đặt vấn đề và trình bày khái quát công việc và ý nghĩa của luận văn. Chương một, trình bày khái niệm cơ bản và ứng dụng của mạng không dây không cấu trúc MANET. Tiếp đó trình bày phương pháp luận nghiên cứu, hệ mô phỏng NS – 2. Chương hai, trình bày về định tuyến trong mạng MANET, nguyên tắc hoạt động, và các thuật toán định tuyến.
Tiếp đó trình bày kết quả mô phỏng, những phân tích đánh giá hiệu suất hoạt động của ba giao thức định tuyến là: AODV, DSDV và DSR. Chương ba, trình bày về giao thức TCP, những ảnh hưởng của giao thức TCP đối với hiệu suất mạng, những cải tiến điều khiển lưu lượng TCP trong mạng MANET. Tiếp đó trình bày những những phân tích đánh giá hiệu suất hoạt động của giao thức TCP – ELFN (Explicit Link Failure Notification). LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 CHƢƠNG 1 MẠNG KHÔNG DÂY KHÔNG CẤU TRÚC (MOBILE ADHOC NETWORKS – MANET) 1.Mạng không dây không cấu trúc: 1.1/ Khái niệm Một trong những công nghệ quan trọng của thông tin di động (Mobile Communication) là công nghệ mạng không dây không cấu trúc (wireless mobile ad hoc network - MANET) Mạng không dây không cấu trúc, sau đây gọi tắt là mạng MANET, là một tập hợp các thiết bị không dây di động độc lập, bình đẳng, được kết nối một cách ngẫu nhiên, với một tổ chức kết nối bất kỳ, mà không cần bất cứ một kết cấu hạ tầng kỹ thuật có sẵn nào hoặc một thực thể điều khiển truy nhập (trung tâm) nào hỗ trợ.
Số liệu được trao đổi giữa các trạm làm việc, thiết bị nguồn và thiết bị đích, theo phương thức chuyển mạch gói. Các trạm làm việc, bên cạnh việc thu thập và xử lý số liệu ứng dụng, điều khiển truy nhập mạng theo một thuật toán nhất định, đồng thời còn là các thiết bị định tuyến, và vì vậy, việc thiết kế và thực hiện các trạm này thường phức tạp hơn các trạm làm việc thông thường khác. Mạng không dây không cấu trúc được chia thành hai loại là: Mạng di động kiểu Ad hoc (MANET) và mạng cảm biến (Wireless sensor). Mạng cảm biến Wireless sensor là một lớp mới của mạng không dây không cấu trúc, được quan tâm và phát triển trong những năm gần đây.
Mạng gồm rất nhiều node cảm biến và có thể truyền thông với nhau. Mỗi node được cấu tạo bởi module cảm biến (sensor) và module truyền thông. Mạng có độ tin cậy cao trong những môi trường phức tạp, khó dự đoán trước. Mạng cảm biến như một trung tâm dữ liệu.
Mỗi node trong mạng đều cập nhật và lưu trữ dữ liệu [5, 21]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Asymmetrical link MH2 MH1 MH4 MH3 MH8 symmetrical link MH7 MH6 MH5 Hình 2: Kiến trúc mạng MANET 1.2 Đặc trƣng của mạng không dây không cấu trúc - Tổ chức kết nối động: các trạm làm việc di chuyển tự do và ngẫu nhiên, và vì vậy, tổ chức kết nối mạng thay đổi một cách ngẫu nhiên, không dự báo trước được. - Băng thông bị giới hạn, dung lượng kênh truyền rất khác nhau: trong mạng MANET, dung lượng kênh truyền thường nhỏ hơn rất nhiều dung lượng kênh truyền trong mạng có kết cấu hạ tầng kỹ thuật. Hơn nữa, thông lượng đạt được trong mạng MANET - do ảnh hưởng của các yếu tố như: nhiễu, hiện tượng xuyên kênh, fading, phương thức đa truy nhập vào hệ thống mạng, hiện tượng tắc nghẽn số liệu, ., thường nhỏ hơn nhiều lần tốc độ truyền số liệu (vô tuyến).
- Giới hạn về nguồn điện làm việc: các trạm làm việc di động đều sử dụng acqui hoặc pin, và vì vậy, một trong các yêu cầu quan trọng thiết kế và thực hiện các trạm làm việc di động này là tiết kiệm năng lượng điện làm việc. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 - Giới hạn về an toàn, bảo mật: các trạm làm việc di động dễ bị “nghe trộm”, bị tấn công theo kiểu “từ chối dịch vụ” (denie-of-service), .3 Ứng dụng của mạng không dây không cấu trúc Có rất nhiều ứng dụng của mạng MANET trong cuộc sống, hiện nay MANET đang được phát triển như là một phần mở rộng của Internet. MANET được nối với Internet thông qua những Gateway. Điều này thật tiện lợi để người sử dụng có thể dùng những ứng dụng Internet phổ biến như là e-mail, web, ftp.
MANET rất thích hợp cho những ứng dụng có tính hợp tác và cơ động cao, đặc biệt là trong quân sự và trong việc ứng cứu khắc phục những thảm hoạ, ví dụ : trên chiến trường việc triển khai một mạng thông tin hữu tuyến là rất khó khăn, đôi khi là không thể. Nhưng với MANET thì thật tiện lợi khi trên những thiết bị chiến đấu như là : xe tăng, máy bay.vv được trang bị những thiết bị tính toán di động và chúng được kết nối với nhau theo kiểu Ad hoc. Khi đó hiệu quả chiến đấu sẽ rất cao và hệ thống thông tin thực sự phát huy được tác dụng. Điều này cũng đúng trong những trường hợp triển khai lực lượng kịp thời cứu hộ khắc phục thảm hoạ.
Thông tin sẽ được trao đổi kịp thời giữa các nhóm cứu hộ mà không cần một sự triển khai hệ thống mạng nào cả [5]. Trong những năm tới đây, mục tiêu là mỗi xe ôtô sẽ được trang bị máy tính. Mỗi máy tính này đều có những thiết bị truy cập Internet. Đây sẽ là một ứng dụng rất quan trọng đối với cuộc sống của con người.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phân tích đánh giá hiệu suất mạng máy tính 2. Khái niệm hiệu suất Hiệu suất (performance) là khái niệm tổng quát xác định chất lượng hoạt động của một hệ thống - xét từ góc độ của người sử dụng - về độ sẵn sàng (availability), tính hiệu quả (effectivity), độ tin cậy (reliability) và độ an toàn (security) của hệ thống đó (Hình 3-a). Hiệu suất được thể hiện, đối với thiết bị phần cứng, bằng số lệnh trong một đơn vị thời gian MIPS; với hệ thống chương trình ứng dụng là số lượng nhiệm vụ (task) giải quyết được trong một đơn vị thời gian; đối với mức tổ chức là các thông số thể hiện tính thân thiện sử dụng như thời gian đáp ứng, độ sẵn sàng phục vụ, giao diện người dùng, ngôn ngữ lập trình,.
Chất lượng hoạt động của một hệ thống phụ thuộc vào năng lực phục vụ của hệ thống dưới ảnh hưởng của tải đầu vào, và được thể hiện bằng kết quả hoạt động của hệ thống ở đầu ra (Hình 3-b). Hiệu suất của một hệ thống phụ thuộc vào năng lực hoạt động của phần cứng (tốc độ tính toán của CPU, thời gian truy nhập và dung lượng bộ nhớ làm việc và bộ nhớ ngoài, tốc độ và phương thức vào/ra số liệu,. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Performance (Effectivity, Reliability, Security) User Organization Appl. Speed User friendships: MIPS - Response time - Availability O HW Load S - Interfaces - Progr.
languages software Capacity Level System Service rate Level Throughput (task pro time unite) a) Quality of service of system component b) Load – System Relationship Hình 3 : Đánh giá chất lượng hoạt động của hệ thống Trong khuôn khổ luận văn này, hiệu suất của một hệ thống được hiểu theo nghĩa hẹp là các tiêu chí xác định tính hiệu quả hoạt động của hệ thống một cách định lượng. Đối với một hệ thống mạng máy tính, đánh giá hiệu suất (performance evaluation) là xác định về mặt định lượng chất lượng phục vụ của hệ thống mạng đó đối với việc chuyển tiếp (bao gồm truyền và chuyển mạch) số liệu của các ứng dụng trên hệ thống mạng. Chất lượng chuyển tiếp số liệu của một hệ thống mạng được xác định bằng các đại lượng như thông lượng (throughput), nghĩa là: lượng số liệu (hữu ích) tính bằng bit, byte hoặc gói số liệu được truyền tải trong một đơn vị thời gian; thời gian trễ (delay) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 và thay đổi thời gian trễ (delay variation) khi chuyển tiếp số liệu trên một hệ thống mạng; xác suất xảy ra lỗi và thời gian xử lý, khắc phục lỗi; .2 Công cụ mô phỏng NS-2 (network simulator) NS là hệ mô phỏng máy tính được xây dựng và phát triển bởi dự án VINT của phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley National Laboratory. NS là một hệ mô phỏng có cấu trúc hướng đối tượng.
Nó được xây dựng trên hai ngôn ngữ là C++ và Otcl và được xây dựng theo cách có thể được mở rộng bởi người dùng hay người dùng có thể “lập trình được” trên nền của hệ mô phỏng NS. Với cách tiếp cận này thì ta có thể coi mỗi một mô phỏng như một chương trình hơn là các mô hình cứng nhắc, tĩnh, không thể thay đổi. Một mô phỏng gồm các đối tượng có thể cấu hình tuỳ thích để có thể đạt được mục đích mô phỏng đề ra. Do vậy những người thiết kế NS đã không chọn một ngôn ngữ duy nhất để xây dựng môi trường mô phỏng, bởi sẽ có những đòi hỏi khác nhau về chính mục đích của việc mô phỏng.
Khi cần mô phỏng những tầng thấp của mạng máy tính, xử lý ở mức độ byte hay tiêu đề của các gói tin thì cần đòi hỏi một hiệu quả tính toán cao, và một ngôn ngữ biên dịch như C++ đáp ứng được nhu cầu đó. Mặt khác, việc phải thay đổi cấu hình của một mô phỏng để tìm ra một cấu hình tốt và hiệu quả lại yêu cầu ngôn ngữ script, ví dụ như là Tcl. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 Những người thiết kế đã khai thác mô hình lập trình phân chia ngôn ngữ (trên hai ngôn ngữ), ở đó nhân của hệ mô phỏng được viết bằng C++ là phần có tốc độ thực hiện cao, còn phần định nghĩa, cấu hình và điều khiển mô phỏng được viết ngôn ngữ script Tcl. Cách tiếp cận này mang lại một hiệu quả rất cao vì nó đã chia mục đích của việc mô phỏng thành những phần nhỏ và giải quyết chúng bằng những ngôn ngữ phù hợp.
Nó cung cấp cho người lập trình mô phỏng khả năng sử dụng dễ hơn, mềm dẻo và linh hoạt hơn. Vì C++ là ngôn ngữ hướng đối tượng mà Tcl thì không nên ta phải xây dụng những đối tượng macro bậc cao cho phù hợp với các lớp của C++. Sau này, để đạt được một hệ thống sáng sủa hơn, mềm dẻo và mạnh hơn, trong phiên bản thứ hai của mình, NS đã thay Tcl bởi một ngôn ngữ Tcl hướng đối tượng là OTcl. Và để có sự liên kết gắn bó giữa hai ngôn ngữ đó, ta cần có một ngôn ngữ làm cầu nối là TclCl là một ngôn ngữ mở rộng của Tcl.