Đánh giá hiệu năng của giao thức định tuyến AODV và AOMDV trong mạng ad hoc

Các thiết bị đó có thể giao tiếp với các nút mạng khác ngay lập tức trong vùng phủ sóng hay một thiết bị không dây khác ngoài bên ngoài với điều kiện có các nút trung gian để chuyển tiếp

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu đề tài “ Đánh giá hiệu năng của giao thức định tuyến AODV và AOMDV trong mạng Ad Hoc ” đã được hoàn thiện

Để đạt được kết quả này, em đã hết sức nỗ lực đồng thời cũng nhận được rất nhiều

sự quan tâm, giúp đỡ và ủng hộ của thầy cô, gia đình và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn Bộ môn Mạng và truyền thông - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Trường ĐH CNTT&TT đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp này Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô giáo đã tận tình giảng dạy, trang bị cho chúng em những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn ThS Đỗ Đình Cường đã tận tình

hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo và đóng góp ý kiến cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án

Mặc dù em đã nỗ lực để hoàn thành đồ án song vẫn không tránh khỏi thiếu sót kính mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viênNguyễn Thị Yến

LỜI CAM ĐOAN

Em xin hứa toàn bộ việc làm đồ án do em làm và có sự tham khảo ở các tài liệu tham khảo Đồ án của em không trùng lặp với các đồ án mà em và thầy giáo hướng dẫn đã biết

Thái nguyên, ngày 08 tháng 06 năm 2015

Sinh viên Nguyễn Thị Yến

1.4 NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI MẠNG AD HOC 131.4.1 Chi phí cho việc sử dụng tần số 13

1.4.2 Cơ chế truy nhập 13

1.4.3 Định tuyến và chuyển tiếp gói tin 14

1.4.4 Hiệu quả sử dụng nguồn nuôi 14

CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC 21

2.1 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CỔ ĐIỂN 21

2.1.1 Định tuyến dựa trên trạng thái liên kết 22

2.1.2 Định tuyến dựa trên vector khoảng cách 22

2.2 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO MẠNG AD HOC 23

2.2.1 Các yêu cầu chung 23

2.2.2 Phân loại26

2.3 AD HOC ON- DEMAND DISTANCE VECTOR ROUTING (AODV)30

2.3.1 Khám phá tuyến32

2.3.2 Thiết lập tuyến đường ngược 33

2.3.3 Thiết lập tuyến đường thuận 34

2.3.4 Quản lý bảng định tuyến 36

2.3.5 Duy trì tuyến 36

2.3.6 Xử lý lỗi, hết hạn và xóa bỏ tuyến 37

2.3.7 Quản lý kết nối nội vùng 39

2.3.8 Sửa chữa nội vùng 40

2.4 AD HOC ON- DEMAND MULTIPATH DISTANCE VECTOR ROUTING (AOMDV) 42

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM NS2 VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG CÁC KỊCH BẢN MÔ PHỎNG GIAO THỨC MẠNG 45

3.2.3 Khởi tạo node 54

3.2.4 Khởi tạo link 55

3.2.5 Khởi tạo Network Agents 56

3.3.2 Thực hiện mô phỏng mạng không dây trong NS2 63

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNGGIAO THỨC ĐỊNH

4.1 THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC MẠNG AD HOC 70

4.1.1 Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin 70

4.1.2 Trễ từ đầu cuối đến đầu cuối 70

4.1.3 Thông lượng từ đầu cuối đến đầu cuối 71

4.2 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG DỰA TRÊN KẾT QUẢ MÔ

4.2.1 Cách thức phân tích kết quả mô phỏng của NS-2 71

4.2.2 Công cụ phân tích kết quả mô phỏng Perl 72

4.2.3 Mô hình hóa các kịch bản mô phỏng 73

4.2.4 Khảo sát và phân tích kết quả 74

KẾT LUẬN 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Mô hình mô tả khái niệm mạng Ad hoc 10

Hình 1.2 Ứng dụng cho các dịch vụ khẩn cấp khi có thiên tai 16

Hình 1.3 Ứng dụng trong các hội nghị 17

Hình 1.4 Ứng dụng cho home networking 17

Hình 1.5 Ứng dụng cho mạng cá nhân 18

Hình 1.6 Ứng dụng cho mạng xe cộ 19

Hình 2.1 Hệ tọa độ cơ bản mô tả môi trường mạng Ad Hoc 24

Hình 2.2 Các dạng định tuyến trong mạng Ad-hoc 26

Hình 2.3 Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc 27Hình 2.4 Quá trình khám phá tuyến trong AODV 32

Hình 2.5 Thiết lập tuyến đường đi ngược 34

Hình 2.6 Thiết lập tuyến đường thuận 35

Hình 3.1 Mô hình đơn giản của NS 46

Hình 3.2 Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong Nam 47

Hình 3.1 Kiến trúc của NS2 47

Hình 3.2 TclCL hoạt động như liên kết giữa A và B 48

Hình 3.5 Sự liên kết các đối tượng cơ bản trong NS 54

Hình 3.6 Node unicast và node multicast 55

Hình 3.7 Link 56

Hình 3.8 Chèn đối tượng trace 61

Hình 4.1 Một mô hình kịch bản mô phỏng 73

Hình 4.2 Simulation Time Vs Packet Delivery Ratio 75

Hình 4.3 Simulation Time Vs Packets Dropped 76

Hình 4.4 Simulation Time Vs Throughput (Mbps) 77

Hình 4.5 Simulation Time Vs End-to-End Delay (Sec) 78

Hình 4.6 Simulation Time Vs Routing overhead 79

BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Chữ viết

tắt

ABR Associativity-Based Routing Định tuyến theo liên kết

AODV Ad Hoc On-Demand Distance

Vector

Giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu Ad hocAOMDV Ad Hoc On-Demand Multipath

Giao thức cấu hình host động

FDMA Frequency division multiple

access

Đa truy cập phân chia theo sóng

IEEE Institute of electrical and

electronics engineers

Học viện kĩ sư điện và điện tử

MAC Media access control Điều khiển truy cập đường truyềnMANET Mobile ad hoc network Mạng di động không dây tùy biến

TCP Transmission power control Điều khiển công suất truyền

WLAN Wireless local area network Mạng không dây cục bộ

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự gia tăng nhanh chóng về số lượng cũng như công nghệ của các thiết bị di động kéo theo nhu cầu của người sử dụng công nghệ không dây ngày càng cao và đa dạng.Vì vậy để đáp ứng được xu thế đó, mạng thông tin không dây ngày nay phải gánh vác trọng trách lớn hơn là giải quyết vấn đề về lưu lượng đa phương tiện, tốc độ cao, chất lượng ngày càng phải tốt hơn

Song song với yêu cầu hỗ trợ đa phương tiện với chất lượng dịch vụ (QoS) đảm bảo, các công nghệ giao tiếp không dây khác nhau đã xuất hiện, Ad hoc là một kiểu mạng thông tin không dây linh hoạt Đó là tập hợp của hai hay nhiều thiết

bị được trang bị khả năng nối mạng và truyền thông không dây Các thiết bị đó có thể giao tiếp với các nút mạng khác ngay lập tức trong vùng phủ sóng hay một thiết bị không dây khác ngoài bên ngoài với điều kiện có các nút trung gian để chuyển tiếp thông tin từ nút nguồn đến nút đích Ad hoc có khả năng tự tổ chức và thích nghi, khi đã hình thành có thể bị giải tán bất cứ lúc nào mà không cần đến bất

cứ sự quản trị hệ thống nào Ad hoc có nhiều dạng khác nhau và có thể di chuyển, đứng độc lập hay nối mạng Các nút mạng có thể phát hiện sự có mặt của các thiết

bị khác trong giải vô tuyến và thực hiện sự bắt tay cần thiết để cho phép truyền thông, chia sẻ thông tin và dịch vụ Topo của mạng thông tin tùy biến thay đổi động do các thiết bị không bị ràng buộc vào một vị trí cụ thể nên việc truy nhập phương tiện tập trung Giao thức định tuyến phải giảm lưu lượng điều khiển, đơn giản tính toán đường định tuyến Chính vì thế giao thức định tuyến đóng vai trò quan trọng trong vận hành mạng Ad hoc

Đề tài có ý nghĩa thiết thực trong việc nghiên cứu và phát triển các môi trường giả lập mạng, đồng thời xây dựng nên một cơ sở nền tảng lý thuyết về xây dựng môi trường và các công cụ giả lập mạng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC

Chương này đề cập đến các vấn đề :

+ Khái niệm tổng quan về mạng Ad-Hoc

+ Đặc điểm của mạng Ad-Hoc

Xã hội phát triển, con người vận động không ngừng, một người kết nối vào mạng bằng cáp vật lý thì việc di chuyển của họ bị hạn chế, nhu cầu đặt ra là vừa kết nối vừa có thể di chuyển và có thể kết nối bất cứ đâu một cách đơn giản Chính nhu cầu này đã kích thích ngành công nghiệp mạng không dây tiềm năng phát triển mạnh mẽ

Mạng Ad hoc là một kiểu mạng không dây rất linh hoạt Đó là tập hợp của hai hay nhiều thiết bị được trang bị khả năng nối mạng và truyền thông không dây Các thiết bị như vậy có thể giao tiếp với tất cả thiết bị mạng khác ngay lập tức trong dải vô tuyến (vùng phủ sóng, phạm vi mà thiết bị mạng đó nhận biết được) hay một thiết bị vô tuyến khác nằm ngoài dải vô tuyến của chúng với điều kiện có các node trung gian để chuyển tiếp thông tin từ node nguồn đến node đích Thiết bị

hỗ trợ mạng Ad hoc đa dạng và sử dụng khá phổ biến như laptop, điện thoại di động Internet Vì có nhiều ưu thế vượt trội và những thách thức cần giải quyết, ngày nay mạng Ad hoc đã và đang được nghiên cứu triển khai thành công ở một số nước mà phổ biến là Mỹ Mạng Ad hoc đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như khắc phục thảm họa thiên nhiên, quốc phòng, y tế, hội nghị nên có xu hướng ứng

dụng rộng rãi trên thế giới.

 KHÁI NIỆM

Mạng Ad hoc là tổ hợp của các node di động được kết nối với nhau bằng các liên kết không dây, các node tự do di chuyển nên kiến trúc mạng có thể thay đổi liên tục mà không dự đoán được Mỗi node mạng có một giao diện vô tuyến giao tiếp với các node mạng khác thông qua sóng vô tuyến hoặc hồng ngoại Các mạng này không dùng bất cứ sự hỗ trợ cơ sở hạ tầng mạng cố định hay chịu sự quản lí tập trung nào Đây là một đặc điểm riêng biệt của mạng Ad hoc so với các mạng không dây truyền thống – mạng chia ô, mạng WLAN, trong đó các node (các thuê bao di động ) liên lạc với nhau thông qua trạm vô tuyến cơ sở

Hình 1.1 Mô hình mô tả khái niệm mạng Ad hoc

Trong Ad hoc không tồn tại khái niệm quản lý tập trung, nó đảm bảo mạng

sẽ không bị sập vì trường hợp nút mạng di chuyển ra ngoài khoảng truyền dẫn của các nút mạng khác Nút mạng có thể ra vào bất cứ lúc nào Do khoảng truyền dẫn của nút mạng là hạn chế nên chúng trao đổi thông tin bằng phương pháp truyền gói tin qua nhiều bước (Multihops) Để làm được điều này, thì tất cả các nút mạng phải

có khả năng chuyển tiếp gói tin đến nút mạng khác, do vậy tất cả các nút mạng

trong Ad hoc có thể hoạt động như máy trạm và router Nên nút mạng có thể bao gồm một router và một máy trạm liên kết với nhau Một router thực hiện các giao thức định tuyến, máy trạm di động có địa chỉ IP.

Ad hoc cũng có khả năng thực hiện thay đổi về cấu hình mạng và khắc phục

sự cố của nút mạng thông qua thủ tục cấu hình lại mạng Ví dụ: Nếu nút mạng rời khỏi mạng sẽ gây ra sự cố liên kết, nút mạng bị ảnh hưởng có thể yêu cầu đường định tuyến mới và vấn đề sẽ được giải quyết Điều này sẽ gây ra trễ trên mạng, tuy nhiên với người sử dụng Ad hoc vẫn hoạt động bình thường

Ad hoc có nhiều ưu điểm của mạng truyền thông vô tuyến thông thường, liên kết giữa các nút mạng được hình thành ngay khi chúng nằm trong khoảng truyền dẫn của nhau

 ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG AD-HOC

Mạng Ad-Hoc gồm những nền tảng di động ( ví dụ một router với nhiềumáy chủ và thiết bị liên lạc không dây) - ở đây gọi là các nút mà chúng có thể tự

do di chuyển Các nút có thể ở trong hoặc trên máy bay, tàu, xe tải, xe hơi, thậmchí trên người hoặc những thiết bị rất nhỏ, và có thể có nhiều máy chủ trên mỗirouter Mạng Ad-Hoc là một hệ thống tự động của các nút di động Hệ thống cóthể hoạt động độc lập hoặc có thể có cổng vào ra và giao diện với một mạng cốđịnh Trong chế độ hoạt động sau, nó được hình dung như một cái mạng gốc kếtnối với một mạng cố định

Các nút trong mạng Ad-Hoc được trang bị truyền thông không dây và thunhận sử dụng ăng-ten có thể phát sóng theo mọi hướng, hướng cao (điểm tới

điểm), hay một số sự kết hợp Tại một điểm được đưa ra trong một thời gian, tùythuộc vào vị trí của các nút truyền và nhận an toàn Topo trong mạng Ad-Hoc cóthể thay đổi theo thời gian như các nút di chuyển hoặc điều chỉnh sự truyền dẫn

và tiếp nhận các thông số của chúng

Một số đặc điểm nổi bật của Ad-Hoc:

 Chức năng của topo: Các nút di chuyển tự do, do đó các topo mạng

thường là multihop có thể thay đổi ngẫu nhiên và nhanh chóng vào các thời điểm không thể đoán trước, có thể bao gồm các liên kết hai chiều và theo đường dẫn duy nhất.

 Băng thông hạn chế, khả năng thay đổi liên kết: Liên kết không dây sẽ tiếp tục có công suất thấp hơn các loại khác Ngoài ra, thông qua việc thực hiện các giao tiếp không dây sau khi đã tính toán ảnh hưởng của người truy cập, sựnhiễu sóng, tiếng ồn và sự can thiệp có điều kiện v.v thường nhỏ hơn rất

nhiều so với khả năng truyền tối đa của sóng vô tuyến

Một trong những ảnh hưởng tương đối thấp đến khả năng liên kết trungbình đó là tình trạng tắc nghẽn chuẩn chứ không phải là ngoại lệ, đó là tổng

hợp các ứng dụng có khả năng tiếp cận vượt quá công suất mạng thường

xuyên Khi các mạng di động thường chỉ đơn giản là một phần mở rộng của

cơ sở hạ tầng mạng cố định, mạng di động tùy biến của người dùng sẽ yêu cầucác dich vụ tương tự Những yêu cầu này sẽ tiếp tục tăng lên như máy tính đa

phương tiện và các ứng dụng mạng cũng gia tăng

 Hạn chế năng lượng hoạt động: Một vài hoặc tất cả các nút trong mạng AD-HOC có thể dựa vào năng lượng yếu hoặc cạn kiệt Đối với các nút, qua trọngnhất khi thiết kế hệ thống là tiêu chí tối ưu hóa có thể bảo tồn được năng

lượng

 Giới hạn an ninh vật lý: Mạng di động không dây thường dễ bị đe dọa

về an ninh vật lý hơn là cáp cố định Khả năng nghe trộm, giả mạo và từ chối cáccuộc truy nhập của dịch vụ nên được xem xét cẩn thận Kỹ thuật liên kết bảo mật thường được áp dụng giữa các mạng không dây để giảm thiểu tối đa đe

dọa về an ninh mạng Như là một lợi ích, sự phân cấp kiểm soát trong mạng

Ad-Hoc cung cấp mạnh mẽ các bổ sung chống lại điểm lỗi duy nhất hơn là

phương pháp tập trung

Đặc điểm chính của mạng Ad-Hoc đó là: Sử dụng phân quyền cho các nútmạng Các nút mạng tự nó sắp xếp tuyến và tự nó triển khai tuyến, mạng Ad-

Hoc là một mạng có cấu trúc mạng động Mạng Ad-Hoc không có đường truyềnchuyên dụng (specialized routers), Ngoài ra nó không dùng các đường truyền cốđịnh (fixed routers ) hay các đường truyền vật lý (dây dẫn).

Mạng Ad-Hoc có cấu trúc và biến đổi cấu trúc một cách thường xuyên, cấutrúc mạng có tính chất tạm thời, các nút liên kết với nhau theo kiểu mạng nganghàng, các nút có vai trò như nhau và có chức năng tìm kiếm, duy trì và định

tuyến

Mạng Ad-Hoc dùng một số kỹ thuật liên quan đến các vấn đề kỹ thuật dùng

để truyền thông vô tuyến và nó có những đặc tính:

- Tính không đồng nhất giữa các thiết bị

- Đặc trưng lưu lượng mạng

- Di chuyển của các nút trong một tuyến

Ưu điểm của mạng Ad-Hoc

Trong mạng cơ bản thì cơ sở hạ tầng, các trạm trung gian, thu phát sóng làyếu tố quan trọng quyết định chất lượng của mạng, còn trong mạng Ad-Hoc cácnút mạng kết nối thông qua các nút mạng ( không cần đến các trạm thu phát), cácnút mạng có thể di chuyển tự do trong cấu trúc mạng do đó nó có tính chất cơđộng cao và do đó làm giảm bớt sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng, làm cho mạng

dễ phát triển dễ dàng, tốc độ phát triển của mạng nhanh

 NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI MẠNG AD HOC

 Chi phí cho việc sử dụng tần số

Hầu hết các mạng Ad hoc thử nghiệm hiện nay đều dựa trên băng tần ISM

Để ngăn ngừa nhiễu, mạng Ad ho phải hoạt động qua một số dải phổ cụ thể nào

đó, được cấp phát Phổ tần không chỉ được cấp phát và giám sát chặt chẽ mà còn cần phải được trả phí

 Cơ chế truy nhập

Không giống như mạng tế bào, trong mạng Ad hoc không có sự điều khiển tập trung và đồng bộ toàn cục Do đó các phương pháp đa truy nhập truyền thông

như TDMA và FDMA không còn thích hợp nữa Ngoài ra, nhiều giao thức điều khiển truy nhập phương tiện MAC (Media Access Control) cũng không giải quyết được sự di động của nút mạng Do vậy, các kỹ thuật lập lịch trình và định thời để

hỗ trợ QoS gặp nhiều khó khăn

Trong mạng Ad hoc, do cùng một phương tiện truyền thông được chia sẻ bởi nhiều bên tham gia nên thủ tục truy nhập đến kênh chung phải được thực hiện theo kiểu phân bố nhờ sự hỗ trợ của giao thức MAC Giao thức MAC phải tính đến truy nhập kênh trong khi đồng thời phải tránh được sự xung đột với các nút lân cận Do vậy, khi tính toán thiết kế các giao thức MAC cho mạng Ad hoc phải tính đến khả năng di chuyển, vấn đề đầu cuối ẩn và các vấn đề liên quan khác

 Định tuyến và chuyển tiếp gói tin

Đặc tính động của mạng Ad hoc gây ra sự thay đổi thường xuyên và khó đoán trước của topo mạng, làm tăng độ khó và độ phức tạp để định tuyến giữa các nút di động Nhiều giao thức và thuật toán định tuyến đã được đề xuất cho mạng

Ad hoc, tuy nhiên mỗi giao thức lại có một hạn chế riêng Do vậy, nghiên cứu về các giao thức định tuyến trong Ad hoc là một vấn đề rất quan trọng

 Hiệu quả sử dụng nguồn nuôi

Hầu hết các giao thức trong mạng hiện nay không quan tâm đến tiêu tốn năng lượng nguồn nuôi vì các máy chủ và các bộ tính tuyến thường được giả định

là tĩnh và được cấp nguồn từ nguồn điện chính Tuy nhiên, các thiết bị dị động hầu hết được cấp nguồn từ nguồn nuôi độc lập.Kỹ thuật nguồn nuôi vẫn thường đi chậm hơn so với kỹ thuật vi xử lý Thời gian cấp nguồn của pin loại tốt như Li-ionh hiện nay cũng chỉ tối đa từ 2 đến 3 giờ (hiện nay đã có một số laptop có thời gian sử dụng lên đến 8h, tuy nhiên giá thành vẫn còn khá cao) Sự giới hạn thời gian hoạt động như thế nói lên tính cần thiết phải bảo tồn tốt nguồn nuôi Đặc biệt, đối với mạng Ad hoc, do các thiết bị di động phải thực hiện vai trò của cả hệ thống đầu cuối (tương tác người dùng khi thực hiện các ứng dụng người dùng) lẫn vai trò của một hệ thống trung gian (chuyển tiếp gói tin) nên sẽ tiêu tốn năng lượng nguồn

nuôi một cách đáng kể, đặc biệt là các nút trung gian.

 Đặc tính TCP

TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức cuối-cuối được thiết

kế phục vụ việc điều khiển nghẽn và điều khiển luồng trong mạng TCP là một giao thức hướng liên kết nên cần có một giai đoạn thiết lập kết nối ưu tiên cho việc truyền dữ liệu Kết nối bị loại bỏ khi việc truyền dữ liệu hoàn thành Với internet hiện nay, giao thức mạng IP là phi kết nối nên cần có một giao thức truyền dẫn hướng kết nối đáng tin cậy qua một giao thức mạng không tin cậy Tuy nhiên, TCP giả sử rằng các nút trong tuyến là tĩnh nên việc điều khiển nghẽn và điều khiển luồng chỉ được thực hiện ở các nút nguồn và đích

TCP dựa vào việc đo đạc thời gian toàn trình-RTT (Round Trip Time) và mức tổn thất gói để kết luận là có nghẽn mạch xảy ra trong mạng hay không TCP không thể phân biệt được sự có mặt của tính di động và sự nghẽn mạng Các nút chuyển động trong một kết nối có thể gây tổn thất gói và làm cho RTT dài hơn Do vậy, cần có một số cải tiến để bảo đảm rằng giao thức truyền dẫn thực hiện tốt mà không ảnh hưởng đến thông lượng truyền thông cuối-cuối

Các giao thức MAC QoS giải quyết vấn đề về xung đột phương tiện, hỗ trợ truyền thông unicast tin cậy, và cung cấp việc dự trữ tài nguyên cho các lưu lượng thời gian thực trong môi trường không dây phân tán Rất nhiều các giao thức MAC

và các cải tiến đã được đề xuất để cung cấp việc đảm bảo QoS cho lưu lượng thời gian thực trong môi trường không dây phân tán bao gồm giao thức GAMA/PR và

cơ chế xung đột BB

 ỨNG DỤNG

Ad hoc được ứng dụng cho hội thảo, ứng dụng trong quân sự Nó cũng được sử dụng cho trường hợp triển khai cơ sở hạ tầng mạng là khó khăn Ví dụ: khách hàng có thể chia sẻ tệp tin dữ liệu ở sân bay, sinh viên trao đổi thông tin với nhau trong tiết học… Khi máy tính di động giao tiếp thông qua giao diện mạng LAN vô tuyến, thì nhóm các máy tính đó hình thành mạng Ad hoc, khi đó máy tính

có thể truy nhập Internet, tài nguyên trên mạng như máy in, máy scan

 Dịch vụ khẩn cấp

Bất kỳ đâu khi có trường hợp khẩn cẩp xảy ra đều cần có sự kết hợp của các nhân viên cứu hộ Giải pháp thông thường là dùng thiết bị vô tuyến Tuy nhiên, khi

cơ sở hạ tầng bị hỏng hoặc không còn hoạt động thì giải pháp là gì? Ad hoc chính

là câu trả lời nhanh nhất và phù hợp nhất Điều này có thể không có ý nghĩa với khu vực tổn thất nhỏ, tuy nhiên với thảm họa thiên nhiên có khu vực ảnh hưởng tàn phá rộng lớn, việc liên lạc rất quan trọng nên Ad hoc trở thành giải pháp hữu ích

Hình 1.2 Ứng dụng cho các dịch vụ khẩn cấp khi có thiên tai

 Hội nghị

Trong hội nghị, hội thảo cần trao đổi thông tin giữa các đại biểu hoặc với hội nghị khác Đây là một nhu cầu lớn trong thời đại phát triển nhanh về thông tin như hiện nay, khi mà giải pháp homenetwork chưa thật sự sẵn sàng Giải pháp hiện tại là sử dụng các mạng có sẵn cho các đại biểu tham dự tuy nhiên nó có độ trễ lớn,

ví dụ giải pháp Mobile IP Và Ad hoc là giải pháp chiếm ưu thế

Hình 1.4 Ứng dụng cho home networking

Hình 1.5 Ứng dụng cho mạng cá nhân

 Hệ thống nhúng (embeded system)

Ngày càng có nhiều máy móc cần kết nối với những vật xung quanh kéo theo nhu cầu của Ad hoc Nó có thể là đồ chơi có khả năng kết nối mạng, tương tác được với home network để tìm kiếm dữ liệu trên internet hoặc có thể kết nối với điện thoại, có thể điều chỉnh volume của TV khi có cuộc gọi đến đáp ứng nhiều nhu cầu của người sử dụng

 Mạng xe cộ (vehicular network)

VANET (Vehicular Ad Hoc Network) gọi là mạng xe cộ Ad hoc, là hệ thống mạng không cần cơ sở hạ tầng, được tạo thành từ các phương tiện xe cộ lưu thông trên đường Chúng được trang bị thiết bị thu phát để có thể liên lạc, chia sẻ

và trao đổi thông tin với nhau giống như một nút trong mạng Ad hoc Thông tin trao đổi trong mạng VANET bao gồm thông tin về lưu lượng xe cộ, tình trạng kẹt

xe, tai nạn giao thông, nguy hiểm cần tránh và cả những dịch vụ thông thường như dịch vụ đa phương tiện, Internet

Hình 1.6 Ứng dụng cho mạng xe cộ

 Mạng cảm biến (sensor network)

Mạng cảm biến không dây là một ứng dụng điển hình của Ad hoc Hiện nay

đã có những quan tâm đáng kể cho sự phát triển kiểu mạng này,chủ yếu là trong quân sự, công an, tình báo, khảo cổ học, nghiên cứu địa lý Các bộ cảm biến có thể có kích thước nhỏ nhưng khả năng truyền thông và lưu trữ tương đối tốt Trong quân sự đã dùng những máy móc hiện đại nhưng kích cỡ gần như hạt bụi nên đối phương rất khó phát hiện và phá hủy chúng.

Trong lĩnh vực y tế, các bộ cảm biến cho phép giám sát liên tục thông tin tiêu chuẩn về sự sống Trong công nghệ thực phẩm, kỹ thuật nhịp cảm biến được

áp dụng để giám sát chất lượng có thể giúp ngăn ngừa các sản phẩm không đạt yêu cầu nên tăng mức thỏa mãn cho khách hàng Trong nông nghiệp, các bộ cảm biến

có thể giúp xác định chất lượng đất trồng và độ ẩm, chúng cũng có thể phát hiện các hợp chất khác Ngoài ra, các bộ cảm biến cũng được sử dụng rộng rãi trong thông tin thời tiết và môi trường

 VẤN ĐỀ AN NINH

Môi trường vô tuyến trong mạng Ad hoc là “mồi ngon béo bở” cho các cuộc tấn công mạo danh do đặc tính quảng bá của nó Các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc cần có hỗ trợ tính năng xác thực, mã hóa để nâng cao tính an toàn, hiệu năng của mạng

Tổng kết chương I

Chương này đã đề cập đến những vấn dề tổng quát nhất trong mạng Hoc từ lịch sử hình thành, khái niệm Đặc biệt trong chương này đã đề cập vàgiới thiệu một số công nghệ được sử dụng trong mạng Ad-Hoc từ công nghệ phổbiến là Bluetooth đến các công nghệ đã và sẽ được triển khai trong tương lai nhưUWB, FSO hứa hẹn sẽ đem lại một tương lai tươi sáng nhất cho mạng không dâynói chung và mạng Ad-Hoc nói riêng

Ad-CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC

Chương này đề cập đến các chủ đề

+ Tổng quan về định tuyến trong mạng Ad-Hoc

+ Vấn đề định tuyến và sự phân loại các giao thức định tuyến

trong mạng Ad-Hoc

+ Hoạt động của một số giao thức định tuyến AODV và AOMDV trongmạng Ad-Hoc

 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CỔ ĐIỂN

Định tuyến đơn giản chỉ là tìm đường đi từ mạng này đến mạng khác Thông tin về những con đường này có thể là được cập nhật tự động từ các router khác hoặc do người quản trị mạng chỉ định cho router

Vấn đề định tuyến về cơ bản chính là vấn đề tìm đường đi ngắn nhất chomột gói tin được gửi từ một nút mạng tới nút đích của nó Mỗi gói tin chứa IDcủa nút đích trong header của nó Khi một nút nhận một gói tin nó sẽ kiểm tra IDtrong header của gói tin nếu không phải là gửi cho nó nó sẽ chuyển tiếp gói tintới nút kế tiếp gần nó nhất Quá trình chuyển tiếp gói tin tiếp diễn cho đến khi nótới được nút đích Vì lý do này các phương pháp định tuyến được đưa ra với mộtmục tiêu chung là định ra cho mỗi gói tin được truyền đi một đường đi tối ưu

Vấn đề định tuyến trong mạng Ad-Hoc là một thách thức do các nút mạngluôn có xu hướng tự do chuyển động Các liên kết có thể bị phá vỡ hoặc khôi

phục bất cứ lúc nào và có những đặc điểm khác hẳn với những lý do khác Ngoài

ra, dải thông trong mạng không dây là thấp, các nút bị hạn chế bởi nguồn nuôinên tổng lưu lượng dành cho định tuyến cần phải nhỏ

Hiện nay, các giao thức định tuyến đưa ra với Ad hoc đều dựa trên một giao thức định tuyến cổ điển làm thuật toán cơ bản; do đó, việc tìm hiểu nghiên cứu các hoạt động cơ bản của các giao thức này là hết sức cần thiết

Giao thức cổ điển như: định tuyến theo vector khoảng cách, định tuyến theo

trạng thái liên kết đã được sử dụng từ rất lâu và đã trở nên rất quen thuộc Tuy nhiên, các giao thức này chỉ thích hợp cho cấu trúc mạng tĩnh, hoạt động hiệu quả

ở mạng Ad hoc có tốc độ di chuyển thấp, cấu trúc mạng ít thay đổi Ngoài ra, giao thức này hoạt động phụ thuộc vào bản tin điều khiển định tuyến, nên với số lượng nút mạng tăng, yêu cầu trao đổi giữa các nút mạng tăng lên, thông tin cập nhật định tuyến lớn, chúng sẽ tiêu tốn băng thông, năng lượng và CPU Bởi vì hai loại giao thức định tuyến trên duy trì định tuyến đến tất cả các nút mạng, nó không quan tâm nút mạng có tham giao truyền thông tin trong mạng tại mọi thời điểm hay không Hơn nữa, giao thức định tuyến cổ điển rằng buộc liên kết phải là hai chiều, nên cần có những cải thiện nhất định cho thông tin vô tuyến nói chung và mạng Ad hoc nói riêng

 Định tuyến dựa trên trạng thái liên kết

Phương pháp định tuyến dựa trên trạng thái liên kết dựa trên giá của mỗi liên kết (cost) và nút mạng phải duy trì cấu trúc mạng hoàn chỉnh với tham số này Tham số “giá” sẽ được cập nhật bằng cách mỗi nút mạng sẽ gửi thông tin quảng bá một cách liên tục “giá” của các liên kết xuất phát từ nó tới tất cả các nút mạng khác sử dụng thuật toán flooding Mỗi nút mạng khi nhận được các thông tin này

sẽ cập nhật cấu trúc mạng và sử dụng thuật toán tìn đường đi ngắn nhất để chọn nút mạng tiếp theo cho đường định tuyến đến nút mạng khác Liên kết có thể có giá không chính xác do nhiều nguyên nhân như trễ đường truyền, sự phân tách của mạng Các cấu hình mạng thay đổi có thể hình thành định tuyến khép kín (loop), tuy nhiên, đường định tuyến kiểu này có thời gian tồn tại ngắn vì chúng sẽ bị xóa ngay khi bản tin đã đi qua toàn bộ mạng

 Định tuyến dựa trên vector khoảng cách

Phương pháp này định tuyến dựa trên vector khoảng cách, có cải tiến hơn

so với phương pháp định tuyến dựa trên trạng thái liên kết: mỗi nút mạng chỉ giám sát giá của liên kết xuất phát từ nó, và không quảng bá thông tin đến tất cả nút mạng; nó gửi quảng bá đều đặn đến nút liền cạnh thông tin về khoảng cách ngắn

nhất tới nút khác trong mạng Nút mạng khác khi nhận được thông tin này sẽ tính toán lại bảng định tuyến thông qua thuật toán tìm đường đi ngắn nhất.

Giao thức này hoạt động hiệu quả hơn, đơn giản hơn và yêu cầu ít bộ nhớ lưu trữ hơn Song, nó có thể sinh ra đường định tuyến khép kín có thời gian tồn tại thay đổi dài ngắn khác nhau, vì bảng định tuyến có thể xây dựng từ thông tin đã tồn tại lâu quá trên mạng (không được cập nhật)

 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO MẠNG AD HOC

 Các yêu cầu chung

Do các nút trong mạng Ad Hoc luôn di động và có nhiều đặc tính khác biệt nên không thể áp dụng các giao thức định tuyến thông thường Các mạng Ad Hoc thường được đặc trưng bởi một topo động do các nút di chuyển làm thay đổi vị trí vật lý của chúng Đối với mạng Ad Hoc, giao thức định tuyến động tỏ ra hiệu quả

và phù hợp hơn các phương pháp định tuyến dựa trên vectơ khoảng cách và trạng thái liên kết Thách thức trong việc thiết kế các giao thức định tuyến là khả năng cập nhật được mức di động của nút mạng Chích mức di động này là nguyên nhân làm thay đổi toàn bộ cấu trúc topo của mạng Một nút di động thường bị giới hạn bởi khả năng xử lý của CPU, dung lượng lưu trữ, công suất nguồn và dải thông

Môi trường truy cập, môi trường vô tuyến cũng có những thuộc tính đặc biệt cần phải chú ý khi thiết kế các giao thức cho mạng Ad Hoc Ví dụ các đường truyền vô hướng Những đường truyền này xuất hiện khi hai nút có cường độ khác nhau và cho phép chỉ một nút nghe được nút kia Nhưng chúng cũng có thể xuất hiện do nhiễu từ môi trường xung quanh Đa chặng trong môi trường vô tuyến có thể gây ra tăng ích công suất truyền và tăng ích công suất do mối quan hệ căn bậc hai giữa vùng phủ sóng và công suất phát ra Bằng cách sử dụng đa chặng, các nút

có thể truyền các gói tin đi sử dụng công suất ra thấp

Hình 2.1 Mô tả các trục cơ bản có thể sử dụng để đặc tả môi trường mạng

Ad Hoc Trục đầu tiên là số các nút trong mạng Trục thứ hai là tốc độ mà tại đó topo mạng thay đổi Trục thứ ba là tải lưu lượng trong mạng Khi môi trường di

chuyển từ gốc của 3 trục, vấn đề định tuyến trở nên khó khăn hơn Tăng số nút, tăng tốc độ thay đổi topo (nghĩa là tăng tính di động của nút), hoặc tăng tải lưu lượng mong muốn trên mạng là thách thức đói với các giao thức trong mạng Ad Hoc.

Hình 2.1 Hệ tọa độ cơ bản mô tả môi trường mạng Ad Hoc

Yêu cầu đối với một giao thức định tuyến cho mạng Ad hoc là gì? Sau đây

là một số yêu cầu quan trọng:

 Hoạt động phân tán: Giao thức định tuyến trong mạng Ad Hoc phải là

giao thức phân tán yêu cầu độ tin cậy cao Do các nút là di động nên giao thức định tuyến tập trung là không phù hợp Mỗi nút mạng phải đủ thông minh để tạo các quyết định định tuyến sử dụng các nút lân cận

 Không lặp vòng: Để nâng cao chất lượng hoạt động, giao thức định tuyến cần đảm bảo đường định được cung cấp không bị lặp vòng, điều này sẽ làm giảm lãng phí băng thông và công suất tiêu hao của CPU

 Sử dụng các siêu nút: Tất cả các giao thức hiện có đều giả định rằng các nút di động là có cùng các đặc tính dựa trên bản chất của mạng tự tổ chức là tập hợp của các nút ngang hàng Mặc dù điều này có thể đúng trong một số trường hợp, tuy nhiên, có trường hợp mà ở đó mạng có các nút có băng thông cao, nguồn nuôi ổn định, liên kết không dây tốc độ cao hơn so với các nút khác Các nút như vậy được gọi là các siêu nút Các mạng tự tổ chức trong trường hợp này thường có cấu trúc 2 mức: vùng backbone và vùng phụ Vùng backbone bao gồm các siêu nút Thêm vào đó các siêu nút thường được giả định là có độ di chuyển thấp hơn các nút thường để duy trì sự ổn định của backbone Các nút thường không cần có quyết định định tuyến

 Hoạt động dựa trên yêu cầu: Tối thiểu hóa phần thông tin điều khiển trong mạng, giao thức định tuyến thuộc nhóm định tuyến theo yêu cầu có thể đáp ứng được điều này Nó chỉ tìm đường khi cần thiết và không quảng bá thông tin điều khiển liên tục

 Tính tiên phong (proactive): Trong một số trường hợp, trễ lớn do hoạt động dựa trên yêu cầu là không chấp nhận được Do đó phải sử dụng đặc tính tiên phong nếu tài nguyên của mạng (về mặt giải thông) nằm trong khoảng cho phép

 Hỗ trợ các liên kết một chiều: Môi trường vô tuyến có thể là nguyên nhân hình thành các liên kết theo một hướng Sử dụng kiểu liên kết này và kiểu liên kết hai chiều sẽ nâng cao hiệu năng của giao thức định tuyến

 Bảo mật: Môi trường vô tuyến rất dễ bị tấn công, khai thác thông tin, do

đó mã hóa và chứng thực là cách bảo mật thông thường nhất được áp dụng hiện nay Vấn đề là việc phân bổ các khóa và các nút trong mạng Ad hoc.

 Bảo toàn năng lượng: Nút mạng trong mạng Ad hoc có thể là máy tính xách tay hay loại client nhỏ gọn khác như PDA thường có giới hạn về thời gian sử dụng của pin, nên cần có chế độ chờ (standby mode) để tiết kiệm năng lượng Do

đó, giao thức định tuyến sử dụng cần hỗ trợ chế độ chờ của nút mạng

 Nhiều đường định tuyến: Nhằm giảm số lần tác động do sự thay đổi về cấu trúc mạng và khi nhiều đường định tuyến bị nghẽn Nếu như một đường định tuyến không sử dụng được nữa thì một đường định tuyến khác có thể thay thế Như vậy, giao thức không cần khởi tạo lại thủ tục tìm đường

 Hỗ trợ QoS: Có nhiều loại QoS cần được sự hỗ trợ của các giao thức định tuyến, nó phụ thuộc vào mục đích của mạng; chẳng hạn, hỗ trợ lưu lượng thời gian thực

 Phân loại

Để so sách và phân tích các giao thức định tuyến cho mạng Ad hoc, các phương thức phân loại hợp lý là rất quan trọng Các phương thức phân loại giúp cho các nhà nghiên cứu và các nhà thiết kế hiểu được những đặc trưng khác nhau

và mối quan hệ giữa các giao thức Các đặc trưng này chủ yếu liên quan đến việc tập hợp thông tin định tuyến, đến vai trò mà một nút có thể đảm nhận trong quá trình định tuyến

Hình 2.2 Các dạng định tuyến trong mạng Ad-hoc

a Định tuyến theo bảng, định tuyến theo yêu cầu và định tuyến lai

Một trong những phương thức phổ biến nhất để phân loại các giao thức định tuyến cho mang Ad hoc là dựa trên việc thông tin định tuyến được tập hợp và được duy trì như thế nào bới các nút di động Sử dụng phương thức này, các giao thức định tuyến cho mạnh Ad hoc được phân chia như hình 2.3

Hình 2.3 Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc

 Các giao thức định tuyến proactive: còn được gọi là các giao thức định tuyến theo bảng (table-driven) Sử dụng các giao thức này, các nút di động cố gắng đánh giá liên tục các tuyến trong mạng để khi một gói cần phải chuyển tiếp thì tuyến đó đã sẵn sàng để sử dụng Mỗi nút duy trì một hay nhiều bảng chứa thông

tin định tuyến tới các nút trong mạng Tất cả các nút trong mạng sẽ cập nhật các bảng này để duy trì một cách phù hợp thông tin và tình trạng của mạng, do đó tiêu

đề định tuyến trong các giao thức này là khá lớn Khi topo mạng thay đổi, các nút truyền các bản tin thông báo cho nhau để cập nhật thông tin về tuyến của toàn bộ mạng Giao thức định tuyến trạng thái liên kết tối ưu OLSR (Optimized Link State Routing) và giao thức định tuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV (Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing) là hai ví dụ của giao thức định tuyến proactive

 Các giao thức định tuyến reactive: còn được gọi là các giao thức định tuyến theo yêu cầu (on-demand) Sử dụng các giao thức này, thủ tục xác định tuyến chỉ được gọi theo yêu cầu Việc này được thực hiện thông qua hoạt động khám phá tuyến đường (route discovery) Quá trình khám phá tuyến kết thúc sau khi hoặc có một tuyến được tìm ra hoặc không có tuyến nào sẵn có sau khi đã kiểm tra toàn bộ các tuyến đường Trong mạng Ad hoc, các tuyến đang hoạt động có thể bị đứt do tính di động của nút Do đó, duy trì tuyến là một hoạt động quan trọng của định tuyến theo yêu cầu So sánh với định tuyến theo bảng, ít tiêu đề định tuyến là 1 ưu điểm của định tuyến theo yêu cầu Tuy nhiên, sử dụng định tuyến theo yêu cầu thì việc gửi gói tin sẽ có trễ lớn do nút nguồn phải tìm đường trước khi gửi dữ liệu Hai giao thức reactive điển hình là giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector Routing) và giao thức định tuyến định tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source Routing)

 Các giao thức định tuyến lai (hybrid) được đề xuất để kết hợp ưu điểm của 2 loại giao thức trên và khắc phục các nhược điểm của chúng Thông thường, các giao thức lai được triển khai trong mạng có cấu trúc phân cấp Khi đó, các đặc tính định tuyến theo bảng và định tuyến theo yêu cầu sẽ được khai thác độc lập ở các mức phân cấp khác nhau Zone Routing Protocol (ZRP) và Hybrid Ad Hoc Routing Protocol là những ví dụ của giao thức lai

b Cấu trúc và phân bổ tiến trình định tuyến

Một phương thức phân loại khác là dựa trên vai trò có thế có của nút trong

cơ chế định tuyến Trong giao thức định tuyến đồng bộ, tất cả các nút di động có cùng vai trò và chức năng WRP, DSR, AODV và DSDV là những ví dụ về định tuyến đồng bộ Các giao thức này thường giả định rằng cấu trúc mạng là phẳng Trong một giao thức định tuyến bất đồng bộ, một số nút đảm nhận vai trò quản lý

và chức năng khác nhau Thuật toán phân tán được sử dụng để lựa chọn các nút đặc biệt này Trong một số trường hợp, các phương pháp định tuyến bất đồng bộ gắn liền với cấu trúc mạng phân cấp để dể dàng tổ chức và quản lý các nút Các giao thức định tuyến bất đồng bộ có thể được phân chia dựa trên việc tổ chức các nút di động, chức năng định tuyến và quản lý được thực hiện như thế nào Theo

đó, các giao thức định tuyến bất đồng bộ trong mạng Ad hoc được chia thành định tuyến phân cấp theo vùng, định tuyến phân cấp theo nhóm và định tuyến theo nút lõi

Trong các giao thức định tuyến theo vùng, các thuật toán xây dựng vùng khác nhau được triển khai cho việc tổ chức nút; ví dụ, một số thuật toán xây dựng vùng sử dụng thông tin vị trí địa lý Khai thác hiệu quả việc phân chia vùng sẽ giảm được đáng kể tiêu đề để duy trì thông tin định tuyến Các nút di động trong cùng một vùng biết đường đến các nút khác sẽ có chi phí nhỏ hơn so với việc duy trì thông tin định tuyến tới tất cả các nút trong toàn mạng Một số nút hoạt động như là gateway và đảm nhận truyền thông liên vùng ZRP và ZHLS là hai giao thức định tuyến theo vùng cho mạng Ad hoc

Các giao thức định tuyến theo nhóm sử dụng thuật toán xây dựng nhóm cho việc bầu chọn trưởng nhóm (cluster-head) Các nút di động được nhóm thành các nhóm, trưởng nhóm đóng vai trò quản lý thành viên và đảm nhận chức năng định tuyến Clusterhead Gateway Switch Routing (CGSR) là một ví dụ của định tuyến theo nhóm

Trong các giao thức định tuyến theo nút lõi, các nút đặc biệt được tự động lựa chọn để gộp thành 1 backbone trong mạng Các nút “backbone” đảm nhận các

vai trò đặc biệt, như là xây dựng và theo dõi đường định tuyến, quảng bá gói tin dữ liệu Core-Extraction Distributed Ad Hoc Routing (CEDAR) là một ví dụ điển hình của loại định tuyến này.

c Khai thác các metric mạng cho định tuyến

Các metric sử dụng cho việc xây dựng tuyến đường có thể được sử dụng để phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc Gần như mọi giao thức định tuyến cho mạng Ad hoc sử dụng “số chặng” làm metric Nếu có nhiều tuyến đường có sẵn, tuyến nào có số chặng nhỏ nhất sẽ được lựa chọn Nếu tất cả các liên kết không dây có cùng xác suất lỗi thì đường định tuyến ngắn sẽ ổn định hơn đường định tuyến dài và có thể giảm tiêu đề lưu lượng, giảm xung đột gói tin Tuy nhiên, giả định có cùng xác suất lỗi có thể không tồn tại trong mạng Ad hoc Theo

đó, sự ổn định liên kết phải được cân nhắc trong pha xây dựng tuyến đường Ví dụ, Associatively Based Routing (ABR) và Signal-Based Routing (SSR) được đề xuất

để sử dụng sự ổn định liên kết và độ mạnh tín hiệu như là một metric cho định tuyến

Với sự phổ biến của điện toán di động, một số ứng dụng di động có thể có các yêu cầu QoS khác nhau Để đáp ứng các yêu cầu này, các metric QoS tương ứng lên được sử dụng cho việc định tuyến và chuyển tiếp gói tin trong mạng Ad hoc Giống như mạng có dây, các giao thức định tuyến QoS cho mạng Ad hoc có thể sử dụng các metric, như là băng thông, trễ, trễ jitter, tỉ lệ lỗi gói tin và chi phí

Ví dụ, băng thông và độ ổn định liên kết được sử dụng trong CEDAR làm metric cho việc xây dựng tuyến đường

d Ước lượng topo, đích, vị trí cho định tuyến

Trong một giao thức định tuyến theo topo cho mạng Ad hoc, các nút tập hợp thông tin topo mạng cho việc định tuyến Ngoài các giao thức định tuyến theo topo, một số giao thức định tuyến theo đích được đề xuất cho mạng Ad hoc Trong các giao thức này, một nút chỉ cần biết next-hop trên đường định tuyến khi chuyển tiếp gói tin tới đích Ví dụ, DSR là giao thức định tuyến theo topo và AODV,

DSDV là giao thức định tuyến theo đích Việc sẵn có của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) hoặc các hệ thống định vị tương đương cho phép các nút di động truy nhập thông tin vị trí địa lý một cách dễ dàng Trong các giao thức định tuyến theo vị trí, mối quan hệ về vị trí giữa các nút chuyển tiếp gói tin và nút đích, cùng với sự di chuyển của nút, có thể được sử dụng trong cả quá trình khám phá tuyến và chuyển tiếp gói tin Location Aided Routing (LAR) và Distance Routing Effect Algorithm for Mobility (DREAM) là các giao thức định tuyến theo vị trí cho mạng Ad hoc.

 AD HOC ON- DEMAND DISTANCE VECTOR ROUTING (AODV)

AODV cho phép định tuyến nhiều bước giữa các nút mạng để thiết lập và duy trì mạng Ad hoc AODV dựa trên thuật toán vector khoảng cách nhưng thuộc loại định tuyến theo yêu cầu, nó chỉ yêu cầu đường định tuyến khi cần thiết Thuật toán định tuyến AODV khá phù hợp cho cấu hình mạng động AODV đưa ra các tuyến không bị lặp ngay cả khi nó đang sửa các liên kết lỗi Bởi vì giao thức này không yêu cầu quảng bá tuyến định kỳ trên toàn mạng, nên yêu cầu toàn bộ băng thông có sẵn cho một nút di động thực chất là thấp hơn so với các giao thức khác, những giao thức yêu cầu quảng bá

AODV sử dụng liên kết đối xứng giữa các hàng xóm Gói tin không đi theo tuyến đường giữa các nút khi một trong những nút đó không nghe được từ các nút khác Những nút không nằm trên các tuyến đường hoạt động; chúng sẽ không duy trì bất cứ thông tin định tuyến nào cũng như không tham gia vào bất kỳ sự trao đổi bảng định tuyến định kỳ nào Hơn nữa, một nút không phải khám phá và duy trì một tuyến tới nút khác cho tới khi hai nút cần giao tiếp với nhau, trừ khi nút đó đóng vai trò như một trạm chuyển tiếp trung gian để duy trì kết nối giữa hai nút khác Khi một kết nối cục bộ của nút di động được thiết lập, mỗi nút có thể nhận thấy các nút khác trong vùng lân cận của nó bằng một vài kĩ thuật, bao gồm quảng

bá cục bộ các bản tin Hello Bảng định tuyến của các nút trong vùng lân cận được tạo ra để tối ưu thời gian đáp ứng tới với sự di chuyển cục bộ và cung cấp thời gian đáp ứng nhanh cho các yêu cầu thiết lập tuyến mới

Mục tiêu chính của thuật toán AODV:

 Gửi broadcast các gói tin khám phá tuyến khi cần thiết

 Phân biệt giữa phát hiện-quản lý kết nối cục bộ trong vùng lân cận với duy trì topo mạng chung

 Quảng bá thông tin về sự thay đổi kết nối cục bộ tới các nút hàng xóm

mà thực sự cần thông tin

AODV sử dụng một cơ chế khám phá tuyến với sự cải biến của thuật toán DSR Thay vì định tuyến nguồn, AODV tin tưởng vào sự thiết lập động các entry trong Bảng định tuyến ở các nút trung gian

AODV sử dụng số thứ tự ở nút mạng đích để giúp cho tuyến đường luôn cập nhật và không hình thành đường định tuyến khép kín Hơn nữa, AODV cũng

hỗ trợ định tuyến multicast và giải quyết được vấn đề đếm vô hạn trong thuật toán Bellman Ford

 Khám phá tuyến

Quá trình Khám phá tuyến được khởi tạo bất cứ khi nào một nút nguồn muốn giao tiếp với các nút mạng khác nhưng nó lại không có thông tin định tuyến trong Bảng định tuyến của nó Mỗi nút duy trì hai bộ đếm: số thứ tự nút và broadcast ID Nút nguồn khởi tạo Khám phá tuyến bằng cách quảng bá gói tin RREQ tới hàng xóm của nó

Hình 2.4 Quá trình khám phá tuyến trong AODV

RREQ chứa các trường sau:

<source_addr source sequence# broadcast_id dest_addr dest sequence # hop_cnt>

Trong đó:

 source _addr: địa chỉ nguồn

 source sequence: số thứ tự nguồn

 broadcast_id: định danh của RREQ

 dest_addr: địa chỉ đích

 dest sequence: số thứ tự đích