phương pháp đã có
Chúng tôi sử dụng bộ mô phỏng mạng NS-2 để mô phỏng đề xuất mới. Ở tất cả các thí nghiệm, chúng tôi mô phỏng một vùng rộng 1000m×1000m. Số lượng các node là 15. Chúng tôi thay đổ số các node nhận và số các node gửi từ 2 đến 15. Trong
Application Transport Network MAC Physical Cross -lay er Network C oding
này từ nhóm CMU Monarch của trường đại học UCLA và chúng tôi sử dụng mô hình này cho tất cả các thí nghiệm. Chúng tôi thực hiện tất cả các phép đo sử dụng UDP traffic truyền ở tốc độ không đổi (CBR) và kích cỡ gói tin ở tầng MAC là 1500 byte. Tốc độ truyền của các node là 11Mbps, 5.5Mbps, 2Mbps và 1Mbps.
Chúng tôi không sử dụng giao thức bắt tay RTS/CTS của tầng MAC vì nó làm cho dung lượng giảm đi đáng kể.
Hình 4.7 đưa ra tổng thông lượng của 5 phương pháp (CLNC, MAODV, DSDV, DSR, AODV) khi số node gửi là 1, và số node nhận lần lượt là 2, 5, 10, 15. Nhìn hình 4.7 ta thấy rằng thông lượng của CLNC lớn hơn nhiều so với thông lượng của các phương pháp khác như AODV, DSDV, DSR. Ví dụ, khi số node nhận là 5, 10, 15 thì tổng thông lượng của CLNC tương ứng là 3.5 Mbps, 5.1 Mbps, 5.6 Mbps, trong khi đó tổng thông lượng của các phương pháp AODV, DSDV, DSR xấp xỉ bằng nhau và lần lượt bằng 1.5 Mbps, 3 Mbps, 4.2 Mbps. Thông lượng của MAODV cũng nhỏ hơn của CLNC với tổng thông lượng lần lượt là 2.7 Mbps, 5 Mbps, 5.2 Mbps khi số node nhận là 5, 10, 15. 0 1 2 3 4 5 6 2 5 10 15 Number of receivers Throu ghp ut ( M B ps ) CLNC MAODV AODV DSDV DSR
Hình 4.7. Tổng thông lượng (số node gửi là 1)
Hình 4.8 đưa ra tổng thông lượng của 5 phương pháp khi số node gửi là 2, số node nhận là 2, 5, 10, 15. Từ dữ liệu ở hình 4,8 ta có: khi số lượng node nhận là 10 hoặc 15, tổng thông lượng của CLNC là 8.0 Mbps và 6.6 Mbps, trong khi đó tổng thông lượng của MAODV là 7.0 Mbps và 6.1 Mbps, tổng thông lượng của AODV,
DSR là 3.0 Mbps và 4.2 Mbps, của DSDV là 1.5 Mbps và 4.1 Mbps. Như vậy thông lượng của CLNC lớn hơn từ 1.5 đến 2.5 lần thông lượng của AODV, DSDV, DSR khi số node nhận từ 5 đến 10. Khi số node nhận là nhỏ (2 hoặc 5), thông lượng của CLNC nhỏ hơn của MAODV (của CLNC là 2.2 Mbps và 6.1 Mbps trong khi của MAODV là 2.8 Mbps và 6.3 Mbps). Như vậy hình 4.7 và 4.8 đã chỉ ra rằng thông lượng của CLNC lớn hơn nhiều so với thông lượng của các phương pháp khác là AODV, DSDV, DSR và lớn hơn so với MAODV. Khi số node nhận tăng lên thì CLNC cũng hiệu quả hơn MAODV, khi số node nhận là nhỏ (2 hoặc 5) thì phương pháp CLNC kém hiệu quả hơn MAODV.
MAODV là một phương pháp định tuyến multicast thực sự. Nó là phương pháp định tuyến multicast phổ biến cho các mạng không dây. Chính vì vậy, thông lượng của MAODV thì khá cao so với các phương pháp như AODV, DSDV, DSR.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 5 10 15 Number of receivers T h ro u g h p u t ( M Bp s) CLNC MAODV AODV DSDV DSR
Hình 4.8. Tổng thông lượng (số node gửi là 2)
MAODV (Multicast Ad hoc On-Demand Distance Vector) là một phương pháp định tuyến multicast thích hợp cho các mạng không dây. Phương pháp này không có trong NS-2, vì vậy chúng tôi đã download và sử dụng bản cài đặt MAODV của Zhu [16] để đánh giá. Các phương pháp định tuyến như AODV, DSDV, DSR là các phương pháp định tuyến phổ biến dùng cho mạng không dây. Chúng tôi so sánh đề
xuất của chúng tôi với các phương pháp này và phương pháp định tuyến multicast MAODV.
Bảng 1
PDRVỚISỐCÁCNODENHẬNTỪ2ĐẾN15(KHISỐNODEGỬILÀ1) 2 3 5 10 15 CLNC 0.97660 0.96166 0.96390 0.93015 0.91023
MAODV 0.97723 0.97240 0.94693 0.91962 0.88452
DSDV 0.98241 0.94252 0.91524 0.90146 0.87969
Bảng 2
PDRVỚISỐCÁCNODENHẬNTỪ2ĐẾN15(KHISỐNODEGỬILÀ2) 2 3 5 10 15 CLNC 0.96342 0.96193 0.92341 0.93233 0.90432
MAODV 0.97685 0.96751 0.93015 0.89365 0.87689
DSDV 0.97387 0.95278 0.90478 0.88267 0.87569
PDR là tỉ lệ phân phát gói tin (Packet Delivery Ratio). Tham số này được tính bằng tổng các gói tin nhận được/(tổng số gói tin gửi đi × số các node nhận).
Bảng 1 thể hiện tỉ lệ phân phát gói tin PDR của các phương pháp CLNC, MAODV, DSDV khi số node gửi là 1 và số node nhận là 2, 3, 5, 10, 15. Khi số node nhận là 2 hoặc 3 thì PDR của CLNC là 0.97660 và 0.96166, trong khi PDR của MAODV là 0.97723 và 0.97240, của DSDV là 0.98241 và 0.94252. Như vậy khi số node nhận là nhỏ (2 hoặc 3 node) thì PDR của MAODV và DSDV lớn hơn của CLNC.
Khi số node nhận là 5, 10, 15 thì PDR của CLNC lại lớn hơn của MAODV và DSDV. Ví dụ khi số node nhận là 15 thì PDR của CLNC là 0.91023, của MAODV là 0.88452 và của DSDV là 0.87969.
Như vậy PDR của CLNC kém hơn của MAODV và DSDV khi số node nhận là nhỏ. Nhưng PDR của CLNC lại tốt hơn khi số các node nhận là lớn.
Bảng 2 thể hiện tỉ lệ phân phát gói tin PDR của các phương pháp CLNC, MAODV, DSDV khi số node gửi là 2 và số node nhận là 2, 3, 5, 10, 15. Tương tự như đối với Bảng 1. Trong trường hợp 10 hoặc 15 node nhận, PDR của CLNC cao hơn của
MAODV và DSDV, còn trong trường hợp 2, 3, 5 node thì PDR của CLNC lại kém hơn của MAODV.
Như vậy kết quả mô phỏng đã cho thấy khi số lượng các node là lớn và tốc độ di chuyển của các node nhanh thì phương pháp đề xuất có thông lượng và tốc độ phân phát gói tin lớn hơn các phương pháp MAODV, DSDV, AODV, DSR. Khi số lượng node nhận ít thì phương pháp đề xuất có hiệu năng thấp hơn các phương pháp còn lại.
Do đó phương pháp đề xuất phù hợp với các mạng không dây có sự thay đổi môi trường nhanh, độ nhiễu lớn, số lượng node nhận lớn và khả năng xử lý của node cao.
KẾT LUẬN
Mạng mesh không dây có tiềm năng lớn trong việc cung cấp truy cập Internet băng thông rộng, các mạng cục bộ không dây và các kết nối mạng cho các thiết bị di động hoặc cố định với giá thành thấp. Các ứng dụng multicast trong mạng mesh không dây ngày càng quan trọng trong cuộc sống của con người. Công nghệ mạng mesh không dây là một công nghệ mới và còn nhiều thách thức. Công nghệ này đã nhận được rất nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong vài năm gần đây.
Luận văn đã đi sâu vào nghiên cứu các phương pháp làm tăng hiệu năng cho các ứng dụng trong mạng mesh không dây, đặc biệt là các ứng dụng multicast. Sau đó luận văn đề xuất phương pháp mới sử dụng kỹ thuật thiết kế liên tầng và mã mạng làm tăng hiệu năng cho các ứng dụng multicast trong mạng mesh không dây.
Các kết quả đạt được
Nghiên cứu, trình bày về công nghệ mạng mesh không dây và các phương pháp multicast.
Nghiên cứu, tìm hiểu các vấn đề về mã mạng và các kỹ thuật thiết kế liên tầng.
Đề xuất phương pháp mới sử dụng kỹ thuật thiết kế liên tầng kinh nghiệm và mã mạng tuyến tính ngẫu nhiên làm tăng hiệu năng cho các ứng dụng
multicast trong mạng mesh không dây. Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp mới có hiệu năng tốt hơn các phương pháp đã có khi mạng có số node nhiều và sự thay đổi môi trường nhanh.
Bài báo kết quả của luận văn đã được chấp nhận gửi đăng ở hội thảo quốc tế về mạng thông tin (the International Conference on Information Networking 2008 - ICOIN 2008) diễn ra tại Hàn Quốc tháng 1 năm 2008 [4]. Tác giả luận văn cũng đã báo cáo kết quả của luận văn ở hội thảo quốc gia về nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin FAIR07 diễn ra tại Nha Trang tháng 8 năm 2007 [5].
Hướng nghiên cứu tiếp theo
Nghiên cứu, tìm hiểu các kỹ thuật mã mạng có sửa lỗi.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] R. Ahlswede, N. Cai, S.-Y.R. Li and R.W. Yeung, “Network Information Flow,” IEEE- IT, vol. 46, pp. 1204-1216, 2000.
[2] M. Chiang, “Balancing transport and physical layers in wireless multihop networks: jointly optimal congestion control and power control,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 23(1):104–106, January 2005.
[3] Ralf Koetter, Muriel Médard, “An algebraic approach to network coding,” IEEE/ACM Trans. Netw. 11(5): 782-795 (2003).
[4] Do Thi Minh Viet, Nguyen Hai Chau, Wonjun Lee, Ha Quang Thuy, “Using Cross-Layer Heuristic and Network Coding to Improve Throughput of Multicast Wireless Mesh Networks,” accepted in the International Conference on Information Networking 2008 (ICOIN 2008), January 2008, Korea.
[5] Do Thi Minh Viet, Nguyen Hai Chau, Wonjun Lee, Ha Quang Thuy, “A New
Approach to Improve Performance of Multicast Applications in Wireless Networks,” reported in the National Conference on Fundamental and Applied Information Technology Research – FAIR, August 2007, Vietnam.
[6] Tracey Ho, Muriel Médard, Ralf Koetter, David R. Karger, Michelle Effros, J. Shi, B. Leong, “A Random Linear Network Coding Approach to Multicast,” IEEE Transactions on Information Theory 52(10): 4413-4430 (2006)
[7] Y. Wu, “Network Coding for Multicasting,” Ph.D. Dissertation, Dept. of Electrical Engineering, Princeton University, Nov. 2005.
[8] Sachin Katti, Hariharan Rahul, Wenjun Hu, Dina Katabi, Muriel Médard, Jon Crowcroft, “XORs in the air: practical wireless network coding” SIGCOMM 2006: 243-254.
[9] S. Deb, M. Effros, T. Ho, D. R. Karger, R. Koetter, D. S. Lun, M. M´edard, and N. Ratnakar “Network coding for wireless applications: A brief tutorial” In
IWWAN, 2005.
[10] Y. Wu, P. A. Chou, K. Jain, “A comparison of network coding and tree packing,” to appear at the IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT 2004), June 27th-July 2nd, Chicago.
[11] Shirish Karande, Kiran Misra, and Hayder Radha, “CLIX: Network Coding and Cross Layer Information Exchange of Wireless Video,” IEEE International Conference on Image Processing (ICIP), October 2006.
Wireless Mesh Technologies 2006,” ABI project technical report.
[13] S. Shakkottai, T. S. Rappaport, P. C. Karlsson, “Cross-Layer Design for Wireless Networks,” IEEE Communications Magazine, Volume 41, No. 10, October 2003, pp. 74-80.
[14] Vijay T. Raisinghani, Sridhar Iyer, “Cross-layer design optimizations in wireless protocol stacks,” Computer Communications (Elsevier), v 27, n 8, 20 May 2004, p 720-4 DOI:10.1016/j.comcom.2003.10.011
[15] X. Lin, N. B. Shroff, R. Srikant, “A Tutorial on Cross-Layer Optimization in Wireless Networks,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications on " Non-Linear Optimization of Communication Systems,” vol. 24, Issue 8, June 2006, pp. 1452- 1463.
[16] Jun Yuan, Zongpeng Li, Wei Yu, Baochun Li, “A Cross-Layer Optimization Framework for Multihop Multicast in Wireless Mesh Networks,” in IEEE Journal on Selected Areas in Communicatoins (JSAC), 24(11):2092-2103, November 2006.
[17] L. Iannone, S.Fdida, “MRS: A Simple Cross-Layer Heuristic to Improve Throughput Capacity in Wireless Mesh Networks,” In proceedings of Conext 2005 Conference. Toulouse (France), October 2005.
[18] Arup Acharya, Ajay Bakre, B.R.Badrinath, “IP Multicast Extensions for Mobile Internetworking,” In IEEE INFOCOM 1996.
[19] M. Scott Corson, Stephen G. Batsell, “A Reservation Based Multicast RBM Routing Protocol for Mobile Networks,” Initial Route Construction phase, ACM Baltzer Journal of Wireless Networks.
[20] Elena Pagani, Gian Paolo Rossi, “Reliable Broadcast in Mobile Multihop Packets Network,” In ACM MOBICOM, pp34-42, 1997.
[21] R. Bruno, M. Conti, and E. Gregori. “Mesh networks: commodity multihop ad hoc networks,” IEEE Communications Magazine, 43(3):123–131, 2005.
[22] P. A. Chou, Y. Wu, and K. Jain. “Practical network coding”. In Proceedings of 41st Annual Allerton Conference on Communication,Control, and Computing, October 2003.
[23] S.-Y. R. Li, R. W. Yeung, and N. Cai, “Linear network coding,” IEEE Transactions on Information Theory, 49:371-381, 2003.
PDF Merger
Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Merger! To remove this page, please
register your program!
Go to Purchase Now>>
Merge multiple PDF files into one
Select page range of PDF to merge
Select specific page(s) to merge