ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 TÊN ĐỀ TÀI: Mạng Manet

Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

------00O ** 

**

O00------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
TÊN ĐỀ TÀI:

GVHD:
GVHD: NGUYỄN
NGUYỄNTHÁI
THÁIHÙNG
HÙNG
SVTH:
SVTH: NGUYỄN
NGUYỄNVĂN
VĂNHUỲNH
HUỲNH
LỚP:
LỚP: DV08
DV08
MSSV

:
0851040022
MSSV : 0851040022

TP HCM, Tháng 12 năm 2011
SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 1


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

------00O ** 

**

O00------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
TÊN ĐỀ TÀI

GVHD: NGUYỄN THÁI HÙNG
SVTH:

NGUYỄN VĂN HUỲNH

LỚP:

DV08

MSSV : 0851040022

TP HCM, Tháng 12 năm 2011
SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 2


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.................................................................................................8
1

Giới thiệu...........................................................................................9

2

Thuật ngữ và các từ viết tắt...........................................................10
2.1 Các chữ viết tắt............................................................................10
2.2

3

Thuật ngữ....................................................................................10

Đặc điểm của mạng không dây di động........................................13
3.1

Mạng không dây đi động Ad-hoc................................................14

3.2

Các đặc điểm mạng MANET......................................................14

3.2.1 Cấu hình động........................................................................15
3.2.2 Các liên kết với dung lượng thay đổi-băng tần hạn chế.........15
3.2.3 Hoạt động tiết kiệm năng lượng.............................................16
3.2.4 Bảo mật vật lý hạn chế...........................................................16
3.3

Đặc điểm giao diện MANET.......................................................16

3.3.1 Giao diện MANET là gì?.......................................................16
3.3.2 Chất lượng giao diện – vơ tuyến, di động, tính ngẫu nhiên...16
3.3.3 Những khó khăn đối với mạng MANET................................17
3.3.3.1 Giao diện bán quảng bá SBI.............................................18
3.3.3.2 Mối liên hệ giữa các router MANET cạnh nhau và vùng
lân cận mở rộng của các router................................................................19
3.3.4 Các thành phần của mạng MANET.......................................20
4

Cấu trúc mạng MANET................................................................22
4.1 Các thành phần một mạng manet................................................23
4.2 Các chế độ hoạt động của mạng..................................................24

5

6

Động lực của mạng MANET.........................................................27
5.1

Các mạng gói vơ tuyến................................................................27

5.2

Mạng gói vơ tuyến và mạng Internet...........................................27

5.3

Mạng gói vơ tuyến và mạng MANET.........................................28

Phân loại các giao thức định tuyến MANET...............................30

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 3


Đồ án mơn học 2
6.1

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

DSDV..........................................................................................30

6.1.1 Mơ tả.........................................................................................30
6.1.2
6.2

AODV.........................................................................................31

6.2.1

Quản lý bảng định tuyến...................................................32

6.2.1.2

Tìm kiếm đường định tuyến..............................................32

6.2.1.3

Cập nhật đường định tuyến...............................................33

Mơ tả......................................................................................34

6.3.1.2

Thủ tục tìm kiếm đường....................................................34

6.3.1.3

Cập nhật đường định tuyến...............................................35

6.3.2

Đặc điểm................................................................................36

ZRP..............................................................................................36

6.4.1

Mô tả......................................................................................36

6.4.1.1

Mô tả chung......................................................................36

6.4.1.2

Vùng định tuyến................................................................37

6.4.2
6.5

Đặc điểm................................................................................33

DSR.............................................................................................34

6.3.1

6.4

Mô tả chung............................................................................31

6.2.1.1

6.2.2
6.3

Đặc điểm................................................................................30

Đặc diểm................................................................................38

TORA..........................................................................................39

6.5.1

Mô tả......................................................................................39

6.5.2

Đặc điểm................................................................................40

6.6

IMEP...........................................................................................40

6.6.1

Mô tả......................................................................................40

6.6.2

Đặc điểm................................................................................41

6.7

CBRP...........................................................................................41

6.7.1

Mô tả......................................................................................41

6.7.1.1

Phán đoán liên kết.............................................................42

6.7.1.2

Cluster...............................................................................43

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 4


Đồ án mơn học 2
6.7.1.3
6.7.2
7

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

Định tuyến.........................................................................44

Đặc điểm................................................................................44

So sánh các mạng giao thức không dây........................................45
7.1 So sánh các giao thức định tuyến cùng kiểu...............................45
7.1.1 So sánh các giao thức định tuyến theo bảng..........................45
7.1.2 So sánh các giao thức định tuyến theo yêu cầu......................46
7.2 So sánh các giao thức định tuyến khác kiểu................................47

8

9

Định tuyến.......................................................................................49
8.1

Khái niệm định tuyến..................................................................49

8.2

Định tuyến trong MANET..........................................................49

8.3

Định tuyến đi động lớp IP...........................................................50

8.4

Định tuyến trong mạng Ad Hoc..................................................52

8.4.1

Định tuyến Bellman-Ford......................................................52

8.4.2

Định tuyến link State..............................................................53

8.4.3

Định tuyến tìm đường............................................................53

8.4.4

Định tuyến On-demand..........................................................54

8.4.5

Dịnh tuyến vùng.....................................................................54

Vấn đề về bảo mật..........................................................................56

10 Ứng dụng và xu hướng phát triển.................................................57

10.1 Ứng dụng.....................................................................................57
10.1.1 Lĩnh vực quân sự...................................................................58

10.1.2 Lĩnh vực thương mại.............................................................58
10.1.3 Nội bộ....................................................................................58
10.2 Xu hướng phát triển....................................................................58
11 Kết luận...........................................................................................60

Tài liệu tham khảo.................................................................................61

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 5


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................

...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
Chữ ký của giáo viên hướng dẫn

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 6


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

LỜICẢM
CẢMƠN
ƠN
LỜI

Lờiđầu
đầutiên
tiênchúng
chúngem

emxin
xinchân
chânthành
thànhcảm
cảmơn
ơn
- -Lời
thầy
Nguyễn
Thái
Hùng
cùng
quý
thầy
cô
bộ
môn
thầy Nguyễn Thái Hùng cùng quý thầy cô bộ mơn
khoaĐiện-Điện
Điện-ĐiệnTử
TửViễn
ViễnThơng
ThơngTrường
TrườngĐại
ĐạiHọc
HọcGiao
Giao
khoa
ThơngVận
VậnTải

TảiThành
ThànhPhố
PhốHồ
HồChí
ChíMinh.
Minh.
Thơng
Trongq
qtrình
trìnhthực
thựchiện
hiệnđồ
đồán
ángặp
gặpnhững
nhữngkhó
khó
- -Trong
khănvàvàthiếu
thiếusót
sótkhi
khithực
thựchiện
hiệnđồ
đồán,
án,trong
trongthực
thựchiện
hiện
khăn

việc tìm
tìm hiểu
hiểu vềvề định
định tuyền
tuyền trọng
trọng mạng
mạng MANET.
MANET.
việc
Nhưng
được
sự
hướng
dẫn
và
chí
dạy
nhiệt
tìnhcủa
của
Nhưng được sự hướng dẫn và chí dạy nhiệt tình
qthầy
thầycơcơđã
đãgiúp
giúpchúng
chúngem
emkhắc
khắcphục
phụcđược
đượcnhững

những
q
thiếusót
sótđó
đóvàvàcócóthể
thểhồn
hồnthành
thànhđược
đượcđềđềtài.
tài.
thiếu
Kếđó
đóxin
xingửi
gửilời
lờicảm
cảmơn
ơntới
tớicác
cácbạn
bạntrong
tronglớp
lớp
- -Kế
giúpđỡ
đỡhoàn
hoànthành
thànhđồ
đồán
ánnhanh

nhanhnhất!.
nhất!.
giúp
TPHCM,
HCM,tháng
tháng1111năm
năm2011
2011
TP
SVthực
thựchiện:
hiện:
SV
NguyễnVăn
VănHuỳnh
Huỳnh
Nguyễn

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 7


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

I/ GIỚI THIỆU:
Với hàng loạt các ưu điểm của công nghệ truyền thông không dây, các
mạng di động không dây đã được phát triển rất mạnh trong thời gian gần

đây. Mạng di động khơng dây có thể chia thành hai kiểu mạng: mạng hạ
tầng và mạng không hạ tầng. Trong mạng hạ tầng, truyền thông giữa các
phần tử mạng phụ thuộc vào sự hỗ trợ của hạ tầng mạng, các thiết bị đầu
cuối di động truyền thông đơn bước không dây qua các điểm truy nhập
(các trạm cơ sở) để tới hạ tầng mạng cố định. Kiểu mạng không phụ
thuộc hạ tầng còn được gọi chung là các mạng tùy biến di động MANET
(Mobile Adhoc Networks), MANET là một tập của các node khơng dây
có thể tự thiết lập cấu hình động để trao đổi thơng tin mà khơng phụ
thuộc vào hạ tầng cố định, các kết nối truyền thông trong MANET được
thiết lập qua các liên kết không dây đa bước. Do đặc tính tùy biến nên
MANET có thể cung cấp một miền rộng các ứng dụng dịch vụ cho các
vùng mạng cục bộ và đô thị như: Mạng cộng đồng, mạng hỗ trợ khẩn cấp,
các điểm truy nhập công cộng, các ứng dụng cho quân đội, các ứng dụng
tính tốn nhúng và phân tán, các dịch vụ theo khu vực và mạng cảm biến,
v..v.
Bên cạnh các ưu điểm, MANET phải đối mặt với một loạt các thách thức
do chính cấu trúc mạng tạo ra ví dụ như: tính tự trị của các node, điều
hành phân tán, định tuyến đa bước, cấu hình mạng động, cơng suất tiêu
thụ và sự không ổn định của môi trường, liên kết khơng dây, v..v
Để vượt qua các thách thức và hồn thiện các giải pháp cho mạng
MANET, rất nhiều nhà nghiên cứu đã đề xuất các phương pháp mới nhằm
cải thiện các vấn đề còn tồn tại của MANET trên một loạt các khía cạnh,
ví dụ như: Điều khiển truy nhập phương tiện, định tuyến, quản lý tài
nguyên, điều khiển công suất và bảo mật, v..v. Trong các hướng đó, vấn
đề cải thiện kỹ thuật định tuyến luôn được đặt ra hàng đầu, do kỹ thuật
định tuyến luôn được coi là yếu tố then chốt ảnh hưởng tới hiệu năng

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 8

Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

mạng truyền thơng nói chung và mạng MANET nói riêng. Thêm vào đó,
do tính phức tạp và đặc tính truyền thông đa bước trong môi trường
truyền dẫn không dây nên hàng loạt các vấn đề phức tạp liên quan tới kỹ
thuật định tuyến vẫn chưa được giải quyết triệt để và đang được tiếp tục
cải thiện.
2 THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮC:
2.1 Các chữ viết tắt
AS

Autonomous System

Hệ thống tự trị

BR

Border Router

Router biên

MAC

Medium Access Control

Lớp điều khiển truy nhập

MANET

Mobile Adhoc Network

Mạng adhoc di động

MNR

MANET Router

Router MANET

P2P

Peer to peer

Ngang cấp

PR

Packet Radio

Mạng gói vơ tuyến

SBI

Semi-Broadcast Interface

Giao diện bán quảng bá

2.2 Thuật ngữ :

Các thuật ngữ sau đây được sử dụng trong tài liệu:
Node (N): bất kì thiết bị (router hay host) hoạt động theo giao thức IP
Router (R): là nốt thực hiện chuyển tiếp các gói tin IP khơng có địa chỉ
đích gửi tới Router đó.
Host (H): bất kì nốt nào không phải là router, tức là nốt không thực hiện
chuyển tiếp các gói tin tới các nốt khác.
Liên kết (link): là phương tiện truyền thơng trong đó các node có thể giao
tiếp tại lớp liên kết, tức là lớp ngay dưới lớp IP. Ví dụ điển hình là các
mạng Ethernet, liên kết điểm-điểm PPP, X.25, Frame Relay hay các mạng
ATM cũng như các đường xuyên hầm lớp Internet như đường hầm qua
IPv4 hay IPv6. Khả năng tiếp cận không đối xứng: mơ tả hai đặc điểm
của các tính năng giao tiếp của các loại giao diện nhất định. Thứ nhất,
truyền thơng ngoại động nghĩa là các gói tin từ X có thể tới Y, và các gói

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 9


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

tin từ Y có thể đến Z nhưng các gói từ X khơng thể tới Z. Thứ hai,
truyền thơng bất song hướng (non-bidirectional) nghĩa là các gói tin từ
X có thể tới Y nhưng các gói từ Y khơng thể tới X. Nhiều giao diện
vơ tuyến/khơng dây có thể thể hiện hai đặc điểm này.

Nốt lân cận (neighbor): Trong trường hợp định tuyến, hai router sẽ là
hai nốt lân cận nếu một nốt có thể gửi/nhận các gói tin IP giao thức
định tuyến tới nốt kia mà không cần chuyển qua nốt trung gian trên cùng
lớp đó.
Giao diện (interface): là điểm gắn kết của một nốt tới một liên kết
truyền thông.
Giao diện bán quảng bá SBI (Semi-Broadcast Interface): giao diện
có khả năng quảng bá có thể có “khả năng tiếp cận không đối xứng”. Các
giao diện vô tuyến đa truy nhập thường là giao diện SBI. Lưu ý rằng giao
diện SBI có thể có khả năng tiếp cận khơng đối xứng nhưng nó cũng có
thể khơng có đặc tính này.
Vùng định tuyến (Routing Domain): vùng định tuyến là một mạng
được liên kết với nhau bởi chính sách định tuyến chặt chẽ và cơ cấu tổ
chức thống nhất. Router biên BR (Border Router): router biên tham gia
vào nhiều vùng định tuyến và thường thực hiện nhiều giao thức định
tuyến. Router biên xác định biên giới giữa nhiều vùng định tuyến của nó.
Router biên chịu trách nhiệm thể hiện một nhóm các nốt có thể được tiếp
cận qua chính các nốt đó tới mỗi vùng định tuyến. Router biên xác định
thơng tin định tuyến để truyền giữa các vùng định tuyến khác nhau.
Giao diện mạng MANET(MANET Interface): được phân biệt bởi khả
năng tiếp cận không đối xứng theo đổi theo thời gian của nó (ví dụ: SBI)
trong số các router lân cận.
Router MANET (MNR): được phân biệt bởi một hay nhiều giao diện
MANET. Một router MANET có thể khơng có hoặc có nhiều giao diện
non-MANET. Router MANET chị trách nhiệm che dấu các đặc điểm của

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 10

Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

mạng MANET khỏi các nốt khơng có khả năng nhận ra mạng MANET.
Router MANET với giao diện MANET đơn được minh họa trong (hình
2.1).

Hình 2.1:Router MANET với một giao diện MANET
Vùng lân cận MANET: là một nhóm các router lân cận có thể giao tiếp
qua các giao diện MANET mà khơng cần chuyển qua bất kì router trung
gian nào.
Mạng MANET: là vùng định tuyến bao gồm các router MANET. Ví dụ
về mạng MANET được minh họa trong (hình 2.2). Tùythuộc vào chiến
lược quản lý và triển khai,việc tập hợp và phân mảnh các mạng MANET
có thể là một đặc tính được hỗ trợ. Nói cách khác, nếu xuất hiện một
đường truyền thông giữa hai router MANET hoặc hai mạng MANET
riêng biệt thì hai mạng MANET này sẽ hợp lại thành một MANET lớn
hơn. Tương tự như vậy, nếu đường truyền thơng giữa hai router MANET
biến mất và khơng có đường truyền nào thay thế giữa hai routers này thì
mạng MANET sẽ bị phân tách thành hai mạng MANET riêng biệt. Khi
kết nối với các mạng khác như mạng Internet, mạng MANET được bao
quanh bởi các router biên BR. Nghĩa là router biên của mạng MANET tạo
ra biên giới giữa một mạng MANET và các vùng định tuyến khác

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 11

Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

Hình 2.2: Mạng Adhoc di động
3 ĐẶC ĐIỂM MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG MANET:
Manet bao gồm các nền tảng di động (ví dụ, một bộ định tuyến với
nhiềumáy chủ và thiết bị truyền thông không dây) - đây được gọi đơn
giản "nút" - được tự do di chuyển tùy tiện. Các nút có thể được đặt trong
hoặc trên máy bay, tàu, xe tải, xe hơi, có lẽ ngay cả trên người hoặc các
thiết bị rất nhỏ, và có thể được nhiều máy chủ mỗi router. Manet là một
hệ thống tự trị của các nút di động. Hệ thống có thể hoạt động trong sự cơ
lập, hoặc có thể có các cổng và giao diện với một mạng lưới cố định.
Trong chế độ hoạt động này, nó thường hình dung hoạt động như một
mạng lưới "sơ khai" kết nối cố định liên mạng. Mạng Stub thực hiện giao
thơng có nguồn gốc và / hoặc dành cho các nút nội bộ, nhưng không cho
phép lưu lượng truy cập ngoại sinh để "Quá cảnh" qua mạng còn sơ khai.
Các nút Manet được trang bị với máy phát không dây và nhận sử dụng
ăng-ten có thể được đa hướng (phát sóng), cao hướng (point-to-point), có
thể steerable, hoặc kết hợp một số biết. Tại một điểm nhất định trong thời
gian, tùy thuộc vào vị trí của các nút và truyền phát và các mơ hình bảo

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 12


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

hiểm nhận, cấp độ điện năng và mức độ nhiễu đồng kênh, một khơng dây
kết nối trong các hình thức của một đồ thị multihop ngẫu nhiên, hoặc
"đặc biệt" mạng tồn tại giữa các nút. Cấu trúc này có thể thay đổi với thời
gian như các nút di chuyển hoặc điều chỉnh truyền và tiếp nhận các thông
số.
3.1 Mạng khơng dây đi động Adhoc:
Một số đặc điểm chính của mạng Ad hoc:
- Mỗi máy chủ khơng chỉ đóng vai trò là một hệ thống cuối cùng mà còn
hoạt động như một hệ thống trung gian.
- Mọi nút mạng đều có khả năng di động.
- Tơp mạng thay đổi theo thời gian.
- Các nút di động sử dụng nguồn năng lượng pin có hạn.
- Băng thơng trong thơng tin vơ tuyến hẹp.
- Chất lượng kênh ln thay đổi.
- Khơng có thực thể tập trung , nói cách khác là mạng phân bố Có nhiều
thiết bị khác nhau sử dụng trong mạng Ad hoc, chúng đều có đặc điểm
chung là sử dụng nguồn năng lượng do pin cung cấp . Năng lượng mà pin
có thể cấp cho các thiết bị này là có hạn, hơn nữa mọi hoạt động như thu
phát vô tuyến , truyền lại và dẫn đường đểu tiêu thụ năng lượng. Vì vậy
mà cần phải có những giao thức về năng lượng có hiệu quả cao và các kỹ
thuật điều khiển công suất tốt hơn. Điều này cũng khó làm được bởi vì
cơng nghệ pin khơng có được sự phát triển mạnh mẽ nhanh chóng như
cơng nghệ sản xuất chip… do đó điểm này được coi là một nhược điểm
của mạng Ad hoc.
3.2 Các đặc điểm mạng MANET:
Một mạng MANET bao gồm các hạ tầng di động (ví dụ một router với
nhiều host và thiết bị truyền thông vô tuyến), ở đây được gọi là các nốt
(node), đang di chuyển tự do. Các nốt có thể được đặt trên máy bay, tầu

thủy, xe kéo, ô tô hoặc được mang theo người hay các thiết bị nhỏ, và có

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 13


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

thể bao gồm nhiều host trên một router. Một mạng MANET là một hệ
thống các nốt di động tự trị. Hệ thống có thể hoạt động độc lập hoặc có
thể có cổng để giao tiếp với mạng cố định. Trong chế độ hoạt động với
cổng giao tiếp với mạng cố định, mạng MANET hoạt động như một
mạng “đuôi” liên kết với một mạng internet cố định. Các mạng “đuôi”
truyền lưu lượng xuất phát và/hoặc đến các nốt trong mạng, nhưng khơng
cho phép truyền lưu lượng ngồi chuyển tiếp qua mạng. Các nốt mạng
MANET bao gồm các bộ phát và bộ thu sử dụng ăng ten mọi hướng
(omni) để phát quảng bá hoặc ăng ten định hướng để phát điểm-điểm, có
thể điều Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET chỉnh được,
hoặc kết hợp các loại ăng ten này. Tại một thời điểm nào đó, tùy thuộc
vào vị trí của các nốt và vùng phủ sóng bộ thu và bộ phát của chúng, mức
công suất phát và mức nhiễu đồng kênh, một kết nối vô tuyến dưới dạng
ngẫu nhiên, đồ thị nhiều chặng hay mạng ad hoc tồn tại giữa các nốt. Cấu
hình adhoc này có thể thay đổi theo thời gian khi các nốt di chuyển hoặc
điều chỉnh các thơng số thu phát của chúng.
Mạng MANET có một số đặc điểm nổi bật sau đây:
3.2.1 Cấu hình động:
Các nốt di chuyển tự do, do vậy cấu hình mạng gồm nhiều chặng có thể

thay đổi ngẫu nhiên và liên tục tại bất kì thời điểm nào, và có thể bao
gồm cả liên kết song hướng và một hướng.
3.2.2 Các liên kết với dung lượng thay đổi-băng tần hạn chế:
Các liên kết vơ tuyến có dung lượng thấp hơn nhiều so với các liên kết
hữu tuyến tương ứng. Ngoài ra, thơng lượng thực của liên kết vơ tuyến
sau khi tính toán ảnh hưởng của đa truy nhập, pha định, tạp âm và nhiễu...
thường nhỏ hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn tối đa. Một ảnh hưởng
của dung lượng thấp là tắc nghẽn thường là một hiện thường tiêu biểu
chứ không phải ngoại lệ, nghĩa là lưu lượng tổng thường vượt quá dung
lượng của mạng. Do mạng di động thường là một mở rộng của mạng cố

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 14


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

định, người dùng mạng adhoc di động thường yêu cầu các dịch vụ tương
tự. Nhu cầu này sẽ tiếp tục tăng do các ứng dụng kết nối mạng hợp tác và
truyền thông đa phương tiện gia tăng.
3.2.3 Hoạt động tiết kiệm năng lượng:
Một số hoặc tất cả các nốt trong mạng MANET có thể dùng pin hoặc các
phương tiện khác làm nguồn năng lượng. Đối với các nốt này, tiêu chí
thiết kế hệ thống quan trọng nhất đối với việc tối ưu hóa có thể là sự tiết
kiệm năng lượng.
3.2.4 Bảo mật vật lý hạn chế:
Các mạng di động vô tuyến thường thiên về bảo mật lớp vật lý hơn so với

các mạng hữu tuyến. Khả năng bị nghe trộm, giả mạo và tấn công từ chối
dịch vụ (denial-of-service) cần được xem xét cẩn thận. Các kĩ thuật bảo
mật liên kết hiệu có thường được áp dụng cho các mạng vô tuyến để giảm
các nguy cơ về bảo mật. Bản chất không tập trung của điều khiển mạng
trong mạng MANET cũng tạo ra những ưu điểm đối lại với nhược điểm
“single point of failure” của các mạng quản lý tập trung. Ngoài ra, một số
mạng (như mạng dùng trong quân đội hay mạng xa lộ) có thể khá lớn
(bao gồm hàng chục hay hàng trăm nốt trong một vùng). Nhu cầu về khả
năng mở rộng không đặc biệt đối với mạng MANET. Tuy nhiên, cùng với
các đặc điểm đã nêu trên, các cơ chế để đạt được khả năng mở rộng cũng
cần thiết đối với mạng MANET.
3.3 Đặc điểm giao diện MANET:
3.3.1 Giao diện MANET là gì?
Được phân biệt bởi khả năng tiếp cận không đối xứng theo đổi theo thời
gian của nó (ví dụ: SBI) trong số các router lân cận.
3.3.2

Chất lượng giao diện – vô tuyến, di động, tính ngẫu nhiên
(wireless, mobile, Adhoc) :

Trong mạng MANET, chất lượng ảnh hưởng đến việc thiết kế giao thức.
Chất lượng cơ bản nhất là chính các đặc điểm của giao diện vơ tuyến, tính

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 15


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

di động và sự tương tác ngẫu nhiên không theo thể thức nhất định (Ad
hoc). Các giao diện vô tuyến thường có các đặc điểm phức tạp hơn so với
các giao diện hữu tuyến. Nhiều giao thức (như IPv6) không được thiết kế
để hoạt động trong các mạng vô tuyến với khả năng tiếp cận không đối
xứng. Các giao diện vơ tuyến cũng có thể hoạt động với hiệu năng (tỉ lệ
mất gói, tốc độ dữ liệu) thay đổi linh hoạt theo thời gian và các yếu tố này
có ảnh hưởng lớn đối với giao tiếp nội bộ. Tính di động của các thiết bị
trong mạng cũng làm ảnh hưởng lớn đến việc truyền thơng, nó làm tăng
thêm khó khăn trong việc thiết lập và duy trì mối quan hệ giữa các nốt
mạng. Kết nối mạng adhoc (adhoc networking) cịn tạo thêm một số vấn
đề do nó cho phép các nốt tham gia và rời bỏ mạng, thậm chí thành lập
một mạng mới, tại bất kì thời điểm nào.
3.3.3

Những khó khăn đối với mạng MANET :

Các đặc điểm của mạng MANET dẫn đến nhiều thử thách dưới nhiều
hình thức do vậy cần phải có giao thức hoạt động riêng cho mạng
MANET
Các vấn đề cần lưu ý như :
• Định tuyến/Quản lí các nodes.
• Thêm vào mạng
• Thốt khỏi mạng
• Tính di động của các nodes
• Tính bảo mật
• Cơng suất tiêu thụ
• Băng thơng
• Mật độ các nodes

• Xung đột
• Mơ phỏng, và kinh nghiệm thực tế
• Sự tương tác giữa các lớp
Xét sâu hơn 1 số vấn đề

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 16


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

3.3.3.1 Giao diện bán quảng bá SBI:
Với một giao diện SBI có khả năng tiếp cận khơng đối xứng thay đổi theo
thời gian và các router MANET phân bố rời rạc trong khơng gian, mỗi
router có thể có tầm nhìn khác nhau đối với mạng MANET. Nghĩa là mỗi
nốt có thể nhìn thấy nhóm các router MANET lân cận khác nhau.
Nhóm các router MANET lân cận do mỗi router MANET nhận thấy trong
khu vực xung quanh thuờng yêu cầu các router MANET khác gửi các gói
từ cùng giao diện vơ tuyến mà các router này nhận các gói tin. Về mặt
cấu hình mạng, việc chuyển tiếp các gói tin qua cùng một giao diện sẽ
dẫn đến việc một gói tin sẽ được gửi đến nhiều router do đuợc truyền qua
phuơng tiện truyền thơng vơ tuyến tại một vị trí mới. Một ví dụ đuợc chỉ
ra trong (hình 3.1), mỗi router có thể giao tiếp với một nhóm router khác
nhau. Việc chuyển tiếp các gói tin qua cùng giao diện mà các router nhận
các gói tin tới cũng dẫn dến nhân đơi số lượng gói tin IP mà các router
nhận đuợc với nhiều hơn một router lân cận trong khi đang chuyển sang
tiếp cận nhóm các router lân cận mới. Do vậy, việc phát hiện gói tin đuợc

nhân đơi cũng là một phần ln có trong vấn đề thiết kế giao thức
MANET.

Hình 3.1: Các router lân cận giao diện SBI

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 17


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

3.3.3.2 Mối liên hệ giữa các router MANET cạnh nhau và vùng lân

cận mở rộng của các router:
Việc xác định q trình quyết định sự có mặt của các router bên cạnh, sự
tiếp tục có mặt và kết thúc có mặt là một thử thách lớn đối với mạng
MANET. Mối liên hệ giữa các router cạnh nhau rất khó xác định do các
đặc điểm của giao diện MANET.Hai nốt bất kì có thể là nốt lân cận hoặc
khơng phải nốt lân cận và một số cơ chế đơn giản đuợc sử dụng để xác
định mối quan hệ nốt lân cận như: chỉ nhận gói đơn, tỉ lệ mất gói chấp
nhận được, và bắt tay đơn giản. RFC2461 thực hiện trao đổi bản tin ban
đầu để xác định mối quan hệ lân cận hoặc sự vắng mặt. Trong mạng với
giao diện MANET các loại mối quan hệ nốt lân cận cũng như các cơ chế
phát hiện và duy trì trạng thái của các mối liên hệ sẽ mở rộng hơn.Các
giao diện mạng vơ tuyến có thể thực hiện truyền thơng đơn hướng. Các
mạng vơ tuyến động cũng có thể thực hiện phân phối các gói thay đổi lớn
theo thời gian giữa các cặp giao diện mạng, do vậy tỉ lệ mất gói có thể

khơng đủ để xác định mối quan hệ nốt lân cận. Tương tự như vậy, khi các
nốt di chuyển tương đối với nhau, tỉ lệ mất gói cũ có thể khơng ảnh
hưởng đến khả năng truyền thơng trong tương lai. Trong mạng MANET
với giao diện SBI, các router MANET trong cùng một vùng không gian
nhỏ thường được kết nối với các router ở gần với mật độ dày đặc. Các
router này tạo thành một tập các mối quan hệ nốt lân cận mở rộng.
Tập các router này được gọi là một quần thể MANET (MANET
neighborhood). Một quần thể MANET thường bao gồm một vài router
MANET, với mỗi router lại được kết nối dày đặc với các router khác. Các
mối quan hệ quần thể động này khơng thích hợp với các giao thức
Internet được thiết kế cho các mạng cố định như mơ hình mạng Ethernet.
Với mối quan hệ quần thể mờ nhạt như vậy giữa các router MANET, mơ
hình địa chỉ liên kết với một Ethernet link là khơng hợp lý. Ví dụ, trong
một mạng Ethernet, các nốt thường được thông báo dải các địa chỉ đang

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 18


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

sử dụng trên liên kết (“on-link”). Trong mạng MANET thì các router
MANET khơng thể chắc chắn được nhóm router MANET nào đó sẽ ln
có thể kết nối tới được. Thay vào đó, các router MANET phải dị tìm và
xác định ra các router lân cận của nó và sau đó xử lý đối với sự thay đổi
trong số các router lân cận này theo thời gian.
3.3.4

Các thành phần của mạng MANET:

Do các đặc điểm của mạng MANET (di động, vơ tuyến, khơng dự tính
trước) nên việc xác định các thành phần của một mạng MANET là rất khó
khăn, nếu khơng nói là khơng thể trong một số trường hợp nhất định.

Hình 3.2: Mạng MANET
Tại một thời điểm mạng MANET có thể bao gồm một số nốt nào đó,
nhưng tại thời điểm sau đó mạng này có thể chia thành nhiều mạng
MANET. Sau đó nó lại có thể nhập lại thành một nhóm mới các node và
tạo thành mạng MANET lớn hơn. Các router nhất định trong một mạng

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 19


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

MANET có thể kết nối với các vùng định tuyến khác nhau. Các router
này được gọi là router biên BR (border router), và chúng thường chạy
nhiều giao thức định tuyến. Các router biên có nhiệm vụ lựa chọn thơng
tin định tuyến để thông báo giữa các vùng định tuyến liên quan đến nhau.
Router biên cũng cho thấy các router có thể tiếp cận được thơng qua nó.
Khi các thành viên trong mạng MANET thay đổi, thì kết nối của các
router biên trong mạng MANET cũng thay đổi. Do vậy, rất khó để router
biên có thể thể hiện tập hợp cố định các nốt tiếp cận được (reachable

node). Nó có thể lựa chọn khơng thơng báo bất kì thơng tin định tuyến
nào về mạng MANET đó cho các vùng định tuyến khác.

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 20


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

4 CẤU TRỨC MẠNG MANET:
Ad hoc như những bộ định tuyến khơng dây. Mạng Ad hoc có thể hoạt
động độc lập hoặc kết nối với mạng Mạng vô tuyến Ad hoc là mạng tập
hợp các nút di động hoặc bán di động và khơng có cơ sở hạ tầng. Manet
( Mobile Ad-hoc Network) - Mạng không dây di động. Theo định nghĩa
của Tổ chức Internet Engineering Task Force (IETF)- Mạng Manet là một
vùng tự trị ( Autômmous System) của các router (đó chính là các node)
được kết nối với nhau bằng liên kết khơng dây, các node có thể di chuyển
một cách tự do nên kiến trúc của mạng thay đổi liên tục mà khơng thể dự
đốn trước

Hinh 4.1: Cấu trúc mạng MANET
Mỗi nút mạng có một giao diện vô tuyến và giao tiếp với nút mạng khác
thông qua sóng vơ tuyến hoặc tia hồng ngoại. Topo mạng thay đổi liên
SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 21

Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

tục khi các nút mạng tham gia hoặc rời khỏi mạng hay khi kết nối vô
tuyến trở nên không cịn thích hợp.Mạng Ad hoc được hình thành bởi các
nút di động có khả năng phát hiện ra sự có mặt của các nút khác và tự
định dạng để tạo nên mạng. Ví dụ như một nút yêu cầu truyền tới một
mạng ở xa nó thì trong mạng có thể thiết lập liên lạc qua những nút trung
gian, các gói được chuyển tiếp tới nút nguồn, đích nhờ những nút trung
gian. Do đó các nút mạng Internet.
Trong mạng Ad hoc không tồn tại khái niệm quản lý tập trung , nó đảm
bảo mạng sẽ khơng bị sập vì trường hợp nút mạng di chuyển ra ngoài
khoảng truyền dẫn của nút mạng khác vì nó trao đổi thơng tin bằng
phương pháp truyền gói tin qua nhiều bước (multi-hop), đồng thời mạng
sẽ tự cấu hình lại. Ví dụ: Nếu nút mạng rời khỏi mạng sẽ gây ra sự cố mất
liên kết , nút mạng bị ảnh hưởng có thể yêu cầu đường định tuyến mới và
vấn đề sẽ được giải quyết. Điều này chỉ gây trễ trên mạng mà không ảnh
hưởng đến người sử dụng vì mạng Ad hoc vẫn hoạt động bình thường.
Hiện nay tồn tại hai kiểu topa mạng Ad hoc:

Hình 4.2: Mạng máy chủ di động  Hình 4.3: Thiết bị không đồng nhất
4.1

Các thành phần một mạng manet:

Do các đặc điểm của mạng MANET (di động, vô tuyến, khơng dự tính
trước) nên việc xác định các thành phần của một mạng MANET là rất
SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 22


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

khó khăn, nếu khơng nói là khơng thể trong một số trường hợp nhất định.
Tại một thời điểm mạng MANET có thể bao gồm một số nốt nào đó,
nhưng tại thời điểm sau đó mạng này có thể chia thành nhiều mạng
MANET. Sau đó nó lại có thể nhập lại thành một nhóm mới các node và
tạo thành mạng MANET lớn hơn.
Các router nhất định trong một mạng MANET có thể kết nối với các vùng
định tuyến khác nhau. Các router này được gọi là router biên BR (border
router), và chúng thường chạy nhiều giao thức định tuyến. Các router
biên có nhiệm vụ lựa chọn thơng tin định tuyến để thông báo giữa các
vùng định tuyến liên quan đến nhau. Router biên cũng cho thấy các router
có thể tiếp cận được thơng qua nó. Khi các thành viên trong mạng
MANET thay đổi, thì kết nối của các router biên trong mạng MANET
cũng thay đổi. Do vậy, rất khó để router biên có thể thể hiện tập hợp cố
định các nốt tiếp cận được (reachable node). Nó có thể lựa chọn khơng
thơng báo bất kì thơng tin định tuyến nào về mạng MANET đó cho
cácvùng định tuyến khác.
4.2 Các chế độ hoạt động của mạng:
MANET có hai chế độ hoạt động chính là chế độ cở sở hạ tầng và chế độ
IEEE Ad- hoc.
Chế độ cơ sở hạ tầng: Chế độ này thì mạng bao gồm các điểm truy cập
AP cố định và các node di động tham gia vào mạng, thực hiện truyền
thông qua các điểm truy cập. Trong chế độ này thì các liên kết có thể thực

hiện qua nhiều chặng.
Chế độ IEEE Ad- hoc: Chế độ này thì các node di động truyền thơn trực
tiếp với nhau mà không cần tới một cơ sở hạ tầng nào cả. Trong chế độ
này thì các liên kết khơng thể thực hiện qua nhiều chặng.

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 23


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

5 ĐỘNG LỰC CỦA MẠNG MANET:
Các nguyên lý thiết kế lõi giao thức IP như kết nối mạng không kết nối
(connectionless) và chuyển tiếp dựa trên gói đặc biệt thích hợp áp dụng
đối với Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET trường hợp
mạng động như mạng MANET. Tuy nhiên, cần có thêm một số chức năng
bổ sung để đáp ứng những thử thách và cơ hội trong mạng MANET.
5.1 Các mạng gói vơ tuyến:
Động lực ban đầu của mạng MANET là kết nối mạng gói vơ tuyến PR
(Packet Radio). Trong mạng gói vơ tuyến, mỗi router được trang bị một
giao diện vơ tuyến. Mỗi router đều có thể di động và các router có thể
hoặc có thể trở thành bị phân tách về mặt không gian, do vậy các router
không thể giao tiếp trực tiếp với nhau.Hai router có thể yêu cầu một hoặc
nhiều router trung gian để chuyển tiếp(định tuyến) các gói tin thay mặt
cho chúng. Trong ví dụ trong (Hình 5.1), để mạng PR1 gửi các gói tin
đến mạng PR3, mạng PR2 trung gian phải chuyển tiếp cá gói tin này. Như
vậy mạng PR2 phải nhận gói tin từ mạng PR1tại giao diện của nó và

quyết định truyền lại các gói tin qua cùng giao diện đó như khi các gói tin
này được nhận để các gói tin này có thể đến được mạng PR3. Nhìn từ
mạng PR2 thì cả mạng PR1 và PR3đều là các router lân cận trong đó PR1
và PR3 lại khơng phải là các router lân cận của nhau.

SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 24


Đồ án mơn học 2

Tìm hiểu về định tuyến trong mạng MANET

Hình 5.1: Mạng gói vơ tuyến (PR) cơ bản
5.2 Mạng gói vơ tuyến và mạng internet:
Các mạng gói vơ tuyến dẫn đến các thử thách liên quan đến kiến trúc
mạng như làm thế nào để kết nối các mạng gói vơ tuyến với các mạng
khác, đặc biệt là các mạng cố định. Một thử thách khác nữa là làm thế
nào để giải quyết sự khác biệt về đặc tính của các giao diện và các nốt
khác nhau có mặt trong các mạng khác nhau.
Các phương diện trên của mạng gói vơ tuyến đã giúp kích thích sự phát
triển của giao thức Internet, một kiến trúc dựa trên kết nối mạng không
kết nối (connectionless networking) và chuyển tiếp dựa trên gói (packetbased forwarding), hai đặc điểm cho phép việc kết nối giữa các thiết bị
khác loại bởi các công nghệ truyền thơng hỗn hợp.
5.3 Mạng gói vơ tuyến và mạng MANET:
Cấu hình router trong (hình 5.2) là cấu hình router MANET đơn giản
nhất: một giao diện duy nhất triển khai các đặc điểm của giao diện
MANET.

Hình 5.2: Router MANET với một giao diện MANET
Ngồi ra cịn rất nhiều thử thách khác đối với cả mạng MANET và mạng
gói vơ tuyến như: các giao diện không dây dẫn đến việc chia sẻ tài
nguyên truyền thông và dẫn đến sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các nốt lân
cận, và các nốt này thường giao tiếp trực tiếp hoặc gián tiếp. Sự thay đổi
linh hoạt của các kênh vô tuyến và sự di chuyển của các nốt sẽ dẫn đến
khả năng mất gói và sự thay đổi cấu hình mạng liên tục. (Hình 5.3) cho
SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh

Trang 25