ĐỒ ÁN: NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG HÌNH LƯỚI KHÔNG DÂY WMN

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I
o0o
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
TRONG MẠNG HÌNH LƯỚI KHÔNG DÂY WMN

Sinh viên thực hiện : Phạm Quang Huy
Hà Nội 11 - 2008
i
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC HÌNH VẼ v
LỜI NÓI ĐẦU vi
CHƯƠNG I: viii
GIỚI THIỆU CHUNG viii
1.1 Giới thiệu chung về MANET viii
1.2 Các giao thức định tuyến trong MANET ix
1.2.1 Các giải pháp định tuyến thông thường ix
1.2.2 Phân loại giao thức định tuyến trong MANET xi
1.3 Giới thiệu chung về mạng hình lưới không dây WMN xiii
1.4 Định tuyến trong mạng WMN xv
1.5 Tiêu chuẩn 802.11s xvi
1.5.1 Giới thiệu chung xvi
1.5.2 Tổng quan về IEEE 802.11s xvi
1.6 Định tuyến trong mạng hình lưới 802.11s xix
1.6.1 Phân loại các giao thức định tuyến MANET xix

1.6.2 Tham số đo lượng liên kết vô tuyến xx
1.6.3 Giao thức định tuyến không dây lai HWRP xx
1.7 Kết luận chương xxiii
CHƯƠNG II: xxiv
GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN xxiv
VECTƠ CỰ LY THEO YÊU CẦU TÙY BIẾN AODV xxiv
2.1 Tổng quan về AODV xxiv
2.1.1 Khám phá đường xxv
2.1.2 Duy trì đường xxvi
2.2. Định dạng các gói tin: xxviii
2.2.1 Định dạng gói tin ROUTE REQUEST xxviii
2.2.2 Định dạng gói ROUTE REPLY xxix
2.2.3 Định dạng gói ROUTE ERROR xxx
2.2.4 Định dạng gói Route Rply Acknowledgment xxxi
2.3 Hoạt động của AODV xxxi
2.3.1 Sự duy trì các chỉ số thứ tự xxxi
2.3.2 Các mục của bảng định tuyến và danh sách chặng trước
xxxii
2.3.3 Khởi tạo các Route Request xxxiii
2.3.4 Điều khiển sự phân phát các bản tin Route Request xxxv
2.3.5 Xử lý và chuyển tiếp các Route Request xxxv
2.3.6 Khởi tạo các Route Reply xxxvii
2.3.7 Nhận và chuyển tiếp các Route Reply xxxviii
2.3.8 Hoạt động qua các liên kết đơn hướng xxxix
2.3.9 Bản tin Hello xxxix
ii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
2.3.10 Duy trì liên kết nội vùng xl
2.3.11 Các bản tin Route Error, sự hết hạn tuyến và sự xóa bỏ

tuyến xli
2.3.12 Sửa chữa nội vùng xlii
2.3.13 Các hoạt động sau khi khởi động lại xliv
2.3.14 Các giao diện mạng xliv
2.4 Kết luận chương xlv
CHƯƠNG III: xlv
GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN NGUỒN ĐỘNG DSR xlv
3.1 Tổng quan và tầm quan trọng của giao thức xlvi
3.2 Vấn đề cơ bản của cơ chế khám phá tuyến và duy trì tuyến
xlviii
3.2.1 Vấn đề cơ bản của khám phá tuyến xlviii
3.2.2 Vấn đề cơ bản của duy trì tuyến l
3.3 Định dạng mào đầu các lựa chọn DSR li
3.3.1 Sự phân chia cố định của mào đầu các lựa chọn DSR lii
3.3.2 Lựa chọn ROUTE REQUEST liv
3.3.3 Lựa chọn ROUTE REPLY lv
3.3.4 Lựa chọn ROUTE ERROR lvi
3.3.5 Lựa chọn Acknowledgement Request lviii
3.3.6 Lựa chọn Acknowledgment lviii
3.3.7 Lựa chọn tuyến nguồn DSR lix
3.3.8 Lựa chọn Pad1 lx
3.3.9 Lựa chọn PadN lxi
3.4 Hoạt động của DSR lxi
3.4.1 Quá trình xử lý gói tin thông thường lxi
3.4.2 Xử lý khám phá tuyến lxviii
3.4.3 Xử lý duy trì tuyến lxxvi
3.4.4 Hỗ trợ nhiều giao diện mạng lxxxiii
3.4.5 Sự phân mảnh và ghép lại IP lxxxv
3.5 Vị trí của chức năng định tuyến DSR trong mô hình tham khảo
của ISO lxxxvi

3.6 Kết luận chương lxxxvi
KẾT LUẬN lxxxvii
TÀI LIỆU THAM KHẢO lxxxviii
iii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ACK Acknowledgment Báo nhận
AODV Ad-hoc on-demand distance
vector routing
Định tuyến cự ly véc tơ theo
yêu cầu tùy biến
CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm
DSDV Dynamic Destination
Sequenced Distance Vector
Routing
Giao thức định tuyến vector
khoảng cách tuần tự đích
DSR Dynamic Source Routing Định tuyến nguồn động
ETT Expected Transmission Time Thời gian truyền dẫn mong đợi
ETX Expected Transmission Count Dự báo số truyền dẫn mong đợi
FIFO First In First Out Vào trước ra trước
HWRP Hybrid Wireless Routing
Protocol
Giao thức định tuyến không
dây lai
ICMP Internet Control Message
Protocol
Giao thức điều khiển truyền tin
trên mạng

ISO International Organization for
Standardization
Tổ chức chuẩn hóa Quốc tế
LLACKS link-layer acknowledgments Báo nhận lớp liên kết
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi
trường
MANET Mobile Ad-hoc Network Mạng tùy biến di động
MAP Mesh Access Point Điểm truy nhập hình lưới
MIC Metric of Interference and
Channel-switching
Tham số nhiễu và chuyển mạch
kênh
ML Minimum Loss Tổn thất tối thiểu
MP Mesh Point Điểm hình lưới
MPP Mesh Point Portal Điểm cổng mạng hình lưới
MPR Multi-Point Relay Trễ đa điểm
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp
OLSR Optimized Link State Routing Định tuyến trạng thái liên kết
tối ưu
OSI Open Systems Interconnection Mô hình tham chiếu các hệ
thống mở OSI
RD Route Discovery Khám phá tuyến
RERR Route Error Lỗi tuyến
RM Route Maintenance Duy trì tuyến
RREP Route Reply Hồi đáp tuyến
RREP- ACK Route Reply Acknowledgment Báo nhận hồi đáp tuyến
RREQ Route Request Yêu cầu tuyến
iv
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ

RREQ ID Route Request Identification Nhận dạng yêu cầu tuyến
STA Station Thiết bị đầu cuối
TBR Tree Based Routing Giao thức định tuyến dựa trên
hình cây
TTL Time to live Thời gian sống
WCETT Weighted Cumulative ETT Thời gian truyền dẫn mong đợi
tích lũy tải
WDS Wireless Distribution Systems Khung hệ thống phân bổ không
dây
WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục bộ không dây
WMAN Wireless Metropolitan Area
Network
Mạng không dây đô thị
WMN Wireless Mesh Network Mạng hình lưới không dây
WPAN Wireless Personnal Area
Network
Mạng không dây cá nhân
WWAN Wireless Wide Area Network Mạng không dây diện rộng
DANH MỤC HÌNH VẼ
v
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, các mạng không dây được thiết kế để hoạt động ở một phạm vi nhất
định và được phân loại theo khả năng phủ sóng của từng công nghệ. Trong thực tế
thường được phân chia thành các loại mạng: Mạng cá nhân WPAN, mạng nội bộ
WLAN, mạng đô thị WMAN, mạng diện rộng WWAN. Tính chất của mỗi loại mạng
được cấu thành thông qua một tập các tham số về băng thông, phạm vi mạng, năng
lượng tiêu thụ, vị trí của người sử dụng Ưu điểm về tốc độ truyền cao và phạm vi
phủ sóng rộng, WiMAX là lựa chọn số một cho các ứng dụng mạng không dây có số

lượng người sử dụng lớn, cung cấp đồng thời nhiều dịch vụ khác nhau trên cùng một
đường truyền không dây. Tuy nhiên, với các ứng dụng mạng có phạm vi vừa và nhỏ,
công nghệ WiMAX không phải là một giải pháp phù hợp do giá thành thiết bị đầu cuối
cao, chi phí thiết lập mạng lớn nên công nghệ WLAN (IEEE 802.11) vẫn là một giải
pháp hoàn toàn phù hợp về đặc điểm kỹ thuật cũng như chi phí sử dụng. Tuy nhiên, do
hạn chế về tầm phủ sóng, công nghệ WLAN truyền thống không thể đáp ứng được các
ứng dụng cần mở rộng mạng. Vì vậy, trên cơ sở các yếu tố công nghệ có sẵn của công
nghệ không dây chuẩn, yêu cầu đặt ra là phải xây dựng được giải pháp kết nối để tạo
ra mạng có phạm vi phủ sóng cao hơn nhưng vẫn đảm bảo được tính chất của mạng.
Mạng hình lưới không dây WMN (Wireless Mesh Network) có thể được coi là một
giải pháp tốt cho vấn đề đặt ra, nhằm mở rộng phạm vi phủ sóng cho các mạng WLAN
chuẩn. Dựa trên các thiết bị có sẵn của WLAN cùng với một số cải tiến về cả phần
cứng, phần mềm; xây dựng giao thức truyền thông mới, mạng WMN có thể cải thiện
đáng kể tầm phủ sóng của mạng ban đầu. Mạng WMN có khả năng tự hàn gắn, tự cấu
hình lại và tạo ra mạng có độ tin cậy cao; có thể hoạt động khi có một node bị lỗi hoặc
chất lượng kết nối mạng kém. Trong lĩnh vực mạng không dây, mạng lưới được áp
dụng để nới rộng phạm vi phủ sóng của mạng không dây truyền thống. Các node trong
mạng truyền thông trực tiếp với các node khác và tham gia trong mạng lưới. Nếu một
node có thể kết nối với một node lận cận khác thì sẽ có kết nối với toàn mạng.
Do tính chất của mạng WMN là bao gồm những phần tử cố định và những phần
tử di động (trong đó các phần tử cố định thì không phục thuộc chủ yếu vào nguồn pin,
nó có thể được coi như cơ sở hạ tầng của mạng) nên vấn đề định tuyến trong mạng
WMN rất được quan tâm. Các thuật toán định tuyến phải đảm bảo định tuyến hiệu quả
đối với cả thành phần cố định và thành phần di động, có thêm các tham số mới để
đánh giá hiệu suất mạng, tính ổn định, tốc độ định tuyến,… Định tuyến trong mạng
hình lưới không dây cũng chính là vấn đề được đề cập trong đồ án này. Đồ án nghiên
vi
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
cứu về giao thức định tuyến trong mạng hình lưới WMN và gồm có 3 chương, được

trình bày như sau:
Chương I: Giới thiệu chung. Chương này trình bày tổng quan về mạng tùy
biến di động MANET, mạng hình lưới không dây WMN, tiêu chuẩn 802.11s và các
giao thức trong nó.
Chương II: Giao thức định tuyến vectơ cự ly theo yêu cầu tùy biến AODV.
Chương này nghiên cứu về giao thức định tuyến vectơ cự ly theo yêu cầu tùy biến
AODV. Trình bày các vấn đề cơ bản của giao thức và các hoạt động cũng như các quá
trình xử lý cụ thể của giao thức
Chương III: Giao thức định tuyến nguồn động DSR. Chương này nghiên
cứu về giao thức định tuyến nguồn động DSR. Trình bày các vấn đề cơ bản của giao
thức và các hoạt động, các kĩ thuật xử lý cụ thể có trong giao thức.
Do hạn chế về thời gian cũng như năng lực bản thân nên nội dung của đồ án
này không tránh khỏi những khiếm khuyết. Em mong được các thầy, cô giáo và các
bạn quan tâm, đóng góp ý kiến và bổ sung cho em những điều còn thiếu sót để đồ án
được hoàn thành tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS. Hoàng Trọng Minh đã tận tình
hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các
thầy, cô giáo trong khoa Viễn thông I- Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã
cung cấp tài liệu và có những lời khuyên bổ ích giúp đỡ em trong quá trình làm đề tài
này!
Hà Nội, tháng 11 năm 2008
Sinh viên
Phạm Quang Huy
vii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
CHƯƠNG I:
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Giới thiệu chung về MANET
Các thiết bị di động như các máy tính xách tay, với đặc trưng là công suất CPU,

bộ nhớ lớn, dung lượng đĩa hàng trăm gigabyte, khả năng âm thanh đa phương tiện và
màn hình màu đã trở nên phổ biến trong đời sống hàng ngày và trong công việc. Đồng
thời, các yêu cầu kết nối mạng để sử dụng các thiết bị di động gia tăng đáng kể, bao
gồm việc hỗ trợ các sản phẩm mạng vô tuyến dựa trên vô tuyến hoặc hồng ngoại ngày
càng nhiều. Với kiểu thiết bị điện toán di động này, thì giữa những người sử dụng di
động luôn mong muốn có sự chia sẻ thông tin.
Một mạng tùy biến là một tập hợp các thiết bị di động hình thành nên một mạng
tạm thời mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ sự quản lý tập trung hoặc các dịch vụ hỗ
trợ chuẩn nào thường có trên mạng diện rộng mà ở đó các thiết bị di động có thể kết
nối được. Các node được tự do di chuyển và thiết lập nó tùy ý, do đó, topo mạng
không dây có thể thay đổi một cách nhanh chóng và không thể dự báo. Nó có thể hoạt
động một mình hoặc có thể được kết nối tới Internet. MANET là một mạng có cơ sở
hạ tầng nhỏ do nó không yêu cầu bất cứ một cơ sở hạ tầng cố định nào (như một trạm
cơ sở) cho hoạt động của nó vì và vậy nó có thể được triển khai nhanh chóng và có
khả năng tự cấu hình. Các node truyền thông không dây và chia sẻ cùng phương tiện.
Do MANET là một mạng mềm dẻo mà có thể được thiết lập tại bất cứ đâu vào
bất cứ thời điểm nào mà không cần đến cơ sở hạ tầng hiện tại, bao gồm cả sự cấu hình
trước đó và người quản trị, mọi người có thể nhận ra tiềm năng thương mại và lợi thế
của mạng Ad hoc có thể mang lại. MANET có thể được dùng trong quân sự, trong các
mạng cảm biến, các hoạt động cứu hộ, sử dụng để truyền thông giữa các sinh viên
trong khu trường sở, trao đổi thông tin và dữ liệu trong các khu thương mại, tự do chia
sẻ kết nối Internet, dùng trong các buổi hội thảo…
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.
viii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ

Hình 1.1: Chế độ cơ sở hạ tầng trong MANET
Hình 1.2: Chế độ IEEE Ad hoc trong MANET
Chế độ IEEE Ad hoc: Chế độ này thì các node di động truyền thông trực tiếp
với nhau mà không cần tới một cơ sở hạ tầng nào cả. Trong chế độ này thì các liên kết
không thể thực hiện qua nhiều chặng.
1.2 Các giao thức định tuyến trong MANET
1.2.1 Các giải pháp định tuyến thông thường
Một phương pháp đơn giản để thực hiện việc định tuyến trong mạng tùy biến là
xem mỗi thiết bị di động như một bộ định tuyến và vận hành một giao thức định tuyến
thông thường giữa chúng. Các giao thức định tuyến thông thường dựa trên các thuật
toán vectơ khoảng cách (distance vector) hoặc thuật toán trạng thái liên kết (link state).
ix
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
Trong định tuyến vectơ khoảng cách, mỗi bộ định tuyến duy trì một bảng các
khoảng cách từ nó đến tất cả các đích có thể. Mỗi bộ định tuyến định kỳ quảng bá
những thông tin này tới từng bộ định tuyến lân cận của nó và sử dụng các giá trị nhận
được từ các bộ định tuyến lân cận của nó để tính toán các giá trị được cập nhật cho
bảng của nó. Bằng cách so sánh khoảng cách nhận được cho từng đích từ mỗi bộ định
tuyến lân cận của nó, bộ định tuyến có thể xác định bước nhẩy tiếp theo chính xác trên
đường ngắn nhất tới từng đích. Khi đưa ra một gói để chuyển tiếp tới đích nào đó, mỗi
bộ định tuyến đơn giản là chuyển tiếp gói tới đúng bộ định tuyến bước nhẩy tiếp theo.
Bằng cách truyền các thông số bảng định tuyến cập nhật thường xuyên như vậy thậm
chí bất kỳ thông tin nào về những thay đổi bảng, thuật toán hướng nhanh chóng tới
đúng đường kết nối (ví dụ khi một kết nối lên hoặc xuống) nhưng phần phụ trội trong
thời gian CPU và băng thông mạng để truyền các cập nhật bảng định tuyến đang tăng
lên.
Trong định tuyến trạng thái liên kết, mỗi bộ định tuyến duy trì trọn vẹn một
kiểu tôpô về toàn bộ mạng. Mỗi bộ định tuyến giám sát chi phí của tuyến liên kết tới
từng bộ định tuyến lân cận của nó và định kỳ các thông báo các cập nhật thông tin này

tới toàn bộ các bộ định tuyến trong mạng. Với những thông tin chi phí mỗi liên kết
trong mạng, mỗi bộ định tuyến sẽ tính toán đường ngắn nhất tới từng đích có thể. Khi
đưa ra một gói để chuyển tiếp tới đích nào đó, mỗi bộ định tuyến chuyển tiếp gói tới
bộ định tuyến bước nhẩy tiếp theo dựa trên đường tối ưu nhất hiện nay tới đích. Các
giao thức định tuyến trạng thái liên kết hướng tới đích nhanh hơn khi các điều kiện
trong mạng thay đổi, nhưng nói chung đòi hỏi thời gian CPU nhiều hơn (để tính toán
đường ngắn nhất tới đích) và nhiều băng thông mạng hơn các thuật toán vectơ khoảng
cách.
Khi sử dụng các giao thức định tuyến thông thường trong một mạng tùy biến,
mỗi thiết bị di động được coi là một bộ định tuyến, có một số vấn đề với phương pháp
này:
- Truyền dẫn giữa 2 thiết bị di động qua một mạng vô tuyến không nhất thiết phải
tốt như nhau trên cả 2 hướng. Do đó một số tuyến được các giao thức định
tuyến truyền thống xác định có thể không hoạt động trong các môi trường như
vậy.
- Nhiều liên kết giữa các bộ định tuyến có được bởi thuật toán đinh tuyến có thể
dư thừa. Các mạng có dây thì ngược lại, thường được cấu hình chỉ có 1 hoặc
một số ít các bộ định tuyến để kết nối 2 mạng bất kỳ. Các đường dư thừa không
cần thiết trong môi trường vô tuyến làm tăng kích cỡ các cập nhật định tuyến
x
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
mà phải gửi qua mạng, và tăng phần phụ trội CPU để xử lý cập nhật và tính
toán tuyến mới.
- Việc định kỳ gửi các cập nhật định tuyến tiêu tốn băng thông mạng. Đôi khi,
không có thay đổi trong cập nhật định tuyến, nhưng mỗi bộ định tuyến (thiết bị
di động) vẫn phải tiếp tục gửi các cập nhật định kỳ để các bộ định tuyến khác sẽ
tiếp tục coi các tuyến qua bộ định tuyến đó là có hiệu lực. Các cập nhật định
tuyến từ các thiết bị ở ngoài phạm vi truyền dẫn của nhau sẽ không gây nhiễu
cho nhau, nhưng khi nhiều thiết bị di động là trong phạm vi truyền dẫn của

nhau, các cập nhật định tuyến của chúng sẽ tiêu tốn băng thông mạng của nhau.
- Các cập nhật định tuyến được gửi định kỳ tiêu tốn nguồn ăcquy. Hầu hết các
thiết bị di động trong mạng tùy biến sẽ hoạt động trên nguồn ăcquy, và việc
truyền gói sẽ làm cạn kiện đáng kể nguồn ắcquy. Mặc dù việc nhận gói nói
chung yêu cầu ít công suất nguồn hơn việc gửi chúng, nhưng cần phải nhận các
cập nhật định tuyến định kỳ ngăn cản thiết bị tiết kiệm nguồn bằng cách thiết
lập thiết bị trong chế độ chờ.
- Cuối cùng, các giao thức định tuyến thông thường không được thiết kế cho kiểu
thay đổi tôpô động mà điều này xảy ra trong mạng tùy biến. Ở các mạng thông
thường, các kết nối giữa các bộ định tuyến thường đi xuống và đi lên và đoi khi
chi phí cho một tuyến kết nối có thể thay đổi do nghẽn nhưng các bộ định tuyến
nhìn chung không chuyển động theo nhiều hướng mà chỉ dịch chuyển các phần
chính của tôpô mạng tiến hoặc lùi. Các thiết bị di động mặc dù có thể được
phân biệt bởi sự thay đổi động vì nói cho cùng thì chúng là các thiết bị di động.
Việc hội tụ tiến tới các tuyến mới và ổn định sau các thay đổi động trong topo
có thể khá chậm, đặc biệt với các thuật toán vectơ khoảng cách. Tốc độ hội tụ
có thể được nâng cao bằng cách gửi cập nhật định tuyến thường xuyên hơn,
nhưng cách như vậy tiêu tốn nhiều băng thông và công suất ắcquy khi những
thay đổi tôpô là không đáng kể.
1.2.2 Phân loại giao thức định tuyến trong MANET
Có nhiều tiêu chí khác nhau để phân loại các giao thứ định tuyến nhưng nhìn
chung, có thể phân loại các giao thức định tuyến như sau:
a. Định tuyến dựa vào topo mạng
Các giao thức định tuyến dựa vào topo mạng lựa chọn đường đi cho gói tin theo
các thông tin về cấu hình của mạng, ví dụ như liên kết giữa các node mạng. Trong bất
kỳ mạng nào, nhiệm vụ của định tuyến là phát hiện đường đi (route discovery) và duy
xi
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
trì đường đi (route maintenance). Tùy thuộc vào việc phát hiện đường và duy trì

đường có thể được chia giao thức định tuyến thành các loại sau: reactive, proactive và
hybrid.
Hình 1.3: Phân loại giao thức định tuyến
Các giao thức định tuyến reactive là các giao thức được xây dựng dựa vào việc
tách riêng phát hiện đường (route discovery), duy trì đường (route maintenance) và
không cần cập nhật các đường theo chu kỳ. Các giao thức loại này sẽ yêu cầu thủ tục
quyết định đường khi cần thiết. Khi một node nguồn cần một đường đến đích, nó sẽ
thực hiện quá trình tìm đường trong mạng. Node nguồn phát quảng bá gói tin yêu cầu
tìm đường đi đến các node lân cận, các node lân cận này lại gửi gói tin đến các node
hàng xóm của nó, và gửi như vậy cho đến khi tới đích. Đích sẽ gửi gói tin phúc đáp
cho node nguồn thông qua các node trung gian. Khi đường đi được thiết lập, nó được
duy trì nhờ một thủ tục giữ đường cho đến khi đích không chấp nhận gói do nguồn gửi
đến hoặc không cần sử dụng đường đó nữa. Với phương pháp reactive, việc tính toán
tìm đường chỉ thực hiện khi cần thiết nên độ phức tạp tính toán giảm so với phương
pháp proactive nhưng lại bị trễ nhiều hơn do thủ tục thiết lập đường.
Các giao thức định tuyến proactive là các giao thức kết hợp việc phát hiện
đường đi và duy trì đường đi bằng cách gửi các gói cập nhật định tuyến. Nếu trạng thái
của một liên kết hoặc một router có sự thay đổi thì các gói tin cập nhật này sẽ thông
báo cho tất cả các router còn lại biết để tính toán lại đường đi. Do đó, mỗi node đều
biết đường đi đến các node còn lại. Như vậy sẽ không có trễ nhưng duy trì thường
xuyên các đường đi không sử dụng làm cho việc quản lý các đường phức tạp hơn.
xii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
Các giao thức định tuyến hybrid được tạo ra để cố gắng kết hợp các ưu điểm
của 2 loại giao thức trên: sử dụng phương pháp định tuyến proactive với các node gần
hoặc cần dùng thường xuyên; sử dụng giao thức reactive với các node ở xa hoặc ít khi
cần truyền thông tin đến.
b. Định tuyến dựa vào vị trí
Đối với thuật toán định tuyến này, các gói được chuyển đi dựa vào vị trí địa lý

của các node chuyển tiếp, các node hàng xóm của chúng và đích đến. Phương pháp
này yêu cầu mỗi node phải biết vị trí địa lý của mình. Vị trí node đích do dịch vụ định
vị (location service) cung cấp. Một số giao thức thuộc loại này là: Greedy forwarding
(gửi gói tin đến node gần đích nhất), face routing, GPSR,…
1.3 Giới thiệu chung về mạng hình lưới không dây WMN
Khái niệm mạng hình lưới (Mesh Network) nói chung được sử dụng trong một
số lĩnh vực của ngành công nghệ thông tin. Kỹ thuật mạng hình lưới là cách thức
truyền tải dữ liệu, âm thanh và câu lệnh giữa các node xử lý, cho phép truyền thông
liên tục và tự xác định lại cấu hình xung quanh đường đi bị che chắn bằng cách “nhảy”
từ node này sang node khác cho đến khi thiết lập được kết nối. Mạng lưới có khả năng
tự hàn gắn và tạo ra mạng có độ tin cậy cao; có thể hoạt động khi có một node bị lỗi
hoặc chất lượng kết nối mạng kém. Trong lĩnh vực mạng không dây, mạng lưới được
áp dụng để nới rộng phạm vi phủ sóng của mạng không dây truyền thống. Các node
trong mạng truyền thông trực tiếp với các node khác và tham gia trong mạng lưới. Nếu
một node có thể kết nối với một node lận cận khác thì sẽ có kết nối với toàn mạng.
Mạng WMN chuyển tiếp dữ liệu gói thông qua các chặng vô tuyến. Mỗi một
node lưới hoạt động giống như một điểm chuyển tiếp hay một router với các node lưới
khác trong mạng. Mạng WMN dùng trong những kịch bản nổi bật nhất là mạng truy
nhập công cộng và những mạng không dây trong thành phố nơi mà các điểm truy cập
là các node lưới của mạng.
Sự tin cậy và hiệu năng của mạng là 2 tiêu chí chính của mạng WMN, đặc biệt
trong môi trường kênh vô tuyến. Tính di động của node mạng thường không được xem
xét đến. Những node cố định có thể nằm trên những đế đèn, hay gắn liền đối với nhà
cửa, v.v… , nơi được cung cấp năng lượng đầy đủ. Như vậy, các giao thức định tuyến
có thể được tối ưu theo sự tin cậy và hiệu năng của mạng. Các giao thức định tuyến có
thể được mở rộng để sử dụng những tham số định tuyến đặc biệt. Và thậm chí chúng
có thể nằm trên lớp 2 để có thể truy cập tốt hơn thông tin lớp MAC và lớp vật lý.
xiii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ

Các node hình lưới có thể có nhiều giao diện vô tuyến để gia tăng khả năng của
mạng hình lưới không dây. Các giao diện vô tuyến giảm thiểu sự suy giảm thông
lượng bởi các gói nhận và chuyển tiếp tuần tự trong các node hình lưới với chỉ một
giao diện vô tuyến. Điều này cũng có thể sử dụng nhiều kênh. Dung lượng tuỳ biến
của mạng WMN là giới hạn nhưng sự cài đặt đơn giản và tính mềm dẻo vẫn là những
ưu điểm của mạng.
Hình1.4: Các thành phần cơ bản của mạng WMN
Gần đây các thiết bị khách hàng ngày càng đóng vai trò như là một node hình
lưới. Điều này mở rộng mạng WMN về vùng mạng tuỳ biến không dây cổ điển. Điều
này không thành vấn đề, vì MANET và WMN có chung một khái niệm. Chúng chỉ sử
dụng các giá trị khác nhau trong các tham số mạng: các node với tính di động từ “tĩnh”
sang “chuyển động với tốc độ v” sử dụng truyền thông vô tuyến qua một hay nhiều
giao diện trên các chặng vô tuyến, nơi mà các tuyến được xác định rõ với các giao
thức định tuyến tự tổ chức làm việc với các tham số định tuyến khác nhau.
Có 3 kiểu mạng WMN, đó là : WMN hạ tầng, WMN khách hàng, và WMN lai
ghép. WMN hạ tầng bao gồm các thiết bị chuyên dụng của hạ tầng mạng, như là các
điểm truy nhập hay chuyển tiếp. Các thiết bị khách hàng không tham gia vào việc định
tuyến ở node lưới. Thay vào đó , chúng kết nối vào các điểm truy nhập bằng công
nghệ truy nhập vô tuyến truyền thống. WMN khách hàng bao gồm các thiết bị khách
hàng như máy tính xách tay. Các thiết bị khách hàng tham gia vào việc định tuyến ở
node lưới. Hơn nữa chúng có thể thực hiện chức năng như một thiết bị hạ tầng. WMN
lai ghép bao gồm cả hai loại thiết bị trên.
xiv
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
1.4 Định tuyến trong mạng WMN
Vì WMN có chung đặc điểm với những mạng tuỳ biến không dây, những giao
thức định tuyến được phát triển cho MANET có thể được ứng dụng vào WMN. Chẳng
hạn, những mạng hình lưới được Microsoft xây dựng dựa vào định tuyến nguồn động
(DSR), và nhiều công ty khác, sử dụng định tuyến vector cự ly theo yêu cầu tuỳ biến

(AODV). Đôi khi, những khái niệm lõi của những giao thức định tuyến hiện hữu được
mở rộng để đạt được những yêu cầu đặc biệt của mạng hình lưới không dây.
Dù đã có nhiều giao thức định tuyến cho mạng tuỳ biến không dây, những giao
thức định tuyến cho WMN vẫn được tích cực nghiên cứu vì vài lý do sau:
- Trong đa số WMN, nhiều node ở một chỗ hay ít di chuyển và không phụ thuộc
vào nguồn pin. Do đó, những thuật toán định tuyến không cần chú ý vào việc
đối phó với sự di động hay tối thiểu dùng nguồn nuôi.
- Khoảng cách giữa những node có lẽ đã được ngắn lại ở một WMN, do vậy gia
tăng chất lượng liên kết và tốc độ truyền. Tuy nhiên, những khoảng cách ngắn
cũng tăng ảnh hưởng giữa các chặng, giảm bớt dải thông sẵn có trên mỗi mối
liên kết. Bởi vậy, những tham số định tuyến mới cần được tìm hiểu và dùng để
cải thiện hiệu năng của những giao thức định tuyến ở một mạng WMN với
nhiều chặng và nhiều đường truyền vô tuyến.
- Đối với mạng WMN có nhiều kênh và nhiều đường truyền vô tuyến, giao thức
định tuyến không những cần thiết để lựa chọn đường đi trong những node khác
nhau, mà còn cần thiết để lựa chọn kênh thích hợp nhất hay đường truyền vô
tuyến cho mỗi node lưới. Bởi vậy, những tham số định tuyến cần được tìm hiểu
và được dùng để tận dụng nhiều kênh, nhiều đường vô tuyến trong một mạng
hình lưới không dây.
Trong một mạng WMN, sự thiết kế xuyên lớp là cần thiết vì sự thay đổi của một
đường định tuyến sẽ liên quan đến chuyển mạch kênh vô tuyến trong node lưới nhiều
kênh và nhiều đường truyền vô tuyến.
Dựa trên hiệu năng của các giao thức định tuyến đang dùng cho mạng tuỳ biến
và những yêu cầu đặc biệt của mạng WMN, giao thức định tuyến tối ưu cho WMN cần
đạt được những yêu cầu sau:
- Dung sai lỗi: Một vấn đề quan trọng của các mạng là khả năng sống của mạng.
Khả năng sống của mạng là khả năng hoạt động của mạng thậm chí khi có node
hoặc liên kết bị lỗi. WMN có thể bảo đảm chắc chắn chống lại lỗi liên kết bởi
xv
Phạm Quang Huy. D04VT2

Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
tự nhiên gây ra. Tương ứng là giao thức định tuyến cũng nên hỗ trợ chọn đường
lại tuỳ vào các liên kết lỗi.
- Cân bằng tải: Các bộ định tuyến vô tuyến cho mạng hình lưới tốt cho cân bằng
tải bởi vì chúng có thể lựa chọn đường đi hiệu quả nhất cho dữ liệu.
- Giảm thiểu tiêu đề định tuyến: Sự bảo vệ băng thông là bắt buộc cho sự thành
công của bất kì mạng vô tuyến nào. Giảm thiểu tiêu đề định tuyến là điều quan
trọng, đặc biệt bởi một nguyên nhân tái quảng bá.
- Khả năng mở rộng: Mạng hình lưới có khả năng mở rộng và có thể kiểm soát
hàng trăm hàng nghìn node. Bởi vì nhà điều hành mạng không phụ thuộc vào
một điểm điều khiển trung tâm, cộng thêm các điểm thu thập dữ liệu hoặc
gateway là rất tiện lợi. Điều quan trọng cho mạng WMN với hàng nghìn node
là hỗ trợ khả năng mở rộng trong các giao thức định tuyến.
- Hỗ trợ QoS: Để giới hạn dung lượng kênh, ảnh hưởng của xuyên nhiễu, số
lượng lớn các người dùng và sự nổi trội của các ứng dụng đa phương tiện thời
gian thực, việc hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) trở nên một yêu cầu quyết định
trong các mạng như vậy.
1.5 Tiêu chuẩn 802.11s
1.5.1 Giới thiệu chung
Các dịch vụ mạng không dây đang bùng nổ và trở thành một phần không thể
thiếu trong hệ thống dịch vụ mạng thế hệ kế tiếp NGN (Next generation Network).
Chính vì vậy, sự hình thành và phát triển mạnh mẽ của các công nghệ không dây mới
trong thời gian gần đây đã và đang thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu của rất nhiều
các tổ chức nghiên cứu cũng như các trung tâm triển khai thử nghiệm. Trong nỗ lực
chuẩn hóa các hệ thống và tìm kiếm các giải pháp kết nối và nâng cao hiệu năng mạng,
tổ chức IEEE đã hình thành một số nhóm dành riêng để phát triển lĩnh vực WMN
(Wireless Mesh Network) như: IEEE 802.11s [Mạng không dây cục bộ WLAN],
802.15.5 [Mạng không dây cá nhân WPAN – Wireless Personal Area Network], IEEE
802.16j [Mạng không dây đô thị WMAN – Wireless Metropolital Network]. WMN có
thể được ứng dụng cho nhiều kiểu hạ tầng mạng không dây khác nhau và một trong số

đó là mạng không dây cục bộ WLAN (Wireless Local Area Network ).
1.5.2 Tổng quan về IEEE 802.11s
Với các đặc tính thế mạnh của các mạng hình lưới không dây WMN như tính tự
cấu hình, tự tổ chức nhằm tạo ra các hình thái tùy biến để duy trì kết nối. Các ứng
xvi
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
dụng của mạng WMN có thể tạo ra miền ứng dụng rộng rãi như: mạng truy nhập băng
rộng, mạng cộng đồng, mạng doanh nghiệp, hỗ trợ các hệ thống an ninh, y tế, v.v…
Với các đặc điểm riêng của công nghệ WiFi, mạng hình lưới không dây WLAN gặp
nhiều thách thức cần phải vượt qua, một trong các vấn đề đó là vấn đề kết nối, mở
rộng mạng để tạo ra miền ứng dụng rộng. Phần này giới thiệu các thành phần cơ bản
của mạng hình lưới WLAN và kiến trúc khối chức năng của tiêu chuẩn IEEE 802.11s.
a. Các thành phần mạng kết nối hình lưới WLAN
Như chỉ ra trên Hình 1.5, một mạng kết nối hình lưới WLAN gồm các node có
chức năng quản lý, điều khiển các dịch vụ và điều hành mạng hình lưới gọi là các
điểm hình lưới MP (Mesh Point). Nếu một node (MP) thêm chức năng truy nhập tới
thiết bị đầu cuối STA (Station) hoặc các node không nằm trong mạng hình lưới thì
được gọi là điểm truy nhập hình lưới MAP (Mesh Access Point).
Hình 1.5: Các thành phần cơ bản của mạng kết nối hình lưới WLAN
Thiết bị Cổng mạng hình lưới MPP (Mesh Point Portal) là MP có thêm chức năng kết
nối tới Internet và hoạt động như một gateway. Các chức năng MAP và MPP có thể
được cung cấp đồng thời trên cùng một thiết bị. Khung hệ thống phân bổ không dây
WDS (Wireless Distribution Systems) sử dụng để truyền dữ liệu giữa các MP, MAP
và MPP.
b. Kiến trúc khối chức năng của 802.11s
Kiến trúc khối chức năng của 802.11s được chia thành 4 khối chức năng như
hình 1.6.
xvii
Phạm Quang Huy. D04VT2

Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
Hình 1.6: Kiến trúc các khối chức năng của 802.11s
- Khối chức năng định tuyến, chuyển tiếp và học cấu hình: Chứa các chức
năng phát hiện node lân cận, thu thập các tham số đo trạng thái đường liên kết
vô tuyến sử dụng cho định tuyến. Các giao thức định tuyến sử dụng địa chỉ
MAC làm địa chỉ nhận dạng cũng như cho chức năng chuyển tiếp gói. Để sử
dụng hiệu quả nguồn tài nguyên vô tuyến, giao thức định tuyến sử dụng các
tham số vô tuyến và các kênh đa tần phù hợp với các điều kiện vô tuyến để
chọn đường.
- Khối đo lường và tính toán: Chứa các chức năng tính toán các tham số vô
tuyến được sử dụng trong giao thức định tuyến; đo lường các điều kiện vô
tuyến để lựa chọn kênh tần số.
- Khối điều phối truy nhập phương tiện: Bao gồm các chức năng chống suy
giảm hiệu năng do các hiện tượng che dấu thông tin node (Hidden, Exposed
Node); các chức năng thực hiện điều khiển ưu tiên, điều khiển tắc nghẽn, điều
khiển quản lý và chức năng kích hoạt sử dụng lại tần số.
- Khối an ninh: Chứa các chức năng an ninh để bảo vệ các khung dữ liệu mang
trên WLAN và các khung quản lý được sử dụng bởi các chức năng quản lý như
giao thức định tuyến. Các phương pháp an ninh cho WLAN được định nghĩa
trong 802.11i.
- Khối liên mạng: IEEE 802.11 là một phần trong cấu trúc IEEE 802 vì thế
WLAN thực hiện kết nối với các mạng khác (ví dụ: 802.3) thông qua chức năng
cầu nối nằm tại MPP.
- Khối chức năng quản lý và cấu hình: Khối này gồm một giao diện WLAN sử
dụng để tự động thiết lập các tham số tần số vô tuyến MP với mục đích quản lý
chính sách chất lượng dịch vụ.
xviii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
1.6 Định tuyến trong mạng hình lưới 802.11s

Giao thức định tuyến và các tham số đo lượng (Metrics) là các phần tử quan
trọng nhất đối với hiệu năng mạng hình lưới WMN. Một số giao thức định tuyến được
đề xuất kế thừa từ các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây MANET
(Mobile Ad-hoc Network) vì một số đặc tính tương đồng.
1.6.1 Phân loại các giao thức định tuyến MANET
Mạng MANET chia các giao thức định tuyến thành: định tuyến theo bảng
(proactive), định tuyến theo yêu cầu (reactive) và định tuyến lai ghép giữa hai loại
trên. Các giao thức định tuyến proactive sử dụng phương pháp tràn lụt (Floading) để
quảng bá thông tin tới các thiết bị. Phương pháp này cho phép thời gian thiết lập
đường nhanh dựa trên các tham số gửi tới thiết bị sẵn sàng cho kết nối. Tuy nhiên, việc
lưu lượng thông tin tiêu đề tăng lên chính là nhược điểm của phương pháp này. Giao
thức định tuyến trạng thái liên kết tối ưu OLSR (Optimized Link State Routing) và
giao thức định tuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV (Dynamic Destination-
Sequenced Distance-Vector Routing) là hai ví dụ của giao thức định tuyến proactive.
Các giao thức định tuyến theo yêu cầu thiết lập tuyến dựa theo từng yêu cầu kết
nối. Phương pháp này hạn chế được thông tin tiêu đề chọn đường, nhưng nhược điểm
cơ bản là gây trễ lớn cho các khung truyền dẫn đầu tiên cũng như thời gian chọn
đường dẫn chậm. Hai giao thức reactive điển hình là giao thức định tuyến vector
khoảng cách theo yêu cầu AODV (On-demand Distance Vector Routing) và giao thức
định tuyến định tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source Routing).
Một khi xảy ra lỗi tại node, các giao thức định tuyến thường khôi phục đường
dẫn bằng phương pháp thiết lập tuyến mới. Hầu hết các tiếp cận hiện nay đều sử dụng
thông tin phản hồi tới thiết bị nguồn nhằm khởi tạo tuyến mới, vì vậy lưu lượng bản
tin trao đổi là rất lớn và tăng lên rất nhanh khi kích thước mạng lớn, nhất là đối với các
giao thức định tuyến proactive. Khi kích thước mạng tăng cũng đồng nghĩa với sự suy
giảm hiệu năng mạng do hiện tượng trễ của thủ tục định tuyến và truyền khung đầu
tiên tăng lên rất lớn nếu sử dụng giao thức định tuyến reactive.
Để khắc phục một số nhược điểm của hai loại giao thức trên, 802.11s đưa ra
giải pháp định tuyến lai và sử dụng giao thức định tuyến không dây lai HWRP (Hybrid
wireless routing protocol) là giao thức định tuyến ngầm định trong WLAN.

xix
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
1.6.2 Tham số đo lượng liên kết vô tuyến
Chất lượng dịch vụ của WLAN phụ thuộc lớn vào chất lượng các liên kết
không dây, độ xuyên nhiễu và tỉ lệ chiếm dụng tài nguyên vô tuyến. Để phản ánh các
điều kiện trên, 802.11s định nghĩa tham số đo lượng liên kết Airtime được sử dụng để
tính toán năng lực truyền dẫn giữa các cặp liên kết trong mạng hình lưới. Tham số này
mô tả số lượng nguồn tài nguyên kênh tiêu thụ bởi các khung truyền dẫn qua liên kết
cụ thể. Để sử dụng trong tính toán định tuyến, tham số đo lượng liên kết Airtime được
thể hiện qua tham số tính giá (cost). Tham số tính giá Ca được định nghĩa theo tốc độ
điều chế r và tỉ lệ bít lỗi ept cho một khung kiểm tra có kích thước Bt.
pt
t
PCQ Q
e -1
1
)
r
B
O O ( C ++=
Tiêu đề truy nhập kênh Oca, tiêu đề giao thức Op và kích thước khung kiểm tra Bt là
hằng số theo bảng 1.

Bảng 1: Các hằng số đo lượng liên kết Airtime
Tham số 802.11a 802.11b Mô tả
Oca 75 µs 335 µs Tiêu đề truy nhập kênh
Op 110 µs 364 µs Tiêu đề giao thức
Bt 8224 8224 Số lượng bit trong
khung

1.6.3 Giao thức định tuyến không dây lai HWRP
802.11s định nghĩa giao thức định tuyến không dây lai HWMP là giao thức
định tuyến ngầm định và giao thức RA-OLSR là giao thức định tuyến tùy chọn.
HWMP tổ hợp hai giao thức định tuyến (proactive, reactive) tương ứng với giao thức
định tuyến dựa trên hình cây TBR (Tree Based Routing) và giao thức định tuyến
Radio Metric-AODV. Radio Aware-OLSR là giao thức định tuyến proactive sử dụng
tham số đo lượng liên kết Airtime để lựa chọn node trễ đa điểm MPR (Multi-Point
Relay), MPR có nhiệm vụ chuyển tiếp các bản tin điều khiển, giảm tối thiểu lưu lượng
tiêu đề. Cả hai giao thức đề xuất RA-OLSA và RM-AODV đều hoạt động trên lớp 2
theo các địa chỉ MAC và sử dụng thông số đo lượng liên quan trực tiếp tới đặc tính
liên kết vô tuyến.
xx
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
- Định tuyến reactive: Với giao thức định tuyến theo yêu cầu, các tuyến yêu cầu
kết nối trong mạng không bắt buộc phải đi qua node gốc. Trong IEEE 802.11s
sử dụng hai cơ chế yêu cầu tuyến RREQ (Route Request) và đáp ứng tuyến
RREP (Route Reply) để thu thập các thông tin định tuyến. Để thực hiện duy trì
tuyến, các node gửi định kỳ bản tin RREQ có gắn số thứ tự nhằm tránh hiện
tượng lặp vòng. Cơ chế trễ thường được thêm vào để tránh việc cập nhật tuyến
quá nhanh, thường xảy ra trong trường hợp lỗi tuyến và các bản tin cập nhật
RREQ từ tuyến nguyên thủy bị mất hoặc RREQ từ các tuyến khác đến nhanh
hơn. Cơ chế trễ thực hiện việc lưu lại tuyến tốt nhất trong một khoảng thời gian
nhất định.
- Định tuyến proactive: Mạng WMN có đặc tính động của các node hình lưới
thấp hơn rất nhiều so với mạng MANET. Vì vậy, phương pháp định tuyến
proactive được đề xuất trong IEEE 802.11s là giao thức định tuyến hình cây
TBR. TBR coi WMN như một cây phân cấp có cấu trúc với một node gốc là
MPP và các node lá là các MP hoặc MAP. Giao thức TBR sử dụng MPP để tìm
và duy trì các tuyến. Thông tin tuyến giữa các node lá và node gốc được thu

thập qua bản tin thăm dò node nguồn gửi đi từ node gốc xuống các node lá theo
phương thức quảng bá và phát lại quảng bá bản tin. Thông tin tuyến từ node
gốc tới bất kỳ node lá bất kỳ được thu thập qua bản tin đáp ứng tuyến RREP
hướng từ node lá tới node gốc. Các thông tin này được lưu trong bảng chuyển
tiếp để sử dụng như địa chỉ bước kế tiếp cho các gói tin đến node. Các bước
hoạt động cơ bản của giao thức định tuyến TBR được trình bày trên lược đồ tại
hình 1.7.
Bước 1: Lựa chọn MP trong mạng hình lưới làm gốc, thông thường là MPP.
Bước 2: Bản tin thông báo được phát chuyển quảng bá từ node gốc tới các node lá, các
node nhận thông tin thực hiện thiết lập đường dẫn tới node gốc và lựa chọn node cha
qua bản tin RREP hướng ngược.
Bước 3: MP duy trì đường dẫn bằng cách gửi bản tin RREQ tới node cha và nhận lại
bản tin RREP.
Bước 4: Khi nhận được node cha, MP đăng ký chính nó với node gốc bằng bản tin
RREP. Mỗi một node trung gian trên đường dẫn đều nhận được bản tin tương tự để
cập nhật vào bảng định tuyến.
xxi
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
Bước 5: Việc chuyển tiếp dữ liệu, duy trì cấu hình và tối ưu hóa được thực hiện tại
bước này. Dữ liệu được chuyển tiếp dọc theo đường dẫn tới node gốc qua các node
trung gian và chức năng duy trì cấu hình được thực hiện qua các bản tin RREQ được
gửi định kỳ.
Bước 6: Nếu một node MP thay đổi node cha bởi một node cha khả tuyển nằm trong
danh sách định tuyến, nó sẽ gửi bản tin đăng ký lại tới node gốc sau đó node gốc sẽ
gửi bản tin thông báo lỗi tới đường dẫn cũ. Nếu không có node cha khả tuyển trong
danh sách, thủ tục khởi tạo lại tuyến bắt đầu lại từ bước 1.

Hình 1.7: Các bước thủ tục chính của giao thức TBR
Như trên lược đồ đã chỉ ra, giao thức TBR luôn chỉ thiết lập duy nhất một

đường dẫn hoạt động cho một kết nối. Vì vậy, khi xuất hiện các yêu cầu thay đổi
đường dẫn, TBR phải thực hiện lại một số thủ tục cùng với hàng loạt bản tin, điều này
sẽ là trở ngại lớn khi mạng mở rộng và có số lượng node lớn. Trong đề xuất giao thức
định tuyến dựa trên hình cây với các node chuyển tiếp hình lưới TBR-MRN (Mesh
Relaying Node), cung cấp thuật toán thiết lập đa đường để giảm trễ kết nối và cung
cấp tuyến thay thế dự phòng. Tuy nhiên, các kết quả so sánh mới chỉ được đánh giá
bởi chương trình mô phỏng.
RA-OLSR cho phép tìm kiếm và duy trì đường dẫn tối ưu dựa trên các metric
xác định trước, điều này cho phép mỗi MP có một cơ cấu riêng để xác định giá của
xxii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
liên kết tới node cận kề. Để truyền các thông tin giá liên kết giữa các MP, một trường
chức năng riêng được sử dụng trong các phần tử thông tin RA-OLSR. Việc sử dụng
cấu trúc MPR của giao thức OLSR nhằm để tối ưu các bản tin điều khiển tràn lụt và
giảm tiêu đề giao thức. Tuy nhiên, giao thức này cần phải tiếp tục cải thiện vì cấu trúc
MPR có thể gây ra các hiện tượng như: Quảng bá liên kết kém chất lượng, có xu
hướng tập trung lưu lượng vào một số liên kết và chịu tác động lớn khi có lỗi xảy ra.
Tiêu chuẩn mạng hình lưới WLAN 802.11s cho tập dịch vụ mở rộng ESS đóng
vai trò tiêu chuẩn then chốt cho khung làm việc của bài toán kết nối và định tuyến
WLAN. Vì thế đó là một tiêu chuẩn rất hữu ích cho những nhà thiết kế và khai thác
mạng WiFi hiện nay. Dù vậy, tiêu chuẩn này còn chứa đựng nhiều khía cạnh cần tiếp
tục cải thiện để phù hợp tốt nhất với môi trường ứng dụng lớn, nhất là vấn đề định
tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ và hiệu năng mạng. Các giao thức định tuyến đề cập
trên đây đều hướng vào lớp MAC để khai thác hiệu quả nhất tài nguyên vô tuyến. Vì
vậy, các phương pháp định tuyến đa đường đảm bảo chất lượng dịch vụ hay định
tuyến heuristic sẽ là những hướng mở cho môi trường mạng phức hợp nhằm phát huy
thế mạnh của mạng hình lưới không dây.
1.7 Kết luận chương
Chương I đã giới thiệu một cách tổng quan về mạng tùy biến di động MANET,

mạng hình lưới không dây WMN, tiêu chuẩn 802.11s, qua đó cung cấp những khái
niệm tổng quát nhất về các mạng này và tiêu chuẩn 802.11s. Cho thấy mạng hình lưới
không dây WMN là xu hướng phát triển của mạng không dây trong tương lai. Nó cung
cấp một giải pháp tối ưu cho mạng không dây, tận dụng cơ sở hạ tầng vốn có của
mạng WLAN, tạo nên một mạng hình lưới với tính ổn định cao hơn, phạm vi phủ sóng
lớn hơn, gia tăng khả năng họat động của mạng bằng cách hỗ trợ nhiều giao diện vật lý
khác nhau,
Chương I cũng đề cập tới các giao thức định tuyến có trong mạng tùy biến di
động MANET, mạng hình lưới không dây WMN và trong tiêu chuẩn 802.11s; trình
tổng quan về các giao thức trong các mạng này và trong tiêu chuẩn 802.11s, từ đó có
cái nhìn bao quát về các giao thức định tuyến trong các mạng không dây và có các
khái niệm ban đầu về các giao thức được nghiên cứu trong các chương sau.
xxiii
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
CHƯƠNG II:
GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
VECTƠ CỰ LY THEO YÊU CẦU TÙY BIẾN AODV
2.1 Tổng quan về AODV
Yêu cầu cơ bản của thuật toán có thể được gọi là các hệ thống tiếp nhận đường
đi theo yêu cầu thuần túy; các node không nằm trên tuyến hoạt động thì không duy trì
bất kì thông tin định tuyến cũng như không tham gia vào bất kì bảng định tuyến nào.
Hơn nữa, một node không có gì để khám phá và duy trì tuyến tới node khác cho đến
khi hai node phải kết nối, trừ khi các node trước cung cấp các dịch vụ của mình như là
trạm trung chuyển để duy trì kết nối giữa hai node khác. Khi khu vực kết nối của node
di động được quan tâm, mỗi node di động có thể nhận biết được các node hàng xóm
nhờ việc sử dụng một số kĩ thuật, bao gồm quảng bá nội vùng ( không phải toàn hệ
thống) được biết đến như các bản tin Hello. Bảng định tuyến của các node lân cận
được tổ chức tối ưu hóa thời gian để đáp ứng nội vùng và cung cấp cho các yêu cầu
thành lập tuyến mới. Mục tiêu chính của thuật toán là:

- Chỉ phát gói quảng bá khi cần thiết
- Để phân biệt giữa quản lý kết nối nội vùng và duy trì topo mạng nói chung.
- Để phổ biến thông tin về các thay đổi trong kết nối nội cùng với các node di
động hàng xóm có khả năng cần thông tin.
AODV sử dụng một cơ chế khám phá tuyến, cũng như được sử dụng ( với sửa
đổi, bổ sung) trong thuật toán định tuyến nguồn động DSR. Thay vì dùng tuyến nguồn,
AODV lại dựa vào bảng định tuyến thiết lập động tại các node trung gian. Sự khác biệt
này phải trả giá trong mạng mà có nhiều node, nơi mà chi phí lớn hơn là các tuyến
nguồn được mang trong mỗi gói dữ liệu.Mỗi node Ad hoc duy trì một bộ đếm số của
chỉ số thứ tự tăng đơn điệu cái mà được dùng để thay thế cho bộ nhớ tuyến. Sự kết hợp
của các kĩ thuật này tạo ra một thuật toán sử dụng băng thông một cách hiệu quả (bằng
cách giảm tối thiểu tải trọng mạng để điều khiển và phân phát dữ liệu) là đáp ứng sự
thay đổi trong topo và đảm bảo vòng lặp tuyến tự do.
Các vấn đề cơ bản của thuật toán định tuyến AODV là:
- Các bản tin ROUTER REQUEST và ROUTER REPLY (Khám phá đường)
- Các bản tin ROUTER ERORR, HELLO và danh sách lưu giữ tuyến trước
( Duy trì đường)
xxiv
Phạm Quang Huy. D04VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
- Các chỉ số thứ tự
- Hopcount
- Mở rộng vòng định tuyến
2.1.1 Khám phá đường
Quá trình khám phá đường được phát động mỗi khi một node nguồn cần truyền
thông với một node khác khi mà nó không có thông tin định tuyến về node này trong
bảng của nó. Node nguồn phát động khám phá đường bằng việc quảng bá gói Route
Request (RREQ) tới các hàng xóm của nó.
.
Hình 2.1: Quá trình gửi yêu cầu khám phá đường

Khi một node cần xác định tuyến tới một node đích, nó tạo ra sự tràn lụt các
bản tin RREQ trong mạng. Node khởi đầu này quảng bá một bản tin RREQ tới tất cả
các node lân cận, các node này lại tiếp tục quảng bá bản tin tới các hàng xóm của nó,
và cứ như vậy. Để ngăn chặn sự quay vòng chu kì, mỗi node nhớ việc chuyển tiếp
tuyến yêu cầu mới nhất trong một bộ nhớ đệm tuyến yêu cầu (route request buffer).
Khi các yêu cầu này trải rộng trong mạng, các node trung gian lưu giữ các tuyến
ngược quay lại node nguồn. Khi một node trung gian có nhiều tuyến ngược, nó luôn
luôn chọn các tuyến với giá trị hop count nhỏ nhất.
xxv
Phạm Quang Huy. D04VT2