Theo các kết quả đánh giá ở trên, các đề xuất cải tiến của giao thức DSR, AODV có hiệu quả trong khoảng mật độ lưu lượng mạng trung bình từ khoảng 35% đến 75%, đây cũng là mật độ lưu lượng thường xuyên sử dụng và cần phải cải tiến để tăng hiệu quả của các hệ thống mạng không dây nói chung cũng như hệ thống mạng MANET.
Về mặt mật độ lưu lượng, trong trường hợp mật độ lưu lượng mạng nhỏ hơn 50% và lớn hơn 20% tính theo trung bình mật độ lưu lượng, thì của thuật toán MAR-DSR, MAR- AODV được đề nghị áp dụng. Trong trường hợp mật độ lưu lượng mạng trung bình cao hơn trên 50% và nhỏ hơn 75% tính theo trung bình mật độ lưu lượng, thì hiệu quả của thuật toán MAR2-AODV cao hơn so với các thuật toán cải tiến MAR-AODV và MAR- DSR và được đề nghị áp dụng.
Trong các đề xuất này, được đánh giá với tốc độ di chuyển của các nút mạng trong khoảng trung bình và trung trình cao (tốc độ thấp hơn 21 m/s) thì đạt các kết quả trên, với các trường hợp tốc độ di chuyển của nút cao hơn thì chưa đánh giá. Trong đó, thuật toán MAR2-AODV cũng được đề nghị áp dụng trong trường hợp nút mạng di chuyển ở mức trung bình cao hơn so với các thuật toán còn lại. Trong thực tế, với tốc độ di chuyển của nút mạng cao hơn 21 m/s thì không phù hợp với công nghệ truyền dẫn của hệ thống mạng MANET đang áp dụng hiện nay, nên đề tài luận án chỉ tập trung nghiên cứu tốc độ di chuyển nhỏ hơn 21 m/s (75.6 km/h).
108
3.6 Kết luận Chƣơng 3
Trong chương này, luận án đã trình bày tưởng về sử dụng tác tử trong việc điều khiển định tuyến, trong đó đưa ra mô hình hoạt động của tác tử và đưa ra giải pháp sử dụng tác tử điều khiển quá trình định tuyến của thuật toán định tuyến điều khiển theo yêu cầu cụ thể cải tiến thuật toán định tuyến DSR và AODV. Với tưởng đề xuất hàm trọng số để tính toán đường đi hiệu quả hơn để đưa các tham số vào ngoài các tham số khoảng cách hoặc đếm bước truyền trong giao thức định tuyến DSR và AODV tương ứng. Luận án đã trình bày giải pháp đưa tham số tắc nghẽn vào hàm tính trọng số để cập nhật đường đi của quá trình khám phá lộ trình, đây cũng là một vấn đề có nghĩa khoa học và thực tiễn để áp dụng cho các đề xuất cải tiến các thuật toán định tuyến theo yêu cầu trình bày ở các phần trên.
Tác giả đã đề xuất thuật toán định tuyến MAR-DSR trên cơ sở cải tiến thuật toán định tuyến DSR, sử dụng tác tử để cải tiến cơ chế điều khiển với chức năng chính là cập nhật thông tin trạng thái của nút mạng dựa trên tắc nghẽn và khoảng cách giới hạn truyền tải. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc tích hợp tác tử vào thuật toán DSR đã mang lại hiệu quả về mặt xác suất tắc nghẽn trong trường hợp mật độ lưu lượng trung bình trên toàn mạng ở mức trung bình đến mức trung bình cao.
Một đề xuất chính của luận án cũng trình bày trong chương này gồm hai thuật toán cải tiến là MAR-AODV và MAR2-AODV với tưởng chính là sử dụng tác tử để điều khiển quá trình khám phá lộ trình bằng cách cập nhật tình trạng tắc nghẽn trong mỗi nút mạng thông qua hàm tính trọng số để chọn lại đường đi phù hợp. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc tích hợp tác tử vào thuật toán AODV đã mang lại hiệu quả về mặt xác suất tắc nghẽn mạng, trong khi đó nó không làm tăng độ trễ truyền dẫn trung bình. Đây là một kết quả có nghĩa trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng MANET sử dụng tác tử.
Mục 3.4 của chương này cũng trình bày so sánh và đánh các kết quả của các thuật toán cải tiến MAR-DSR, MAR-AODV và MAR2-AODV để thấy rõ hiệu quả của các thuật toán cải tiến theo từng trường hợp khác nhau. Các thuật toán này sử dụng một mô hình tác tử chung về nguyên l , phương thức hoạt động; trong mỗi thuật toán sử dụng phương pháp tính toán tình trạng tắc nghẽn CP của nút mạng là khác nhau, trong đó đưa ra hàm tính toán trọng số đường đi của các thuật toán dựa trên các tham số tắc nghẽn và khoảng cách giới hạn truyền tải. Trong quá trình đánh giá và so sánh kết quả mô phỏng, tác giả đã thực hiện mô phỏng nhiều lần để lấy kết quả trung bình và chứng minh tính tin cậy của thuật toán cải tiến.
Mục 3.5 trình bày các đề xuất áp dụng của các đề xuất cải tiến để có thể nghiên cứu áp dụng cho các trường hợp cụ thể.
110
KẾT LUẬN VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN
Qua phân tích, đánh giá các hướng nghiên cứu về cải tiến giao thức định tuyến của MANET và các nghiên cứu cải tiến giao thức giao thức DSR và AODV. Luận án đã đưa ra đề xuất cải tiến giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu DSR, AODV cho mạng MANET để tăng hiệu quả truyền thông giữa các nút của mạng MANET và góp phần tăng hiệu năng của mạng MANET. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài luận án, tác giả đã đạt được một số kết quả chính sau đây:
1) Xây dựng mô hình tích hợp tác tử và hàm trọng số vào điều khiển định tuyến trong hai giao thức DSR và AODV
Với tưởng cải tiến giao thức định tuyến DSR, AODV trên các cơ sở hai giao thức này cùng nguyên l hoạt động của cơ chế khám phá lộ trình, luận án sử dụng tác tử FA và BA để thực hiện điều khiển khám phá lộ trình thông qua việc đưa ra hàm tính toán trọng số thay cho thông tin mặc định của thuật toán định tuyến là đường đi ngắn nhất (mức độ kết nối của các nút) trong DSR hay Hop count trong AODV. Đây là một đề xuất có nghĩa trong lớp bài toán định tuyến điều khiển theo yêu cầu cùng sử dụng cơ chế điều khiển định tuyến tương đương, do việc sử dụng hàm trọng số được đề xuất dựa trên các tham số đầu vào để đạt được mục tiêu của việc chọn đường đi theo các tiêu chí khác nhau như tiêu chí tắc nghẽn, cân bằng tải. Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng tiêu chí tắc nghẽn, đề xuất này được trình bày trong mục 3.2.1 Chương 3. Với việc sử dụng FA, BA trong mô hình tác tử đề xuất sẽ tăng hiệu quả trong việc chọn lộ trình, đề xuất mô hình này được trình bày trong mục 1.4.2.2 Chương 1 và mục 3.2.2 Chương 3. Việc đưa ra mô hình tác tử và kết hợp với việc đề xuất hàm trọng số Wsd (mục 3.2) để tính toán giá trị trọng số chọn đường đi là một đề xuất có nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc cải tiến các giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu DSR và AODV.
2) Đề xuất thuật toán cải tiến cho giao thức định tuyến DSR
Với tưởng chính của đề xuất cải tiến giao thức định tuyến DSR là cải tiến quá trình khám phá lộ trình thông qua hàm trọng số Wsd (3.6) với tiêu chí chọn đường đi dựa trên cả tham số tắc nghẽn và khoảng cách giữa các nút của thuật toán định tuyến DSR. Tác giả đã đề xuất giao thức cải tiến là MAR-DSR, thuật toán cải tiến này hiệu quả so với DSR trong trường hợp mạng có mật độ lưu lượng trung bình và cao trong khoảng từ 35% đến 75% theo kết quả đã được trình bày trong mục 3.3.1 Chương 3 và đã được công bố tại công trình số (2).
3) Đề xuất thuật toán cải tiến cho giao thức định tuyến AODV
Đây là kết quả chính và quan trọng của luận án, từ việc đưa ra mô hình tác tử FA, BA tương tự như trường hợp của DSR và đưa ra đề xuất cải tiến cho giao thức định tuyến AODV. Tác giả đã đề xuất các thuật toán cải tiến MAR-AODV và MAR2-AODV trên cơ
111
sở cải tiến thuật toán định tuyến AODV. Tương tự như cải tiến cho giao thức DSR, tác giả sử dụng tác tử trong việc thu nhận thông tin và tính toán giá trị trọng số tình trạng nút theo tham số tình trạng tắc nghẽn, trong đó đề xuất hàm tính toán trọng số Wsd (3.6) dựa vào tham số tắc nghẽn CP, trong đó sử dụng hàm (3.8) để tính CP cho thuật toán cải tiến MAR- AODV. Đối với thuật toán cải tiến MAR-AODV, kết quả của thuật toán cải tiến tốt hơn AODV trong trường hợp mật độ lưu lượng trung bình trong khoảng từ 40% đến 80%. Như vậy trong khoảng mật độ lưu lượng này, tỷ lệ phát gói tin thành công của MAR-AODV cao hơn AODV và kết quả này được công bố tại công trình số (3) cũng như trình bày trong mục 3.3.2.2 Chương 3. Từ cải tiến MAR-AODV đã đề xuất, tác giả đánh giá các ưu nhược điểm và đề xuất thêm tham số về số nút láng giềng trong hàm trọng số Wsd theo hàm (3.9) để tính CP cho thuật toán cải tiến MAR2-AODV. Kết quả mô phỏng và đánh giá cho thấy, MAR2-AODV cho hiệu quả tốt hơn MAR-AODV và AODV như đã được đánh giá chi tiết trong mục 3.3.3 và 3.4.1 Chương 3 và kết quả được công bố tại công trình số (5).
Với việc đề xuất các thuật toán cải tiến như trên, kết quả mô phỏng và đánh giá các thuật toán đề xuất cho thấy rằng việc tích hợp tác tử vào điều khiển định tuyến đã mang lại hiệu quả khi áp dụng trong trường hợp mật độ lưu lượng trên toàn mạng ở mức trung bình và trung bình cao, đó cũng là khoảng mật độ lưu lượng hệ thống mạng thường sử dụng và chiếm tỷ lệ sử dụng cao trong thực tế đặc biệt là các hệ thống mạng không dây như MANET. Đây là một kết quả có nghĩa khoa học và thực tiễn để hướng đến cải tiến các giao thức định tuyến hoặc chuẩn hóa các giao thức định tuyến trong các trường hợp áp dụng này. Để đánh giá tính tin cậy của thuật toán cải tiến cũng như kết quả mô phỏng, tác giả đã thực hiện các kịch bản mô phỏng khác nhau với số nguồn phát khác nhau để đánh giá xác suất gói tin rơi cũng như thông lượng, mô phỏng nhiều lần để thống kê giá trị trung bình các kết quả và đã chứng minh được các thuật toán đề xuất cho kết quả tin cậy và khách quan, các kết quả này được trình bày chi tiết trong mục 3.3.1 và 3.3.2 của Chương 3.
112
HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
Trên cơ sở những kết quả đã đạt được trong quá trình thực hiện nghiên cứu của đề tài luận án, nghiên cứu sinh tiếp tục đánh giá, nghiên cứu các hướng cải tiến cho hai giao thức định tuyến DSR và AODV để nâng cao hiệu quả thực thi của giao thức định tuyến đó trong các trường hợp khác nhau. Một vấn đề có thể xem xét nghiên cứu là khả năng kết hợp tác tử vào việc tính toán các trọng số thông qua các tham số đưa vào khác nhau tùy theo các yêu cầu cụ thể đưa vào trong giao thức định tuyến có cơ chế hoạt động tương tự như DSR và AODV. Đây là một hướng mở cho các nghiên cứu cải tiến giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu cho mạng MANET. Trong đó, tác giả tiếp tục nghiên cứu tích hợp sâu tác tử vào giao thức cải tiến DSR, AODV và các giao thức khác tương tự ở mức thông minh hơn với khả năng phán đoán dựa trên các thông tin và trọng số tính toán. Ví dụ, thuật toán có khả năng chọn lộ trình dựa trên khả năng phán đoán đường đi thông qua kết quả tính toán của hàm tính trọng số phù hợp hoặc các tham số khác để dự đoán đường đi phù hợp. Nghiên cứu kết hợp các cải tiến giao thức định tuyến của lớp bài toán này để có thể tổng quát hóa một mô hình hiệu quả hơn hướng đến tăng hiệu năng của mạng MANET; có thể nghiên cứu thay đổi tham số CP phù hợp với các trường hợp mật độ lưu lượng khác nhau để tối ưu hơn việc chọn đường đi và áp dụng trong thực tế; có thể chuẩn hóa các giao thức với những cải tiến đã đưa ra để tăng hiệu quả của giao thức áp dụng góp phần nâng cao hiệu năng của mạng MANET.
113
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
(1) Cung Trọng Cường, Võ Thanh Tú, Nguyễn Thúc Hải (2012) Một giải pháp nâng cao hiệu quả của giao thức định tuyến AODV sử dụng tác tử di động, Kỷ yếu hội thảo Quốc gia về Công nghệ thông tin lần thứ 15, Hà Nội, 12.2012, pp. 180-184 (2) Cung trọng Cường, Võ Thanh Tú, Nguyễn Thúc Hải (2013) Một giải pháp cải tiến
định tuyến DSR dựa trên tác tử di động trong mạng MANET, Tạp chí Tin học và Điều khiển học, T.29, S.1, 2013, pp.31-42
(3) Cung Trong Cuong, Vo Thanh Tu, Nguyen Thuc Hai (2013) MAR-AODV: Innovative Algorithm in MANET based on Mobile Agent, 27th International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops (AINA-2013), Bacerlona, Spain, 03.2013, pp. 62-66
(4) Cung Trọng Cường, Võ Thanh Tú, Nguyễn Thúc Hải (2013) Đánh giá giải pháp cải tiến giao thức định tuyến theo yêu cầu sử dụng công nghệ tác tử, Fundamental and Applied IT Research (FAIR), 06.2013, pp.97-102
(5) Cung Trọng Cường, Nguyễn Thúc Hải, Võ Thanh Tú (2014) Một thuật toán cải tiến sử dụng tác tử di động nâng cao hiệu quả giao thức định tuyến AODV, Chuyên san Các Công trình Nghiên cứu, Phát triển và Ứng dụng Công nghệ Thông tin và Truyền thông, tạp chí Công nghệ Thông tin và Truyền thông Kỳ 3, Số 11(31), Tập V-1, 2014, pp.51-58
114
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[1] Nguyễn Thúc Hải (2009) Mạng máy tính và hệ thống mở (tái bản lần thứ 1). NXB Giáo dục
[2] Nguyễn Đình Việt (2008) Bài giảng Đánh giá hiệu năng mạng máy tính. NXB Đại học quốc gia Hà Nội
[3] Nguyen Tri Nhan, Vo Thanh Tu (2013) Evaluating the efficiency for clustering mobile ad hoc networks of AODV and DSR protocol. FAIR’2013, 12.2013 pp. 140-
147
[4] Võ Thanh Tú (2012) Giáo trình sau đại học Mạng và truyền dữ liệu nâng cao. NXB Đại học Huế
TIẾNG ANH
[5] A. Biezczad, B. Pagurek, T. White (1998) Mobile agent for Network Management.
IEEE Vol.1, Issue: 1, pp. 2-9
[6] A. Rathinam, V.Natarajan, S.Valina, A.Viswanath (2008) An FPGA Implementation
of Improved AODV Routing Protocol For Route Repair Scheme. First International
Conference on Emerging Trends in Engineering and Technology, 07.2008, pp. 971- 974
[7] Abhilasha Gupta, Raksha Upadhyay, Uma Rathore Bhatt (2014) MIKBIT - Modified
DSR for MANET. International Confernce on Issues and Challenges in Inteelligent
Computing Techniques (ICICT), Ghaziabad, 02.2014, pp. 268-271
[8] András Varga (2014) OMNeT++ User Manual. OpenSim Ltd, Available at
http://www.omnetpp.org/doc/omnetpp/manual/usman.html
[9] Andrew S.Tanenbaum, David J. Wetherall (2011) Computer Networks, Firth
Edition. Prentice Hall
[10] Andrew S.Tanenbaum, Maarten Van Steen (2007) Distributed systems: Principles and paradims. Pearson Prentice Hall, ISBN: 0-13-239227-5
[11] Ashish K Maurya, Disnesh Singh, Ajeet Kumar, Ritesh Maurya (2014), Random Waypoint Mobility Model based Performance Estimation of On-Demand Routing Protocols in MANET for CBR Applications. International Conference on Computing
for Sustainable Global Development (INDIACom 2014), New Dehli, 03.2014, pp.835-839
[12] Ashish K Shukla, Neeraj Tyagi (2006) A new Route Maintenance in Dynamic Source Routing Protocol. The 1st International Symposium on Wireless Pervasive Computing, ISBN: 0-7803-9410-0, 01.2006, pp.1-4
[13] Ashwini. B. Patil (2012), Survey of Load Balancing Routing in MANET.
International Journal of Emerging Trends & Technology in Computer Science (IJETTCS), Vol.1, No.3, pp.133-141
115
[14] Asma Tuteja, Rajneesh Gujral, Sunil Thalia (2010) Comparative Performace Analysis of DSDV, AODV and DSR Routing Protocols in MANET using NS2.
International Conference on Advances in Computer Engineering, Bangalore, 06.2010, pp.330-333
[15] Arun Kumar B. R, Lokanatha C. Reddy, Prakash S. Hiremath (2008) Performance Comparison of Wireless Mobile Ad-Hoc Network Routing Protocols, IJCSNS
Internatial Journal of Computer Science and Network Security, Vol.8, No.6, pp.337- 343
[16] Athanasios Bamis, Azzedine Boukerche, Ioannis Chatzigiannakis, Sotiris Nikoletseas (2008) A mobility aware protocol synthesis for efficient routing in ad hoc mobile networks, Computer Networks 52, pp.130-154
[17] Azzedine Boukerche, Youglin Ren (2007) A novel solution based on Mobile Agent for Anonymity in Wireless and Mobile Ad hoc Networks. Q2SWinet’07, Chania,
Crete Island, pp.86-94
[18] Bakhsh Helen, Abdullah Adbullah (2008) ARPM: Agent-based Routing Protocol For MANET .Int. J. Internet Protocol Technology, Vol. 3, No. 2, pp.136–146
[19] Bego Blanco Jauregui, Fidel Liberal Malaina (2011) New Approaches to Mobile Ad hoc Network Routing: Application of Intelligent Optimization Techniques to Multicriteria Routing, Mobile Ad hoc Networks: Current Status and Future Trends,
CRC Press 2011, ISBN: 798-1-4398-5651-2, pp.171-200
[20] Bernardo Leal and Luigi Atzori (2011) Connecting Moving Smart Object to the
Internet: Potentialities and Issues When using Mobile Ad hoc Network Technologies, Mobile Ad hoc Networks: Current Status and Future Trends. CRC Press 2011, ISBN:798-1-4398-5651-2, pp.313 -328
[21] C. Perkins, E. Belding-Royer, S. Das (2003) Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV) Routing. Copyright © The Internet Society (2003), Available at
https://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt
[22] Christian Lochert, Björn Scheuermann and Martin Mauve (2007) Survey on congestion control for mobile ad hoc networks. Wireless coummunications and
Mobile Computing, pp.655-676
[23] D. Johnson, Y. Hu, D. Maltz (2007) The Dynamic Source Routing Protocol (DSR). Copyright © The IETF Trust (2007), Available at http://www.ietf.org/rfc/rfc4728.txt [24] David B. Johnson, David A. Maltz Josh Broch (2001) DSR: The Dynamic Source
Routing Protocol for Multi-Hop Wireless Ad Hoc Networks, Addison-Wesley
Longman Publishing Co., Inc. Boston, MA, USA©2001, pp.139-172