1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THÀNH TRUNG ĐỊNH TUYẾN CÓ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG MANET LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRUYỀN DỮ LIỆU MẠNG MÁY TÍNH..
Trang 11
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỊNH TUYẾN CÓ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG
MẠNG MANET
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRUYỀN DỮ LIỆU MẠNG MÁY TÍNH
Trang 22
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỊNH TUYẾN CÓ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
TRONG MẠNG MANET
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu mạng máy tính
Mã số: 604815
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRUYỀN DỮ LIỆU MẠNG MÁY TÍNH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Đình Việt
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Trường Đại học Công nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội, đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt khóa học; cảm
ơn tập thể lớp K19-MMT, tập thể lớp K19 chuyên ngành Mạng và Truyền thông máy tính, cảm ơn các thành viên trong nhóm nghiên cứu với những ý kiến góp ý quý báu trong quá trình tôi thực hiện đề tài Đặc biệt tôi chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn - PGS.TS Nguyễn Đình Việt, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong học tập và nghiên cứu Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè của tôi, những người đã luôn ở bên động viên và khích lệ tôi trong suốt khóa học Do thời gian
và điều kiện có hạn nên luận văn không tránh khỏi có những thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý từ bạn bè, thầy cô và những người quan tâm đến đề tài này
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng công bố trên bất cứ công trình nào khác
Học viên
Nguyễn Thành Trung
Trang 5MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 3
LỜI CAM ĐOAN 4
MỤC LỤC 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7
DANH MỤC BẢNG BIỂU 8
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 9
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 10
1.1 Mạng MANET 10
1.1.1 Sự phát triển và các ứng dụng trong mạng MANET 10
1.1.2 Các đặc điểm của mạng MANET Error! Bookmark not defined.
1.2 Các vấn đề cần giải quyết Error! Bookmark not defined 1.2.1 Định tuyến trong mạng MANET Error! Bookmark not defined 1.2.2 Vấn đề tiết kiệm năng lượng Error! Bookmark not defined 1.2.3 Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ Error! Bookmark not defined.
1.2.3.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined.
1.2.3.2 Tham số đặc trưng QoS Error! Bookmark not defined.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu luận văn Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MANET Error! Bookmark not defined
2.1 Giao thức DSDV (Destination – Sequenced Distance – Vector) Error! Bookmark not defined.
2.2 Giao thức AODV Error! Bookmark not defined 2.2.1 Tổng quan về giao thức AODV Error! Bookmark not defined 2.2.2 Cơ chế hoạt động Error! Bookmark not defined.
2.2.2.1 Tiến trình Discovery Error! Bookmark not defined.
2.2.2.2 Tạo Route Request: Error! Bookmark not defined.
2.2.2.3 Chuyển tiếp Route Request Error! Bookmark not defined.
2.2.2.4 Tạo Route Reply Error! Bookmark not defined.
2.2.2.5 Chuyển tiếp Route Relay Error! Bookmark not defined 2.2.3 Quản lý cục bộ Error! Bookmark not defined 2.2.4 Duy trì đường đi Error! Bookmark not defined.
2 2 5 T h ờ i g i a n h ế t h ạ n v à v i ệ c h ủ y b ỏ m ộ t đ ư ờ n g đ i Error! Bookmark not defined.
2.3 Phân tích giao thức AODV Error! Bookmark not defined 2.3.1 Modified AODV (MAODV) Error! Bookmark not defined.
2.3.1.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined.
2.3.1.2 Giao thức MAODV (Modified AODV) Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: BỘ MÔ PHỎNG MẠNG NS-2 VÀ MỘT SỐ CÔNG CỤ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU MÔ PHỎNG Error! Bookmark not defined
3.1 Tổng quan NS-2 Error! Bookmark not defined.
3.2 Đại cương về NS-2 Error! Bookmark not defined 3.2.1 Các chức năng mô phỏng của NS-2 Error! Bookmark not defined 3.2.2 Các thành phần của NS Error! Bookmark not defined 3.2.3 Kiến trúc của NS-2 Error! Bookmark not defined.
Trang 63.2.4 Các thành phần của mạng Error! Bookmark not defined.
3.3 Các mô hình chuyển động của các nút mạng được NS-2 hỗ trợ Error! Bookmark not defined 3.3.1 Mô hình Random Waypoint Error! Bookmark not defined 3.3.2 Mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
3.4 Công cụ để phân tích và biểu diễn kết quả mô phỏng Error! Bookmark not defined 3.4.1 Perl Error! Bookmark not defined 3.4.2 GNUPLOT Error! Bookmark not defined.
3.5 Thiết lập mạng mô phỏng MANET Error! Bookmark not defined 3.5.1 Thiết lập tô-pô mạng Error! Bookmark not defined 3.5.2 Thiết lập tham số của mô hình chuyển động của các nút mạng và thời gian mô phỏng Error! Bookmark not defined.
3.5.3 Thiết lập các nguồn sinh lưu lượng đưa vào mạng Error! Bookmark not defined 3.5.4 Lựa chọn thời gian mô phỏng Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG Error! Bookmark not defined
4.1 Các độ đo hiệu năng được dùng trong luận văn Error! Bookmark not defined.
4.2 Thực nghiệm mô phỏng Error! Bookmark not defined 4.2.1 Thiết lập giá trị cho các thông số mô phỏng Error! Bookmark not defined 4.2.2 Xây dựng và thi hành chương trình mô phỏng: Error! Bookmark not defined.
4.3 Phân tích số liệumô phỏng và đánh giá, so sánh các giao thức định tuyến AODV, DSDV Error! Bookmark not defined.
4.3.1 Kết quả thực hiện Error! Bookmark not defined.
4.3.1.1 Đánh giá, so sánh tỷ lệ phân phát gói tin thành công theo tốc độ chuyển động tăng dần của
các nút mạng Error! Bookmark not defined.
4.3.1.2 Đánh giá, so sánh trễ đầu cuối trung bìnhtheo tốc độ chuyển động tăng dần của các nút mạng Error! Bookmark not defined.
4.3.1.3 Đánh giá, so sánh thông lượng đầu cuốitheo tốc độ chuyển động tăng dần của các nút mạng Error! Bookmark not defined.
4.3.1.4 Đánh giá, so sánh tải định tuyến chuẩn hóa theo tốc độ chuyển động tăng dần của các nút mạng Error! Bookmark not defined.
4.3.2 Đánh giá hiệu năng hai giao thức AODV, DSDV Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined
Kết quả đạt được của luận văn Error! Bookmark not defined
TÀI LIỆU THAM KHẢO 11
PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
1 Chương trình mô phỏng mạng Adhoc Error! Bookmark not defined.
2 Đoạn mã Perl để phân tích tệp vết, tính thời gian trễ end-to-end trung bình Error! Bookmark not defined.
3 Đoạn mã Perl để phân tích tệp vết, tính chi phí định tuyến chuẩn hóa Error! Bookmark not defined.
4 Đoạn mã Perl để phân tích tệp vết, tính tỉ lệ phân phát gói tin thành công Error! Bookmark not defined.
5 Đoạn mã Perl để phân tích tệp vết, tính thông lượng trung bình Error! Bookmark not defined.
Trang 7DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineer
DSDV Destination-Sequenced Distance-Vector Routing
Trang 8DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3-1: Bảng mẫu dữ liệu để vẽ trong gnuplot Error! Bookmark not defined Bảng 3-2: Thiết lập định dạng cho bản vẽ và thực hiện vẽ đồ thị: Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-3: Cấu hình mạng mô phỏng Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-1: Bảng dữ liệu tỷ lệ phân phát gói tin thành công với mô hình
RandomWaypoint Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-2: Bảng dữ liệu tỷ lệ phân phát gói tin thành công với mô hình RandomWalk
Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-3: Bảng dữ liệu độ trễ đầu cuối trung bình với mô hình Random Waypoint
Error! Bookmark not defined Bảng 4-4: Bảng dữ liệu độ trễ đầu cuối trung bình với mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-5: Bảng dữ liệu thông lượng với mô hình Random Waypoint Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-6: : Bảng dữ liệu thông lượng với mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-7: Bảng dữ liệu tải định tuyến chuẩn hoá với mô hình Random Waypoint Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-8: Bảng dữ liệu tải định tuyến chuẩn hoá với mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
Trang 9DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2-1 Ví dụ định tuyến của DSDV Error! Bookmark not defined Hình 2-2: Quá trình lan truyền của gói tín RREQ Error! Bookmark not defined Hình 2-3 Đường đi ngược được tạo ra khi RREQ lan truyền trong môi trường Error! Bookmark not defined.
Hình 2-4: Đường đi từ nút nguồn và nút đích được hình thành Error! Bookmark not defined.
Hình 2-5: Lan truyền gói tin RERR Error! Bookmark not defined Hình 2-6: Khám phá tuyến trong MAODV Error! Bookmark not defined Hình 2-7: Minh họa việc gửi các gói tin RREP về nút nguồn Error! Bookmark not defined.
Hình 3-1: Mức độ phổ biến của các Error! Bookmark not defined Hình 3-2: Đơn gian hóa cách nhìn người sử dụng Error! Bookmark not defined Hình 3-3: Tính đối ngẫu của C++ và Otcl Error! Bookmark not defined Hình 3-4: Kiến trúc chung của NS-2 Error! Bookmark not defined Hình 3-5 Sự phân cấp lớp đối tượng Otcl Error! Bookmark not defined Hình 3-6: Nút Unicast và Multicast Error! Bookmark not defined Hình 3-7 Liên kết Error! Bookmark not defined Hình 3-8 Chèn các đối tượng Trace Error! Bookmark not defined Hình 3-9 Giám sát hàng đợi Error! Bookmark not defined.
Trang 10Hình 3-10: Di chuyển một nút theo mô hình Random Waypoint Error! Bookmark not defined.
Hình 3-11: Di chuyển của 8 nút theo mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
Hình 3-12:Diện tích mạng mô phỏng và các nút mạng Error! Bookmark not defined Hình 4-1: Tỷ lệ phân phát gói tin thành công với mô hình Random WayPoint Error! Bookmark not defined.
Hình 4-2: Tỷ lệ phân phát thành công với mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
Hình 4-3: Độ trễ trung bình đầu cuối của gói dữ liệu Error! Bookmark not defined Hình 4-4: Độ trễ trung bình đầu cuối với mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
Hình 4-5: Thông lương đầu cuối với mô hình Random Waypoint Error! Bookmark not defined.
Hình 4-6: Thông lượng đầu cuối với mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
Hình 4-7: Tải định tuyến chuẩn hóa với mô hình Random Waypoint Error! Bookmark not defined.
Hình 4-8: Tải định tuyến đầu cuối với mô hình Random Walk Error! Bookmark not defined.
Trang 11CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Mạng MANET
1.1.1 Sự phát triển và các ứng dụng trong mạng MANET
Mạng di động đặc biệt MANET (Mobile Adhoc Netwowk) là mạng tự cấu hình của các nút di động kết nối với nhau thông qua các liên kết không dây tạo nên mạng độc lập không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng Các thiết bị trong mạng có thể di chuyển một cách tự do theo mọi hướng, do đó liên kết của nó với các thiết bị khác cũng thay đổi một cách thường xuyên
Nguyên lý làm việc của mạng Adhoc bắt nguồn từ nguyên lý làm việc của mạng ALOHA, ra đời từ năm 1968 Trong mạng ALOHA, tuy các trạm làm việc là cố định nhưng giao thức ALOHA thực hiện việc quản lý truy cập kênh truyền dưới dạng phân tán, đây là cơ sở lý thuyết để phát triển kỹ thuật truy cập kênh phân tán vào mạng Adhoc
Năm 1973 tổ chức DARPA đã bắt đầu làm việc trên mạng vô tuyến gói tin PRnet Đây là mạng vô tuyến gói tin đa chặng đầu tiên Trong đó các nút mạng hợp tác với nhau để gửi dữ liệu tới một nút nằm ở xa khu vực kết nối thông qua một nút khác Nó cung cấp cơ chế cho việc quản lý hoạt động trên cơ sở tập trung và phân tán
Sau đó năm 1983 mạng SURAN (Surviable Radio Network) được đề xuất để có quy mô mạng lớn hơn Ngày nay mạng MANET được tổ chức IEEE quy chuẩn trong 802.11
Ứng dụng:
Quân sự: Hoạt động phi tập trung của mạng Adhoc và không phụ thuộc vào cơ sở
hạ tầng mạng là một yếu tố thiết yếu đối với lĩnh vực quân sự, nhất là trong các trường hợp chiến đấu khốc liệt, các cơ sở hạ tầng mạng bị phá hủy Lúc này mạng Adhoc là lựa chọn số một để các thiết bị truyền thông liên lạc với nhau một cách nhanh chóng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Tài liệu tiếng Việt
[1] PGS.TS Nguyễn Đình Việt, Bài giảng đánh giá hiệu năng mạng máy tính, 2012
Trang 12[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
2 Tài liệu tiếng Anh
[5] S Corson, J Macker (1999), “MANET: Routing Protocol Performance Issues and Evaluation considerations”, RFC 2501, IETF Network Working Group January 1999 [6] Goldsmith AJ and Wicker SB, “Design challenges for energy-constrained Adhoc wireless networks”, IEEE Wireless Communications 2002, Vol 9, Issue 4, PP 8–27 [7] V Kauadia and P.R Kumar, "Power Control and clustering in Adhoc networks", IEEE INFOCOM 2003
[8] 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
[9] The SECAN-Lab of the University of Luxembourg.http://wiki.uni.lu/secan-lab/Adhoc+Protocols.html
[10] http://monarch.cs.rice.edu/~santa/research/mobility/