I. Tổng Quan Về Mạng MANET
Mạng MANET (Mobile Adhoc Network) là một mạng không dây động, được thiết lập bởi các nút mạng di động mà không cần hạ tầng cố định. Đặc điểm nổi bật của mạng này là khả năng tự tổ chức và tự định tuyến. Mỗi nút trong mạng có thể hoạt động như một bộ định tuyến, cho phép truyền thông giữa các nút mà không cần sự hỗ trợ từ các thiết bị trung gian. Định tuyến là một trong những vấn đề quan trọng nhất trong nghiên cứu về MANET. Các giao thức định tuyến đã được phát triển để giải quyết các thách thức trong việc duy trì kết nối và đảm bảo chất lượng dịch vụ. Mạng MANET có ứng dụng rộng rãi trong các tình huống khẩn cấp, quân sự và các lĩnh vực khác, nơi mà việc thiết lập mạng nhanh chóng là cần thiết.
1.1. Đặc Điểm Của Mạng MANET
Mạng MANET có một số đặc điểm quan trọng như cấu hình mạng động, khả năng di chuyển của các nút, và dung lượng băng thông hạn chế. Cấu hình mạng có thể thay đổi liên tục do sự di chuyển của các nút, dẫn đến việc các liên kết giữa các nút cũng thay đổi. Điều này tạo ra thách thức lớn cho việc thiết kế các giao thức định tuyến hiệu quả. Hơn nữa, các liên kết vô tuyến thường có dung lượng thấp hơn so với các liên kết hữu tuyến, điều này có thể dẫn đến tắc nghẽn mạng. Do đó, việc tiết kiệm năng lượng cũng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống mạng MANET.
1.2. Phân Loại Mạng MANET
Mạng MANET có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm giao thức và chức năng của nút. Theo giao thức, có hai loại chính là Single-hop và Multi-hop. Trong mô hình Single-hop, tất cả các nút đều nằm trong cùng một vùng phủ sóng và có thể kết nối trực tiếp với nhau. Ngược lại, trong mô hình Multi-hop, các nút có thể kết nối với nhau thông qua các nút trung gian. Theo chức năng, mạng MANET có thể được phân loại thành mạng đẳng cấp (Flat) và mạng phân cấp (Hierarchical), trong đó các nút có vai trò ngang hàng hoặc có cấu trúc phân cấp.
II. Thuật Toán Xây Dựng Và Bảo Trì Tối ƣu Cây Khung Đa Phát
Thuật toán xây dựng và bảo trì cây khung đa phát trong mạng MANET là một trong những giải pháp quan trọng nhằm tối ưu hóa hiệu suất mạng. Cây khung đa phát cho phép một nút gửi dữ liệu đến nhiều nút nhận cùng lúc, giúp tiết kiệm băng thông và giảm thiểu độ trễ. Giải thuật bảo trì cây khung trong mạng động (OMST) được phát triển để duy trì cấu trúc cây khung trong điều kiện mạng thay đổi liên tục. Việc áp dụng lý thuyết đồ thị vào xây dựng cây khung giúp tối ưu hóa chi phí truyền dữ liệu và đảm bảo chất lượng dịch vụ.
2.1. Tư Tưởng Chung Thuật Toán
Giải thuật xây dựng cây khung đa phát dựa trên nguyên tắc tối ưu hóa chi phí truyền dữ liệu. Mục tiêu chính là duy trì một cây khung nhỏ nhất, trong đó chỉ những nút cần thiết mới tham gia vào quá trình truyền dữ liệu. Điều này giúp giảm thiểu lãng phí băng thông và nâng cao hiệu suất mạng. Các thủ tục trong giải thuật được thiết kế để tự động cập nhật thông tin về trạng thái của các nút, từ đó đảm bảo rằng cây khung luôn được duy trì trong điều kiện tối ưu.
2.2. Một Số Thủ Tục Trong Giải Thuật
Các thủ tục trong giải thuật bao gồm việc xác định các nút tham gia vào cây khung, cập nhật thông tin về trạng thái liên kết và thực hiện các thao tác điều chỉnh khi có sự thay đổi trong mạng. Việc sử dụng các thuật toán phân tán giúp tăng cường khả năng chịu lỗi và đảm bảo rằng mạng vẫn hoạt động hiệu quả ngay cả khi một số nút bị mất kết nối. Các thủ tục này không chỉ giúp duy trì cây khung mà còn cải thiện khả năng khôi phục mạng trong các tình huống khẩn cấp.
III. Đánh Giá Hiệu Năng Của Một Số Giao Thức Định Tuyến Mạng MANET
Đánh giá hiệu năng của các giao thức định tuyến trong mạng MANET là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các công cụ mô phỏng như NS-2 được sử dụng để thực hiện các thí nghiệm và phân tích kết quả. Các thông số như tỷ lệ truyền thành công, độ trễ và chi phí phụ tải được đo lường để so sánh hiệu suất của các giao thức khác nhau. Kết quả cho thấy rằng giải thuật STM có hiệu suất tốt hơn so với các giao thức khác trong việc tối ưu hóa chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ.
3.1. Công Cụ Mô Phỏng Và Phân Tích Kết Quả
Công cụ mô phỏng NS-2 cho phép mô phỏng các kịch bản khác nhau trong mạng MANET, từ đó thu thập dữ liệu về hiệu suất của các giao thức định tuyến. Việc phân tích kết quả giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất mạng, từ đó đưa ra các giải pháp cải tiến. Các thông số mô phỏng được thiết lập để phản ánh các điều kiện thực tế, giúp đảm bảo tính chính xác của kết quả.
3.2. Kết Quả Đánh Giá Và Nhận Xét
Kết quả đánh giá cho thấy rằng giải thuật STM không chỉ cải thiện tỷ lệ truyền thành công mà còn giảm thiểu độ trễ và chi phí phụ tải. So với các giao thức khác, STM cho thấy sự vượt trội trong việc duy trì chất lượng dịch vụ trong các điều kiện mạng động. Những phát hiện này có thể được áp dụng trong thực tế để tối ưu hóa hiệu suất của các mạng MANET trong các tình huống khẩn cấp và các ứng dụng quân sự.
