Nghiên Cứu Về Mạng Di Động AD-HOC Tại Đại Học Quốc Gia Hà Nội

Mạng di động ad-hoc (MANET) nổi bật với khả năng tự cấu hình, không yêu cầu cơ sở hạ tầng cố định. Điều này mang lại tính linh hoạt cao, đặc biệt hữu ích trong các tình huống khẩn cấp, khu vực vùng sâu vùng xa, hoặc các sự kiện tạm thời. So với mạng tế bào truyền thống, MANET giảm thiểu chi phí triển khai và bảo trì. Các nút mạng trong MANET có thể tự động thiết lập kết nối và truyền dữ liệu trực tiếp với nhau, tạo nên một mạng lưới phân tán và hiệu quả. Khả năng tự tổ chức và phục hồi nhanh chóng là những ưu điểm quan trọng, giúp MANET trở thành lựa chọn lý tưởng trong nhiều ứng dụng thực tế.

Mạng di động ad-hoc (MANET) có nhiều ứng dụng thực tiễn quan trọng. Trong lĩnh vực cứu hộ và khắc phục thảm họa, MANET cho phép thiết lập mạng liên lạc nhanh chóng tại các khu vực bị ảnh hưởng, hỗ trợ công tác cứu trợ và điều phối. Trong quân sự, MANET cung cấp khả năng liên lạc an toàn và linh hoạt trên chiến trường, không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng cố định. Ngoài ra, MANET còn được sử dụng trong các ứng dụng dân sự như mạng lưới cảm biến, hệ thống giao thông thông minh, và các sự kiện cộng đồng, tạo ra các kết nối tạm thời và hiệu quả.

Trong mạng di động ad-hoc (MANET), các giao thức định tuyến đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập và duy trì kết nối giữa các nút mạng. Một số giao thức định tuyến phổ biến bao gồm DSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector Routing), AODV (Ad-hoc On-Demand Distance Vector Routing), và TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm). DSDV là một giao thức chủ động, duy trì thông tin định tuyến liên tục, trong khi AODV là một giao thức phản ứng, chỉ tìm đường đi khi cần thiết. TORA là một giao thức dựa trên thời gian, phù hợp với các mạng có tính di động cao. Mỗi giao thức có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các môi trường và ứng dụng khác nhau.

Tính di động của các nút mạng trong mạng di động ad-hoc (MANET) gây ra nhiều thách thức đối với hiệu suất mạng. Sự thay đổi liên tục của tô-pô mạng dẫn đến việc các đường truyền bị gián đoạn, làm tăng độ trễ và giảm thông lượng. Các giao thức định tuyến phải có khả năng thích ứng nhanh chóng với những thay đổi này để duy trì kết nối ổn định. Ngoài ra, tính di động còn ảnh hưởng đến việc quản lý năng lượng của các nút mạng, vì việc tìm kiếm và duy trì đường truyền liên tục tiêu tốn nhiều năng lượng. Do đó, việc thiết kế các giao thức định tuyến hiệu quả và tiết kiệm năng lượng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất mạng MANET.

Thuật toán flooding cơ bản có ưu điểm là đơn giản và dễ triển khai. Nó đảm bảo rằng gói tin sẽ đến được đích, ngay cả khi không có thông tin định tuyến chính xác. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của flooding là gây ra tình trạng lãng phí băng thông và năng lượng do các gói tin trùng lặp. Mỗi nút mạng nhận được gói tin sẽ chuyển tiếp nó đến tất cả các nút lân cận, dẫn đến việc nhiều nút nhận được cùng một gói tin nhiều lần. Điều này làm tăng tải cho mạng và tiêu tốn năng lượng của các nút mạng.

Để khắc phục nhược điểm của thuật toán flooding cơ bản, nhiều kỹ thuật tối ưu hóa đã được phát triển. Một trong số đó là dominant pruning (FWDP), giúp giảm số lượng gói tin chuyển tiếp bằng cách chỉ cho phép một số nút nhất định chuyển tiếp gói tin, dựa trên thông tin về các nút lân cận. Các kỹ thuật khác bao gồm probabilistic flooding, counter-based flooding, và location-aided flooding. Mỗi kỹ thuật có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các môi trường và ứng dụng khác nhau. Mục tiêu chung là giảm thiểu số lượng gói tin chuyển tiếp mà vẫn đảm bảo gói tin đến được đích.

Việc cài đặt thuật toán flooding với dominant pruning (FWDP) trong môi trường mô phỏng mạng NS2 đòi hỏi việc xây dựng các module cần thiết và tích hợp chúng vào NS2. Các module này bao gồm các chức năng để thu thập thông tin về các nút lân cận, xác định các nút dominant, và chuyển tiếp gói tin theo thuật toán FWDP. Quá trình cài đặt cũng bao gồm việc cấu hình các tham số của thuật toán, chẳng hạn như thời gian chờ và ngưỡng để xác định các nút dominant. Sau khi cài đặt, các module này được tích hợp vào NS2 để có thể sử dụng trong các thí nghiệm mô phỏng.

Hiệu năng của thuật toán flooding với dominant pruning (FWDP) được so sánh với giao thức định tuyến AODV trong môi trường MANET thông qua các thí nghiệm mô phỏng. Các chỉ số hiệu năng được đo lường bao gồm độ trễ, thông lượng và tỷ lệ mất gói tin. Kết quả mô phỏng cho thấy FWDP có thể cải thiện hiệu năng mạng so với flooding cơ bản, nhưng vẫn còn một số hạn chế so với AODV trong một số trường hợp. Ví dụ, AODV có thể đạt được độ trễ thấp hơn và thông lượng cao hơn trong các mạng có tính di động cao.

Nghiên cứu về thuật toán flooding với dominant pruning (FWDP) đã cho thấy rằng FWDP có thể cải thiện hiệu năng mạng so với flooding cơ bản bằng cách giảm số lượng gói tin chuyển tiếp. Tuy nhiên, FWDP vẫn còn một số hạn chế so với các giao thức định tuyến tiên tiến như AODV, đặc biệt trong các mạng có tính di động cao. Các kết quả nghiên cứu này cung cấp một cơ sở để tiếp tục tối ưu hóa FWDP và phát triển các giao thức định tuyến mới cho mạng ad-hoc.

Mạng di động ad-hoc (MANET) vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu đầy tiềm năng. Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm việc tích hợp các kỹ thuật học máy và trí tuệ nhân tạo vào các giao thức định tuyến, cũng như việc phát triển các giao thức định tuyến an toàn và bảo mật hơn. Ngoài ra, việc nghiên cứu các giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng và có khả năng thích ứng với các môi trường khác nhau cũng là rất quan trọng. Các nghiên cứu này sẽ giúp MANET trở thành một công nghệ hữu ích và hiệu quả hơn trong nhiều ứng dụng khác nhau.