Đồ Án Đánh giá ảnh hưởng của sự di động của nút mạng đến hiệu quả của các thuật toán định tuyến trong mạng

Mục lục






Lời cảm ơn 1
Lời cam đoan .3
Danh mục hình vẽ 7
Danh mục bảng 9
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt .10


Chương 1: GIỚI THIỆU 12
1.1. Đặt vấn đề .12
1.2. Mục tiêu nghiên cứu 12
1.3. Tổ chức của luận văn 13
Chương 2: MẠNG WLAN VÀ MẠNG MANET 14
2.1. Mạng không dây .14
2.1.1. Mạng cục bộ WLAN 14 2.1.1.1. Lịch sử ra đời mạng WLAN 15 2.1.1.2. Phân loại mạng WLAN .15 2.1.1.3. Các chuẩn đối với mạng WLAN 17
2.1.2. Một số mạng không dây phổ biến khác .18 2.1.2.1. Mạng cá nhân WPAN theo chuẩn 802.15.1, 802.15.3 và 802.15.4 .18 2.1.2.2. Mạng đô thị WMAN theo chuẩn 802.16 18 2.1.2.3. Mạng diện rộng WWAN theo chuẩn 802.20 19
2.2. Mạng di động không dây đặc biệt MANET .19
2.2.1. Giới thiệu mạng MANET .19
2.2.2. Các đặc điểm của mạng MANET .22
2.2.3. Phân loại 22 2.2.3.1. Phân loại mạng MANET theo cách thức định tuyến 22 2.2.3.2. Phân loại mạng MANET theo chức năng của Nút 23
Chương 3: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 26
3.1. Các giao thức định tuyến phổ biến trong mạng có dây truyền thống 26
3.1.1. Distance Vector 26
3.1.2. Link State .26
3.1.3. Source Routing .27
3.1.4. Kỹ thuật Flooding 27


3.2. Các yêu cầu đối với thuật toán định tuyến trong mạng MANET 27
3.2.1. Mục tiêu thiết kế các giao thức định tuyến cho mạng MANET .27



3.2.2. Áp dụng các thuật toán định tuyến truyền thống trong mạng MANET 28
3.3. Phân loại các giao thức định tuyến cho MANET [16] 29
3.3.1. Các khái niệm liên quan .30 3.3.1.1. Định tuyến chủ ứng và định tuyến phản ứng 30 3.3.1.2. Cập nhật định kỳ và cập nhật theo sự kiện .30 3.3.1.3. Tính toán phi tập trung và tính toán phân tán .31 3.3.1.4. Đơn đường và đa đường 31
3.3.2. Phân loại các giao thức định tuyến .31 3.3.2.1. Destination-Sequence Distance Vector (DSDV) 32 3.3.2.2. Optimized Link State Routing Protocol (OLSR) 33 3.3.2.3. Ad hoc On-demand Distance Vector Routing (AODV) .35 3.3.2.4. Dynamic Source Routing (DSR) [12] 36 3.3.2.5. So sánh các giao thức định tuyến cho MANET 38
Chương 4: NGHIÊN CỨU VIỆC SỬ DỤNG CÔNG CỤ MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ .41
4.1. Lựa chọn phương pháp và công cụ đánh giá hiệu năng mạng [1] 41
4.1.1. Lựa chọn phương pháp .41
4.1.1.1. Mô hình Giải tích 42 4.1.1.2. Mô phỏng mạng bằng chương trình máy tính 42 4.1.1.3. Đo trên mạng thực .42 4.1.1.4. Lý do sử dụng phương pháp mô phỏng để đánh giá hiệu năng mạng .43
4.1.2. Công cụ mô phỏng NS-2 [1, 12, 15] .43
4.1.2.1. Các chức năng mô phỏng chính của NS .45 4.1.2.2 Cấu trúc phần mềm của NS 46 4.1.2.3. Lập trình mô phỏng bằng NS .46
4.1.3 Công cụ hỗ trợ phân tích kết quả mô phỏng .46 4.1.3.1 Cấu trúc tệp vết chứa kết quả mô phỏng mạng không dây 46 4.1.3.2 Một số công cụ hỗ trợ việc phân tích và hiển thị kết quả mô phỏng 47
4.1.4. Công cụ hiển thị trực quan mạng MANET trong quá trình hoạt động iNSPECT .48
4.2. Thiết lập mô phỏng mạng MANET trong NS 53
4.2.1. Tạo các nút mạng trong MANET .53 4.2.1.1 Nút di động .53 4.4.1.2 Mô hình phương tiện chia sẻ trong NS2 54 4.4.1.3 Hoạt động của nút di động 55 4.4.1.4 Cấu hình nút di động trong NS .56



4.4.1.5 Tạo sự di chuyển của nút trong NS .57
4.4.2. Tạo các đường truyền không dây (air interface) trong MANET 58 4.4.2.1 Mô hình FreeSpace .58 4.4.2.2 Mô hình Two Ray Ground 58 4.4.2.3 Mô hình Shadowing .59
4.4.3. Tạo ngữ cảnh chuyển động .59 4.4.3.1 Tạo diện tích mô phỏng 60 4.4.3.2. Tạo các thực thể giao thức và các nguồn sinh lưu lượng 60 4.4.3.3. Tạo các dạng chuyển động theo mẫu .61
4.4.4. Sơ đồ khái quát quá trình mô phỏng .64
4.5 Các tham số hoạt động của các giao thức định tuyến trong NS-2 65
4.5.1 Giao thức định tuyến DSDV 65
4.5.2 Giao thức định tuyến OLSR 66
4.5.3 Giao thức định tuyến AODV .66
4.5.4 Giao thức định tuyến DSR .67
Chương 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO MỨC ĐỘ LINH ĐỘNG CỦA CÁC NÚT MẠNG .68
5.1. Thực nghiệm mô phỏng 68
5.1.1 Các thông số mô phỏng .68
5.1.2 Chương trình mô phỏng 69
5.2. Các độ đo hiệu năng được dùng trong luận văn .70


5.3. Kết quả mô phỏng .70
5.3.1 Mô phỏng sử dụng mô hình Random Waypoint .70 5.3.1.1 Thiết lập thông số mô phỏng 70 5.3.2.2 Kết quả và nhận xét 72
5.3.3 Mô phỏng sử dụng mô hình Random Walk .75 5.3.3.1 Thiết lập thông số mô phỏng 75 5.3.3.2 Kết quả và nhận xét 77
5.3.4 Đánh giá hiệu quả của các giao thức định tuyến 79
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU .81
6.1. Kết quả đạt được của luận văn .81
6.2. Hướng nghiên cứu .82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83
PHỤ LỤC 84









Danh mục hình vẽ




Hình 1. Phân loại các mạng không dây dựa trên quy mô. 14
Hình 2. Mạng WLAN có cơ sở hạ tầng .16
Hình 3. Mạng WLAN không có cơ sở hạ tầng [10] .17
Hình 4. Mạng MANET và Sensor không dây [14] .21
Hình 5. Định tuyến Single-hop 23
Hình 6. Định tuyến Multi-hop .23
Hình 7. Mạng MANET phân cấp 24
Hình 8. Mạng MANET kết hợp .24
Hình 9. Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET [13] .32
Hình 10. Tập chuyển tiếp đa điểm MPRs 34
Hình 11. Định tuyến Link State và định tuyến cải tiến trong OLSR 34
Hình 12. AODV tìm kiếm và duy trì tuyến đường .36
Hình 13. Ví dụ về Route discovery: nút A là nút nguồn, nút E là nút đích. 37
Hình 14. Ví dụ về Route maintenance: 38
Hình 15. Kiến trúc NS-2 .44
Hình 16. Ba giai đoạn của một phiên truyền từ nút nguồn 1 đến nút đích 48 .49
Hình 17. Hình tròn bao phủ biểu diễn khu vực tắc nghẽn 50
Hình 18. Hình tròn bao phủ biểu diễn khu vực nguy hiểm .51
Hình 19. iNSpect hiển thị tọa độ (x, y) của các nút 52
Hình 20. Nút di động mô phỏng trong NS2 .53
Hình 21. Mô hình phương tiện chia sẻ trong NS2 55
Hình 22. Sơ đồ của một mobilenode dưới chuẩn wireless của Monarch CMU mở rộng ra NS [12] 57
Hình 23. Các mô hình truyền thông trong NS2 60
Hình 24. Di chuyển của một nút theo mô hình Random Waypoint 62
Hình 25. Di chuyển của một nút theo mô hình Random Walk .63
Hình 26. Sơ đồ tổng quan quá trình mô phỏng 64
Hình 27. Đánh giá kết quả phân phát gói tin trong mô hình Random Waypoint .72
Hình 28. Đánh giá kết quả trễ đầu cuối trong mô hình Random Waypoint 72
Hình 29. Đánh giá kết quả thông lượng trong mô hình Random Waypoint 73
Hình 30. Đánh giá kết quả tải chuẩn hóa trong mô hình Random Waypoint 73
Hình 31. Đánh giá kết quả phân phát gói tin trong mô hình Random Walk .77
Hình 32. Đánh giá kết quả trễ đầu cuối trong mô hình Random Walk .77
Hình 33. Đánh giá kết quả thông lượng trong mô hình Random Walk .78