Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu năng định tuyến trong mạng WMN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG







Đinh Vương Long



NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU NĂNG ĐỊNH TUYẾN
TRONG MẠNG WMN


Chuyên ngành: Kĩ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ



HÀ NỘI - 2013

Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Người hướng dẫn khoa học: ………………PGS. TS Nguyễn Quốc Bình …………

Phản biện 1: ……………………………………………………………………………

Phản biện 2: …………………………………………………………………………




Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công
nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1

MỞ ĐẦU
Trong một số năm gần đây, truyền thông không dây đã và đang phát triển rất mạnh
mẽ trong cả mạng tế bào và mạng không dây cục bộ, hứa hẹn đem tới rất nhiều các ứng
dụng dựa trên kết nối không dây. Tuy nhiên, sự khác biệt về công nghệ giữa hai kiểu mạng
này đã nảy sinh một số hạn chế về yêu cầu kết nối và dịch vụ. Mạng tế bào cung cấp một
vùng bao phủ lớn nhưng các dịch vụ thường có giá thành cao và tốc độ dữ liệu thấp. Trong
khi đó mạng cục bộ không dây có thể đưa ra tốc độ truyền dữ liệu cao với chất lượng dịch
vụ đảm bảo. Tuy nhiên, nhược điểm chính của các mạng cục bộ không dây xuất phát từ sự
hạn chế tính di động và yêu cầu tầm nhìn thẳng giữa thiết bị đầu cuối với trạm thu phát.
Vì vậy, mạng hình lưới không dây WMN (Wireless Mesh Network) nổi lên như một
giải pháp mở rộng vùng phủ, cung cấp đa dạng loại hình kết nối với tốc độ cao, đem lại
hàng loạt ứng dụng mới. Công nghệ WMN đang phát triển nhanh chóng và thu đuợc sự chú
ý của các nhà nghiên cứu trong các năm gần đây. Nhiều tập đoàn lớn đã nhận ra tiềm năng
của công nghệ này và đưa ra các sản phẩm của mạng hình lưới không dây. Các tổ chức tiêu
chuẩn công nghiệp cũng đang tích cực đưa ra các tiêu mới cho mạng hình lưới. Các thử
nghiệm đã và đang tiếp tục được tiến hành trong các phòng thí nghiệm của các trường đại
học trên thế giới.
Do rất nhiều lợi điểm của mạng WMN để xuất phát từ năng lực của quá trình định
tuyến, nên phần lớn các nghiên cứu cải thiện hiệu năng mạng tập trung rất lớn vào vấn đề
cải thiện các hiệu năng định tuyến. Hiệu năng định tuyến và các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu
năng định tuyến trong mạng WMN sẽ là nội dung chính sẽ được nghiên cứu trong luận văn.
Cấu trúc luận văn gồm ba chương. Chương 1 giới thiệu về kiến trúc, đặc điểm và các
ứng dụng của mạng WMN; Vấn đề hiệu năng chung của mạng cũng được xem xét. Chương

2 nghiên cứu lý thuyết bài toán định tuyến trong mạng WMN cùng với các yếu tố ảnh
hưởng tới hiệu năng định tuyến trong mạng WMN. Chương 3 khảo sát hiệu năng một số
giao thức định tuyến thông qua mô phỏng trên nhiều kịch bản với các yếu tố đầu vào khác
nhau. Từ kết quả thu được, đưa ra các kiến nghị trong các trường hợp cụ thể.
Do hạn chế về thời gian cũng như kiến thức bản thân, luận văn không thể tránh khỏi
các khiếm khuyết. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô, các học viên quan
tâm để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quốc Bình đã hướng dẫn em hoàn thành
luận văn này.
2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ WMN
Mạng hình lưới không dây (WMN) đã nổi lên như là một công nghệ chủ chốt dể cung
cấp các dịch vụ cho các mạng không dây thế hệ kế tiếp: mạng băng rộng tại nhà, các mạng
cộng đồng, mạng doanh nghiệp v.v WMN đang nhận được sự quan tâm lớn như là phương
tiện để cung cấp các dịch vụ không dây băng rộng tin cậy với chi phí đầu tư thấp và vùng
phủ mở rộng [22].
Trong [1] đã định nghĩa: “Một mạng hình lưới không dây WMN là một mạng truyền
thông được tạo thành từ các nút vô tuyến được tổ chức theo cấu trúc hình lưới”.
Chương này của luận văn sẽ trình bày các khái niệm cơ bản về WMN bao gồm kiến
trúc chung hệ thống, các ứng dụng của WMN. Sau đó tổng hợp các hướng đề xuất cải thiện
hiệu năng mạng trên từng lớp cụ thể.
1.1. Kiến trúc và đặc điểm của WMN
1.1.1. Kiến trúc của mạng WMN
Một mạng WMN bao gồm các bộ định tuyến hình lưới không dây WMR (wireless
Mesh Bộ định tuyến) và các nút khách hình lưới không dây WMC (wireless WMC). Kiến
trúc của mạng WMN có thể được chia làm 3 nhóm chính dựa trên tính năng của nút và
phương thức truyền thông [6].
a. Kiến trúc phân cấp: các mạng WMN có cơ sở hạ tầng
Kiến trúc được trình bày ở hình 1.1, nơi các đường đứt và liền mô tả các đường

truyền không dây và có dây riêng rẽ. Cơ sở hạ tầng hình lưới này cung cấp thành phần lõi
không dây cho các khách truyền thống và cho phép tích hợp WMN với các mạng không dây
đang tồn tại, thông qua các chức năng cổng/cầu nối trong các WMR.
b. Kiến trúc phẳng: các mạng WMN khách
Mạng hình lưới các khách cung cấp các mạng ngang hàng (peer-to-peer) giữa các
thiết bị khách. Ở loại kiến trúc này, các nút khách tạo thành mạng thực tế để thực hiện các
chức năng định tuyến và cấu hình, cũng như cung cấp các ứng dụng đầu cuối cho khách.
Bởi vậy, một WMR là không cần thiết cho loại mạng này.
c. Kiến trúc lai ghép: các mạng WMN lai ghép
Kiến trúc này là sự kết hợp của hình lưới cơ sở hạ tầng và hình lưới khách như được
trình bày ở hình 1.3. Các WMC có thể truy cập mạng thông qua các WMR hoặc các kết nối
hình lưới qua các WMC khác. Trong khi cơ sở hạ tầng cung cấp tính kết nối với các mạng
3

khác như Internet, WiFi, WiMax, di động tế bào và các mạng cảm biến; khả năng định
tuyến của các khách cung cấp các kết nối và cải thiện vùng phủ sóng bên trong WMN. Kiến
trúc lai ghép sẽ là trường hợp áp dụng nhiều nhất trong thực tế.

Hình 1.3: Kiến trúc lai ghép [6]
1.1.2. Các đặc điểm của mạng WMN
• Mạng không dây đa điểm. Một trong các mục tiêu để phát triển mạng WMN là mở
rộng phạm vi của các mạng không dây hiện tại mà không giảm dung lượng kênh truyền.
• Hỗ trợ mạng tùy biến và có khả năng tự định hình, tự khôi phục và tự tổ chức.
WMN nâng cao hiệu năng mạng, bởi vì kiến trúc mạng mềm dẻo, dễ dàng triển khai và cấu
hình, khôi phục lỗi và đặc tính kết nối hình lưới.
• Tính di động phụ thuộc vào kiểu nút. Các WMR thường có tính di động thấp nhất
trong khi đó WMC có thể là nút cố định hoặc di động.
• Hỗ trợ nhiều kiểu truy nhập mạng. Trong WMN, cả truy nhập đến Internet và
truyền thông ngang hàng đều được hỗ trợ. Hơn nữa, sự tích hợp của WMN với các mạng
không dây khác và cung cấp các dịch vụ tới người dùng của những mạng này có thể được

thực hiện thông qua mạng WMN.
• Giới hạn về công suất tiêu thụ phụ thuộc vào kiểu nút. Các WMR thường không
hạn chế nghiêm ngặt về công suất tiêu thụ. Tuy nhiên, WMC cần phải các giao thức hiệu
quả về năng lượng.
• Sự tương thích và khả năng tương thích với các mạng không dây hiện có. Ví dụ các
mạng WMN được xây dựng dựa trên các công nghệ 802.11, cần được tương thích với các
chuẩn trong trường hợp hỗ trợ khả năng hình lưới và khách WiFi thông thường. WMNs
4

cũng cần thiết hoạt động tốt với các mạng không dây khác như WiMAX, Zig- Bee và mạng
di động tế bào.
1.2. Ứng dụng của WMN
1.2.1. Mạng tại nhà băng rộng
Mạng gia đình băng rộng hiện nay trong thực tế là các mạng WLAN theo chuẩn
IEEE 802.11. Tuy nhiên, đối với các mạng này vẫn tồn tại một vấn đề về việc chọn vị trí
cho các điểm truy nhập vì ngay cả với một ngôi nhà nhỏ cũng có rất nhiều vị trí mà điểm
truy nhập tại đó không phủ sóng hết được. Công nghệ mạng WMN như trong hình vẽ 1.4 có
thể giải quyết vấn đề này.
1.2.2. Mạng cộng đồng
Trong một kịch bản mạng cộng đồng, truy nhập Internet thường dựa trên công nghệ
cáp quang hoặc công nghệ DSL (Digital Subcriber Line). Thành phần cung cấp khả năng
truy nhập không dây được kết nối tới cáp hoặc modem DSL. Phương pháp truy nhập mạng
này có một số nhược điểm. Các mạng WMN sẽ khắc phục được những nhược điểm trên
bằng việc sử dụng các kết nối hình lưới linh hoạt giữa các ngôi nhà.
1.2.3. Mạng đô thị
Sử dụng WMN trong khu vực đô thị có một số ưu điểm. Tốc độ truyền dẫn lớp vật lý
của một nút của mạng WMN lớn hơn nhiều so với tốc đô một nút trong bất cứ mạng di động
nào. Ví dụ một nút chuẩn IEEE 802.11g có thể truyền ở tốc độ 54Mbps. Hơn nữa, việc
truyền tin giữa các nút không cần thành phần lõi hữu tuyến.
1.2.4. Một số ứng dụng khác

Các hệ thống giao thông
Thay vì sử dụng các công nghệ theo chuẩn IEEE 802.11 hay IEEE 802.16, chỉ cung
cấp truy nhập đến các bến đỗ, công nghệ mạng WMN có thể mở rộng truy nhập đến trên xe
buýt, bến phà, hay trên tàu hỏa. Do đó, có thể cung cấp các dịch vụ như dịch vụ thông tin
hành khách, điều khiển từ xa bằng cách sử dụng video an ninh đặt trong xe, hay thông tin
liên lạc với lái xe.
Các hệ thống giám sát an ninh.
Vấn đề an ninh đang ngay càng được quan tâm hơn nên các hệ thống giám sát an
ninh trở nên cần thiết cho các tòa nhà doanh nghiệp, các khu mua sắm nhỏ, các cửa hàng tạp
hóa v.v Để triển khai các hệ thống này, sử dụng WMN là giải pháp khả thi hơn cả với việc
5

cung cấp kết nối không dây, cho phép triển khai dễ dàng, chi phí đầu tư ban đầu không quá
tốn kém trong khi vẫn cung cấp băng thông rộng phục vụ cho nhu cầu truyền hình ảnh và
video, vốn là lưu lượng chủ yếu cần phải truyền trong kịch bản ứng dụng này.
1.3. Tiêu chuẩn hóa
1.3.1. WMN dựa trên chuẩn 802.11s
Tất cả các chuẩn họ 802.11 đều xây dựng trên cơ chế truyền thông đơn bước không
dây, không phù hợp với các mô hình truyền thông đa bước, đa kênh và đa thu phát vô tuyến.
Vì vậy, IEEE thiết lập nhóm làm việc 802.11s để tiêu chuẩn hóa cài đặt, cấu hình và điều
hành các mạng hình lưới dựa trên chuẩn 802.11. Trong tiêu chuẩn 802.11s, tất cả các thiết
bị đều được định nghĩa là điểm hình lưới MP (Mesh Point). Một hệ thống phân bổ không
dây WDS (Wireless Distributed System) là một tập gồm các MP và các liên kết không dây.
Điểm truy nhập hình lưới MAP (Mesh Access Point) là một MP đặc biệt hoạt động như một
điểm truy nhập AP và điểm kết nối cổng hình lưới MPP (Mesh Portal Point).
1.3.2. WMN dựa trên chuẩn 802.15
Nhóm làm việc IEEE 802.15 được thiết lập để phát triển tiêu chuẩn cho các mạng cá
nhân không dây WPAN. Để chỉ ra các giải pháp tốc độ cao trong WPAN, IEEE 802.15.3
thiết lập tiêu chuẩn hóa các đặc tính lớp truy nhập phương tiện MAC (Medium Access
Control) và lớp vật lư PHY (Physical Layer) vào năm 2003. Chuẩn IEEE 802.15.4 tập trung

vào các cơ chế cần có tại lớp MAC và PHY để cho phép kết nối hình lưới, đồng thời cung
cấp một khung làm việc để mở rộng và liên điều hành giữa các thiết bị trong WPAN. Các
mạng hình lưới dựa trên chuẩn IEEE 802.15 đem lại một số lợi điểm chính yếu như: mở
rộng vùng phủ, tăng độ tin cậy và kéo dài thời gian hoạt động mạng.
1.3.3. WMN dựa trên chuẩn 802.16
Để đưa ra tiêu chuẩn hóa cho truy nhập không dây băng rộng trong mạng đô thị,
nhóm làm việc IEEE 802.16 được thiết lập năm 1999. Tiêu chuẩn ban đầu IEEE 802.16
được thiết kế để điều hành trong băng tần cấp phép (10-66 GHz) và phát triển cấu trúc điểm
– đa điểm PMP (Point to Multipoint), nơi mỗi một trạm cơ sở BS (Base Station) phục vụ
một số thiết bị đầu cuối trong vùng phủ. Tuy nhiên, kiến trúc này yêu cầu tầm nhìn thẳng
giữa các thiết bị do giới hạn của lượng nhiễu đa đường có thể cho phép tại tần số cao. Để
hoạt động trong môi trường không có tầm nhìn thẳng thực sự, 802.16a được mở rộng vào
năm 2003. Tiêu chuẩn 802.16a hoạt động tại vùng tần số 2-11GHz, cho phép các truyền
6

thông không có tầm nhìn thẳng và các chức năng kết nối hình lưới được bổ sung vào chế độ
kết nối điểm - đa điểm PMP.
1.4. Các yêu cầu hiệu năng của các mạng WMN
Các công nghệ không dây
Được thúc đẩy bởi sự phát triển nhanh của chất bán dẫn, các công nghệ vô tuyến, lý
thuyết thông tin, các thiết bị không dây đang trải qua một cuộc cách mạng thực sự. Hiện
nay, rất nhiều tiếp cận đã được đề xuất nhằm tăng dung lượng cũng như sự linh hoạt của các
hệ thống không dây. Chẳng hạn như việc sử dụng các anten có hướng, anten thông minh,
các hệ thống MIMO, các hệ thống đa kênh đa sóng (multi-radio/multi-channel).
Khả năng mở rộng
Truyền thông đa điểm là kiểu truyền thông phổ biến trong các mạng WMN. Đối với
các mạng sử dụng kiểu truyền thông này luôn gặp vấn đề khi mở rộng. Khi kích thước mạng
tăng, hiệu năng mạng sẽ suy giảm đáng kể. Nguyên nhân là do độ tin cậy của các kết nối
đầu cuối đến đầu cuối giảm mạnh khi kích thước mạng tăng lên. Với kiến trúc tùy biến
trong các mạng WMN, các phương pháp đa truy nhập tập trung như TDMA và CDMA khó

thực hiện được bởi sự phức tạp và các yêu cầu về đồng bộ thời gian cho TDMA cũng như
việc quản lý mã cho CDMA.
Tính kết nối hình lưới
Nhiều ưu điểm của các mạng WMN bắt nguồn từ kết nối hình lưới, đây là một yêu
cầu quan trọng trong khi thiết kế giao thức cho các lớp, đặc biệt là các giao thức MAC và
định tuyến.
Băng thông rộng và QoS
Khác với các mạng tùy biến khác, hầu hết các ứng dụng của các mạng WMN là các
dịch vụ băng rộng với các yêu cầu QoS đa dạng.
Khả năng tích hợp và điều hành
Đây là một đặc điểm mong muốn cho WMN để hỗ trợ truy nhập mạng cho cả các
khách truyền thống khác và khách hình lưới. Đây cũng là một động lực cho việc triển khai
các mạng WMN.
Bảo mật
WMN cần phải có giải pháp bảo mật thuyết phục để có thể cung cấp tới khách các
dịch vụ đòi hỏi độ tin cậy cao. Mặc dù đã có nhiều kế hoạch bảo mật được đưa ra cho các
7

mạng WLAN nhưng chúng vẫn chưa thực sự thích hợp cho các mạng WMN. Ví dụ, không
có nút tập trung để phân phối khóa chung trong WMN do đặc điểm kiến trúc phân tán.
Tính dễ sử dụng
Các giao thức cần được thiết kế để có các khả năng tự trị cao về công suất, tự tổ
chức, điều khiển cấu hình động, đối phó với việc mất liên kết tạm thời, xác thực nhanh
chóng.
Dung lượng mạng WMN
Dung lượng (độ thông qua) của các mạng WMN bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố
như kiến trúc mạng, cấu trúc liên kết mạng, mô hình lưu lượng, mật độ các nút mạng, số
kênh sử dụng cho mỗi nút, công suất truyền dẫn, và tính di động của các nút. Việc hiểu rõ
sự ảnh hưởng của các yếu tố trên lên dung lượng của mạng sẽ giúp cho quá trình thiết kế
kiến trúc mạng, phát triển các giao thức cũng như việc triển khai được tốt nhất.

1.5. Kết luận chƣơng
Trong chương này tác giả đã đưa ra các nhìn khá đầy đủ về mạng WMN, bao gồm
kiến trúc mạng, đặc điểm, ứng dụng và các tiêu chuẩn đã được đưa ra . Mạng WMN có thể
cung cấp các ứng dụng như: mạng băng rộng tại nhà, các mạng cộng đồng, mạng doanh
nghiệp, giao thông, y tế v.v. với phạm vi phủ sóng rộng hơn so với các mạng tùy biến và các
mạng Wifi. Bài toán hiệu năng chung của mạng cũng được giới thiệu thông qua các yêu cầu
hiệu năng cụ thể.
CHƢƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI HIỆU NĂNG ĐỊNH
TUYẾN TRONG MẠNG WMN
Một trong các trở ngại lớn nhất đối với các bài toán thiết kế và cải thiện hiệu năng
mạng hình lưới không dây WMN xuất phát từ các đặc điểm kiến trúc mạng và các đặc tính
cố hữu của kênh truyền vô tuyến như: sự biến động của cấu hình, tính không ổn định của
kênh truyền, chất lượng liên kết, các mô hình truyền lan và xuyên nhiễu phức tạp, v.v. Một
loạt các thách thức đối với bài toán hiệu năng đã được chỉ ra trong chương 1 gồm: dung
lượng và thông lượng mạng, khả năng mở rộng, kỹ thuật định tuyến, chất lượng dịch vụ,
bảo mật và khả năng liên điều hành và tích hợp.
Trong đó, rất nhiều các nghiên cứu cải thiện hiệu năng mạng tập trung vào vấn đề
cải thiện các giao thức định tuyến, trên tất cả các khía cạnh như: thuật toán định tuyến,
tham số định tuyến và các thủ tục định tuyến.
8

2.1. Thuật toán định tuyến trong mạng WMN
2.1.1. Thuật toán định tuyến vector khoảng cách (distance vector)
Phương pháp này gán một con số, gọi là giá (hay trọng số), cho mỗi một liên kết giữa
các nút trong mạng. Các nút sẽ gửi thông tin từ điểm A đến điểm B qua tuyến có tổng chi
phí thấp nhất (là tổng các giá của các kết nối giữa các nút được dùng). Khi một nút khởi
động lần đầu, nó chỉ biết các nút kề trực tiếp với nó, và chi phí trực tiếp để đi đến đó (thông
tin này, danh sách của các đích, tổng chi phí của từng nút, và bước kế tiếp để gửi dữ liệu
đến đó tạo nên bảng định tuyến, hay bảng khoảng cách).
2.1.2. Thuật toán định tuyến trạng thái liên kết (link-state)

Khi áp dụng các thuật toán trạng thái liên kết, mỗi nút sử dụng cơ sở dữ liệu của nó
như là một bản đồ của mạng dưới dạng một đồ thị. Để làm điều này, mỗi nút phát đi tới toàn
mạng những thông tin về các nút khác nó có thể kết nối được. Sử dụng bản đồ này, mỗi bộ
định tuyến sẽ chọn tuyến tốt nhất từ nó đến mọi nút khác trong mạng.
2.1.3. Nhận xét về thuật toán định tuyến
Ưu điểm chính của định tuyến bằng trạng thái kết nối là phản ứng nhanh nhạy hơn
đối với sự thay đổi của các liên kết. Ngoài ra, kích thước các gói được gửi qua mạng trong
định tuyến bằng trạng thái kết nối thì nhỏ hơn những gói dùng trong định tuyến bằng vector
khoảng cách. Định tuyến bằng vector khoảng cách đòi hỏi bảng định tuyến đầy đủ phải
được truyền đi, trong khi định tuyến bằng trạng thái kết nối thì chỉ có thông tin về “hàng
xóm” của nút được truyền đi. Khuyết điểm chính của định tuyến bằng trạng thái kết nối là
nó đòi hỏi nhiều sự lưu trữ và tính toán để chạy hơn định tuyến bằng vector khoảng cách.
2.2. Tham số định tuyến
2.2.1. Một số tham số định tuyến được đề xuất
a. Tham số định tuyến bước nhảy
Tham số bước nhảy (hop count) là một tham số định tuyến đơn giản nhất nhằm cung
cấp các đường dẫn có số bước nhảy tối thiểu. Chất lượng liên kết được phản ánh qua khái
niệm nhị phân: tồn tại hoặc không tồn tại liên kết.
b. Tham số truyền dẫn mong đợi ETX
Tham số truyền dẫn mong đợi ETX (Expected Transmission Count) được đề xuất để
cải thiện một số nhược điểm của tham số bước nhảy [4]. ETX phản ánh đồng thời độ dài
đường dẫn và tỷ số lỗi liên kết trong quá trình chọn đường. ETX được định nghĩa như số
9

lượng truyền dẫn mong đợi của lớp điều khiển truy nhập phương tiện MAC cần thiết để
chuyển phát thành công một gói tin unicast qua liên kết. ETX của một liên kết đơn được xác
định qua công thức sau:
1
fr
ETX

dd


(2.1)
Trong đó:
f
d
: xác suất gói tin chuyển thành công theo hướng đi.
r
d
: xác suất gói tin chuyển thành công theo ngược lại.
c. Tham số thời gian mong đợi ETT
Tham số thời gian mong đợi ETT (Expected Transmission Time) là tham số cải thiện
của ETX nhằm bổ sung để tính toán cho các liên kết có băng thông khác nhau và các gói tin
có kích thước khác nhau [5].
d. Tham số thời gian truyền dẫn mong đợi trọng số tích lũy WCETT
Tham số WCETT (Weighted cumulative ETT) là tham số cải thiện từ ETT với sự bổ
sung đặc tính phân tập kênh [5].
Tham số định tuyến phản ánh nhiễu iAWRE
iAWARE (Interference AWARE) là tham số định tuyến nhằm phản ánh ảnh hưởng
do biến động tỉ lệ lỗi liên kết, sự khác biệt tốc độ truyền dẫn cũng như của nhiễu liên luồng
và nội luồng [20]. iAWARE xác định thời gian trung bình bận của đường truyền do nhiễu từ
các lân cận. iAWARE của một đường dẫn p được xác định qua công thức dưới đây:
   
1
1
1 max
n
ij
jk

i
iAWARE p iAWARE X


    

(2.4)
2.2.3. Nhận xét các tham số định tuyến
Bảng 2.1: Đặc tính của các tham số định tuyến
Tham số /Đặc tính
HOP
ETX
ETT
WCETT
iAWARE
Số lượng bước nhảy





Cân bằng tại





Tính mềm dẻo






Chất lượng liên kết





10

Bảo toàn thứ tự





Nhiễu

*
*

+
: Phản ánh đặc tính; : không phản ánh đặc tính;
#: chưa xác định; *: chỉ phản ánh nhiễu liên luồng;
+: gồm cả nhiễu ngoại.
2.3. Các giao thức định tuyến trong WMN
Để có thể đưa ra một giao thức định tuyến hiệu quả cho các mạng WMN, trước hết
chúng ta cần có cái nhìn sơ bộ về các giao thức định tuyến đã có, so sánh và phân tích ưu
nhược điểm các giao thức định tuyến này.

Các giao thức định tuyến có thể được phân loại thành ba nhóm [19]: theo bảng
(proactive), theo yêu cầu (reactive), và lai ghép (hybrid).
2.3.1. Các giao thức định tuyến theo bảng (Proactive)
Trong phương pháp định tuyến theo bảng, các nút trong mạng liên tục đánh giá các
tuyến tới các nút để duy trì tính tương thích, cập nhật của thông tin định tuyến. Vì vậy, một
nút nguồn có thể đưa ra một đường dẫn định tuyến ngay lập tức khi cần. Trong các giao
thức định tuyến theo bảng, tất cả các nút cần duy trì thông tin về cấu hình mạng. Khi cấu
hình mạng thay đổi, các cập nhật được truyền lan trong mạng nhằm thông tin sự thay đổi.
Một số các giao thức định tuyến theo bảng có thể kể đến: WRP, DSDV, OLSR, định tuyến
trạng thái fisheye (Fisheye State Routing), v.v
Giao thức OLSR
OLSR (Optimized Link State Protocol) [7] là một giao thức định tuyến theo bảng
thường gặp nhất, khá nhiều nghiên cứu cải thiện giao thức định tuyến này được thực hiện
trong thời gian qua. OLSR với sự cải thiện của nó là một giải pháp định tuyến hứa hẹn cho
mạng WMN.
2.3.2. Các giao thức định tuyến theo yêu cầu (reactive)
Trong các giao thức định tuyến theo yêu cầu, các đường dẫn được tìm kiếm chỉ khi
có yêu cầu truyền dẫn lưu lượng. Hoạt động định tuyến bao gồm cả thủ tục xác định tuyến.
Thủ tục tìm tuyến kết thúc khi một tuyến không được tìm thấy hoặc không có tuyến khả
dụng sau khi xác minh toàn bộ tập hoán vị tuyến. Ví dụ về một số giao thức định tuyến theo
yêu cầu gồm DSR, AODV.
11

Giao thức định tuyến nguồn động DSR
DSR [10] là viết tắt của Dynamic Source Routing – giao thức định tuyến nguồn động,
là một giao thức định tuyến theo yêu cầu. Theo đó, khi một host có nhu cầu gửi thông tin,
nó sẽ kiểm tra bộ nhớ các tuyến xem có tuyến nào tới đích không. Nếu có, nó sẽ sao chép
thông tin về tuyến này vào gói tin và gửi đi, các nút nhận được sẽ căn cứ vào thông tin này
để chuyển tiếp gói tin. Nếu không có tuyến nào dành cho gói tin cần gửi, nó sẽ thiết lập một
yêu cầu tuyến (Route request).

Giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV
AODV là một giao thức định tuyến theo yêu cầu phổ biến nhất [16]. Các tuyến được
thiết lập theo yêu cầu, và chỉ các tuyến hoạt động mới được duy trì. Điều này làm giảm
thiểu được tiêu đề định tuyến, nhưng vẫn có nhược điểm về trễ của một giao thức định
tuyến theo yêu cầu.
2.3.3. Các giao thức định tuyến lai ghép
Các giao thức định tuyến lai ghép được đề xuất để tổ hợp các đặc tính ưu điểm của
các giao thức định tuyến theo bảng và theo yêu cầu. Thông thường, các giao thức định tuyến
lai ghép MANET được sử dụng trong kiến trúc phân cấp. Các giao thức định tuyến theo
bảng và theo yêu cầu được triển khai trong các cấp thích hợp. Một số ví dụ về giao thức
định tuyến lai ghép: giao thức định tuyến vùng ZRP, giao thức định tuyến trạng thái liên kết
phân cấp dựa trên vùng ZHLS và giao thức định tuyến tùy biến lai ghép HARP v.v
2.4. Các mô hình chuyển động
Hiệu năng chung của bất kỳ một giao thức định tuyến nào cũng phụ thuộc vào
khoảng thời gian tồn tại kết nối giữa hai nút hoặc nhiều hơn. Chúng ta gọi tham số trung
bình trên toàn mạng này là “số tuyến kết nối trung bình” [3]. Sự chuyển động của các nút
ảnh hưởng đến số tuyến kết nối trung bình, và kéo theo ảnh hưởng đến hiệu năng của các
thuật toán định tuyến.

Hình 2.1: Mối quan hệ giữa mô hình chuyển động và hiệu năng định tuyến
Các mô hình chuyển động ngẫu nhiên được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong các
công cụ mô phỏng có thể kể đến [21]: random waypoint (điểm đường ngẫu nhiên); random
walk (bước ngẫu nhiên); random direction (hướng ngẫu nhiên).
12

2.4.1. Mô hình chuyển động điểm đường ngẫu nhiên (Radom Waypoint)
Mô hình chuyển động điểm đường ngẫu nhiên có các khoảng thời gian dừng ngẫu
nhiên T
pause
bên cạnh tốc độ

 
Vt
và hướng
 
t
. Ban đầu, mỗi nút chọn ngẫu nhiên một vị
trí trong phạm vi mô phỏng và di chuyển tới vị trí đó với một vận tốc cố định được chọn
theo một phân phối ngẫu nhiên đều trong [0,V
max
], trong đó V
max
là vận tốc cực đại của một
nút. Khi đến đích, nút dừng lại trong một khoảng thời gian T
pause
. Nếu T
pause
= 0, chuyển
động của nút đó là liên tục. Sau khoảng thời gian này, nó lại tiếp tục chọn một điểm ngẫu
nhiên khác và tiếp tục lặp lại quá trình trên cho tới khi mô phỏng kết thúc (hình 2.2).

Hình 2.2: Vết của nút di động trong mô hình điểm đƣờng ngẫu nhiên [21]
2.4.2. Mô hình chuyển động bước ngẫu nhiên (Random Walk)
Trong mô hình chuyển động bước ngẫu nhiên, các nút thay đổi tốc độ và hướng tại
mỗi thời điểm bắt đầu một giai đoạn. Tại các thời điểm này, sau khi chọn ngẫu nhiên và
theo phân bố đều cho hướng chuyển động hướng mới
 
t
trong
(0,2 ]
và vận tốc v(t) trong

[0,V
max
], sự di chuyển của mỗi nút với vector vận tốc
       
 
cos , sinv t t v t t
sẽ chỉ diễn
ra trong một khoảng thời gian cố định “t
const
” hoặc một quãng đường cố định “d
const
”. Khi
chuyển động theo quy tắc trên tới biên của phạm vi mô phỏng, nút sẽ di chuyển ngược trở
lại với góc
 
t
hoặc
 
t
. Mô hình chuyển động bước ngẫu nhiên là quá trình không
nhớ, thông tin của trạng thái quá khứ không được dùng cho các quyết định trong tương lai
(hình 2.3).
2.4.3. Mô hình chuyển động hưỡng ngẫu nhiên (Random Direction)
Yếu tố ngẫu nhiên duy nhất trong mô hình này là hướng di chuyển. Một nút chọn
một hướng ngẫu nhiên để di chuyển giống như trong mô hình chuyển động bước ngẫu
nhiên. Nút sau khi chọn được hướng sẽ di chuyển theo hướng đó cho tới biên của phạm vi
13

mô phỏng; dừng lại một khoảng thời gian cho trước, sau đó chọn một hướng khác và tiếp
tục lặp lại quá trình trên (hình 2.4).

2.4.4. Nhận xét các mô hình chuyển động
Các mô hình chuyển động trên được thiết kế để mô tả sự di chuyển của các nút di
động theo một cách đơn giản nhất. Do sự đơn giản trong thực hiện và phân tích, các mô
hình trên đã được chấp nhận rộng rãi trong các công cụ mô phỏng. Trong các mô hình trên,
vận tốc được thể hiện bởi một quá trình ngẫu nhiên; nghĩa là vận tốc tại đoạn đường hiện tại
độc lập hoàn toàn với vận tốc trước đó.
2.5. Các hình thức tấn công trong WMN
2.5.1. Tấn công lớp vật lý
Lớp vật lý chịu trách nhiệm lựa chọn tần số, tạo tần số song mang, điều chế và mật
má hóa dữ liệu. Giống như tất cả các mạng không dây khác, khả năng bị tấn công gây tắc
nghẽn (jamming attack) tại lớp này trong các mạng WMN là không thể tránh khỏi. Đây là
một kiểu tấn công gây nhiễu tới tần số vô tuyến mà nút sử dụng để truyền thông trong
WMN [17].
2.5.2. Tấn công lớp MAC
Tấn công nghe trộm thụ động (Passive eavesdropping)
Đặc tính quảng bá tự nhiên của truyền thông không dây khiến cho các mạng không
dây có thể bị tấn công nghe trộm thụ đọng bởi những kẻ tấn công từ bên ngoài. Các mạng
không dây đa bước như WMN cũng có thể bị tấn công từ các nút trung gian, các nút này có
thể copy tất cả dự liệu và chuyển tiếp mà không cần bất kì thông tin về các nút khác trong
mạng.
Tấn công gây tắc nghẽn lớp liên kết dữ liệu (Link layer jamming)
Kiểu tấn công gây tắc nghẽn tại lớp liên kết phức tạp hơn nhiều so với kiểu tấn công
này tại lớp vật lý. Bằng cách truyền liên tục các bit ngẫu nhiên, kẻ tấn công truyền các
khung điều khiển MAC trên kênh truyền thông và khiến cho các nút hợp lệ khác trong mạng
luôn thấy kênh bận, phải chờ trong các khoảng thời gian back-of trước khi cảm nhận kênh
một lần nữa. Hệ quả là các nút này sẽ bị từ chối dịch vụ DoS.
Tấn công thay đổi địa chỉ MAC (MAC spoofing attack)
Địa chỉ MAC là địa chỉ lớp 2 và được sử dụng trong cả mạng có dây và mạng
WLAN. Các giao thức MAC hiện nay và các giao diện mạng không cung cấp khả năng
14

chống lại việc kẻ tấn công thay đổi địa chỉ MAC nguồn trong các khung dữ liệu được truyền
đi. Điều này có thể được những kẻ tấn công sử dụng theo nhiều cách khác nhau.
Tấn công truyền lại (replay attack)
Kiểu tấn công này thường được biết đến là kiểu tấn công man-in-the-middle, có thể
được thực hiện bởi cả nút bên ngoài và nút bên trong. Một nút tấn công bên ngoài (không
phải nút trong mạng WMN) có thể nghe trộm thông tin quảng bá giữa hai nút trong mạng
(nút A và nút B) như được mô tả trong hình 2.5.
2.5.3. Tấn công lớp mạng
Tấn công Rushing
Là một phương pháp tấn công từ chối dịch vụ hiệu quả đối với các giao thức định
tuyến theo yêu cầu, gồm cả chính các giao thức được thiết kế cho bảo mật. Nút tấn công
chuyển tiếp các gói tin một cách nhanh chóng bằng cách bỏ qua một vài thủ tục định tuyến.
Rushing attack khai thác cơ chế khám phá tuyến của các giao thức định tuyến theo yêu cầu.
Trong các giao thức này, nút nguồn tràn lụt các bản tin RREQ để tìm tuyến tới nút đích.
Tấn công wormhole
Trong một tấn công wormhole, hai hoặc nhiều hơn hai nút thông đồng với nhau bằng
cách thiết lập một đường hầm sử dụng kết nối có dây hoặc kết nối không dây tốc độ cao ở
băng tần khác.

Hình 2.6: Mô tả tấn công wormhole
Tấn công lỗ đen (blackhole attack)
Là một kiểu tấn công khác dẫn đến DoS trong các mạng WMN. Nó cũng lợi dụng
ccow chế khám phá tuyến của các giao thức định tuyến theo yêu cầu. Trong một tấn công lỗ
đen, nút tấn công luôn trả lời bản tin RREQ, mặc dù có thể nó không có tuyến hợp lệ tới nút
đích. Do nút này không kiểm tra bảng định tuyến của nó nên nó luôn là nút đầu tiên trả lời
bản tin RREQ. Khi đó, phần lớn dữ liệu của các nút lân cận của nút tấn công sẽ hướng trực
tiếp tới nút nà, gây ra hiện tượng mất gói tin và DoS.
15

2.6. Kết luận chƣơng
Trong chương này tác giả đã xem xét bài toán định tuyến trong mạng WMN trên các
khía cạnh thuật toán định tuyến, tham số định tuyến. Các tham số định tuyến được đề xuất
trong thời gian gần đây cho mạng cũng được khảo sát trên các khía cạnh hiệu năng của
mạng. Các giao thức định tuyến trong WMN có thể được dựa trên các giao thức đã có trong
mạng MANET hoặc được thiết kế mới để tận dụng triệt để các đặc điểm riêng của mạng
WMN. Các yếu tố như mô hình chuyển động và các hình thức tấn công cũng có ảnh hưởng
đáng kể tới hiệu năng của một giao thức định tuyến trong WMN. Các yếu tố này sẽ được
tiếp tục nghiên cứu trong chương 3 thông qua các kịch bản mô phỏng.
CHƢƠNG 3. KHẢO SÁT HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH
TUYẾN TRONG MẠNG WMN
Chương này sẽ khảo sát hiệu năng của một số giao thức định tuyến điển hình trong
WMN dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố đã được trình bày trong chương 2.
3.1. Các tham số đánh giá hiệu năng của mạng
Để so sánh hiệu năng của các giao thức trong các kịch bản mô phỏng khác nhau ta có
thể sử dụng các tham số bao gồm:
 Trễ/Trễ đầu cuối
Thời gian 1 bit dữ liệu truyền từ một nút này tới một nút khác trên mạng được gọi là
trễ hay trễ đầu cuối. Đơn vị trễ là giây (s).

 
end end access prop proc
d N d d d

  
(3.1)
Trong đó,
end end
d


là trễ đầu cuối,
access
d
là trễ truy nhập phương tiện,
prop
d
là trễ lan
truyền và
proc
d
là trễ xử lý. Nếu có N nút trong mạng, trễ trung bình được tính bằng cách lấy
trung bình tất cả các gói tin, cặp nguồn đích và cấu hình mạng.
 Thông lượng
Tốc độ dữ liệu được truyền từ một nút này sang nút khác trên một mạng truyền thông
được biết đến là thông lượng. Đơn vị là bit/s.
 Tải mạng
Khi có nhiều lưu lượng đi trên mạng,việc điều khiển lưu lượng trong mạng sẽ trở nên
khó khăn. Khi đó mạng đang mang tải trên nó và được biết đến là tải mạng.
 Jitter
16

Biến đổi về thời gian của một tín hiệu có chu kỳ hay sự nhảy của tín hiệu trong miền
thời gian gọi là jitter.
 Tỉ lệ mất mát gói tin
Xảy ra khi một gói tin dữ liệu không thể đến được nút đích trên mạng. Khi một nút
nguồn gửi gói tin dữ liệu tới nút đích mà nút không nhận được gói tin dữ liệu đó thì được
gọi là mất mát gói tin. Nếu QoS được đảm bảo trong mạng truyền thông thì tỉ lệ mất mát gói
tin trong mạng sẽ thấp hơn.
 Tiêu đề định tuyến
Khi kích thước mạng tăng kéo theo lưu lượng định tuyến tăng theo. WMN là mạng

có thể mở rộng được, để xem xét mạng có khả năng mở rộng bao nhiêu ta cần phải quan
tâm đến tiêu đề định tuyến của mạng đó. Khi tổng số lượng gói tin định tuyến được phát
trên một mạng, nó còn được gọi là tiêu đề định tuyến, có đơn vị bit/s.
 Tỉ lệ chuyển tiếp gói tin
Là tỉ số giữa số lượng gói tin phát bởi nguồn so với số lượng gói tin nhận được bởi
đích. Để một mạng hoạt động hiệu quả thì tỉ lệ chuyển tiếp gói tin phải lớn. Do là tỉ số nên
nó không có đơn vị. Từ tỉ số này, ta có thể thấy thông lượng mạng là bao nhiêu. Đặc tính
của tỉ số cũng cho thấy độ chính xác và năng lực của các giao thức định tuyến.
3.2. Mô phỏng hiệu năng của giao thức định tuyến trong WMN
Mô phỏng được thực hiện trên phần mềm mô phỏng OPNET [15], phiên bản 14.5 để
so sánh hiệu năng các giao thức định tuyến OLSR, AODV và DSR dưới sự ảnh hưởng của
các yếu tố đầu vào khác nhau như mô hình chuyển động, mô hình lưu lượng đầu vào, mật
độ nút trong mạng.
3.3.1. Kịch bản mô phỏng
 Mô hình mạng
Các kịch bản mô phỏng mạng WMN được thực hiện trên phạm vi 1000m * 1000m.
Nhằm xét đến ảnh hưởng của mật độ nút, 3 kiểu kịch bản với 10, 20, 40 nút sẽ được thực
hiện. Trong đó, một số nút được bố trí cố định và đóng vai trò là các bộ định tuyến hình lưới
nhằm tăng tính kết nối trong mạng. Các nút khác di động theo mô hình chuyển động được
định nghĩa. Vị trí ban đầu của các nút di động được đặt ngẫu nhiên trong phạm vi mô
phỏng.
 Mô hình chuyển động
17

Các nút di động trong mạng chuyển động theo mô hình điểm đường ngẫu nhiên với 3
mức độ chuyển động khác nhau: nhanh, trung bình và chậm.

Hình 3.1: Kịch bản mô phỏng với 40 nút
 Mô hình giao thức
Mô phỏng được thực hiện với giao thức OLSR, AODV, DSR. Các tham số của các

giao thức này được cấu hình theo khuyến nghị của RFC và được thể hiện trong các bảng
3.3, 3.4 và 3.5 .
3.3.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận
Các mô phỏng được thực hiện với thời gian 30 phút. Kết quả được trình bày dưới
dạng đồ thị thể hiện sự biến động của các tham số hiệu năng theo thời gian (phút).
- Ảnh hưởng của mật độ nút
Tham số hiệu năng dùng để so sánh là trễ đầu cuối và trễ truy nhập phương tiện. Ta
lần lượt so sánh hiệu năng của 3 giao thức định tuyến trong các kịch bản 10 nút, 20 nút và
40 nút.
Kết quả ở hình 3.2 cho thấy khi mật độ nút thay đổi thì trễ của giao thức AODV ồn
định nhất, hầu như không có nhiều thay đổi, ổn định ở 1.2ms. Nói cách khác, hiệu năng giao
thức AODV ít bị ảnh hưởng bởi số lượng nút trong mạng. Trong khi đó, trễ của giao thức
DSR tăng lên khi số lượng nút tăng lên, từ 5ms trong kịch bản 10 nút đến hơn 11ms trong
kịch bản 40 nút. Ngược lại, trễ của giao thức OLSR lại có xu hướng giảm khi số lượng nút
tăng lên, giảm từ 0.8ms trong kịch bản 10 nút xuống còn hơn 0.5ms trong kịch bản 40 nút.
Điều này có thể giải thích như sau: khi số lượng nút mạng tăng lên, mức độ kết nối của
mạng cũng tăng lên và do đó trễ của giao thức định tuyến theo bảng như OLSR sẽ thấp hơn.
18

- Ảnh hưởng của mô hình chuyển động
Kết quả trong hình 3.3 cho thấy trễ của 2 giao thức AODV và OLSR ít bị ảnh hưởng
bởi các mô hình chuyển động khác nhau. Giá trị trễ trung bình tại thời điểm cuối mô phỏng
của OLSR là 0.3 ms và của AODV là 0.6ms. Trễ của DSR cho thấy sự dao động lớn nhất,
thay đổi trong khoảng từ 4ms đến 5ms.


OLSR
AODV
DSR
Hình 3.2: Trễ của các giao thức OLSR, AODV, DSR với các mật độ nút khác nhau

OLSR
AODV
DSR
Hình 3.3: Trễ của các giao thức OLSR, AODV, DSR với các mô hình chuyển động khác nhau
- Ảnh hưởng của mô hình lưu lượng
Với hai mô hình lưu lượng ứng dụng HTTP nặng và nhẹ, kết quả mô phỏng về trễ và
thông lượng được mô tả trong hình 3.5 và 3.6. Trễ trung bình trong trường hợp lưu lượng
19

nhẹ thấp hơn trong trường hợp lưu lượng nặng (bằng khoảng 50%). Giá trị trễ của OLSR và
AODV lớn tại thời điểm khởi tạo mạng, trước khi đi đến giá trị ổn định.
Kết quả trong hầu hết các kịch bản mô phỏng đều chỉ ra trễ của giao thức DSR vượt
trội so với hai giao thức còn lại. Giao thức OLSR cho hiệu năng cao nhất theo khía cạnh trễ
và thông lượng.
3.3. Ảnh hƣởng của tấn công mạng lên hiệu năng định tuyến trong WMN
3.3.1. Mô tả kịch bản mô phỏng
Kịch bản mô phỏng tấn công mạng WMN được thực hiện với các tham số cơ bản
được trình bày trong bảng 3.6. Một tập các nút tĩnh được bố trí theo cấu trúc tổ ong để đảm
bảo tính kết nối hình lưới trong mạng WMN. Các nút này được đánh dấu bằng vòng tròn
màu đỏ và các nút tấn công được đánh dấu bằng vòng tròn màu vàng. Trong các kịch bản
này, hai giao thức định tuyến OLSR và AODV sẽ được khảo sát dưới sự tấn công của 2, 4, 6
nút. Tất cả tham số của hai giao thức định tuyến được cấu hình mặc định như trong bảng 3.3
và 3.4. Mỗi nút mạng chọn ngẫu nhiên một nút đích và gửi lưu lượng CBR với tham số:
kích thước gói 1500 byte và khoảng thời gian giữa các gói 0.5 giây. Nút tấn công được cấu
hình gửi các gói có kích thước nhỏ hơn 200 bytes và khoảng thời gian ngắn hơn 0.01 giây.
Tham số hiệu năng được xét đến ở đây là trễ trung bình và số lượng gói tin bị mất.
3.3.2. Kết quả mô phỏng
Kết quả trong hình 3.9 và 3.10 cho thấy hiệu năng của giao thức định tuyến suy giảm
rõ rệt khi số lượng nút tấn công tăng lên. Cụ thể trễ và lượng dữ liệu bị mất của cả hai giao

thức đều tăng lên đáng kể. Giá trị cụ thể của tham số hiệu năng trung bình tại thời điểm cuối
mô phỏng được trình bày trong bảng 3.7.
Bảng 3.7: Giá trị trễ và lƣu lƣợng bị hủy bỏ

Trễ trung bình (s)
Lưu lượng bị hủy bỏ trung bình (b/s)

AODV
OLSR
AODV
OLSR
Normal
0.0105
0.0066
28192
500
2 attackers
0.168
0.076
157240
25000
4 attackers
0.401
0.153
303194
64070
6 attackers
0.503
0.344
470004

163183
20

Có thể thấy giao thức OLSR cho kết quả trễ và lượng dữ liệu bị mất thấp hơn giao
thức AODV. Khi tăng số lượng nút tấn công, lượng dữ liệu bị mất của giao thức AODV
tăng đột biến, tăng khoảng 16 lần khi có 6 nút tấn công so với trường hợp ban đầu.

Hình 3.7: So sánh trễ và thông lƣợng của các giao thức OLSR, AODV, DSR

Delay
Data Dropped
Hình 3.11: Ảnh hưởng của vị trí tấn công đến hiệu năng của giao thức
- So sánh hiệu năng của các giao thức định tuyến
Để nghiên cứu sự ảnh hưởng của suy giảm hiệu năng với vị trí tấn công, nút tấn công
được bố trí ở hai vị trí khác nhau và được thể hiện trong hình 3.8. Hai nút được đánh dấu
21

màu xanh (vòng 1) và hai nút được đánh dấu màu vàng (vòng 2). Rõ ràng, khi nút tấn công
nằm ở vị trí có mức độ kết nối cao hơn thì ảnh hưởng sẽ nghiêm trọng hơn.
3.4. Kết luận chƣơng
Với mục tiêu khảo sát hiệu năng của các giao thức định tuyến trong các điều kiện
khác nhau, tác giả đã thực hiện mô phỏng giao thức định tuyến AODV, OLSR, DSR trong
môi trường mạng WMN. Kết quả trong phần lớn kịch bản cho thấy giao thức OLSR cho
hiệu năng tốt nhất theo khía cạnh trễ và thông lượng. Giao thức DSR có hiệu năng thấp nhất
và tỏ ra không thích hợp để cung cấp các yêu cầu dịch vụ cao từ phía người dùng. Giao thức
AODV ổn định với sự thay đổi của tốc độ di chuyển của các nút. Bên cạnh đó trong kịch
bản tấn công mạng, hiệu năng của các giao thức định tuyến đều duy giảm rõ rệt. Kết quả
này đòi hỏi phải có các cơ chế, giao thức thích hợp nhằm tăng cường tính bảo mật trong các
mạng WMN.
22

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Mạng không dây hình lưới WMN hứa hẹn là công nghệ mạng chủ chốt cho mạng
không dây thế hệ kế tiếp với rất nhiều ứng dụng khả thi. Tuy nhiên, để được ứng dụng trong
thực tiễn, WMN còn có rất nhiều khía cạnh kể cả về giải pháp kỹ thuật và công nghệ cần
phải tiếp tục nghiên cứu và phát triển. Một trong các trở ngại lớn nhất đối với các bài toán
thiết kế và cải thiện hiệu năng mạng hình lưới không dây WMN xuất phát từ các đặc điểm
kiến trúc mạng và các đặc tính cố hữu của kênh truyền vô tuyến như: sự biến động của cấu
hình, tính không ổn định của kênh truyền, chất lượng liên kết, các mô hình truyền lan và
xuyên nhiễu phức tạp, v.v Trong hàng loạt các vấn đề đối mặt, hiệu năng định tuyến luôn
nhận được sự quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu, thiết kế và triển khai công nghệ.
Kết quả mô phỏng được tiến hành cho thấy giao thức định tuyến OLSR cho hiệu
năng tốt nhất theo khía cạnh trễ và thông lượng. Giao thức DSR cho hiệu năng kém nhất,
giao thức AODV cho thấy sự ổn định về mặt hiệu năng với sự biến đổi của cấu hình mạng.
Hiệu năng định tuyến của các giao thức đặt dưới một hình thức tấn công đều có sự suy giảm
rõ rệt. Tuy nhiên, mức độ suy giảm phụ thuộc vào từng hình thức tấn công và vị trí tấn
công. Kết quả đã đã chỉ ra các giao thức định tuyến kế thừa từ mạng tùy biến không dây
chưa đáp ứng được các yêu cầu QoS trong các mạng WMN và cần phải có các nghiên cứu
tiếp theo để nâng cao hơn nữa hiệu năng.
Một số hướng nghiên cứu tiếp theo để cải thiện hiệu năng định tuyến của WMN có
thể kể đến: (i) xây dựng một giao thức định tuyến mới hoặc cải thiện các thủ tục để phù hợp
với đặc điểm của WMN; (ii) thiết kế tham số định tuyến phản ánh chính xác chất lượng liên
kết thay cho tham số định tuyến bước nhảy truyền thống thông qua giải pháp xuyên lớp; (iii)
thêm các cơ chế hoặc giao thức định tuyến hỗ trợ bảo mật.
Các công trình nghiên cứu của tác giả được gửi kèm trong phụ lục. Một lần nữa xin
gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn, giảng viên cán bộ khoa sau đại học, gia
đình và bạn bè đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.