậ ấ ằng cơ ở đểs khám phá và l a ch n l trình là d a vào thơng tin v tình tr ng k t n i c a các ự ọ ộ ự ề ạ ế ố ủ nút. Để nâng cao hiệu qu c các giao thả ủa ức định tuy cho m ng MANET, chúng ta có th s d ng thêm thông ến ạ ể ử ụ
tin tr ng thái nút mạ ạng như mật độ lưu lượng đi qua nút đó, trạng thái t c ngh n c a nút, s ắ ẽ ủ ố
nút láng gi ng c a mề ủ ỗi nút để ệ vi c ch n lọ ựa đường đi hiệu qu ả hơn. Mộ ấn đềt v chúng ta thấ ằy r ng việc đưa thêm tính tốn và đưa dữ liệu vào các nút thì g p ph i tình tr ng là ặ ả ạ tăng
thời gian x lý do phử ải tính tốn và không gian lưu trữ tăng lên. Một trong nh ng cách ữ
thực hiện để ả gi m thi u các vể ấn đề này là s d ng tác t , các thơng tin này có th ử ụ ử ể được c p ậ
nh t b ng tác t và th c hiậ ằ ử ự ện tính tốn để thay th thông tin chế ọn đường b ng các hàm ằ
trọng s phù hố ợp hơn.
Trong ph n này tác gi nghiên c u tích h p tác t tính tốn hàm tr ng s ầ ả ứ ợ ử để ọ ố và điều khi n quá trình khám phá l trình vào hai thuể ộ ật toán định tuy n c a giao thế ủ ức định tuyến
điều khi n theo yêu c u DSR và AODV, ể ầ trong đó tác tử thực hi n hai chệ ức năng cơ bản
sau đây:
- Xác định tr ng thái c a m i nút mạ ủ ỗ ạng để ậ c p nhật thông tin cho giai đoạn khám phá l trình. ộ Trạng thái c a nút mủ ạng được xác định qua nhi u tham sề ố, như xác suấ ắt t c ngh n, mẽ ật độ lưu lượng phân phối đến m i nút s nút láng gi ng c a m i nút. Các ỗ , ố ề ủ ỗ
tham s ố này được c p nh t b i tác t ậ ậ ở ử tác động lên hàm tr ng s ọ ố làm cơ sở cho việc chọn đường đi thay vì s d ng thông tin chử ụ ọn đường đi theo giao thức định tuy n ế DSR là ”khoảng cách” hoặc Hop count trong giao thức định tuy n ế AODV.
- D a trên tham s v ng thái nút m ng thơng qua tác t , thu t tốn nh tuy n s ự ố ề trạ ạ ử ậ đị ế ẽ
quyết định l a ch n l trình trong Route cache hay th c hi n khám phá l i l trình. ự ọ ộ ự ệ ạ ộ Để th c hiự ện điều này, các tác t FA, BA s ử ẽ được g i kèm theo gói ử điều khi n ể
RREQ và RREP tương ứng c p nh t tr ng thái c a nút m ng m i khi có yêu c u khám để ậ ậ ạ ủ ạ ỗ ầ
phá l trình. ộ
Giải pháp c i ti n này ả ế được th c hi n d a trên nguyên t c gi các thành phự ệ ự ắ ữ ần ưu điểm c a DSR ủ cũng như AODV và điều chỉnh theo hướng c i tiả ến tăng khả năng chọ ựn l a,
phán đoán ờng đi phù hợđư p theo hàm tr ng s Wọ ố sd (Wsd được định nghĩa là trọng s t nút ố ừ s đến nút d). Qua nghiên c u hai giao thứ ức định tuy n DSR và AODV, ngoài tham s ch n ế ố ọ đường theo kho ng cách nh nh t c a giao thả ỏ ấ ủ ức định tuy n DSR (d a vào mế ự ức độ tín hi u) ệ
ho c Hop count ít nh t c a giao thặ ấ ủ ức định tuy n AODV ế (gọi chung là L: kho ng cách gi ả ữ
hai nút); tác gi nh n y r ng m t tham s quan tr ng ả ậ thấ ằ ộ ố ọ ảnh hưởng đến vi c chệ ọn đường đi
là mức độ ắ t c ngh n (ẽ CP) t i m i nút. ạ ỗ Trong đó, giá trị ủ c a CP n m trong kho ng [0,1], khi ằ ả
CP = 0 thì m ng khơng t c ngh n và khi CP = 1 thì m ng t c ngh n hoàn toàn. Chúng ta ạ ắ ẽ ạ ắ ẽ
59
nghẽn vượt qua ngưỡng cho phép thì giao thức định tuy n không chế ọn đường đi qua nút đó. Như vậy, chúng ta ph i thi t l p hàm tính tr ng s Wả ế ậ ọ ố sd như sau:
Wsd = Lsd + WCP (3.3)
Trong đó, Lsd kho ng cách gilà ả ữa nút s đến nút d. WCP là ng s t c ngh n ph trọ ố ắ ẽ ụ
thu c vào giá tr , giá tr CP trong kho ng [0,1], ộ ịCP vì ị ả do đó để giá tr Wị CP tăng đột bi n khi ế
CP tiến đến 1 thì hàm WCP phải được thi t l p theo dế ậ ạng hàm mũ ớdư i d ng t ng quát nạ ổ hư
sau:
(3.4)
Trong đó n là bậc c a hàm (3.4 có giá trủ ) ị nguyên.
T hàm Wừ sd được thi t l p theo (3.3) và Wế ậ CP được thi t l p theo (3.4), ta có hàm Wế ậ sd như sau:
(3.5)
Để xác định b c n phù h p ậ ợ theo ngưỡng c a ủ CP cho trước, tác gi s d ng mô ph ng ả ử ụ ỏ
trên MATLAB và ch n giá tr n t ọ ị ừ 1 đến 5 để đánh giá như Hình 3.7.
Hình 3.7. So sánh giá tr c CP theo giá tr ị ủa ị thay đổi c a b n theo hàm (3.5) ủ ậc Theo k t qu trên Hình 3.7, tác gi ế ả ả đưa ra đánh giá như sau:
60
Khi n=1, giá tr Wị CP tăng đột bi n khi CP g n bế ầ ằng 1, đây là trường h p không thợ ực t vì CP g n b ng 1 thì m ng gế ầ ằ ạ ần như ắt ngh n hoàn toàn. c ẽ
Khi n=2, giá tr Wị CP tăng đột bi n khi CP lế ớn hơn 0,85, đây cũng là trườ ng hợp không th c t do mự ế ức độ ắ t c ngh n tẽ ại ngưỡng này là r t cao. ấ
Khi n=3, giá tr Wị CP tăng đột bi t khi CP lế ớn hơn 0,75, đây là mức độ phù h p trong ợ
thự ếc t .
Khi n=4, giá tr Wị CP tăng đột bi t khi CP l n ế ớ hơn 0,65, đây là mức độ phù h p tuy ợ nhiên ngưỡng CP hơi thấp.
Khi n=5, ngưỡng CP để WCP tăng đột bi n ti p t c giế ế ụ ảm dưới 0,55, đây là mức độ xem như chưa tắc ngh n. ẽ
Theo nguyên lý trên, v i các giá tr ở ớ ị n cao hơn, thì CP tiế ụp t c gi m do v y tác gi ả ậ ả
không mô phỏng các trường h p này. ợ
Như vậy, trong lu n án này, tác gi chậ ả ọn ngưỡng mức độ ắ t c ngh n ( ) cẽ CP ủa m i nút ỗ
(ký hi u CPệ d là mức độ ắ t c ngh n t i nút d) là 0,75, dẽ ạ o đó bậc của n được ch n là 3. ọ Như
v y, hàm trậ ọng s c a các thu t toán c i ti n ố ủ ậ ả ế được đềxuất là:
(3.6)
3.2.2 Mơ hình tác t trong giử ải pháp đề xu t ấ
Theo mơ hình hoạt động c a tác t ủ ử đã được trình bày m c 1.4.2.2 Cụ hương 1, tác gi áp ả
d ng tác t c vào mơ hình thuụ ử ụthể ật toán định tuy n DSR và AODV trên nguyên t c tác ế ắ động vào quá trình khám phá l trình và duy trì l trình. Khi th c hi n viộ ộ ự ệ ệc đưa tác tử vào quá trình khám phá l trình thì s ộ ẽ đưa được các thơng tin chúng ta c n tính tốn kèm theo ầ
v i các gói yêu cớ ầu đường đi RREQ để chọn đường đi phù hợp trong đó những tham s ố
cần đưa vào sẽ được đưa vào thông qua hàm tr ng s ọ ố đã được đềxuất ở ụ m c 3.2.1.
Mơ hình tác t ử đề xuất để điề u khi n khám phá l trình trong nh tuyể ộ đị ến điều khiển theo yêu c u cho giao thầ ức định tuy n DSR và AODV ế được mơ t ả như Hình 3.8. Giải pháp này s d ng hai tác t ử ụ ử FA và BA để điề u khi n quá trình khám phá l trình c a giao thể ộ ủ ức
định tuy n, tế rong đó, tác t ử FA được g i kèm theo gói u c u khám phá l trình RREQ, ử ầ ộ
tác t ử BA được g i kèm theo gói ph n hử ả ồi RREP để xác định l trình. Chộ ức năng chính
c a hai tác t này là c p nh t thông tin tr ng thái m ng ủ ử ậ ậ ạ ạ (thông tin đường đi) khi đi qua mỗi nút trung gian và tính tốn giá tr hàm tr ng s cho thuị ọ ố để ật toán định tuy n chế ọn đường đi
61
Hình 3.8. Mơ hình ho t ng c a FA, BA ạ độ ủ trong điều khi n giao thể ức định tuy n theo ế
yêu c u DSR, AODV ầ
C u trúc các tác t ấ ử được định nghĩa bao gồm các trường sau: Tác t FA: FA<Request (ử ID, Src_ID, Dest_ID)>, V i: ớ
ID là s ố thứ ự ủ t c a yêu c u khám phá l trình; ầ ộ Src_IDlà địa ch nút ngu n cỉ ồ ủa l trình c n khám pháộ ầ ; Dest_IDlà địa ch ỉ nút đích củ ộa l trình c n khám phá. ầ
Tác t BA: BA< LinkStatus (ử ID, Src_ID, Intermediate_ID, CP)>, V ới:
ID là S ố thứ ự ủ t c a yêu c u khám phá l trìnhầ ộ ; Intermediate_ID là địa ch cỉ ủa các nút trung gian trên l trình c n khám phá, ộ ầ Src_IDlà địa ch nút ngu n c a l ỉ ồ ủ ộ
trình c n khám pháầ ; CP là m c t c ngh n cứ độ ắ ẽ ủa nút trung gian đang xét.
Nguyên t hoắc ạt động c a FA, BA Khi có yêu c u khám phá l trình, thuủ : ầ ộ ật toán điều khiển định tuyến s g i gói RREQ, RREP và tác t FA, BA ẽ ử ử tương ứng cùng theo gói u điề
khi n trên và th c thi các nhi m v ể ự ệ ụ như sau:
Đố ới v i tác t FA, ử đây là tác t yêu c u khám phá l trình v i nhi m v là l y thông ử ầ ộ ớ ệ ụ ấ
tin yêu c u phám phá l ầ ộ trình, để xác nhận được v trí nút ngu n, v ị ồ ị trí nút đích để giúp cho q trình th c hi n khám phá l trình. Vi c th c thi c a FA ch yêu c u thông tin t núự ệ ộ ệ ự ủ ỉ ầ ừ t hi n tệ ại đến nút láng gi ng là thông tin nút nguề ồn và nút đích.
Đố ới v i tác t ử BA, đây là tác tử ấ l y thơng tin và tính tốn tr ng s ọ ố làm cơ sở cho vi c ệ
chọn đường thông qua các tr ng s sọ ố CP tính tốn Wố để sd theo các thu t toán c i tiậ ả ến đề
xuấ được đị h nghĩa theo hàm t n (3.6). Nhi m v c a BA g i theo cùng gói RREP s th c ệ ụ ủ ử ẽ ự
thi vi c tính tốn tr ng s Wệ ọ ố sd dựa trên các hàm đề xu t trong t ng bài toán c th theo ấ ừ ụ ể
tham s CP ố trong đó mỗi thu t tốn c i tiậ ả ến được đề xuất m t hàm c v i hàm tính ộ ụ thể ớ
mức độ ắ t c ngh n CP khác nhau ẽ như thu t tốn c i ti n DSR thì hàm tính tốn CP là (3.7)ậ ả ế , thu t toán c i ti n AODV (3.8) và (3.9). Vậ ả ế là ới phương thức hoạt động BA t nút hi n từ ệ ại (nút trung gian) thực thi vi c tính tốn tình tr ng nút láng gi ng t ệ ạ ề ừ phía đích trả ề v phía nguồn cho đến khi hoàn thành tác v , lúc này BA s ụ ẽ được h y cùng v i RREP. Khác vủ ớ ới RREP, tác t ử BA được kh i t o tở ạ ại nút đích và nó được yêu c u di trú lầ ần lượt đến các nút trung gian theo l ộ trình đã gửi RREQ, t i các nút trung gian thông tin c các ạ ủa trường trong tác t ử BA được c p nh t mậ ậ ới sau khi đã cập nh t thông tin tr ng thái c a nút. Vì v y, s tác ậ ạ ủ ậ ố
Nút ngu n ồ Nút đích
Nút trung gian Nút trung gian
RREQ, FA RREQ, FA RREQ, FA RREP, BA RREP, BA RREP, BA RREP, BA …… …… …… …… …… ……
62
t phát sinh trong m i l n khám phá l trình íử ỗ ầ ộ t hơn so vớ ối s gói RREP, ch ng v i s ỉ ứ ớ ố đường đi được khám phá trong thuật toán định tuy n. V i nguyên lý hoế ớ ạt động như đã mô
t , tác t BA là m t tác t ả ử ộ ử thực hi n vi x lý tính tốn tr ng s l trình cho cho thuệ ệc ử ọ ố ộ ật
toán điều khiển định tuyến, như được trình bày trong m c 1.4.2.2 Cụ hương 1.
3.2.3 Thi t kế ế, cài đặt tác t FA, BA trên ử phần mềm OMNeT++
Theo ph n trình bày m c 3.2.2 v c u trúc c a tác t FA, BA, ầ ở ụ ề ấ ủ ử để cài đặt trong phần m m mô ph ng nhề ỏ ằm thực hi n theo chệ ức năng được mô t , tác gi c hi n vi c thi t lả ảthự ệ ệ ế ập các thông s cho các tác t ố ử như sau:
C u trúc c a FA: gấ ủ ồm 3 trường và kích thước của các trường được chọn như Hình 3.9, trong đó trường Src_ID và Dest_ID được thi t lế ập độ dài 8 bit để mơ hình có th mơ ể
ph ng tỏ ối đa 28=256 nút. Ngoài ra, có th ể tăng kích thước của các trường n u c n mô ế ầ
ph ng v i t ng s nút hỏ ớ ổ ố ớn hơn.
Hình 3.9. C u trúc tác t ấ ửFA
Đoạn chương trình mơ t c u trúc c a tác t FA vi t trên C++, th c thi trong ả ấ ủ ử ế ự OMNeT++ như sau:
63
C u trúc c a BA: Gấ ủ ồm 4 tr ng ườ như mơ tả trong Hình 3.10, v i ch c ớ ứ năng của các
trường tương ứng ID, Src_ID, Intermediate_ID, CP. Trong đó trường Src_ID,
Intermediate_ID được thi t lế ập độ dài 8 bit tương tự như FA, trường CP được thi t l p theo ế ậ double (độ dài là 8 byte), đây là tham số để ử ụ s d ng tính tốn mức độ ắ t c ngh n t i nút. ẽ ạ
Tùy theo t ng thuừ ật toán đề xuấ ụt c thể được trình bày c trong các ph n ti p theo, ụ thể ầ ế