Nâng cao hiệu năng giao thức AODV cho mạng MANET - Luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET

1.1. Giới thiệu chung về mạng MANET

1.1.1. Khái niệm cơ bản

1.1.2. Lịch sử phát triển

1.1.3. Đặc điểm của mạng MANET

1.1.4. Kiểu kết nối và chế độ hoạt động

1.1.4.1. Các kiểu kết nối topo mạng

1.1.4.1.1. Mạng máy chủ di động

1.1.4.1.2. Mạng có các thiết bị di động không đồng nhất

1.1.4.2. Chế độ hoạt động

1.1.4.2.1. Chế độ IEEE-adhoc

1.1.4.2.2. Chế độ cơ sở hạ tầng

1.1.5. Phân loại mạng MANET

1.1.5.1. Theo giao thức

1.1.5.2. Theo chức năng

1.1.6. Ứng dụng của mạng MANET

1.1.6.1. Lĩnh vực quân sự

1.1.6.2. Personal Area Network (PAN)

1.1.6.3. Ứng dụng trong lĩnh vực y tế, chăm sóc sức khỏe

1.1.6.4. Ứng dụng trong tìm kiếm, cứu trợ

1.1.7. Kết luận chương 1

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

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

2.1.1. Thuật toán Vectơ khoảng cách (Distance Vector)

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

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

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

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

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

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

2.3.1. Giao thức DSDV (Destination Sequence Distance Vector)

2.3.2. Giao thức DSR (Dynamic Source Routing)

2.3.3. Giao thức định tuyến AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector)

2.3.3.1. Cơ chế khám phá tuyến (Route Discovery)

2.3.3.2. Cơ chế duy trì thông tin định tuyến (Route Maintenance)

2.4. Giao thức cải tiến N-AODV

2.4.1. Giới thiệu N-AODV

2.4.2. Cơ chế hoạt động của N-AODV

2.4.3. Chi phí cho toàn bộ gói tin điều khiển

2.4.4. Kết luận chương 2

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

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

3.1.1. Tạo các node mạng trong MANET

3.1.2. Hoạt động của node di động. Cấu hình node di động trong NS-2

3.1.3. Tạo sự di chuyển của node trong NS-2

3.1.4. Tạo các đường truyền không dây (air interface) trong MANET

3.1.5. Tạo ngữ cảnh chuyển động

3.1.6. Tạo diện tích mô phỏng. Tạo các thực thể giao thức và các nguồn sinh lưu lượng

3.1.7. Tạo các dạng chuyển động theo mẫu

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

3.2.1. Cài đặt giao thức N-AODV

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

3.3. Tiến hành mô phỏng, đánh giá kết quả

3.3.1. Thiết lập các thông số mô phỏng. Kịch bản mô phỏng

3.3.2. Các độ đo được dùng đánh giá hiệu năng

3.3.3. Kết quả mô phỏng, đánh giá

3.3.4. Kết luận chương 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về mạng MANET

Mạng MANET (Mobile Ad-hoc NETwork) là một mạng không dây tự tổ chức, không cần hạ tầng cố định. Các node di động trong mạng có thể kết nối và giao tiếp với nhau mà không cần sự hỗ trợ từ các thiết bị trung gian. Đặc điểm nổi bật của mạng MANET là khả năng tự động cấu hình và thích ứng với sự thay đổi của môi trường. Mạng này có thể hoạt động trong nhiều lĩnh vực như quân sự, y tế, và các ứng dụng khẩn cấp. Việc thiết kế các giao thức định tuyến hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo hiệu năng mạng. Giao thức AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector) là một trong những giao thức được nghiên cứu nhiều nhất trong mạng MANET. Tuy nhiên, hiệu suất của AODV có thể bị ảnh hưởng bởi sự di chuyển không lường trước của các node, dẫn đến việc mất kết nối và tăng độ trễ trong việc truyền tải dữ liệu.

1.1. Khái niệm cơ bản

Mạng MANET là một tập hợp các node di động có khả năng tự tổ chức mà không cần sự quản lý tập trung. Các node này có thể di chuyển tự do và thiết lập kết nối với nhau. Điều này tạo ra một mạng lưới linh hoạt, có thể thích ứng với các điều kiện thay đổi. Giao thức AODV được sử dụng để định tuyến dữ liệu trong mạng này, cho phép các node tìm kiếm và duy trì các đường truyền hiệu quả. Tuy nhiên, sự di chuyển của các node có thể gây ra tình trạng nghẽn mạng và làm giảm hiệu năng mạng.

1.2. Đặc điểm của mạng MANET

Mạng MANET có nhiều đặc điểm nổi bật như cấu hình động, khả năng tự tổ chức và không phụ thuộc vào hạ tầng cố định. Các node trong mạng có thể hoạt động như router, giúp truyền tải dữ liệu giữa các node khác. Điều này tạo ra một mạng lưới linh hoạt, có thể thích ứng với các điều kiện thay đổi. Tuy nhiên, việc duy trì kết nối ổn định trong mạng di động là một thách thức lớn, đặc biệt là trong các tình huống có nhiều node di chuyển liên tục.

II. Nghiên cứu nâng cao hiệu năng giao thức AODV cho mạng MANET

Giao thức AODV là một trong những giao thức định tuyến phổ biến nhất trong mạng MANET. Tuy nhiên, hiệu suất của AODV có thể bị ảnh hưởng bởi sự di chuyển không lường trước của các node, dẫn đến việc mất kết nối và tăng độ trễ trong việc truyền tải dữ liệu. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các thuật toán định tuyến cơ bản và đề xuất các giải pháp cải tiến cho AODV. Các giải pháp này bao gồm việc tối ưu hóa cơ chế khám phá tuyến và duy trì thông tin định tuyến. Việc cải tiến AODV không chỉ giúp nâng cao hiệu năng mạng mà còn giảm thiểu độ trễ và tăng cường khả năng phục hồi của mạng.

2.1. Các thuật toán định tuyến cơ bản

Trong mạng MANET, có nhiều thuật toán định tuyến khác nhau như DSDV, DSR và AODV. Mỗi thuật toán có những ưu điểm và nhược điểm riêng. AODV, với cơ chế định tuyến theo yêu cầu, cho phép các node tìm kiếm đường truyền khi cần thiết, giúp tiết kiệm băng thông. Tuy nhiên, trong môi trường có nhiều node di động, AODV có thể gặp khó khăn trong việc duy trì kết nối ổn định. Nghiên cứu này sẽ phân tích chi tiết các thuật toán này và đề xuất các cải tiến cho AODV.

2.2. Cải tiến giao thức AODV

Để nâng cao hiệu năng của giao thức AODV, cần thiết phải cải tiến cơ chế khám phá tuyến và duy trì thông tin định tuyến. Một trong những giải pháp là sử dụng các thuật toán tối ưu hóa để giảm thiểu độ trễ trong việc tìm kiếm đường truyền. Ngoài ra, việc tích hợp các công nghệ mới như học máy có thể giúp AODV tự động điều chỉnh các tham số định tuyến dựa trên điều kiện mạng thực tế. Những cải tiến này không chỉ giúp nâng cao hiệu năng mạng mà còn tăng cường khả năng phục hồi của mạng trong các tình huống khẩn cấp.

III. Mô phỏng đánh giá hiệu năng giao thức AODV cải tiến cho mạng MANET

Mô phỏng là một công cụ quan trọng để đánh giá hiệu năng của giao thức AODV trong mạng MANET. Sử dụng phần mềm mô phỏng NS-2, nghiên cứu này sẽ thiết lập các kịch bản mô phỏng khác nhau để đánh giá hiệu suất của AODV và AODV cải tiến. Các thông số như độ trễ, tỷ lệ gói tin thành công và thông lượng sẽ được đo lường và phân tích. Kết quả mô phỏng sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu quả của các cải tiến đã đề xuất và giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng mạng.

3.1. Thiết lập mô phỏng

Để thực hiện mô phỏng, cần thiết lập các node trong mạng MANET và cấu hình các tham số mô phỏng. Việc tạo ra các kịch bản mô phỏng khác nhau sẽ giúp đánh giá hiệu suất của giao thức AODV trong các điều kiện khác nhau. Các thông số như tốc độ di chuyển của node, mật độ node và kích thước mạng sẽ được điều chỉnh để phản ánh các tình huống thực tế. Mô phỏng sẽ cung cấp dữ liệu cần thiết để phân tích và đánh giá hiệu năng của AODV và AODV cải tiến.

3.2. Đánh giá kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng sẽ được phân tích để đánh giá hiệu suất của giao thức AODV và AODV cải tiến. Các chỉ số như độ trễ, tỷ lệ gói tin thành công và thông lượng sẽ được so sánh giữa hai giao thức. Kết quả này sẽ giúp xác định mức độ cải thiện của AODV cải tiến so với AODV gốc. Ngoài ra, việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng mạng sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách tối ưu hóa giao thức định tuyến trong mạng MANET.

Nghiên cứu nâng cao hiệu năng giao thức AODV cho mạng MANET - Luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin