đánh tỷ lệ mất gói của 2 giao thức dsdv và aodv trong mạng manet

Lời Cam Đoan

 
!"
Kính gửi : Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Tử Viễn Thông
Chúng em gồm : - Sinh viên Trương Thanh Nguyên.
- Sinh viên Trần Quốc Nam.
Lớp : 10DTLT
Đề tài tốt nghiệp : ĐÁNH GIÁ TỶ LỆ MẤT GÓI GIỮA 2 HAI GIAO THỨC AODV
VÀ DSDV TRONG MẠNG MANET
Chúng em xin cam đoan nội dung đồ án tốt nghiệp này không phải là bản sao
chép của bất kì đồ án hoặc công trình nghiên cứu nào đã có từ trước. Chúng em xin
nhận toàn bộ trách nhiệm và chịu mọi hình phạt được đưa ra nếu những lời cam đoan
trên không đúng.
Đà Nẵng, Tháng 6 Năm 2013
Sinh viên thực hiện
#$%&'(#)*&+
1
Lời mở đầu
!,-./01
Ngày nay, cùng với sự bùng nổ, phát triển mạnh mẽ của các thiết bị di động cá
nhân như: Laptop, smartphone, tablet, , thì nhu cầu kết nối giữa các thiết bị này
cũng ngày càng đòi hỏi cao hơn về tốc độ và khả năng kết nối. Mạng di động đặc biệt
MANET ( Mobile Ad – hoc Network) là một trong những công nghệ vượt trội đáp ứng
nhu cầu kết nối đó nhờ khả năng hoạt động hoạt động không phụ thuộc vào cơ sở hạ
tầng mạng cố định, với chi phí hoạt động thấp, triển khai nhanh chóng và có tính di
động cao.
Tuy nhiên, hiện nay mạng MANET vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi và đang
được thúc đẩy nghiên cứu nhằm cải tiến hơn nữa các giao thức định tuyến để mạng đạt
hiệu quả hoạt động tốt hơn. Đề tài đánh giá tỷ lệ mất gói giữa 2 giao thức định tuyến
AODV và DSDV trong mạng MANET. Bằng những kiểm chứng thông qua mô

phỏng, đồ án tốt nghiệp của chúng em đưa các nhận xét, đánh giá về khả năng truyền
tin giữa 2 giao thức định tuyến AODV và DSDV khi các nút mạng chuyển động với
tốc độ và hướng đi thay đổi.
Chương 1: Sẽ đi tìm hiểu về mạng MANET, lịch sử phát triển và hình thành
mạng, đặc điểm của mạng, các kiểu kết nối, ứng dụng của mạng MANET.Chúng em
sẽ nghiên cứu kĩ hơn về mạng MANET: Cấu trúc mạng MANET, các thành phần
trong mạng, bản chất hoạt động của mạng MANET. Các kỹ thuật định tuyến trong
mạng MANET: Phân loại các giao thức định tuyến,
Chương 2: Ở đây chúng em sẽ đi sâu vào 2 giao thức định tuyến AODV và
DSDV, cách thức cập nhật bảng định tuyến của 2 giao thức và cơ chế hoạt động của 2
giao thức AODV và DSDV.
Chương 3: Giới thiệu về phần mềm mô phỏng mạng NS – 2, áp dụng ngôn ngữ
lập trình C++, OtcL vào phần mềm lập trình NS – 2, giới thiệu về các đặc tính của
phần mềm này.
Chương 4: Thực hiện mô phỏng tỷ lệ mất gói của 2 giao thức định tuyến AODV
và DSDV
2
Lời mở đầu
Đồ án được thực hiện bởi 2 sinh viên:
Sinh viên Trần Quốc Nam nghiên cứu và thực hiện các công việc liên quan đến
mạng MANET, các kỹ thuật định tuyến trong mạng MANET, đánh giá ưu nhược điểm
của các giao thức trong mạng MANET
Sinh viên Trương Thanh Nguyên thực hiện chương 3 và chương 4 bao gồm tìm
hiểu về công cụ mô phỏng mạng bằng phần mềm mô phỏng NS – 2, thực hiện mô
phỏng đánh giá tỉ lệ mất gói của 2 giao thức AODV và DSDV trong mạng MANET.
Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo đã tận tình chỉ
bảo chúng em trong những năm học vừa qua, đặc biệt là thầy Phạm Xuân Trung, xin
cảm ơn thầy sâu sắc vì đã luôn bên cạnh chúng em, giúp đỡ chúng em nhiệt tình trước
khó khăn thách thức của đề tài, để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Mặc dù chúng em đã cố hết sức, tuy nhiên do hạn chế về kiến thức nên không thể

tránh khỏi sai xót, xin thầy cô thông cảm.
3
Mục lục
.2!2
DANH MỤC HÌNH VẼ 8
Chöông 1 8
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET 11
3.2.C++ và OTcL 45
3.3.Các đặc tính của NS-2 47
CHƯƠNG 4 Kết quả mô phỏng 48
4.1 Đánh giá tỉ lệ mất gói giữa 2 giao thức AODV và DSDV 48
4.1.1 Mô phỏng giao thức AODV và DSDV trên phần mềm NS – 2 48
4.1.1.1 Kịch bản mô phỏng 48
4.1.1.2 Quá trình mô phỏng 48
4.1.2 Kết quả trong Xraph 50
4.2 Thông số để đánh giá 51
4.2.1 Tỷ lệ gói nhận được 51
4.3 Đánh giá kết quả mô phỏng 52
Kết luận và hướng phát triển đề tài 53
1 Kết luận 53
2 Hướng phát triển đề tài 53
Tài liệu tham khảo 55
4
Mục lục
5
Danh mục hình vẽ
34.256
CHÖÔNG 1.
8
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt

789:;9*14<.=9.4>
:?:9-@--A1<.=9.4>
:?:?:?BC%DE
Các thiết bị di động như các máy tính xách tay, với đặc trưng là công suất CPU, bộ
nhớ lớn dung lượng lớn, dung lượng 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 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 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 sẽ thông tin.
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
không 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 network) là một tập hợp của những node mạng không dây, những node này có
thể được thiết lập tại bất kỳ thời điểm và tại bất cứ nơi nào.
Mạng di động đặc biệt (Mobile Adhoc Netwowk) là mạng tự cấu hình của các
node di động kết nối với nhau thông qua các liên kết không dây tạo nên mạng độc lập
không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng. Các thiết bị trong mạng có thể di chuyển
một cách tự do theo mọi hướng, do đó liên kết của nó với các thiết bị khác cũng thay
đổi một cách thường xuyên.
11
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
:?:?F?!GHIC#J
Nguyên lý làm việc của mạng Adhoc bắt nguồn từ năm 1968 khi các mạng
ALOHA được thực hiện. Tuy các trạm làm việc là cố định nhưng giao thức ALOHA
đã thực hiện việc quản lý truy cập kênh truyền dưới dạng phân tán, đây là cơ sở lý

thuyết để phát triển kỹ thuật truy cập kênh phân tán vào mạng Adhoc.
Năm 1973 tổ chức DARPA đã bắt đầu làm việc trên mạng vô tuyến gói tin PRnet.
Đây là mạng vô tuyến gói tin đa chặng đầu tiên. Trong đó các nút hợp tác với nhau để
gửi dữ liệu tới một nút nằm ở xa khu vực kết nối thông qua một nút khác. Nó cung cấp
cơ chế cho việc quản lý hoạt động trên cơ sở tập trung và phân tán.
Một lợi điểm của làm việc đa chặng so với đơn chặng là triển khai đa chặng tạo
thuận lợi cho việc dùng lại tài nguyên kênh truyền về cả không gian, thời gian và giảm
năng lượng phát cần thiết.
Sau đó có nhiều mạng vô tuyên gói tin phát triển nhưng các hệ thống không dây
này vẫn chưa bao giờ tới tay người dùng cho đến khi chuẩn 802.11 ra đời. IEEE đã đổi
tên mạng vô tuyến gói tin thành mạng Adhoc.
12
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
:?:?K?LMJ.4>N
 Mỗi nút di động khác nhau trong mạng MANET đều có những đặc điểm về nguồn
năng lượng, bộ phận thu phát sóng khác nhau. Chúng có thể di chuyển về mọi hướng
theo các tốc độ khác nhau, do đó ta có thể nhận thấy rõ một số đặc điểm chính của
mạng MANET như sau:
O&PMN Cấu hình mạng luôn biến đổi theo các mức độ di chuyển
của nút mạng.
BECHQRN Khoảng cách sóng của các thiết bị di động là rất hạn chế.
S$TUNTất cả các thiết bị di động đều sử dụng pin nên khi tham gia
vào mạng MANET chúng bị hạn chế về năng lượng, khả năng xử lý của CPU, kích
thước bộ nhớ.
VSWUNCác liên kết không dây có băng thông thấp hơn so với đường
truyền cáp và chúng còn chịu ảnh hưởng của sự nhiễu, suy giảm tín hiệu, các điều kiện
giao thoa vì thế mà thường nhỏ hơn tốc độ truyền lớn nhất của sóng vô tuyến.
VE'U&N Đặc điểm của mạng MANET là truyền sóng qua môi trường không
khí, điều này khiến cho cơ chế bảo mật kém hơn so với môi trường truyền cáp vì nó
tiềm ẩn nhiều nguy cơ bị tấn công, nghe lén đường truyền, giả mạo, DoS,…

:?:?X?BJ&YU+N
:?:?X?:CYJ&YU+
:?:?X?:?:.C'M
Ở topo này các thiết bị chỉ liên kết với một máy chủ duy nhất.Các thiết bị khác
liên kết qua máy chủ đó như hình vẻ.
13
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
:?:?X?:?F?.QCUDGMYWMZON
Ở topo này các máy có thể liên kết trực tiếp với nhau trong phạm vi phủ sóng của
mình
:?:?[?\]^DU.4>N
  Công nghệ mạng adhoc di động tương tự như mạng vô tuyến gói di động
(Mobile Packet Radio Networking), mạng lưới di động (Mobile Mesh Networking) và
kết nối mạng vô tuyến, nhiều chặng, di động (Mobile, Multihop, Wireless etworking).
Vấn đề nổi trội của kết nối mạng di động với sự nhấn mạnh về hoạt động của giao thức
IP di động sẽ được mở rộng dần và yêu cầu công nghệ kết nối di động có khả năng
tương thích cao để có thể quản lý hiệu quả các nhóm mạng ad hoc nhiều chặng, trong
đó các nhóm mạng có thể hoạt động độc lập hoặc cũng có thể kêt nối với một số điểm
Internet cố định. Các ứng dụng của công nghệ MANET có thể bao gồm các ứng dụng
công nghiệp và thương mại liên quan đến trao đổi dữ liệu di động có tính chất cộng tác
14
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
lẫn các máy. Ngoài ra, các mạng di động cấu hình lưới có thể được vận hành một cách
hiệu quả dưới dạng mạng thay thế hoặc mạng mở rộng của mạng di động tổ ong. Việc
kết nối mạng trong quân đội cũng yêu cầu các dịch vụ dữ liệu IP trong các mạng
truyền thông di động vô tuyến, nhiều mạng trong số này bao gồm các phần với cấu
hình mạng tự trị với tính động cao. Bên cạnh đó, sự phát triển của các công nghệ tính
toán và truyền thông có thể cung cấp các ứng dụng cho các mạng MANET. Khi được
kết hợp một cách hợp lý với truyền thông vệ tinh, mạng MANET có thể cung cấp các
phương thức cực kỳ linh hoạt trong việc thiết lập truyền thông cho hoạt động cứu hỏa,

cứu thương, khắc phục sự cố tai nạn hoặc các trường hợp cần triển khai mạng thật
nhanh chóng để phục vụ tức thì.
\]#PYU_`&#TNKhi chúng ta phải đối mặt với một tình huống
không may như: động đất, bão lũ hoặc những thảm hoạ tương tự. Mạng MANET dây
rất có ích trong những ứng dụng tìm kiếm và cứu trợ. Thảm hoạ để lại hậu quả lớn mà
không thể thông tin liên lạc được bởi vì chúng phá huỷ hết cơ sở hạ tầng mạng. Mạng
MANET có thể thiết lập lại mà không có những cơ sở hạ tầng đó. Có thể cung cấp
thông tin liên lạc đến những tổ chức liên quan để cứu trợ kịp thời.
Mạng cảm biến không dây (một hình thức khác của mạng MANET) được sử
dụng để tìm kiếm những người sống sót và chăm sóc sức khoẻ. Hoạt động cứu trợ
cũng sử dụng những Robot trong việc tìm kiếm những người sống sót. Những Robot
này có thể giao tiếp với những Robot khác sử dụng mạng MANET và phối hợp các
hoạt động. Dựa vào phạm vi ảnh hưởng của thảm hoạ, một số Robot có thể triển khai
việc tìm kiếm và thu thập thông tin trong khoản thời gian ngắn. Thông tin thu thập có
thể được phân tích, xử lý và trợ giúp trực tiếp nơi nào cần.
\]#a&bM_Ea&bcdYWa&b: Hoạt động phi tập trung của
mạng Adhoc và không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng là một yếu tố thiết yếu đối
với lĩnh vực quân sự, nhất là trong các trường hợp chiến đấu khốc liệt, các cơ sở hạ
tầng mạng bị phá hủy. Lúc này mạng Adhoc là lựa chọn số một để các thiết bị truyền
thông liên lạc với nhau một cách nhanh chóng.
#$"e: Chúng ta cũng có thể thiết lập các mạng Adhoc trong trường học,
lớp học, thư viện, sân trường,… để kết nối các thiết bị di động (laptop, smartphone) lại
15
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
với nhau, giúp sinh viên, thầy cô giáo có thể trao đổi bài một cách nhanh chóng thông
qua mạng adhoc vừa tạo.
9MPN Tại nhà bạn có thể tạo nhanh mạng Adhoc để kết nối các thiết bị di
động của bạn với nhau, nhờ đó ta có thể di chuyển tự do mà vẫn đảm bảo kết nối
truyền tải dữ liệu.
BU+CUDGMIcf&N Trong những năm tới khi mà các thiết bị

điện tử đều được gắn các giao tiếp không dây, giúp chúng có thể trao đổi giao tiếp với
nhau thì mạng Adhoc sẽ rất phù hợp để tạo nên một hệ thống thông mình có khả năng
liên kết với nhau.
:?:?g?hYQYSM+cf.4>N
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
• Thoát khỏi mạng
• Tính di động của các nodes
• Tính bảo mật
• Công suất tiêu thụ
• Băng thông
• Mật độ các nodes
• Xung đột
• Mô phỏng, và kinh nghiệm thực tế
• Sự tương tác giữa các lớp
Xét sâu hơn 1số vấn đề
:?:?g?:?9DCa&EDCiV- :
Với một giao diện SBI có khả năng tiếp cận không đối xứng thay đổi theo thời
gian và các router MANET phân bố rời rạc trong không gian, mỗi router có thể có tầm
nhìn khác nhau đối với mạng MANET. Nghĩa là mỗi node có thể nhìn thấy nhóm các
router MANET lân cận khác nhau. Nhóm các router MANET lân cận do mỗi router
16
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
MANET nhận thấy trong khu vực xung quanh thuờng yêu cầu các router MANET
khác gửi các gói từ cùng giao diện vô 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

thông vô tuyến tại một vị trí mới. Một ví dụ đuợc chỉ ra trong hình 1.5, 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 đôi 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 đôi
cũng là một phần luôn có trong vấn đề thiết kế giao thức MANET.
P:?[Cj&kbiV-
:?:?g?F?.+(hC#&k#.4>&cdclbm#
C#&k# :
- Việc xác định quá 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
node bất kì có thể là node lân cận hoặc không phải node lân cận và một số cơ chế đơn
giản đuợc sử dụng để xác định mối quan hệ node 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 vô tuyến có thể
thực hiện truyền thông đơn hướng. Các mạng vô 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 không đủ để xác định mối quan hệ nốt lân cận. Tương tự như vậy, khi
17
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
các node di chuyển tương đối với nhau, tỉ lệ mất gói cũ có thể không ảnh hưởng đến
khả năng truyền thông 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 không
thích hợp với các giao thức Internet được thiết kế cho các mạng cố định như mô hình
mạng Ethernet.Với mối quan hệ quần thể mờ nhạt như vậy giữa các router MANET,
mô hình địa chỉ liên kết với một Ethernet link là không hợp lý.
Ví dụ, trong một mạng Ethernet, các node thường được thông báo dải các địa
chỉ đang sử dụng trên liên kết (“on-link”). Trong mạng MANET thì các router
MANET không thể chắc chắn được nhóm router MANET nào đó sẽ luôn có thể kết
nối tới được. Thay vào đó, các router MANET phải dò 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.
:?:?n?b.4>
:?:?n?:k`N
:?:?n?:?: Singal-hop:
Mạng Manet định tuyến singal-hop là loại mô hình mạng ad-hoc đơn giản nhất.
Trong đó, tất cả các node đều nằm trong cùng một vùng phủ sóng, nghĩa là các node
có thể kết nối trực tiếp với nhau mà không cần các node trung gian.
Mô hình này các node có thể di chuyển tự do nhưng chỉ trong một phạm vi nhất định
đủ để các node liên kết trực tiếp với các node khác trong mạng.
P:?goG&'USingal-hop
:?:?n?:?F Multi-hop:
18
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
Đây là mô hình phổ biến nhất trong mạng MANET, nó khác với mô hình trước là
các node có thể kết nối với các node khác trong mạng mà có thể không cần kết nối trực
tiếp với nhau. Các node có thể định tuyến với các node khác thông qua các node trung
gian trong mạng. Để mô hình này hoạt động một cách hoàn hảo thì cần phải có giao
thức định tuyến phù hợp với mô hình mạng MANET.
P:?noG&'UMulti-hop
:?:?n?:?K. Mobile multi-hop:
Mô hình này cũng tương tự với mô hình thứ hai nhưng sự khác biệt ở đây là mô

hình này tập trung vào các ứng dụng có tính chất thời gian thực: audio, video.
:?:?n?F?k`SN
:?:?n?F?:? Mạng Manet đẳng cấp (Flat):
Trong kiến trúc này tất cả các node có vai trò ngang hàng với nhau (peer-to-peer) và
các node đóng vai trò như các router định tuyến dữ liệu gói trên mạng. Trong những
mạng lớn thì cấu trúc Flat không tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên băng thông của
mạng vì những message điều khiển phải truyền trên toàn bộ mạng. Tuy nhiên nó thích
hơp trong những topo có các node di chuyển nhiều.
:?:?n?F?F Mạng Manet phân cấp (Hierarchical):
Đây là mô hình sử dụng phổ biến nhất. Trong mô hình này thì mạng chia thành
các domain, trong mỗi domain bao gồm một hoặc nhiều cluster mỗi cluster chia thành
nhiều node. Có hai loại node là master node và nomal node.
Master node là node quản trị một router có nhiệm vị chuyển dữ liệu của các node trong
cluster đến các node trong cluster khác và ngược lại. Nói cách khác nó có nhiệm vụ
như một gateway.
Normal node là các node nằm trong cùng một cluster. Nó có thể kết nối với các node
trong cluster hoặc kết nối với các cluster khác thông qua master node.
19
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
P:?po..4>bO
Với các cơ chế trên mạng sử dụng tài nguyên băng thông hiệu quả hơn vì các
tin nhắn chỉ phải truyền trong 1 cluster. Tuy nhiên việc quản lý tính chuyển động của
các node trở nên phức tạp hơn. Kiến trúc mạng phân cấp thích hợp cho các mạng có
tính chuyển động thấp
.
:?:?n?F?K. Mạng MANET kết hợp (Aggregate):
Mạng = Zones, Zone = nodes
Mỗi node bao gồm hai mức topo : Topo mức thấp ( node level ), và topo mức cao
(zone level )
Mỗi node đặc trưng bởi: node ID và zone ID. Trong một Zone có thể áp dụng kiến trúc

đẳng cấp hoặc kiến trúc phân cấp.
20
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
P:?qo..4>YUT
:?F r1js.=9.4>
Ad học như những bộ định tuyến không dây.Mạng ad học 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 không có cơ sơ hạ tầng.MANET (Mobile Adhoc Network-mạng không dây di
động.Theo định nghĩa của tổ chức Internet Engineering Task Force (IETF) – mạng
MANET là một vùng tự trị (autommous system) của các router (đó chính là các node)
được kết nối với nhau bằng liên kết không dây, các node có thể di chuyển một cách tự do
nên kiến trúc của mạng thay đổi liên tục mà không thể dự đoán trước.
P:?:toO&# .4>
Mỗi nút mạng có một giao diện vô tuyến và giao tiếp với nút mạng khác thông
qua sóng vô tuyến hoặc tia hồng ngoại.Topo mạng thay đổi liên tục khi các nút mạng
tham gia hoặc rời khỏi mạng hay khi kết nối vô tuyến trở nên không còn thích hợp.
Mạng Ad hoc được hình thành bởi các node di động có khả năng phát hiện ra sự có
mặt của những node khác và tự định dạng để tạo nên mạng. Ví dụ như một node yêu
cầu truyền tới một mạng ở xa thì trong mạng có thể thiết lập qua những node trung
gian, các gói được chuyển tiếp tới node nguồn, đích nhờ những node 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 không bị sập vì trường hợp node mạng di chuyển ra ngoài khoảng truyền dẫn
của node mạng khác vì nó trao đổi thông 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, node 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 topo mạng Ad hoc:
21

Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
P:?::o.C'M
P:?:FoUDGYWMZO
22
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
:?F?:?Cd).4>N
Do đặt điểm của mạng manet(di động, vô tuyến, không dự tính trước) nên việc xác định
các thành phần của một mạng manet là rất khó khăn.Tại một thời điểm mạng MANET có
thể bao gồm một số node nào đó, nhưng tại thời điểm sau đó mạng này có thể chia thành
nhiều mạng MANET. Sau đó nó 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 thông 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 thông 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 node tiếp cận
được(reachable node). Nó có thể lựa chọn không thông báo bất kỳ thông tin định tuyến
nào về mạng MANET đó cho các vùng định tuyến khác.
:?F?F?CUMM.4>
MANET có hai chế độ hoạt động chính là chế độ cơ sở và chế độ IEEE Ad-hoc:
1.F?F?:?UM%HmuVHik#ckHkHViiv
Một BSS là một nhóm các thiết bị 802.11 kết nối với nhau. Chế độ BSS đòi hỏi
phải có một thiết bị đặc biệt làm tâm điểm, gọi là trạm truy nhập AP (Access Point).
AP là điểm trung tâm liên lạc cho mọi thiết bị trong cùng một vùng dịch vụ cơ bản.
Các thiết bị sẽ không liên lạc trực tiếp nhau, mà liên lạc thông qua AP. Thông tin sẽ
chuyển đến AP và AP sẽ chuyển tiếp thông tin đến thiết bị đến, AP trong chế độ này
có thể kết nối với một mạng có dây.
P:?:KoUM%Hm

:?F?F?F?UM->>>4oN
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.
23
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt

P:?:XoUM->>>4o
:?F?K?VEOM.4>N
Các nguyên lý thiết kế dựa trên gói đặc biệt thích hợp áp dụng kế lõi giao thức IP
như kết nối mạng MANET. Tuy nhiên, cần có thêm một số chức năng bổ sung không kết
nối (connectionless) và chuyển tiếp đối với trường hợp mạng động để đáp ứng những thử
thách và cơ hội trong mạng MANET.
:?F?K?:?CQcW&'UN
Động lực ban đầu của mạng MANET là kết nối mạng gói vô tuyến PR (Packet
Radio). Trong mạng gói vô tuyến, mỗi router được trang bị một giao diện vô 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 1.15, 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 PR1 tại 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 PR3 đều là các router lân cận trong đó PR1 và
PR3 lại không phải là các router lân cận của nhau.
P:?:[o.QcW&'Uujv%DE

24
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
1.F?K?F?.QcW&'Ucd-k#kN

Các mạng gói vô tuyến dẫn đến các thử thách liên quan đến kiến trúc mạng như làm
thế nào để kết nối các mạng gói vô 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 vô 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 (packet-based forwarding), hai đặc điểm cho phép việc kết nối giữa các
thiết bị khác loại bởi các công nghệ truyền thông hỗn hợp.
:?F?K?K?.QcW&'Ucd.4>N
Cấu hình router trong (hình 1.16) là cấu hình router MANET đơn giản nhất: một
giao diện duy nhất triển khai các đặc điểm của giao diện MANET .
P:?:goj&k#.4>cf.4>
Ngoài ra còn rất nhiều thử thách khác đối với cả mạng MANET và mạng gói vô
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 node lân cận, và các node 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
node sẽ dẫn đến khả năng mất gói và sự thay đổi cấu hình mạng liên tục.(Hình 1.17) cho
thấy một giản đồ chung về mạng MANET: mỗi router MANET (MNR) có một hoặc
nhiều giao diện MANET, qua đó các giao thức nhận ra giao diện MANET sẽ hoạt động
để đảm bảo truyền thông trong mạng MANET và vận hành các giao diện khác không
phải giao diện MANET, liên lạc với phía các host hoặc các mạng khác. Qua các giao diện
nhận dạng không phải mạng MANET (non-MANET), các giao thức không cần nhận ra
các đặc tính của mạng MANET.
25
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
P:?:no.4Mu.4>v
:?KwBx1yz1{|
Trong mạng thông tin vô tuyến nói chung và mạng Ad hoc nói riêng do mọi node
mạng đều có khả năng di chuyển nên topo mạng cũng thay đổi theo thời gian. Đặc
điểm này gây ra khó khăn trong việc truyền tải gói tin. Mạng Ad hoc riêng gói tin

muốn đến được đích thì phải truyền qua nhiều trạm và node mạng do đó để gói tin đến
được đích thì phải truyền qua nhiều trạm và node mạng do đó để gói tin muốn đến
được đích thì nút mạng phải sử dụng phương pháp định tuyến. Giao thức định tuyến có
hai chức năng: Tìm, chọn đường tốt nhất và chuyển gói tin đến đúng đích. Dễ thấy
rằng chức năng thứ hai rất đơn giản có thể sử dụng nhiều giao thức và cấu trúc dữ liệu
có sẵn ví dụ như bảng định tuyến.
:?K?:CY}&MG&'UN
?:?K?:?:?G&'UVko~#
Nhiều lược đồ định tuyến trước đây được xây dựng cho mạng không dây Ad hoc dựa
trên thuật toán Bellman-Ford. Các lược đồ này cũng được nghiên cứu giải quyết các
vấn đề của lược đồ Distance Vector (DV). Trong thuật toán Bellman-Ford, mọi node
duy trì một bảng định tuyến hay ma trận chứa thông tin khoảng cách và thông tin về
node kế tiếp của mình trên đường đi ngắn nhất tới đích bất kỳ, trong đó khoảng cách
chính là chiều dài ngắn nhất từ nút tới đích. Để cập nhật thông tin về đường đi ngắn
nhất mỗi node sẽ thường xuyên trao đổi bảng định tuyến với các node bên cạnh nó.
Dựa trên bảng định tuyến từ các node lân cận đó, node nào đó biết được khoảng cách
ngắn nhất từ các lân cận của nó tới node đích bất kỳ. Do đó, với mỗi node đích, node
xuất phát sẽ chọn một node trung gian cho chặng kế tiếp sao cho khoảng cách từ nó
qua node trung gian tới node đích là nhỏ nhất. Các thông tin tính toán mới này sẽ được
lưu trữ vào bảng định tuyến của node này và được trao đổi ở vòng cập nhật định tuyến
tiếp theo. Định tuyến này có ưu điểm là đơn giản và tính toán hiệu quả do đặc điểm
26
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
phân bố. Tuy nhiên nhược điểm của nó là hội tụ chậm khi topo mạng thay đổi và có xu
hướng tạo các vòng lặp định tuyến đặc biệt là khi các điều kiện liên kết không ổn định.
:?K?:?F?G&'UPM$"N
Các giao thức mới như DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) và WRP
(Wireless Routing Protocol) dựa trên DBF để cung cấp định tuyến lặp tự do. Cho dù là
vấn đề đã được giải quyết thì vẫn còn tồn tại vấn đề về độ thiếu chính xác trong định
tuyến DBF, vấn đề này có thể gây ra suy giảm hiệu suất mạng. Nguyên nhân dẫn đến

sự thiếu chính xác là do node mạng không có được các thông tin trạng thái toàn mạng
dẫn đến các quyết định đưa ra chỉ tối ưu trong phạm vi cục bộ, nó không đảm bảo một
giải pháp tối ưu trong môi trường di động. Thêm vào đó khi DBF chỉ duy trì một
đường đi duy nhất tới đích, nó thiếu khả năng thích nghi với các lỗi liên kết và yêu cầu
nghiên cứu mở rộng cho các hỗ trợ multicasting.
:?K?:?KG&'UokN
Định tuyến On-demand được biết đến như DC (Diffusion Computation) cũng được sử
dụng trong mạng không dây. Trong lược đồ định tuyến On-demand, một node xây
dựng đường đi bằng cách chất vấn tất cả các node trong mạng. Gói chất vấn tìm được
ID của các node trung gian và lưu giữ ở phần Path. Khi dò tìm các chất vấn, node đích
hay các node đã biết đường đi tới đích trả lời chất vấn bằng cách phúc đáp “source
routed” cho nơi gửi. Do nhiều phúc đáp nên có nhiều đường đi được tính toán và duy
trì. Sau khí tính toán đường đi node liên kết bất kỳ bắt đầu các chất vấn, phúc đáp khác
nên luôn cập nhật định tuyến. Mặc dù các tiếp cận dựa trên cơ sở DC có độ chính xác
cao hơn và phản ứng nhanh hơn với sự thay đổi mạng nhưng phụ trợ điều khiển quá
mức do thường xuyên yêu cầu flooding đặc biệt khi tính di động cao hơn và lưu lượng
dày đặc phân bố đều nhau. Kết quả là các giao thức định tuyến Ondemand chỉ phù
hợp với mạng không dây băng thông rộng trễ truyền gói nhỏ và lưu lượng rất nhỏ.
:?K?:?XG&'UclN
Định tuyến vùng là một giao thức định tuyến khác thiết kế trong môi trường Ad hoc.
Đây là giao thức lai giữa định tuyến On-demand với một giao thức bất kỳ đã tồn tại.
Trong định tuyến vùng mỗi nút xác định vùng riêng khi node ở khoảng cách nhất định.
Định tuyến vùng trung gian sử dụng định tuyến Ondemand để tìm đường đi. Ưu điểm
của định tuyến vùng là khả năng mở rộng cấp độ khi nhu cần lưu trữ cho bảng định
tuyến giảm xuống. Tuy nhiên do gần giống với định tuyến On-demand nên định tuyến
vùng cũng gặp phải vấn đề về trễ kết nối và điểm kết thúc của các gói yêu cầu.
27
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
:?K?F bC`MG&'U
Mạng MANET (Mobile Ad hoc Network) là mạng không dây đặc biệt gồm tập

hợp các thiết bị di động, giao tiếp không dây, có khả năng truyền thông trực tiếp với
nhau hoặc thông qua các nút trung gian làm nhiệm vụ chuyển tiếp. Các node mạng vừa
đóng vai trò như thiết bị truyền thông vừa đóng vai trò như thiết bị định tuyến. Với
nguyên tắc hoạt động như vậy, nó không bị phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng cố định
nên có tính linh động cao, đơn giản trong việc lắp đặt, chi phí triển khai và bảo trì
thấp.
Như vậy, khi sử dụng các giao thức định tuyến thông thường dựa trên các giải
thuật Distance-Vector hoặc Link-State trong mạng Ad Hoc sẽ dẫn đến một số vấn đề
phát sinh:
• (&+DSWcdS$T&Z&WC
MGY•N Hầu hết các thiết bị di động trong mạng Ad Hoc sẽ hoạt động dựa trên nguồn
pin, việc truyền hoặc nhận gói tin sẽ tiêu tốn đáng kể đến nguồn năng lượng này. Ở
các mạng thông thường, việc kết nối các bộ định tuyến nhìn chung là không thay đổi
về vị trí, chính vì thế ít xảy ra việc thay đổi cấu hình tôpô mạng nên việc hội tụ mạng
là ít xảy ra.Tuy nhiên, trong mạng Ad Hoc, các node luôn thay đổi vị trí dẫn đến cấu
hình tôpô mạng thay đổi, nên đòi hỏi cần phải có sự hội tụ của mạng cho các tuyến
mới một cách nhanh chóng. Để thực hiện được việc này, các giao thức định tuyến phải
liên tục gửi cập nhật định tuyến, dẫn đến việc tiêu tốn khá nhiều băng thông và năng
lượng.
• CM$"M$€M$T•‚'CYW)UNTrong môi
trường mạng Ad Hoc, có rất nhiều đường đi từ nút nguồn đến nút đích và những
đường đi này sẽ được cập nhật tự động vào bảng định tuyến trong các thiết bị định
tuyến (thiết bị di động), dẫn đến việc dư thừa đường đi trong bảng định tuyến.
Các giao thức định tuyến trong mạng Ad Hoc được chia thành 3 loại: Giao thức
định tuyến theo bảng ghi (Table-Driven Routing Protocol), Giao thức định tuyến điều
khiển theo yêu cầu (On-Demand Routing Protocol) và Giao thức định tuyến kết hợp
(Hybrid Routing Protocol).
28
Bảng ký hiệu các chữ viết tắt
Hình 1.18 - Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad Hoc

:?K?F?: 9`MG&'UkDEuDko3#ckj&#vN
Giao thức định tuyến theo bảng ghi còn được gọi là giao thức chủ ứng
(Proactive). Theo giao thức này, bất kỳ một node trong mạng đều luôn duy trì trong
bảng định tuyến của nó thông tin định tuyến đến tất cả các node khác trong mạng.
Thông tin định tuyến được phát broadcast trên mạng theo một khoảng thời gian quy
định để giúp cho bảng định tuyến luôn cập nhật những thông tin mới nhất. Chính vì
vậy, một node nguồn có thể lấy thông tin định tuyến ngay lập tức khi cần thiết.
Tuy nhiên, với những mạng mà các node di chuyển nhiều hoặc các liên kết giữa
các node bị đứt thì cần phải có cơ chế tìm kiếm hoặc sửa đổi thông tin của node bị đứt
trong bảng định tuyến, nhưng nếu các liên kết đó không sử dụng thì sẽ trở nên lãng phí
tài nguyên, ảnh hưởng đến các băng thông của mạng. Chính vì thế giao thức định
tuyến theo bảng ghi chỉ áp dụng trong các mô hình mạng MANET mà các node ít di
chuyển.
Các giao thức hoạt động theo kiểu giao thức định tuyến theo bảng ghi như: Giao
thức DSDV (Destination Sequenced Distance Vector), Giao thức WRP (Wireless
Routing Protocol), Giao thức GSR (Global State Routing)…
29