I. Bảo trì thông tin định tuyến trong mạng ad hoc
Bảo trì thông tin định tuyến là một yếu tố quan trọng trong mạng ad hoc, đặc biệt khi mạng có cấu trúc phân cụm. Mạng MANET (Mobile Ad hoc Network) với tính chất động và không có cơ sở hạ tầng cố định, đòi hỏi các chiến lược hiệu quả để duy trì thông tin định tuyến. Phân cụm mạng giúp giảm kích thước bảng định tuyến và chi phí bảo trì, đồng thời tăng tính sẵn sàng của thông tin mạng. Các chiến lược như chiến lược bảo trì dựa trên nút đứng đầu (CWHO) và chiến lược phân tán toàn phần được nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình này. Việc duy trì thông tin định tuyến liên quan đến hai hoạt động chính: thu thập và phân phối thông tin. Một chiến lược hiệu quả cần cân bằng giữa khối lượng công việc và tiêu thụ năng lượng của các nút.
1.1. Khái niệm và đặc điểm của mạng MANET
Mạng MANET là một tập hợp các nút di động không dây, có khả năng tự tổ chức và trao đổi dữ liệu mà không cần cơ sở hạ tầng cố định. Các nút trong mạng vừa đóng vai trò là thiết bị đầu cuối, vừa là bộ định tuyến. Tính chất động của mạng MANET, với sự thay đổi liên tục của cấu trúc mạng, đặt ra nhiều thách thức trong việc quản lý thông tin định tuyến. Các đặc điểm nổi bật của mạng MANET bao gồm cấu trúc động, chất lượng liên kết hạn chế, tài nguyên nút hạn chế và độ bảo mật thấp. Những đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng của mạng và đòi hỏi các giải pháp tối ưu hóa.
1.2. Vấn đề bảo trì thông tin định tuyến
Bảo trì thông tin định tuyến trong mạng MANET phân cụm là một thách thức lớn do tính di động của các nút. Việc thay đổi thường xuyên của trạng thái cụm dẫn đến tăng chi phí thu thập và phân phối thông tin. Các chiến lược như chiến lược bảo trì dựa trên nút đứng đầu (CWHO) và chiến lược phân tán toàn phần được đề xuất để giải quyết vấn đề này. Một chiến lược hiệu quả cần tối thiểu hóa chi phí và theo dõi các thay đổi một cách kịp thời. Kết nối logic giữa các cụm được coi là thông tin trạng thái, và việc duy trì thông tin này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả định tuyến.
II. Chiến lược bảo trì thông tin định tuyến
Các chiến lược bảo trì thông tin định tuyến trong mạng MANET phân cụm được nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả định tuyến. Chiến lược bảo trì dựa trên nút đứng đầu (CWHO) giao nhiệm vụ duy trì thông tin cho các nút quản lý cụm, trong khi chiến lược phân tán toàn phần phân phối trách nhiệm này cho tất cả các nút. Các chiến lược này được so sánh và đánh giá thông qua mô phỏng để xác định hiệu quả trong các kịch bản khác nhau. Việc tối ưu hóa chi phí điều khiển và cải thiện hiệu suất mạng là mục tiêu chính của các chiến lược này.
2.1. Chiến lược bảo trì dựa trên nút đứng đầu CWHO
Chiến lược bảo trì dựa trên nút đứng đầu (CWHO) là một trong những chiến lược phổ biến trong mạng MANET phân cụm. Trong chiến lược này, các nút quản lý cụm chịu trách nhiệm thu thập và phân phối thông tin về các cụm lân cận. Các nút khác trong cụm chỉ cần duy trì đường tới nút quản lý của chúng. Chiến lược này giúp giảm chi phí điều khiển và tối ưu hóa quá trình bảo trì thông tin. Tuy nhiên, nó cũng đặt gánh nặng lớn lên các nút quản lý cụm, đòi hỏi các giải pháp cân bằng tải và tiêu thụ năng lượng.
2.2. Chiến lược phân tán toàn phần
Chiến lược phân tán toàn phần phân phối trách nhiệm bảo trì thông tin cho tất cả các nút trong mạng. Mỗi nút đều tham gia vào quá trình thu thập và phân phối thông tin về các cụm lân cận. Chiến lược này giúp giảm gánh nặng cho các nút quản lý cụm và tăng tính linh hoạt của mạng. Tuy nhiên, nó cũng dẫn đến tăng chi phí điều khiển và độ phức tạp trong quản lý thông tin. Việc lựa chọn chiến lược phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm và yêu cầu cụ thể của mạng.
III. Đánh giá hiệu quả của các chiến lược bảo trì
Các chiến lược bảo trì thông tin định tuyến được đánh giá thông qua mô phỏng trong các kịch bản khác nhau. Các độ đo hiệu năng như chi phí điều khiển, thời gian tạm dừng và tác động của số lượng cụm được sử dụng để so sánh hiệu quả của các chiến lược. Kết quả mô phỏng cho thấy chiến lược bảo trì dựa trên nút đứng đầu (CWHO) có hiệu quả cao trong các mạng có số lượng cụm ít, trong khi chiến lược phân tán toàn phần phù hợp hơn với các mạng có quy mô lớn. Việc lựa chọn chiến lược phù hợp giúp cải thiện hiệu suất mạng và tối ưu hóa thông tin định tuyến.
3.1. Kịch bản mô phỏng và độ đo hiệu năng
Các kịch bản mô phỏng được thiết kế để đánh giá hiệu quả của các chiến lược bảo trì thông tin định tuyến. Các độ đo hiệu năng bao gồm chi phí điều khiển, thời gian tạm dừng và tác động của số lượng cụm. Các kịch bản mô phỏng được thực hiện trên cả mô hình Random Way Point và Manhattan-Grid để đảm bảo tính toàn diện của đánh giá. Kết quả mô phỏng cung cấp cái nhìn chi tiết về hiệu quả của các chiến lược trong các điều kiện khác nhau.
3.2. So sánh hiệu quả của các chiến lược
Kết quả mô phỏng cho thấy chiến lược bảo trì dựa trên nút đứng đầu (CWHO) có hiệu quả cao trong các mạng có số lượng cụm ít, với chi phí điều khiển thấp và thời gian tạm dừng ngắn. Trong khi đó, chiến lược phân tán toàn phần phù hợp hơn với các mạng có quy mô lớn, giúp giảm gánh nặng cho các nút quản lý cụm. Việc lựa chọn chiến lược phù hợp giúp tối ưu hóa thông tin định tuyến và cải thiện hiệu suất mạng trong các điều kiện cụ thể.
