Luận văn Đánh giá ảnh hưởng của sự di động của nút mạng đến hiệu quả của các thuật toán định tuyến trong mạng manet

như sau: $ns_ node-config -propType Propagation/TwoRayGround Hay cĩ thể sử dụng: set prop [new Propagation/TwoRayGround] $ns_ node-config -propInstance $prop 59 4.4.2.3 Mơ hình Shadowing Mơ hình FreeSpace và mơ hình phản xạ Two Ray Ground dự đốn nguồn năng lượng nhận như một chức năng tất định của khoảng cách. Cả hai trình bày dải truyền thơng như một vịng trịn lí tưởng. Trên thực tế, nguồn năng lượng nhận ở một khoảng cách nhất định là một giá trị ngẫu nhiên tại vì nhiều hiệu ứng truyền khác nhau, nĩ cũng được biết đến như hiện tượng fading (tượng biến đổi cường độ tín hiệu sĩng mang). Trên thực tế, cả hai mơ hình trên đều dự đốn giá trị trung bình của nguồn năng lượng nhận ở khoảng cách d. Một mơ hình tổng quát và thường được sử dụng hơn là mơ hình Shadowing. Mơ hình Shadowing mở rộng mơ hình vịng trịn lí tưởng để đạt tới mơ hình thống kê: các nút cĩ thể chỉ truyền theo xác suất khi ở gần rìa của miền truyền thơng. Mục đích mơ hình Shadowing: Trước khi sử dụng mơ hình Shadowing, người sử dụng cần chọn các giá trị của hệ số suy hao trên đường truyền (path loss) và độ lệch hiệu ứng màn chắn chuẩn σ dB tuỳ theo mơi trường mơ phỏng. Chúng ta vẫn sử dụng lệnh cấu hình nút bằng Otcl. Một cách để sử dụng nĩ như sau, với các giá trị tham số chỉ được đưa ra làm ví dụ: # Đầu tiên phải thiết lập giá trị của mơ hình hiệu ứng màn chắn. Propagation/Shadowing set pathlossExp_ 2.0 ;hệ số mất đường dẫn Propagation/Shadowing set std_db_ 4.0 ; độ lệch hiệu ứng màn chắn (dB) Propagation/Shadowing set dist0_ 1.0 ; khoảng cách tham chiếu (m) Propagation/Shadowing set seed_ 0 ; khởi đầu với RNG $ns_ node-config -propType Propagation/Shadowing ;Cấu hình cho nút Mơ hình Shadowing tạo ra một số ngẫu nhiên khởi xướng đối tượng RNG (Random number Genrator). RNG cĩ ba kiểu khởi tạo: Khởi tạo thơ, khởi tạo xác định trước (một thiết lập tốt của khởi tạo) và khởi tạo thơng minh (hueristic). Các API trên chỉ sử dụng khởi tạo xác định trước. Nếu một người sử dụng muốn khởi tạo bằng một phương thức khác, API dưới đây cĩ thể được sử dụng. set prop [new Propagation/Shadowing] $prop set pathlossExp_ 2.0 $prop set std_db_ 4.0 $prop set dist0_ 1.0 $prop seed 0 $ns_ node-config -propInstance $prop cĩ thể là thơ, xác định trước hay heuristic. 4.4.3. Tạo ngữ cảnh chuyển động Trong mơ phỏng mạng AD HOC, việc mơ phỏng được dựa trên hai mơ hình là mơ hình truyền thơng thể hiện khuơn dạng truyền thơng giữa các nút trong mạng và mơ hình di chuyển thể hiện chuyển động của các nút trong mạng. 60 4.4.3.1 Tạo diện tích mơ phỏng Tơi xây dựng mạng mơ phỏng với các nút di động tạo nên một mạng ad hoc. Các nút này di chuyển trong một khu vực địa lý (khơng gian phẳng, hình chữ nhật). Toạ độ của các nút tại mỗi thời điểm là (x, y, z), trong đĩ tọa độ z = 0. Giá trị chiều dài và chiều rộng của vùng mơ phỏng được khai báo bằng câu lệnh sau: set val(x) a ;# X dimension of the topography set val(y) b ;# Y dimension of the topography 4.4.3.2. Tạo các thực thể giao thức và các nguồn sinh lưu lượng Các mơ hình truyền thơng được mơ phỏng trong NS2 (hình 23) gồm hai loại bộ tạo lưu lượng (traffic generator) và các ứng dụng mơ phỏng (simulated application) [12]. Các các bộ tạo truyền thơng sử dụng giao thức UDP để gửi các gĩi tin và các ứng dụng mơ phỏng sử dụng giao thức TCP. Hình 23. Các mơ hình truyền thơng trong NS2 Cĩ bốn loại bộ tạo lưu lượng là: bộ tạo lưu lượng cĩ phân bố lũy thừa, pareto, CBR và theo file trace.  Bộ tạo lưu lượng cĩ phân bố lũy thừa: tạo lưu lượng theo một phân bố bật/ tắt lũy thừa. Trong quãng thời gian “bật”, các gĩi tin được gửi với tốc độ cố định, và trong quãng thời gian “tắt” khơng cĩ gĩi tin nào được gửi. Ngồi ra, quãng thời gian bật, tắt được phân bố theo một phân bố lũy thừa. Các gĩi tin cĩ kích thước khơng đổi. Bộ tạo lưu lượng lũy thừa cĩ thể cấu hình để hoạt động như một quá trình Poisson.  Bộ tạo lưu lượng cĩ phân bố Parero: tạo lưu lượng theo phân bố bật/ tắt Pareto. Phân bố này tương tự phân bố bật/ tắt lũy thừa, chí khác là các quãng thời gian bật, tắt lấy theo phân bố Pareto. Các nguồn này cĩ thể được dùng để tạo các lưu lượng kết hợp thể hiện sự phụ thuộc.  Bộ tạo lưu lượng cĩ phân bố đều - CBR: tạo lưu lượng theo một tốc độ xác định. Kích thước gĩi tin là khơng đổi. Ngồi ra, một số các dao động ngẫu nhiên được thực hiện giữa các quãng khởi đầu của các gĩi tin.  Bộ tạo lưu lượng theo tệp vết: tạo lưu lượng theo một tệp vết (trace file) xác định thời gian phát và ngừng phát gĩi tin cùng các thơng số khác dựa trên số liệu thu được từ mạng thực, đã được ghi trong tệp vết. 61 Trong thực nghiệm mơ phỏng của luận văn, tơi sử dụng bộ tạo lưu lượng CBR để tạo tệp truyền thơng. Câu lệnh tạo tệp như sau: ns cbrgen.tcl [-type cbr|tcp] [-nn nodes] [-seed seed] [-mc connections] [-rate rate] > outdir/file_name Trong đĩ: -type: kiểu lưu lượng kết nối cbr hay tcp; -nn: số lượng nút; -seed: giá trị seed; -mc: số lượng kết nối; -rate: vận tốc nút; -outdir: đường dẫn đến thư mục chứa tệp cần tạo; -file_name: tên tệp lưu lượng 4.4.3.3. Tạo các dạng chuyển động theo mẫu Trong mơ phỏng mạng AD HOC, các mơ hình di chuyển đĩng một vai trị rất quan trọng. Chúng cần thể hiện chính xác các ngữ cảnh cĩ thể của mạng và gĩp phần quyết định đúng hiệu suất của các giao thức trước khi được triển khai trong thực tế. Đối với các mạng khơng dây, hai loại mơ hình di chuyển được sử dụng là mơ hình vết (trace model) và mơ hình tổng hợp (synthetic model). Các mơ hình vết là các khuơn dạng di chuyển được quan sát trong hệ thống thực. Mơ hình vết cung cấp thơng tin chính xác, đặc biệt khi chúng liên quan tới nhiều bên tham gia và quãng thời gian quan sát đủ dài. Tuy nhiên, với mơi trường mạng mới, các mạng AD HOC khơng dễ dàng được mơ hình vết. Trong trường hợp này cần thiết phải sử dụng các mơ hình tổng hợp. Các mơ hình tổng hợp cố gắng thể hiện thực hành vi của các nút di động mà khơng sử dụng tới mơ hình vết bằng việc mơ tả các di chuyển của nút một cách thống kê. Mỗi nút được gán một giải thuật dùng để ngẫu nhiên hĩa sự di chuyển. Khuơn dạng di chuyển của mạng là tập hợp các di chuyển từ việc áp dụng mơ hình di chuyển vào một hoặc nhiều nút. Hai mơ hình di chuyển tiêu biểu mơ phỏng các mạng AD HOC là Random Waypoint và Random Walk. Mơ hình Random Waypoint Mơ hình Random Waypoint được sử dụng rộng rãi trong mơ phỏng các giao thức định tuyến thiết kế cho các mạng AD HOC đặc biệt, nĩ được định nghĩa như sau. Đầu tiên nút cĩ một ví trí ngẫu nhiên trong khu vực mơ phỏng và ở tại đĩ một khoảng thời gian gọi là thời gian tạm dừng. Khi quãng thời gian này hết hạn, nút chọn ngẫu nhiên một đích trong khu vực mơ phỏng và một tốc độ được phân bố đồng đều giữa [Speedmin, Speedmax]. Sau đĩ, nút di chuyển tới vị trí mới với tốc độ đã chọn. Khi tới vị trí mới, nút dừng một khoảng thời gian được chọn theo phân bố đồng đều giữa [Pmin, Pmax], và sau đĩ tiếp tục lại quá trình. Trực quan hố di chuyển của một nút theo mơ hình Random Waypoint bởi Gnuplot trong hình 24 bên dưới. 62 Hình 24. Di chuyển của một nút theo mơ hình Random Waypoint Các tham số mơ phỏng cho Random Waypoint được cho trong bảng 7: Tham số Ý nghĩa Speedmin Tốc độ thấp nhất Speedmax Tốc độ cao nhất Pmin Thời gian tạm dừng nhỏ nhất Pmax Thời gian tạm dừng lớn nhất Bảng 7. Các tham số của mơ hình Random Waypoint Mơ hình Random Waypoint được dùng rộng rãi trong các nghiên cứu về mạng AD HOC, do nĩ rất linh động trong việc tạo ra khuơn dạng di chuyển thực tế theo cách mọi người chuyển động trong các hội thảo, hội nghị. Trong NS2, mơ hình Random Waypoint được tạo bởi cơng cụ setdest. Cấu trúc câu lệnh của setdest tạo tệp ngữ cảnh (scenario file) như sau: Tạo tệp di chuyển kiểu cũ: ./setdest -v -n -p -M -t -x -y Tạo tệp di chuyển kiểu mới: ./setdest -v -n -s -m -M -t -P -p -x -y Trong đĩ: -v: version; -n: số tham gia mơ phỏng nút; -P: kiểu thời gian tạm dừng; -p: thời gian tạm dừng; -m: vận tốc di chuyển nút nhỏ nhất; -M: vận tốc di chuyển nút tối đa; -t: thời gian mơ phỏng; -x: chiều X vùng mơ phỏng; -y: chiều Y vùng mơ phỏng. 63 Mơ hình Random Walk Mơ hình Random Walk mơ phỏng chuyển động ngẫu nhiên của các thực thể trong tự nhiên. Nút di động di chuyển từ vị trí hiện tại tới vị trí mới bằng việc chọn ngẫu nhiên hướng [0, 1800], tốc độ [Speedmin, Speedmax]. Mỗi chuyển động diễn ra trong khoảng thời gian Travel_time hoặc khoảng cách hằng số, khơng cĩ khoảng thời gian tạm dừng trước khi nút thay đổi hướng và tốc độ. Trực quan hố di chuyển của một nút theo mơ hình Random Walk bởi Gnuplot trong hình 25. Hình 25. Di chuyển của một nút theo mơ hình Random Walk Các tham số mơ phỏng cho Random Walk được cho trong bảng 8: Tham số Ý nghĩa Speedmin Tốc độ thấp nhất Speedmax Tốc độ cao nhất Travel_time Thời gian di chuyển của nút trước khi thay đổi hướng và tốc độ Bảng 8. Các tham số của mơ hình Random Walk Trong mơ hình Random Walk, tham số thay đổi hướng của nút di động quyết định mức độ thay đổi của mạng. Nếu tham số này cĩ giá trị nhỏ, sự di chuyển ngẫu nhiên giới hạn trong một phạm vi nhỏ của khu vực mơ phỏng, mạng nửa tĩnh và cịn được gọi là di chuyển Brownian. Nếu tham số cĩ giá trị lớn, mạng thay đổi trên phạm vi rộng. Trong luận văn này, tơi sử dụng chương trình Palm Calculus để tạo tệp ngữ cảnh theo mơ hình Random Walk. Cấu trúc câu lệnh của Palm Calculus tạo khuơn dạng di chuyển như sau: ./rwall 3 64 Trong đĩ: number of nodes: số nút tham gia mơ phỏng; max -x: chiều X vùng mơ phỏng; max -y: chiều Y vùng mơ phỏng; end time: thời gian mơ phỏng; speed mean: vận tốc nút; speed delta: vận tốc delta; pause time: thời gian tạm dừng; pause time delta: thời gian tạm dừng delta. 4.4.4. Sơ đồ khái quát quá trình mơ phỏng Quá trình mơ phỏng mạng AD HOC trong NS2 được thể hiện trong hình 26. Quá trình bao gồm việc tạo hai tệp đầu vào cho NS2:  Tệp ngữ cảnh (scenario file): là file kịch bản mơ tả khuơn dạng di chuyển của các nút.  Tệp truyền thơng (communication file): là file kịch bản mơ tả các truyền thơng trong mạng. Hình 26. Sơ đồ tổng quan quá trình mơ phỏng Trong quá trình chương trình mơ phỏng chạy, bộ mơ phỏng NS ghi nhận các hoạt động mạng tại các lớp sau đĩ xuất dữ liệu thu được ra một tệp vết (trace file). Do đĩ, trước khi mơ phỏng ta cần lựa chọn các tham số cấu hình cho việc ghi tệp vết. Tệp vết sau đĩ cĩ thể được duyệt và phân tích để xác định các tham số cần tính tốn. Các kết quả tính tốn, phân tích cĩ thể dùng là dữ liệu cho các chương trình vẽ đồ thị như gnuplot, xgraph, tracegraph. Tệp vết cũng cĩ thể được dùng để trực quan hĩa việc chạy mơ phỏng bằng ad-hockey hoặc NAM. 65 4.5 Các tham số hoạt động của các giao thức định tuyến trong NS-2 Trong bộ mơ phỏng NS phiên bản 2.34 được sử dụng trong luận văn cĩ bốn giao thức định tuyến AD HOC được cài đặt sẵn là AODV, DSR, DSDV và TORA. Ngồi ra, mã mơ phỏng của giao thức OLSR cho NS2 được cung cấp bởi Francisco J. Ros, Ph.D. Student và Pedro M. Ruiz, Ph.D tại địa chỉ web là Trong luận văn này, tơi đánh giá ảnh hưởng của sự di động của nút mạng trên bốn giao thức định tuyến là AODV, DSR, DSDV và OLSR. Dưới đây là các giá trị tham số hoạt động và các lưu ý cài đặt của các giao thức trong mơ phỏng theo tài liệu của NS2 và các file cài đặt các giao thức. 4.5.1 Giao thức định tuyến DSDV Trong giao thức định tuyến DSDV, thơng điệp được trao đổi giữa các nút hàng xĩm. Các cập nhật cĩ thể định kỳ hoặc tức thời. Các cập nhật tức thời xảy ra khi thơng tin định tuyến từ một trong các hàng xĩm gây ra thay đổi trong bảng định tuyến của nút. Các gĩi tin chưa cĩ đường tới đích được giữ trong bộ đệm khi truy vấn về đường được gửi. Các gĩi tin được lưu cho tới khi trả lời đường nhận được từ đích. Kích thước bộ đệm lớn nhất để lưu giữ các gĩi tin đang chờ thơng tin về đường được qui định. Quá khả năng này các gĩi tin sẽ bị loại bỏ. Tất cả các gĩi tin cĩ đích là nút di động được bộ phân tách địa chỉ (address mux) chuyển tới bộ phân tách cổng (port mux). Bộ phân tách cổng chuyển các gĩi tin tới ứng dụng đích tương ứng. Một cổng trong số 255 cổng được dùng cho thành phần định tuyến trong nút di động. Đích mặc định trong bộ phân tách địa chỉ là thành phần định tuyến. Khi đích của gĩi tin khơng được tìm thấy bởi bộ phân tách địa chỉ, nút di động khơng phải đích của gĩi tin, gĩi tin sẽ được chuyển cho đích mặc định là thành phần định tuyến. Thành phần định tuyến gắn chặng tiếp theo của gĩi tin và gửi nĩ xuống lớp liên kết. Các tham số hoạt động của DSDV trong bộ mơ phỏng ns-2.34 như sau: Tham số Giá trị Quãng cập nhật đường định kỳ 15s Số cập nhật định kỳ bị mất trước khi liên kết được xem là bị hỏng 3 Thời gian cập nhật tức thời đầu tiên được giữ trong hiệu ứng hãm 6s Thời gian kết hợp các quảng cáo đường 1s Số lượng các gĩi tin lớn nhất trong bộ đệm mỗi nút 5 Bảng 9. Các tham số hoạt động của DSDV trong NS2 66 4.5.2 Giao thức định tuyến OLSR Các tham số hoạt động của OLSR trong bộ mơ phỏng ns-2.34 như sau: Tham số Giá trị Thời gian phát các thơng điệp HELLO 2s Thời gian phát các thơng điệp TC 5s Quãng thời gian làm mới thơng tin tại mỗi nút 2s Thời gian thơng điệp HELLO là hợp lệ 6s Thời gian thơng điệp TC là hợp lệ 15s Bảng 10. Các tham số hoạt động của OLSR trong NS2 4.5.3 Giao thức định tuyến AODV Trong đặc tả của giao thức AODV, việc phát hiện hàng xĩm được thực hiện bằng việc gửi thơng điệp HELLO định kỳ. Trong phiên bản mơ phỏng của AODV trong NS2, việc phát hiện liên kết hỏng được thay thế bằng thơng báo từ lớp MAC. Cách tiếp cận này đã cho thấy ưu điểm là loại bỏ được tổng phí của việc gửi định kỳ các thơng điệp HELLO. Các tham số hoạt động của AODV trong bộ mơ phỏng ns-2.34 như sau: Tham số Giá trị Thời gian đường được xem là hợp lệ 300s Thời gian tồn tại của RREP được gửi bởi đích 600s Số RREQ được phát lại 3 Thời gian trước khi một RREQ được phát lại 6s Thời gian broadcastID của một gĩi tin RREQ được giữ 3s Thời gian đường đi ngược lại cho RREP được giữ 3s Thời gian trước khi liên kết bị hỏng được xĩa khỏi bảng định tuyến 3s Phát hiện liên kết hỏng bằng lớp MAC cĩ Bảng 11. Các tham số hoạt động của AODV trong NS2 67 4.5.4 Giao thức định tuyến DSR Nút di động của DSR khơng sử dụng bộ phân tách hay phân loại địa chỉ, tất cả các gĩi tin nhận bởi nút đều được chuyển tới thành phần định tuyến theo mặc định. Thành phần định tuyến DSR hoặc nhận gĩi tin cho chính nĩ bằng việc chuyển gĩi tin tới bộ phân tách cổng hoặc chuyển tiếp gĩi tin theo thơng tin về đường trong gĩi tin hoặc gửi các yêu cầu đường và trả lời đường. Mặc dù giao thức DSR hỗ trợ đường đi đơn hướng, IEEE 802.11 yêu cầu việc trao đổi RTS/CTS/Data/Ack đối với tất cả các gĩi tin unicast. Do vậy, phiên bản DSR được mơ phỏng chỉ phát hiện các đường hai chiều. Các tham số hoạt động của DSR trong bộ mơ phỏng ns-2.34 như sau: Tham số Giá trị Thời gian giữa các ROUTE REQUEST được phát lại 500ms Kích thước tiêu đề gĩi tin mang địa chỉ đường với n chặng 4n+ 4byte Thời gian hết hạn tìm kiếm đường trong các hàng xĩm 30ms Thời gian giữ các gĩi tin chờ đường 30s Tốc độ cao nhất việc gửi các gĩi tin REPLY cho một đường 1 pkt/s Bảng 12. Các tham số hoạt động của DSR trong NS2 68 Chương 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO MỨC ĐỘ LINH ĐỘNG CỦA CÁC NÚT MẠNG Chương này trình bày các kết quả mơ phỏng từ đĩ rút ra những nhận xét về hiệu quả của các giao thức định tuyến khi hoạt động trong các trường hợp thay đổi vận tốc nút mạng khác nhau trong hai mơ hình là Random Waypoint và Random Walk. Cuối cùng ta thực hiện việc so sánh và đánh giá các giao thức định tuyến với nhau. 5.1. Thực nghiệm mơ phỏng 5.1.1 Các thơng số mơ phỏng Mạng MANET cĩ những đặc điểm là: cấu hình mạng động, các liên kết với dung lượng thay đổi - băng tần hạn chế, các nút cĩ năng lượng thấp và bảo mật vật lý hạn chế. Do đĩ, khi phân tích hiệu suất các giao thức định tuyến AD HOC ta cần xem xét một số tham số của ngữ cảnh mạng như sau [24]:  Kích thước mạng: được thể hiện bằng số các nút trong mạng.  Kết nối mạng: được thể hiện bằng số trung bình các hàng xĩm của một nút.  Tốc độ thay đổi mạng: là tốc độ thay đổi tơ-pơ của mạng theo thời gian.  Khả năng của liên kết: là băng thơng của liên kết khơng dây, được tính bằng bps.  Dạng truyền thơng: được thể hiện bằng các mức độ tải trong mạng, cĩ thể là đồng dạng, khơng đồng dạng hoặc bùng phát.  Dạng di chuyển: được thể hiện các mơ hình chuyển động cụ thể. Mục đích các thí nghiệm của tơi là đánh giá khả năng của các giao thức định tuyến trong việc phản hồi lại các thay đổi cấu hình mạng gây ra bởi sự di động của các nút mạng. Phương pháp của chúng tơi là áp dụng nhiều dạng di chuyển với vận tốc chuyển động của các nút khác nhau. Các mạng AD HOC mơ phỏng được xây dựng dựa trên các mơ hình di chuyển và mơ hình truyền thơng. Đối với mơ hình di chuyển, chúng tơi sử dụng hai mơ hình tiêu biểu Random Waypoint và Random Walk thể hiện các dạng di chuyển khác nhau được mơ tả trong phần 4.3.1.2. Đối với mỗi mơ hình, chúng tơi thay đổi các giá trị tham số để thay đổi các trạng thái của mạng như vận tốc chuyển động của các nút mạng, lần lượt là 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 m/s. Khi so sánh các giao thức định tuyến, để đảm bảo tính cơng bằng, điều quan trọng là phải áp dụng các điều kiện tải và mơi trường giống nhau với từng giao thức. Chính vì vậy, với mỗi mơ hình di chuyển tơi xây dựng các file ngữ cảnh mơ tả chính xác chuyển động của mỗi nút cùng với thời gian diễn ra sự thay đổi của nút. Cịn đối với các mơ hình truyền thơng, các file ngữ cảnh truyền thơng được tạo ra thể hiện chính xác các kết nối giữa các nút và thời gian các truyền thơng này diễn ra. Do đĩ, tập các file ngữ cảnh chuyển động và truyền thơng giống nhau được áp dụng cho từng giao thức. Trong tất cả các thí nghiệm, tơi lựa chọn mơ hình truyền thơng là CBR. Tơi khơng sử dụng các mơ hình truyền thơng là các ứng dụng mơ phỏng sử dụng TCP để 69 gửi các gĩi tin. Vì TCP điều phối tải theo tình trạng mạng, cĩ nghĩa là thời gian gửi gĩi tin thay đổi dựa trên khả năng truyền tải hiện tại của mạng. Do vậy, thời gian mỗi gĩi tin được tạo ra tại bên gửi và vị trí của nút khi gửi các gĩi tin sẽ khác nhau giữa các giao thức do vậy khĩ cĩ thể thực hiện các so sánh giữa các giao thức với nhau. Lần lượt áp dụng các giao thức AODV, DSR, DSDV, OLSR vào các ngữ cảnh mạng khác nhau. Bộ mơ phỏng ghi nhận lại các hoạt động mạng diễn ra tại các lớp. Từ các ghi nhận này, ta đánh giá khả năng làm việc của các giao thức, chủ yếu là trên lớp ứng dụng và lớp mạng. Các thí nghiệm và các đánh giá được thể hiện trong các phần sau bao gồm thí nghiệm với mơ hình Random Waypoint, thí nghiệm với mơ hình Random Walk. Các nhận xét về hiệu suất các giao thức được trình bày trong phần 5.3.3. 5.1.2 Chương trình mơ phỏng Chương trình mơ phỏng của tơi được đặt tên là: dsdv-cbr10-rwp0-speed10.tcl, được trình bày tại phụ lục. Tơi đã cho thi hành chương trình mơ phỏng như sau: ns dsdv-cbr10-rwp0-speed10.tcl Kết xuất thơng tin ra tệp dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.tr để phân tích bằng các script perl như sau: perl average_end-end_delay.pl dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.tr 10 >> avg_rwp1_dsdv.out perl normalized_routing_overhead.pl dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.tr 10 >> nro_rwp1_dsdv.out perl packet_delivery_fraction.pl dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.tr 10 >> pdf_rwp1_dsdv.out perl routing_overhead.pl dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.tr 10 >> ro_rwp1_dsdv.out perl throughput.pl dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.tr 10 >> thr_rwp1_dsdv.out Kết quả nhận được lưu trong các file sau: avg_rwp1_dsdv.out nro_rwp1_dsdv.out pdf_rwp1_dsdv.out ro_rwp1_dsdv.out thr_rwp1_dsdv.out Để kết quả đạt độ chính xác cao hơn, ứng với mỗi vận tốc 0, 5, 10, 15, 20, 25 và 30 m/s tơi tạo 5 tệp mẫu di chuyển khác nhau. Như vậy, tổng số tệp vết được tạo ra là: 2 (mơ hình di chuyển) x 4 (giao thức định tuyến) x 7 (vận tốc) x 5 (kiểu tệp mẫu di chuyển) = 280 tệp vết (*.tr). Từ những tệp vết thu được ta dùng các script perl phân tích để tính tốn các độ đo hiệu năng mạng. Kết quả cuối cùng (của các độ đo hiệu năng mạng) được chọn là trung bình của 5 kết quả đã được tính tốn và được trả về trong các file: avg_rwp_dsdv.out, nro_rwp_dsdv.out, pdf_rwp_dsdv.out, ro_rwp_dsdv.out, thr_rwp_dsdv.out 70 5.2. Các độ đo hiệu năng được dùng trong luận văn Theo nghĩa chung, hiệu năng là một độ đo cơng việc mà một hệ thống thực hiện được. Hiệu năng chủ yếu được xác định bởi tính sẵn sàng để dùng, thơng lượng và thời gian đáp ứng. Trong mạng Ad Hoc, các giới hạn về tài nguyên mạng yêu cầu các giao thức bên cạnh các yếu tố hiệu suất nêu trên cần đảm bảo việc dùng hiệu quả các tài nguyên hạn chế này. Với các giao thức định tuyến, đĩ chính là chi phí để thực hiện các yêu cầu định tuyến được thể hiện bởi mức tải định tuyến. Do vậy, chúng tơi sử dụng các độ đo sau để đánh giá hiệu quả các giao thức định tuyến trong các mạng mơ phỏng:  Phần trăm gĩi tin được phân phát thành cơng (Packet delivery fraction): Là tỷ lệ giữa số các gĩi tin được phân phát thành cơng tới đích so với số các gĩi tin tạo ra bởi nguồn phát.  Trễ đầu cuối trung bình của các gĩi dữ liệu (Average end to end data packet delay): Là độ trễ tồn phần được tính từ khi gĩi tin phát đi từ ứng dụng phát cho tới khi được nhận bởi ứng dụng nhận bao gồm các trễ cĩ thể như trễ do quá trình phát hiện đường, xếp hàng tại các hàng đợi, trễ phát lại tại tầng MAC, và thời gian trễ truyền.  Thơng lượng dữ liệu đầu cuối (End-to-end data throughput): Tổng số dữ liệu của các gĩi tin tạo bởi mọi nguồn đo được trong một khoảng thời gian mơ phỏng, tính bằng k bit/s.  Tải định tuyến chuẩn hĩa (Normalized Routing Load): Là tỷ lệ giữa số các gĩi tin định tuyến trên số gĩi tin dữ liệu được phân phát thành cơng. Nếu gĩi tin định tuyến đi qua nhiều chặng thì mỗi chặng được tính như một lần truyền thơng. Hai độ đo đầu đánh giá kết quả làm việc của các giao thức. Các độ đo này cĩ ý nghĩa đối với hoạt động của các giao thức lớp trên như các giao thức giao vận và các giao thức ứng dụng. Độ đo tải định tuyến chuẩn hĩa thể hiện việc sử dụng các tài nguyên mạng. 5.3. Kết quả mơ phỏng 5.3.1 Mơ phỏng sử dụng mơ hình Random Waypoint 5.3.1.1 Thiết lập thơng số mơ phỏng Đối với mơ hình RW, chúng tơi xây dựng mạng mơ phỏng gồm 50 nút di động, hình thành nên một mạng ad hoc. Các nút này di chuyển trong một khu vực địa lý rộng 1500m x 900m (khơng gian phẳng). Toạ độ của các nút tại mỗi thời điểm là (x, y, z), trong đĩ tọa độ z = 0. Chúng tơi lựa chọn khơng gian hình chữ nhật để đường đi giữa các nút cĩ độ dài lớn hơn so với trong các khơng gian hình vuơng với mật độ nút tương đương. Cụ thể là độ dài đường lớn nhất trong mạng mơ phỏng của chúng tơi là 8 chặng (trong khi khơng gian hình vuơng là 4 chặng). Thời gian mơ phỏng là 900 giây. 71 Tơi tạo ra 7 tệp mẫu di chuyển của nút với 7 giá trị vận tốc nút khác nhau là 0, 5, 10, 15, 20, 25 và 30 m/s. Thời gian tạm dừng 0 giây tương ứng với việc các nút di chuyển liên tục trong suốt thời gian mơ phỏng. Mơ hình truyền thơng được lựa chọn là CBR (constant bit rate). Đây là mơ hình truyền thơng được mơ phỏng bởi NS2 với tốc độ phát gĩi tin khơng đổi. Tơi chọn tham số cho nguồn phát CBR cĩ tốc độ gửi là 4 gĩi tin/giây với kích thước các gĩi tin là 512 bytes. Số lượng kết nối cho mỗi mơ hình di chuyển nút là 10 nguồn phát. Tổng kết về các cấu hình mạng mơ phỏng và các tham số của các mơ hình di chuyển, mơ hình truyền thơng được cho trong bảng 13. Tham số mơ phỏng Giá trị Số nút tham gia mơ phỏng 50 Kích thước vùng mơ phỏng (m x m) 1500 x 900 Phạm vi truyền sĩng vơ tuyến (m) 250 Băng thơng (Mbps) 2 Kích thước gĩi tin (bytes) 512 Tốc độ gửi gĩi tin (packets/ s) 4 Dạng truyền thơng Cbr Số lượng nguồn phát 10 Thời gian tạm dừng (s) 0 Tốc độ nút di chuyển (m/s) 0-5-10-15-20-25-30 Thời gian mơ phỏng (s) 900 Giao thức định tuyến mơ phỏng AODV-DSDV-DSR-OLSR Bảng 13. Cấu hình các mạng mơ phỏng trong mơ hình Random Waypoint 72 5.3.2.2 Kết quả và nhận xét Phần trăm gĩi tin được phân phát thành cơng Hình 27. Đánh giá kết quả phân phát gĩi tin trong mơ hình Random Waypoint Trễ đầu cuối trung bình Hình 28. Đánh giá kết quả trễ đầu cuối trong mơ hình Random Waypoint 73 Thơng lượng đầu cuối trung bình Hình 29. Đánh giá kết quả thơng lượng trong mơ hình Random Waypoint Tải định tuyến chuẩn hĩa Hình 30. Đánh giá kết quả tải chuẩn hĩa trong mơ hình Random Waypoint Với tập các cấu hình mạng mơ phỏng được xây dựng ở trên, tơi tiến hành mơ phỏng, phân tích, đánh giá các kết quả làm việc giữa các giao thức dựa trên các độ đo hiệu suất. Các kết quả so sánh được cho thấy sau đây bao gồm: kết quả phân phát gĩi tin, độ trễ đầu cuối trung bình, thơng lượng đầu cuối trung bình và tải định tuyến chuẩn hĩa của bốn giao thức. 74 Từ hình 27, nếu coi tỷ lệ phân phát gĩi tin thành cơng là độ đo quan trọng nhất thì ta cĩ thể đánh giá giao thức AODV hoạt động ổn định, đạt hiệu quả tốt nhất với tỷ lệ phân phát gĩi tin thành cơng trung bình trên 80%. Cịn lại, 3 giao thức DSDV, DSR và OLSR thì tỷ lệ phân phát gĩi tin thành cơng xuống thấp khi vận tốc nút tăng lên. Điều này phù hợp với thơng lượng đầu cuối trung bình, hình 29 cho thấy kết quả là thơng lượng của AODV lớn nhất trung bình đạt trên 130 kpbs, trong khi thơng lượng của DSDV, DSR và OLSR giảm dần khi vận tốc nút tăng. Những cải tiến từ DSR giúp AODV hoạt động tốt hơn, cụ thể là AODV dựa vào thiết lập động các bảng định tuyến ở các nút trung gian, điều này làm giảm rất nhiều tải định tuyến chuẩn hĩa so với việc truyền từng gĩi tin dữ liệu chứa các tuyến đường nguồn trong tiêu đề như trong DSR. Hai nguyên nhân: Một là, DSR là giao thức phản ứng dựa trên định tuyến nguồn; hai là, trong bộ mơ phỏng ns-2.34 thời gian giữa các ROUTE REQUEST được phát lại chỉ là 500 ms trong khi thời gian giữ các gĩi tin chờ đường là 30s dẫn đến số lượng gĩi tin ROUTE REQUEST là rất lớn lý giải cho vấn đề thơng lượng đầu cuối trung bình thấp và độ trễ đầu cuối trung bình cao của DSR. Cuối cùng, ta thấy DSR cĩ tải định tuyến chuẩn hĩa rất cao. Từ bốn độ đo trên, trong mơ hình này ta cĩ thể đánh giá DSR hoạt động tồi khi vận tốc các nút lớn. Cịn đối với AODV, đây là giao thức định tuyến phản ứng dựa trên vec tơ khoảng cách với các bảng định tuyến của các nút hàng xĩm được tổ chức để tối ưu hĩa thời gian phản ứng các di chuyển cục bộ và cung cấp thời gian phản ứng nhanh cho các yêu cầu thành lập tuyến đường mới. Chính sự linh hoạt này đã khiến AODV hoạt động ổn định, hiệu quả kể cả khi vận tốc các nút tăng. Với các thể hiện của DSDV, ta cĩ thể nhận thấy rõ hoạt động rất hiệu quả của giao thức chủ ứng dựa trên vecto khoảng cách này trong việc định tuyến khi vận tốc nút tăng. Trễ đầu cuối trung bình của DSDV rất nhỏ, khá ổn định với các mức độ linh động của nút khác nhau mặc dù độ trễ cĩ tăng lên khi vận tốc tăng. Mặt khác, tỷ lệ phân phát gĩi tin thành cơng là khá tốt trong khi tải định tuyến chuẩn hĩa rất nhỏ, điều này minh chứng cho nhận xét của ta về hoạt động hiệu quả của DSDV. Ta lý giải như sau: DSDV sử dụng cập nhật định kỳ và cập nhật sự kiện nên phản ứng tốt với sự thay đổi cấu hình mạng nhanh, mặt khác nĩ tối ưu hĩa cập nhật bằng cách sử dụng hai loại thơng điệp cập nhật là thơng điệp cập nhật đầy đủ và thơng điệp cập nhật bổ xung do đĩ trong bốn giao thức, tải định tuyến chuẩn hĩa của DSDV là tốt nhất. Để tránh sự bùng nổ các cập nhật định tuyến tại các thời điểm cấu hình mạng thay đổi nhanh, DSDV cũng áp dụng cơ chế hãm các cập nhật tức thời khi cĩ các thay đổi xảy ra trong mạng. Bằng việc ghi nhận các quãng thời gian xảy ra những thay đổi về đường, DSDV làm trễ các cập nhật tức thời theo thời gian đĩ. Thời gian làm trễ thường là thời gian trung bình để cĩ được tất cả các quảng bá cập nhật cho một tuyến đường. Bằng cách này, các nút cĩ thể chắc chắn nhận được tất cả những thay đổi đường dẫn định tuyến đến một đích trước khi lan truyền bất cứ thay đổi nào. Điều này làm giảm việc sử dụng băng thơng và tiêu thụ điện năng của các nút hàng xĩm. Kết quả là, trong hình 29 thơng lượng của DSDV là khá tốt. Trong mơ hình Random Waypoint, giao thức định 75 tuyến OLSR chỉ đạt hiệu quả trung bình. Mặc dù là giao thức định tuyến chủ ứng nhưng tải định tuyến chuẩn hĩa của OLSR cao hơn nhiều so với DSDV do nĩ dựa trên định tuyến trạng thái liên kết dù đã được cải tiến bằng cách sử dụng các chuyển tiếp đa điểm (MultiPoint Relays - MPRs) để giảm chi phí flooding mạng và kích thước của các bản cập nhật trạng thái liên kết. Nhưng so với các giao thức phản ứng như AODV, DSR thì tải định tuyến chuẩn hĩa của OLSR khá nhỏ. Tuy nhiên, trễ đầu cuối trung bình của OLSR là rất cao, đi kèm với phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng thấp. Điều này là phù hợp với thơng lượng đầu cuối trung bình chỉ ở mức thấp. 5.3.3 Mơ phỏng sử dụng mơ hình Random Walk 5.3.3.1 Thiết lập thơng số mơ phỏng Với mơ hình Random Walk, tơi lựa chọn cấu hình gồm 50 nút di động di chuyển trong khơng gian phẳng 1500m x 900m. Như đã phân tích trong phần 4.4.2.2 về các mơ hình di chuyển, tham số quan trọng trong mơ hình Random Walk là quãng thời gian dịch chuyển của nút trước khi thay đổi hướng và tốc độ. Nếu quãng thời gian này nhỏ, sự di chuyển của các nút sẽ bị giới hạn trong phạm vi nhỏ của khu vực mơ phỏng, mạng nửa tĩnh. Nếu quãng thời gian này lớn, thay đổi của mạng sẽ thường xuyên hơn. Với mục đích chọn ra một cấu hình mạng tiêu biểu, chúng tơi đã kiểm tra các trạng thái vật lý của mạng với các giá trị thời gian dịch chuyển là 5, 10, 30, 60 và 120 giây. Cuối cùng, tơi đã sử dụng giá trị thời gian dịch chuyển của nút là 10 giây để xây dựng mạng mơ phỏng cho việc đánh giá các giao thức. Tương tự như mơ hình Random Waypoint, trong mơ hình Random Walk tơi cũng sử dụng 7 mẫu di chuyển của nút với 7 giá trị vận tốc nút khác nhau là 0, 5, 10, 15, 20, 25 và 30 m/s. Về mơ hình truyền thơng, tơi vẫn sử dụng nguồn phát CBR với các tham số tốc độ gửi 4 gĩi tin/giây, kích thước gĩi tin 512byte. Trong thí nghiệm này, số nguồn phát là 10 nguồn. 76 Tổng kết về các cấu hình mạng mơ phỏng được cho trong bảng 14 Tham số mơ phỏng Giá trị Số nút tham gia mơ phỏng 50 Kích thước vùng mơ phỏng (m x m) 1500 x 900 Phạm vi truyền sĩng vơ tuyến (m) 250 Băng thơng (Mbps) 2 Kích thước gĩi tin (bytes) 512 Tốc độ gửi gĩi tin (packets/ s) 4 Dạng truyền thơng Cbr Số lượng nguồn phát 10 Tốc độ nút di chuyển (m/s) 0-5-10-15-20-25-30 Thời gian dịch chuyển của nút (s) 10 Thời gian mơ phỏng (s) 900 Giao thức định tuyến mơ phỏng AODV-DSDV-DSR-OLSR Bảng 14. Cấu hình các mạng mơ phỏng theo mơ hình Random Walk 77 5.3.3.2 Kết quả và nhận xét Phần trăm gĩi tin được phân phát thành cơng Hình 31. Đánh giá kết quả phân phát gĩi tin trong mơ hình Random Walk Trễ đầu cuối trung bình Hình 32. Đánh giá kết quả trễ đầu cuối trong mơ hình Random Walk 78 Thơng lượng đầu cuối trung bình Hình 33. Đánh giá kết quả thơng lượng trong mơ hình Random Walk Tải định tuyến chuẩn hĩa Hình 34. Đánh giá kết quả tải chuẩn hĩa trong mơ hình Random Walk Hình 31 Đánh giá kết quả phân phát gĩi tin cho thấy một sự khác biệt với kết quả trong mơ hình Random Waypoint khi DSR hoạt động hiệu quả hơn so với DSDV và OLSR đĩ là sự kết hợp của cả hai yếu tố phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng của DSR tăng lên trong khi của DSDV và OLSR giảm xuống. Điều thú vị này cũng lặp lại trong hình 33 Đánh giá kết quả thơng lượng. Với hai độ đo, phần trăm phân 79 phát gĩi tin thành cơng và thơng lượng đầu cuối trung bình ta cĩ thể sắp xếp hiệu quả hoạt động của bốn giao thức theo thứ tự giảm dần như sau: AODV; DSR; DSDV và OLSR cùng ở vị trí thứ ba. Trễ đầu cuối trung bình được chỉ ra trong hình 32 cho thấy DSDV phản hồi tốt và ổn định nhất khi thời gian trễ luơn nhỏ hơn hoặc bằng 0.1s trong khi cơ chế của DSR đã gây ra nghẽn mạng dẫn đến trễ đầu cuối trung bình tăng cao khi vận tốc các nút tăng. Cũng giống như DSDV, OLSR cĩ kết quả phản hổi ổn định cịn trễ đầu cuối trung bình của AODV tăng khi vận tốc nút tăng. Cũng giống như trong mơ hình Random Waypoint, tải định tuyến chuẩn hĩa của bốn giao thức cho kết quả tương tự. Một điều dễ thấy là tải định tuyến chuẩn hĩa của DSR cao nhất dù phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng tốt hơn nhưng số gĩi tin định tuyến lại quá cao. Điều ngược lại xảy ra với DSDV, tải định tuyến chuẩn hĩa của nĩ nhỏ nhất do số lượng gĩi tin định tuyến rất nhỏ của nĩ. 5.3.4 Đánh giá hiệu quả của các giao thức định tuyến Trong cả hai mơ hình Random Waypoint và Random Walk, tơi xây dựng các mạng mơ phỏng với các vận tốc nút khác nhau cịn các tham số hoạt động khác là giống nhau đồng thời sử dụng một tệp truyền thơng duy nhất với 10 nguồn phát để đánh giá hiệu quả hoạt động của bốn giao thức định tuyến: AODV, DSR, DSDV và OLSR. Các giao thức này thuộc nhiều các kỹ thuật định tuyến khác nhau bao gồm định tuyến nguồn, định tuyến theo yêu cầu, định tuyến trước, định tuyến phân tán, định tuyến dựa trên trạng thái liên kết, định tuyến dựa trên véc tơ khoảng cách, … Từ những kết quả mơ phỏng thu được, ta thấy được mỗi giao thức đã thể hiện tính hiệu quả khác nhau của các cơ chế định tuyến. Những kết luận chung nhất về hiệu suất của từng giao thức và các cơ chế định tuyến được trình bày dưới đây. Là giao thức chủ ứng dựa trên vectơ khoảng cách, DSDV hoạt động hiệu quả trong cả hai mơ hình với hai độ đo là trễ trung bình đầu cuối và tải định tuyến chuẩn hĩa thấp và ổn định. Cịn phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng và thơng lượng đầu cuối trung bình trong mơ hình Random Walk lại thấp hơn khá nhiều so với trong mơ hình Random Waypoint nhưng trong cả hai mơ hình thì hai độ đo này đều giảm khi vận tốc nút tăng. Tổng hợp kết quả của bốn độ đo, ta cĩ thể thấy được tính ổn định cùng hiệu quả khá tốt của DSDV trong hoạt động định tuyến ở cả hai mơ hình. Tương tự như DSDV, OLSR là giao thức chủ ứng nhưng dựa trên phương pháp định tuyến trạng thái liên kết. Trong mơ hình Random Waypoint độ trễ đầu cuối trung bình cao hơn nhiều so với trong mơ hình Random Walk mà phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng và thơng lượng đầu cuối trung bình lại cho kết quả cao hơn. Kết quả tải định tuyến chuẩn hĩa ở cả hai mơ hình Random Waypoint và Random Walk là giống nhau. Như vậy, ta cĩ thể đánh giá hiệu quả hoạt động của OLSR đạt mức trung bình. Thuộc giao thức định tuyến phản ứng, AODV là sự kết hợp cơ chế định tuyến véc tơ khoảng cách của DSDV và cơ chế định tuyến phản ứng theo yêu cầu của DSR. 80 Sự kết hợp này đem đến cho AODV hiệu quả hoạt động rất tốt khi vận tốc nút tăng. Trong cả hai mơ hình, phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng và thơng lượng đầu cuối trung bình ổn định và cao. Trung bình của phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng là trên 80% cịn của thơng lượng đầu cuối trung bình là trên 130 kbps. Với hai độ đo cịn lại là trễ đầu cuối trung bình và tải định tuyến chuẩn hĩa cho kết quả tương tự ở cả hai mơ hình và đĩ là kết quả khá tốt. Đánh giá hiệu quả hoạt động của AODV ta thấy đây là một giao thức phản ứng tốt với sự linh động của các nút mạng. Cuối cùng, ta xét đến hiệu quả hoạt động của giao thức định tuyến DSR. Cũng là giao thức phản ứng như AODV nhưng DSR dựa trên định tuyến nguồn. Do đĩ, DSR đã loại bỏ được các chi phí cho cập nhật định kỳ đường và phát hiện hàng xĩm. Chính vì vậy, khi cấu hình mạng thay đổi nhanh chĩng do các nút chuyển động nhanh thì DSR hoạt động kém hiệu quả. Kết quả trễ đầu cuối trung bình và tải định tuyến chuẩn hĩa lớn đã làm rõ nhận định trên. Điều này cho thấy đặc điểm của các giao thức phản ứng theo yêu cầu là tải định tuyến thay đổi theo mơi trường mạng. Khi vận tốc các nút tăng kéo theo cấu hình mạng thay đổi liên tục và nhanh chĩng, tải định tuyến chuẩn hĩa của các giao thức phản ứng đã cao hơn hẳn các giao thức chủ ứng. Nguyên nhân là sự bùng nổ các gĩi tin phát hiện đường, trả lời đường và thơng báo lỗi. Mặc dù tải định tuyến chuẩn hĩa khơng quyết định hiệu suất cuối cùng là phân phát tỷ lệ cao các gĩi tin thành cơng tới đích, tải định tuyến chuẩn hĩa quá cao sẽ tiêu tốn băng thơng mạng và cĩ thể gây nên tắc nghẽn mạng. Đây chính là hạn chế của các giao thức phản ứng theo yêu cầu. Và cũng giống như DSDV, OLSR, AODV phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng và thơng lượng đầu cuối trung bình của DSR giảm khi vận tốc nút tăng. Nhận xét của ta về DSR là nĩ hoạt động tồi khi vận tốc nút tăng lên. Ta cĩ thể đưa ra một sắp xếp giảm dần về hiệu quả hoạt động của các giao thức định tuyến khi chịu ảnh hưởng của sự linh động của các nút mạng như sau: Hoạt động hiệu quả nhất là AODV khi hai độ đo quan trọng là phần trăm gĩi tin thành cơng và thơng lượng đầu cuối trung bình đều cho kết quả tốt nhất; Đứng thứ hai là DSDV với tải định tuyến chuẩn hĩa và trễ đầu cuối trung bình đều thấp trong khi phần trăm gĩi tin thành cơng và thơng lượng đầu cuối trung bình cho kết quả chấp nhận được; OLSR đứng vị trí thứ ba khi cả bốn độ đo đều đạt kết quả trung bình; Đứng cuối cùng là DSR, giao thức này hoạt động tồi khi vận tốc nút tăng với số gĩi tin định tuyến rất lớn, trễ đầu cuối trung bình cao, thơng lượng đầu cuối trung bình và phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng thấp. 81 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 6.1. Kết quả đạt được của luận văn Luận văn đã trình bày kiến thức cơ sở về mạng AD HOC với trọng tâm là các kết quả nghiên cứu về vấn đề định tuyến. Đi đơi với sự phát triển nhanh chĩng của mạng khơng dây là nhu cầu kết nối mọi lúc mọi nơi kể cả trong khi di chuyển đặt ra yêu cầu giải quyết được các vấn đề giữa sự linh động của các nút với tính hiệu quả của các giao thức định tuyến trong mạng AD HOC. Đây là vấn đề khĩ và quan trọng trong hoạt động của loại mạng này. Để đảm báo tính đúng đắn khi đánh giá các yêu cầu này, ngồi những phân tích định tính về các giải thuật thì ta cần đánh giá các giao thức định tuyến trong một mơi trường cĩ đủ các yếu tố phức tạp của mạng thực. Trong chương 4, Luận văn đã trình bày những nghiên cứu chi tiết về mơi trường mạng, các yêu cầu đối với một giao thức định tuyến làm việc hiệu quả và xây dựng các mạng mơ phỏng đáp ứng các yếu tố cần thiết mà mơi trường thực cĩ thể đặt ra cho các giao thức. Từ đĩ, trong chương 5 Luận văn đã đưa ra các thí nghiệm với các tham số cấu hình mạng đa dạng cho việc kiểm tra các giao thức. Với những kết quả tính tốn thu được, tơi đã cĩ những đánh giá định lượng về hiệu quả của các giao thức và cho phép cĩ thể so sánh các yếu tố hoạt động khác nhau giữa các giao thức. Cụ thể, tơi đã xem xét chi tiết hoạt động của bốn giao thức định tuyến AODV, DSR, DSDV và OLSR với vận tốc di chuyển của các nút lần lượt là: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 m/s. Dựa trên các kỹ thuật định tuyến mà bốn giao thức này sử dụng là khác nhau: AODV là giao thức phản ứng dựa trên bảng véc tơ khoảng cách, DSR là giao thức phản ứng dựa trên định tuyến nguồn, DSDV là giao thức chủ ứng dựa trên véc tơ khoảng cách và OLSR là giao thức chủ ứng dựa trên trạng thái liên kết. Kết hợp với kết quả mơ phỏng đã cho thấy các kết luận như sau:  DSDV đạt hiệu quả làm việc tốt khi vận tốc các nút mạng thay đổi. Ưu điểm của DSDV là tải định tuyến chuẩn hĩa ổn định và trễ đầu cuối trung bình thấp. Tuy nhiên, tỷ lệ phân phát gĩi tin thành cơng và thơng lượng cần được cải thiện.  OLSR mặc dù là giao thức chủ ứng như DSDV nhưng trong cả hai mơ hình đều cho kết quả hoạt động ở mức trung bình.  AODV là giao thức phản ứng cĩ kết quả hoạt động tốt nhất, trong các trường hợp khác nhau của sự linh động của nút mạng phần trăm phân phát gĩi tin thành cơng và thơng lượng đầu cuối trung bình tốt nhất. Tuy nhiên, tải định tuyến chuẩn hĩa gây khĩ khăn cho hoạt động của AODV. 82  DSR hoạt động rất tồi do các cơ chế của giao thức này chưa tối ưu khi cấu hình mạng thay đổi nhanh với sự bùng nổ các gĩi tin điều khiển dẫn đến tải định tuyến rất lớn khi sự linh động của các nút mạng ở mức cao. 6.2. Hướng nghiên cứu Với những kết quả nghiên cứu mà luận văn đã đạt được, ta cĩ được cái nhìn khái quát về mối quan hệ giữa sự linh động của các nút với tính hiệu quả của các giao thức định tuyến trong mạng AD HOC. Tuy nhiên, cịn rất nhiều các vấn đề khác của các giao thức cần được xem xét như sau:  Đánh giá ảnh hưởng của sự di động của nút mạng đến hiệu quả của những giao thức khác: TORA, ZRP …  Định tuyến multicast,…  Nghiên cứu, xây dựng và triển khai các vấn đề về an ninh cho mạng vơ tuyến Ad hoc.  Vấn đề giảm phụ tải truyền thơng trong mạng MANET.  Các yêu cầu hiệu suất liên quan tới các ứng dụng cụ thể như vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS),…  Vấn đề kết nối mạng AD HOC với Internet. 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Nguyễn Đình Việt (2008), Bài giảng đánh giá hiệu năng mạng máy tính, Trường Đại học Cơng nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội. Tiếng Anh 2. Andrea Goldsmith (2005), Wireless Communications, Cambridge University Press. 3. Eitan Altman, Tania Jiménez (2003), NS Simulator for beginners, 4. Stefano Basagni, Marco Conti, Silvia Giordano and Ivan Stojmenovic (2004), Mobile AdHoc Networking, A John Wiley & Sons., Publication. 5. Torbjưrn Grape (2003), Wireless LANs Real-Time Traffic, Master’s Thesis, Linkưping University, Sweden. 6. Yasser Kamal Hassan, Mohamed Hashim Abd El-Aziz and Ahmed Safwat Abd El- Radi (2010), Performance Evaluation of Mobility Speed over MANET Routing Protocols, International Journal of Network Security. 7. P. Nicopolitidis, M.S.Obaidat, G.I.Papadimitriou, A.S.Pomportsis (2003), Wireless networks, John Wiley & Son Ltd. 8. Timo Ralli (2006), National strategies for public WLAN roaming, Master’s Thesis, Technology Helsinki. 9. Mohd Izuan Mohd Saad, Zuriati Ahmad Zukarnain (2009), Performance Analysis of Random-Based Mobility Models in MANET Routing Protocol, European Journal of Scientific Research. 10. Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa, Ad Hoc Mobile Wireless Networks, Auerbach Publications. 11. Yinfei Pan, Design Routing Protocol Performance Comparison in NS2: AODV comparing to DSR as Example 12. VINT Project, UC Berkely, LBL, USC/ISI, and Xerox PARC. (2005), The ns Manual (formerly ns Notes and Documentation) 13. 14. 15. 16. 17. 84 18. 19. 20. 21. 22. PHỤ LỤC dsdv-cbr10-rwp0-speed10.tcl # ============================================================ # Define options # ============================================================ set val(chan) Channel/WirelessChannel set val(prop) Propagation/TwoRayGround set val(netif) Phy/WirelessPhy set val(mac) Mac/802_11 set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue set val(ll) LL set val(ant) Antenna/OmniAntenna set val(x) 1500 ;# X dimension of the topography set val(y) 900 ;# Y dimension of the topography set val(ifqlen) 50 ;# max packet in ifq set val(seed) 1.0 set val(adhocRouting) DSDV set val(nn) 50 ;# how many nodes are simulated set val(cp) "/home/phd1983/ns-2.34/protocols/cbr/cbr-50-10-4" set val(sc) "/home/phd1983/ns-2.34/protocols/scen/rwp/rwp-1500-900-50-0-10-0" set val(stop) 900.0 ;# simulation time # ============================================================ # Main Program # ============================================================ # # Initialize Global Variables # 85 # create simulator instance set ns_ [new Simulator] # setup topography object set topo [new Topography] # create trace object for ns and nam set tracefd [open dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.tr w] set namtrace [open dsdv-cbr10-rwp0-speed10-out.nam w] $ns_ trace-all $tracefd $ns_ namtrace-all-wireless $namtrace $val(x) $val(y) # define topology $topo load_flatgrid $val(x) $val(y) # # Create God # set god_ [create-god $val(nn)] # # define how node should be created # #global node setting $ns_ node-config -adhocRouting $val(adhocRouting) \ -llType $val(ll) \ -macType $val(mac) \ -ifqType $val(ifq) \ -ifqLen $val(ifqlen) \ -antType $val(ant) \ -propType $val(prop) \ -phyType $val(netif) \ -channelType $val(chan) \ -topoInstance $topo \ -agentTrace ON \ -routerTrace ON \ -movementTrace ON \ 86 -macTrace OFF # # Create the specified number of nodes [$val(nn)] and "attach" them to the channel. # for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { set node_($i) [$ns_ node] $node_($i) random-motion 0 ; # disable random motion } # # Define node movement model # puts "Loading connection pattern..." source $val(cp) # # Define traffic model # puts "Loading scenario file..." source $val(sc) # Define node initial position in nam for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { $ns_ initial_node_pos $node_($i) 50 } # # Tell nodes when the simulation ends # for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { $ns_ at $val(stop).0 "$node_($i) reset"; } $ns_ at $val(stop).0002 "puts \"NS EXITING...\" ; $ns_ halt" puts $tracefd "M 0.0 nn $val(nn) x $val(x) y $val(y) rp $val(adhocRouting)" puts $tracefd "M 0.0 sc $val(sc) cp $val(cp) seed $val(seed)" puts $tracefd "M 0.0 prop $val(prop) ant $val(ant)" 87 puts "Starting Simulation..." $ns_ run average_end-end_delay.pl # type: perl average_end-end_delay.pl # --------------------------------------------------------------------------- $infile=$ARGV[0]; $speed=$ARGV[1]; $sum=0; $recvnum=0; # --------------------------------------------------------------------------- open (DATA,"<$infile") || die "Can't open $infile $!"; while () { @x = split(' '); for ($x[5]) { if (( $x[0] eq "s") && ( $x[6] eq "cbr" ) && ( $x[3] eq "AGT" )) {$start_time = $x[1]; } if (( $x[0] eq "r") && ( $x[6] eq "cbr" ) && ( $x[3] eq "AGT" )) {$end_time = $x[1]; $recvnum++;} $packet_duration =$end_time - $start_time; if ( $packet_duration > 0 ) { $sum += $packet_duration; } } } # --------------------------------------------------------------------------- $delay=$sum/$recvnum; #print STDOUT "Total delay time of packets = $sum\n"; #print STDOUT "Total packets = $recvnum\n"; 88 print STDOUT "$speed", " ", "$delay\n"; close DATA; exit(0); normalized_routing_overhead.pl # type: perl normalized_routing_overhead.pl # --------------------------------------------------------------------------- $infile=$ARGV[0]; $speed=$ARGV[1]; $routing_packets=0; $sum_received=0; # --------------------------------------------------------------------------- open (DATA,"<$infile") || die "Can't open $infile $!"; while () { @x = split(' '); if (( $x[0] eq "r") && ( $x[6] eq "cbr" ) && ( $x[3] eq "AGT" )) {$sum_received++; } if (( $x[0] eq "s" || $x[0] eq "f") && ( $x[6] eq "message" ) && ( $x[3] eq "RTR" )) {$routing_packets++; } } # --------------------------------------------------------------------------- $normalized_routing_overhead=($routing_packets/$sum_received); #print STDOUT "Total packets received = $sum_received\n"; #print STDOUT "Total routing packets sent & forward = $routing_packets\n"; print STDOUT "$speed", " ", "$normalized_routing_overhead \n"; close DATA; exit(0); 89 packet_delivery_fraction.pl # type: perl packet_delivery_fraction_ratio.pl # --------------------------------------------------------------------------- $infile=$ARGV[0]; $speed=$ARGV[1]; $sum_sent=0; $sum_received=0; # --------------------------------------------------------------------------- open (DATA,"<$infile") || die "Can't open $infile $!"; while () { @x = split(' '); if (( $x[0] eq "s") && ( $x[6] eq "cbr" ) && ( $x[3] eq "AGT" )) {$sum_sent++; } if (( $x[0] eq "r") && ( $x[6] eq "cbr" ) && ( $x[3] eq "AGT" )) {$sum_received++; } } # --------------------------------------------------------------------------- $packet_delivery_ratio=($sum_received/$sum_sent)*100; #print STDOUT "Total packets sent = $sum_sent\n"; #print STDOUT "Total packets received = $sum_received\n"; print STDOUT "$speed", " ", "$packet_delivery_ratio\n"; close DATA; exit(0); 90 throughput.pl # type: throughput.pl # --------------------------------------------------------------------------- $infile=$ARGV[0]; $speed=$ARGV[1]; $recvdSize = 0; $startTime = 1000; $stopTime = 0; # --------------------------------------------------------------------------- open (DATA,"<$infile") || die "Can't open $infile $!"; while () { @x = split(' '); $pkt_size = $x[7]; # Store start time if (($x[3] eq "AGT") && ($x[0] eq "s") && ($pkt_size >= 512)) { if ($x[1] < $startTime) { $startTime = $x[1]; } } # Update total received packets' size and store packets arrival time if (($x[3] eq "AGT") && ($x[0] eq "r") && ($pkt_size >= 512)) { if ($x[1] > $stopTime) { $stopTime = $x[1]; } # Rip off the header $hdr_size = $pkt_size % 512; $pkt_size -= $hdr_size; # Store received packet's size $recvdSize += $pkt_size; } } # --------------------------------------------------------------------------- 91 #print("Average Throughput[kbps] = ",($recvdSize/($stopTime-$startTime)) * (8/1000)," ",$startTime," ","$stopTime\n"); print STDOUT "$speed", " ", ($recvdSize/($stopTime-$startTime))*(8/1000),"\n"; close DATA; exit(0);