Tôi đã xây dựng các chương trình perl để đánh giá các tham số hiệu năng sẽ được
trình bày tại mục 4.3.1 này. Tên các chương trình đó là:
Pkt_success_rate. pl: Dùng để tính ra tỷ lệ phân phát gói tin thành công, chính là tỷ lệ giữa số các gói tin được phân phát thành công tới đích so với số các
4.3.1.1. Tỷ lệ phân phát gói tin thành công
Mô phỏng mạng gồm 50 nút di động với 10 nguồn sinh lưu lượng kết nối.
a. Mô hình Random Waypoint
Bảng 6: Thống kê chi tiết tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Waypoint
DSDV AODV DSR
Gói tin truyền thành công 2768 50802 49802
Tổng số gói tin gửi đi 2813 50925 49943
0m/s
Tỷ lệ % 98,40 99,75 99,72
Gói tin truyền thành công 63930 62871 57789
Tổng số gói tin gửi đi 64601 64063 58170
5m/s
Tỷ lệ % 98,96 98,13 99,34
Gói tin truyền thành công 97453 60909 105725
Tổng số gói tin gửi đi 97979 61554 106059
10m/s
Tỷ lệ % 99,46 98,95 99,69
Gói tin truyền thành công 24978 46136 41019
Tổng số gói tin gửi đi 25222 46937 41356
15m/s
Tỷ lệ % 99,03 98,29 99,19
Gói tin truyền thành công 37344 46212 45568
Tổng số gói tin gửi đi 37839 47180 45897
20m/s
b. Mô hình Random Walk
Bảng 7: Thống kê chi tiết tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Walk
DSDV AODV DSR
Gói tin truyền thành công 69919 72729 69972
Tổng số gói tin gửi đi 70033 72859 70101
0m/s
Tỷ lệ % 99,84 99,82 99,82
Gói tin truyền thành công 51120 48731 44450
Tổng số gói tin gửi đi 51547 50096 44685
5m/s
Tỷ lệ % 99,17 97,28 99,47
Gói tin truyền thành công 55272 61102 56998
Tổng số gói tin gửi đi 55652 62065 57391
10m/s
Tỷ lệ % 99,32 98,45 99,32
Gói tin truyền thành công 34680 44709 42969
Tổng số gói tin gửi đi 35149 45723 43396
15m/s
Tỷ lệ % 98,67 97,78 99,02
Gói tin truyền thành công 31045 49969 50373
Tổng số gói tin gửi đi 31498 51238 50845
20m/s
4.3.1.2. Thời gian thiết lập kết nối
a. Mô hình Random Waypoint
Bảng 8: Thời gian thiết lập kết nối trung bình-Random_Waypoint
Tốc độ
Giao thức 0m/s 5m/s 10m/s 15m/s 20m/s
DSDV (s) 0,0045 1,1788 5,4950 5,0125 6,9357 AODV (s) 0,6204 1,6365 1,4021 2,3528 1,4003 DSR (s) 0,0333 1,4792 3,8303 3,4793 0,5594
b. Mô hình Random Walk
Bảng 9: Thời gian thiết lập kết nối trung bình-Random_Walk
Tốc độ
Giao thức 0m/s 5m/s 10m/s 15m/s 20m/s
DSDV (s) 0,0039 0,7459 0,2433 0,0721 0,0514 AODV (s) 0,0077 3,2728 1,8551 6,0929 0,9361 DSR (s) 0,0179 5,1817 3,0653 2,5129 1,7436
4.3.2. Sử dụng gnuplot để vẽ đồ thị
Tôi đã sử dụng gnuplot với input là các file sau: Time_of_connection_setup_randomWaypoint Time_of_connecion_setup_randomWalk
Thực hiện các theo tác trong chế độ tương tác của gnuplot để vẽ các đồ thị trong
mục 4.3.2.2: Thời gia thiết lập kết nối.
4.3.2.1. Tỷ lệ phân phát gói tin thành công a. Mô hình Random Waypoint
Bảng 10: Tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Waypoint
Tốc độ Giao thức 0m/s 5m/s 10m/s 15m/s 20m/s DSDV (%) 98,40 98,96 99,46 99,03 98,69 AODV (%) 99,75 98,13 98,95 98,29 97,95 DSR (%) 99,72 99,34 99,69 99,19 99,28 97,5 98 98,5 99 99,5 100 DSDV (%) AODV (%) DSR (%) Kết quả phân phát gói tin dữ
liệu P h ầ n t ră m g ó i ti n t ru y ền t h à n h cô n g ( % )
b. Mô hình Random Walk
Bảng 11:Tỷ lệ phân phát gói tin thành công – Random Walk
Tốc độ Giao thức 0m/s 5m/s 10m/s 15m/s 20m/s DSDV (%) 99,84 99,17 99,32 98,67 98,56 AODV (%) 99,82 97,28 98,45 97,78 97,52 DSR (%) 99,82 99,47 99,32 99,02 99,07 96 96,5 97 97,5 98 98,5 99 99,5 100 100,5 0m/ s 5m/ s 10m/ s 15m/ s 20m/ s DSDV (%) AODV (%) DSR (%)
Hình 17: Đồ thị tỷ lệ phân phát gói tin thành công – Random Walk
Kết quả phân phát gói tin dữ liệu P h ầ n t ră m g ó i ti n t ru y ền t h à n h cô n g ( % ) Vận Tốc
4.3.2.2. Thời gian thiết lập kết nối
a. Random Waypoint
Hình 18: Đồ thị thời gian thiết lập kết nối trung bình_Random-Waypoint
4.4. Đánh giá ảnh hưởng của sự chuyển động của nút mạng đến hiệu suất của các giao thức định tuyến của các giao thức định tuyến
Thông qua tập các cấu hình mạng mô phỏng được xây dựng ở trên, chúng tôi tiến
hành mô phỏng, phân tích, khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút đến hiệu
suất của ba giao thức định tuyến điển hình trong mạng MANET là: DSDV, AODV và DSR. Các kết quả so sánh được bao gồm: kết quả về tỷ lệ phân phát gói tin thành công và thời gian phản ứng của các giao thức định tuyến (Thời gian thiết lập kết nối).
Hình 16 thể hiện tỷ lệ phân phát gói tin thành công trong mô hình Random Waypoint với 10 nguồn phát. Các giao thức cho kết quả làm việc khá tốt với tỷ lệ đạt
trên 97%, tỷ lệ mất gói tin là rất ít chỉ chiếm khoảng từ 1-3%. Đi vào xem xét sâu hơn
nữa chúng ta thấy ngay hoạt động tốt nhất là giao thức DSR gần như các gói tin truyền đi đều tới đích, tỷ lệ rớt gói luôn dưới 1%. Giao thức AODV thể hiện ưu điểm của
mình khi tô-pô mạng cố định không có thay đổi nào, nó cho phép truyền dữ liệu khá
tin cậy với tỷ lệ gói tin truyền thành công là 99,75% nhưng khi các nút mạng thay đổi
tốc độ di chuyển thì hiệu quả của nó lại bị giảm đi nhiều hơn so với các giao thức còn lại. Nhìn chung cả ba giao thức hoạt động khá tốt, tỷ lệ rớt gói là rất nhỏ và chỉ bị giảm đôi chút khi các nút thay đổi tốc độ chuyển động làm cho tô-pô mạng thay đổi.
Với mô hinh Radom Walk, tỷ lệ phân phát gói tin thành công được thể hiện trong
hình 18. Các giao thức cũng có tỷ lệ phân phát gói tin thành công là rất cao như trong
mô hình Radom Waypoint. Hoạt động hiệu quả nhất vẫn là DSR với việc thích nghi tốt với sự thay đổi của mạng khi các nút di chuyển liên tục theo các vẫn tốc khác nhau.
Hình 19 thể hiện thời gian thiết lập kết nối trong mạng hoạt động theo mô hình
Random Waypoint. Đây là khoảng thời gian được tính từ khi nút nguồn có yêu cầu
truyền dữ liễu đến khi bắt đầu truyền. Thời điểm này chính là lúc nút thực hiện quá
trình bắt tay ba bước thiết lập kết nối. Tùy vào từng loại giao thức và trạng thái của tô- pô mạng hiện tại mà quá trình thiết lập kết nói này có thể diễn ra thành công hoặc thất
bại, lúc đó các nút nguồn sẽ phải truyền lại gói tin. Từ hình vẽ chúng ta có thể thấy ban đầu khi mạng ít thay đổi, các nút chuyển động rất chậm với tốc độ dưới 5m/s thì khoảng thời gian cần thiết để thiết lập kết nối của cả ba giao thức là như nhau. Nhưng
khi các nút mạng chuyển động nhanh hơn với vận tốc từ 5m/s tới 10m/s thì lúc này có sự phân hóa rõ rệt giữa các giao thức định tuyến. Giao thức chủ ứng DSDV cần tới
nhiều thời gian nhất để thiết lập kết nối, thời gian hội tụ rất chậm, có thời điểm phải
DSR cần tới hơn 3s cho việc kết nối và giao thức có thời gian kết nối nhanh nhất là AODV với thời gian tối đa cho việc thiết lập kết nối là 1,4s. Một điều khá đặc biệt mà
đồ thị 19 cho chúng ta thấy đó là khi các nút mạng tăng vận tốc di chuyển lên trong khoảng từ 10m/s đến 15m/s thì thời gian thiết lập kết nối của hai giao thức DSDV và DSR là giữ nguyên không không có sự tăng đột biến trừ giao thức AODV có mất thời
gian kết nối lâu hơn một chút.
Hình 20 thể hiện đồ thị về thời gian thiết lập kết nối với mô hình Random Walk. Với mô hình di chuyển này các nút mạng chuyển động liên tục không có quãng thời
gian nghỉ với việc chọn ngẫu nhiên hướng đi và tốc độ chuyển động. Trái với mô hình chuyển động Radom Waypoint, trong mô hình này giao thức DSDV lại thể hiện được ưu điểm vượt trội của mình, cho phép kết nối nhanh chóng với thời gian luôn dưới 1s
cho dù tô-pô mạng có thay đổi nhanh hơn đi chăng nữa, giao thức vẫn cho khả năng
kết nối nhanh chóng. Khi các nút mạng chuyển động nhanh hơn dẫn tới tô-pô mạng
cũng thay đổi một cách liên tục thì hai giao thức còn lại: DSR và AODV phải cần tới
một khoảng thời gian từ 3 đến 5s cho việc thiết lập kết nối. Các nút mạng chuyển động
càng nhanh thì càng cần nhiều thời gian để thiết lập kết nối hơn do tô-pô mạng thay đổi liên tục, các nút phải mất thêm một khoảng thời gian cần thiết để học hỏi về mạng
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. Các kết quả của khóa luận
Khóa luận đã trình bày các kết quả khảo sát đánh giá về ảnh hưởng của sự
chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong
MANET. Khóa luận đã nghiên cứu một cách chi tiết về môi trường mạng, các giao
thức định tuyến, các mô hình chuyển động đặc trưng và quan trọng hơn nữa chúng tôi
đã thực nghiệm được một số thí nghiệm bằng mộ phỏng nhằm tìm ra cơ sở khách
quan, thực tế, kết hợp với cơ sở lý thuyết để tìm ra các đặc điểm khác nhau của từng
giao thức chịu ảnh hưởng thế nào khi các nút mạng di chuyển với tốc độ và hướng đi
khác nhau.
Cụ thể chúng tôi đã xem xét chi tiết hoạt động của ba giao thức định tuyến điển
hình là: DSDV, AODV và DSR. Các giao thức này có các giải thuật định tuyến khác
nhau: DSDV là giao thức chủ ứng dựa trên thuật toán vector khoảng cách; AODV là giao thức phản ứng dựa trên bảng vector khoảng cách; DSR là giao thức phản ứng dựa
trên giải thuật chuyển tiếp đa điểm (Multi-Point Relay MPR). Kết quả mô phỏng cho
thấy các kết luận như sau:
- DSDV cho kết quả làm việc tốt khi mạng có tốc độ thay đổi cấu hình thấp. Tuy
nhiên giao thức DSDV hội tụ chậm và hiệu suất giảm khi mạng có nhiều thay đổi.
- AODV cho kết quả hoạt động tốt trong trường hợp mạng có các thay đổi cấu
hình và tải mạng khác nhau.
- DSR có khả năng phân phát gói tin tốt song thời gian thiết lập kết nối vẫn còn chậm nhất là khi các nút di chuyển nhanh, tô-pô mạng thay đổi liên tục.
2. Hướng phát triển của đề tài
Do hạn chế về mặt thời gian nên khóa luận chỉ tập trung nghiên cứu kỹ ba giao
thức định tuyến điển hình: DSDV, AODV và DSR. Trong thời gian tới chúng tôi sẽ
tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cả hai giao thức còn lại là OLSR và TORA. Thêm vào
Vấn đề năng lượng
Chất lượng dịch vụ
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Nguyễn Hoàng Cẩm, Trịnh Quang. Các giải pháp định tuyến tối ưu trong mạng di động không dây tuỳ biến. Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông. Tháng 3 năm 2006
[2] Hoàng Trọng Minh. Định tuyến trong mạng kết nối hình lưới WLAN. Tạp chí Bưu
Chính Viễn Thông. Tháng 10 năm 2008.
[3] Nguyễn Thị Minh Nguyệt. Đánh giá hiệu suất bằng mô phỏng các thuật toán định
tuyến trong mạng đặc biệt di động MANET. Luận văn cao học. Hà Nội, 2005.
[4] Hà Minh Toản. Nguyên cứu một số giao thức truy cập môi trường truyền trong
mạng LAN 802.11. Khóa luận tốt nghiệp. Hà Nội, 2005.
[5] Nguyễn Đình Việt. Đánh giá hiệu năng mạng máy tính. Hà Nội, 2008.
Tiếng Anh
[1] Eitan Altman, Tania Jimenez. NS Simulator for beginners. Univ. de Los Andes, Mérida, Venezuela and ESSI, Sophia-Antipolis, France. December 4, 2003.
[2] Humayun Bakht. The future of mobile ad-hoc networks. Computing Unplugged Magazine. October 2010.
[3] Jae Chung and Mark Claypool. NS by Example. WPI worcester polytechnic institute Computer Science.
[4] Kevin Fall, Kannan Varadhan. The NS manual. VINT Project. April 14, 2002.
[5] Marc Greis.Tutorial for the network simulator “NS”. VINT Group http://www.isi.edu/nsnam/ns/tutorial/
[6] Bernd Gloss, Michael Scharf, Daniel Neubauer. A more realistic random direction mobility model. University of Stuttgart. October 2005.
[7] David B. Johnson, David A. Maltz, Yih-Chun Hu. (2003), “The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks (DSR)”, Published by IETF as RFC, work in progress, April 2003.
[8] T. Clausen, Ed., P. Jacquet, Ed. (2003), “Optimized Link State Routing Protocol (OLSR)”, RFC 3626, IETF Network Working Group
[9] Todd Lammle. CCNA study guide 4th edition. SYBEX 2004.
[10] The SECAN-Lab of the University of Luxembourg. http://wiki.uni.lu/secan- lab/Ad-Hoc+Protocols.html
[11] V. Park and M. Corson (2001), “Temporally-Ordered Routing Algorithm (TORA)”, IETF Internet Draft, work in progress, 20 July 2001
[12] C. Perkins, E. Belding-Royer, S. Das. (2003), Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing, IETF Mobile Ad Hoc Network Working Group, Internet Draft, work in progress, 19 October 2003.
[13] Charles E. Perkins, Pravin Bhagwat. (1994), “Highly dynamic Destination- Sequenced Distance Vector routing (DSDV) for mobile computers”, ACM SIGCOMM Computer Comm. Rev., 4(24), pp. 234-244, 1994.
[14] Jochen H. Schiller. Mobile Communications, Addison-Wesley, 2nd edition, 2003
[15] Karthik Sadasivam. Tutorial for Simulation-based Performance Analysis of MANET Routing Protocols in ns-2. Page 4 – 9
[16] History of wireless. http://wirelesshistory.org
[17] Thomas Williams & Colin Keylley. Gnuplot 4.4 - An Interactive Plotting Program. March 2010.
PHỤ LỤC
1. Bảng các trường phụ thêm vào trong cấu trúc tệp vết phụ thuộc vào kiểu gói tin kiểu gói tin
Event Type Value Ý Nghĩa
--- [%s %d/%d %d/%d]
string Request or Reply Gói tin yêu cầu hoặc Trả lời