DSpace at VNU: Nghiên cứu nâng cao hiệu năng giao thức định tuyến AODV cho mạng Manet luận văn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV CHO MẠNG MANET LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THỊ THANH TÂM

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC

ĐỊNH TUYẾN AODV CHO MẠNG MANET

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội, tháng 12 năm 2015

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THỊ THANH TÂM

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC

ĐỊNH TUYẾN AODV CHO MẠNG MANET

Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính

Mã số: 60.48.15

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Lê Anh Ngọc

Hà Nội, tháng 12 năm 2015

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong luận văn được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực chưa từng được

ai công bố trước đây

Hà Nội, tháng 12 năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thanh Tâm

Trang 4

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng, lưu đồ

Danh mục các hình vẽ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET 3

1.1 Giới thiệu chung về mạng MANET 3

1.1.1 Khái niệm cơ bản 3

1.1.2 Lịch sử phát triển 4

1.2 Đặc điểm của mạng MANET 4

1.3 Kiểu kết nối và chế độ hoạt động 5

1.3.1 Các kiểu kết nối topo mạng 5

1.3.2 Chế độ hoạt động 6

1.4 Phân loại mạng MANET 7

1.4.1 Theo giao thức 7

1.4.2 Theo chức năng 8

1.5 Ứng dụng của mạng MANET 9

1.5.1 Lĩnh vực quân sự 9

1.5.2 Nội bộ 10

1.5.3 Personal Area Network (PAN) 10

1.5.4 Ứng dụng trong lĩnh vực y tế, chăm sóc sức khỏe 11

1.5.5 Ứng dụng trong tìm kiếm, cứu trợ 11

1.6 Kết luận chương 1 11

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC AODV CHO MẠNG MANET 13

2.1 Một số thuật toán định tuyến cơ bản trong mạng MANET 13

2.1.1 Thuật toán Vectơ khoảng cách (Distance Vector) 13

2.1.2 Thuật toán trạng thái liên kết (Link State) 14

2.2 Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET 15

Trang 5

2.2.1 Giao thức định tuyến theo bảng ghi (Table-Driven Routing Protocol) 16

2.2.2 Giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu (On-Demand Routing Protocol) 16

2.2.3 Giao thức định tuyến kết hợp (Hybrid Routing Protocol) 17

2.3 Một số giao thức định tuyến cơ bản trên mạng MANET 17

2.3.1 Giao thức DSDV (Destination Sequence Distance Vector) 17

2.3.2 Giao thức DSR (Dynamic Source Routing) 18

2.4 Giao thức định tuyến AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector) 25

2.4.1 Cơ chế khám phá tuyến (Route Discovery) 25

2.4.2 Cơ chế duy trì thông tin định tuyến (Route Maintenance) 28

2.5 Giao thức cải tiến N-AODV 29

2.5.1 Giới thiệu N-AODV 30

2.5.2 Cơ chế hoạt động của N-AODV 31

2.5.3 Chi phí cho toàn bộ gói tin điều khiển 34

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIAO THỨC AODV CẢI TIẾN CHO MẠNG MANET 36

3.1 Thiết lập mô phỏng mạng MANET trong NS-2 36

3.1.1 Tạo các node mạng trong MANET 36

3.1.2 Hoạt động của node di động 38

3.1.3 Cấu hình node di động trong NS-2 39

3.1.4 Tạo sự di chuyển của node trong NS-2 40

3.1.5 Tạo các đường truyền không dây (air interface) trong MANET 41

3.1.6 Tạo ngữ cảnh chuyển động 42

3.1.7 Tạo diện tích mô phỏng 42

3.1.8 Tạo các thực thể giao thức và các nguồn sinh lưu lượng 43

3.1.9 Tạo các dạng chuyển động theo mẫu 44

3.2 Cài đặt giao thức N-AODV trên NS-2 46

3.2.1 Cài đặt giao thức N-AODV 46

3.2.2 Tích hợp N-AODV vào trong bộ NS-2 46

3.3 Tiến hành mô phỏng, đánh giá kết quả 47

3.3.1 Thiết lập các thông số mô phỏng 47

3.3.2 Kịch bản mô phỏng 50

Trang 6

3.3.3 Các độ đo được dùng đánh giá hiệu năng 53

3.3.4 Kết quả mô phỏng, đánh giá 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 67

1 Kịch bản TCL thực hiện mô phỏng cho mạng MANET 67

2 Kịch bản AWK phân tích kết quả mô phỏng 69

3 Mã nguồn N-AODV 71

Trang 7

BẢNG KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

MANET Mobile Ad-hoc NETwork

DSDV Destination Sequenced Distance Vector

TORA Temporally Ordered Routing Algorihm

DSR Dynamic Source Routing

OLSR Optimized Link State Routing

AODV Ad hoc On-Demand Distance Vector

SUSAN Adaptive Survivable Network

DARPA Defense Advanced Research Projects Agency IETF Internet Engineering Task Force

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers LSA Link State Advertisment

LSDB Link State Database

WRP Wireless Routing Protocol

GSR Global State Routing

CBRP Cluster Based Routing Protocol

ZPR Zone Routing Protocol

ZHLS Zone-based Hierarchical Link State Routing Protocol RREQ Route Request

DCF Distributed Coordination Function

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG, LƯU ĐỒ

Bảng 2.1 Thông tin lưu trữ trong Route Cache tại thời điểm 1 22

Bảng 3.1 Các tham số của mô hình Random Waypoint 45

Bảng 3.2 Các tham số cố định trong mô phỏng 49

Bảng 3.3 Các tham số mô phỏng khi vận tốc chuyển động chậm 49

Bảng 3.4 Các tham số mô phỏng khi vận tốc chuyển động nhanh 49

Bảng 3.5 Các tham số mô phỏng khi vận tốc thay đổi 50

Lưu đồ 2.1 Cơ chế xử lí khám phá tuyến tại node của DSR 20

Lưu đồ 2.2 Cơ chế xử lí khám phá tuyến tại node của AODV 27

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Minh họa mạng MANET 3

Hình 1.2 Biểu đồ mạng MANET 4

Hình 1.3 Mạng máy chủ di động 5

Hình 1.4 Hình minh hoạ mạng có các thiết bị di động không đồng nhất 6

Hình 1.5 Chế độ IEEE-ad hoc 6

Hình 1.6 Chế độ cơ sở hạ tầng 6

Hình 1.7 Single-hop 7

Hình 1.8 Multi-hop 7

Hình 1.9 Mô hình mạng phân cấp 8

Hình 1.10 Mô hình mạng Aggregate 9

Hình 1.11 Minh họa mạng di động tùy biến trong quân sự 10

Hình 1.12 Ứng dụng PAN 11

Hình 2.1 Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET 16

Hình 2.2 Mô hình mạng MANET gồm 12 node 21

Hình 2.3 Node S phát gói tin RREQ đến các node lân cận A, E, F 22

Hình 2.4 Node A, F phát gói tin RREQ đến các node F, B, A, K, G 22

Hình 2.5 Node B, K, G phát gói tin RREQ đến các node C, G, H, K 23

Hình 2.6 Node H, C phát gói tin RREQ đến các node lân cận I, D, J 23

Hình 2.7 Node D phát gói tin RREP về node S theo đường đã khám phá 24

Hình 2.8 Minh họa cơ chế duy trì thông tin định tuyến 25

Hình 2.9 Các trường trong gói tin RREQ 26

Hình 2.10 Các trường trong gói tin RREP 28

Hình 2.11 Lỗi chuyển phát RREP 30

Hình 2.12 Định dạng gói tin RREQ 32

Hình 2.13 Định dạng gói tin R-RREQ 32

Hình 2.14 Chuyển gói tin R-RREQ từ node đích tới node nguồn 33

Hình 3.1 Cấu trúc của bộ NS-2 36

Hình 3.2 Cấu tạo node di động mô phỏng trong NS-2 37

Hình 3.3 Các mô hình truyền thông trong NS-2 43

Hình 3.4 Di chuyển của một node theo mô hình Random Waypoint 45

Trang 10

Hình 3.5 Giao diện khi chạy lệnh “make” tạo file đối tượng 46

Hình 3.6 Dịch N-AODV ra file đối tượng mô phỏng 47

Hình 3.7 Một phần nội dung file kịch bản di chuyển sinh tự động 48

Hình 3.8 Một phần nội dung file lưu lượng mạng sinh tự động 48

Hình 3.9 Giao diện mô phỏng trên NS-2 với Nam 53

Hình 3.10 Thực thi awk script để phân tích kết quả file trace 54

Hình 3.11 Kết quả phân tích file trace 55

Hình 3.12 Biểu đồ phần trăm gói tin được phân phát thành công 56

Hình 3.13 Biểu đồ trễ đầu cuối trung bình của các gói dữ liệu 56

Hình 3.14 Biểu đồ thông lượng dữ liệu trung bình 57

Hình 3.15 Biểu đồ tải định tuyến chuẩn hóa 57

Trang 11

66

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh

[1] Arun Kumar B R, Lokanatha C Reddy, Prakash S Hiremath (2008),

Performance Comparison of Wireless Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols,

International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.8 No.6

[2] Geetha Jayakumar, Gopinath Ganapathy (2007), Performance Comparison of

Mobile Ad Hoc Network Routing Protocol, International Journal of Computer Science

and Network Security, VOL.7 No.11

[3] Georgy Sklyarenko (2005), AODV Routing Protocol, Seminar Technische

Informatik, Takustr 9, D-14195 Berlin, Germany

[4] Stefano Basagni, Marco Conti, Silvia Giordano, Ivan Stojmenovic (2004), Mobile

Engineers

[5] Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa (2008), Ad Hoc Mobile

[6] Tao Lin (2004), Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols: Methodologies and

Applications, Blacksburg, Virginia

[7] Yinfei Pan, Suny Binghamton (2006), Design Routing Protocol Performance

Comparison in NS2: AODV comparing to DSR as Example

[8] Yu-Chee Tseng, Wen-Hua Liao, Shih-Lin Wu (2002), Mobile Ad Hoc Networks

and Routing Protocols, Handbook of Wireless Networks and Mobile Computing,

[9] G Jose Moses, D Sunil Kumar, Prof.P.Suresh Varma and N.Supriya (2012), “A

Simulation Based Study of AODV, DSR, DSDV Routing Protocols in MANET Using NS-2” International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software

Engineering, Volume 2, Issue 3

[10] Neerja Khatri, Arvind Kumar (2012), “”Analysing Performance of AODV routing

protocol in MANET – A survey”, International Journal of Engineering Research &

Technology (IJERT), ISSN: 2278-0181, Vol 1 Issue 3

[11] NS, The UCB/LBNL/VINT Network Simulator (NS),

http://www.isi.edu/nsnam/ns/, 2004

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	1,38 MB