Giao thức báo hiệu INSIGNIA - TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET ppt

CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI MỞ ĐẦU 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ 3
Hình 1.1. Mạng tùy biến di động…………………………………………………………….7. 3
Hình 1.2. Định tuyến single-hop…………………………………………………………….103
Hình 1.3. Định tuyến multi-hop…………………………………………………………… 10 3
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 4
CHƯƠNG I 6
TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET 6
1.1. Lịch sử phát triển 6
1.2. Khái niệm mạng MANET 6
Hình 1.1. Mạng tùy biến di động 7
1.3. Đặc điểm của mạng Manet 8
1.4. Ứng dụng phổ biến của mạng Manet 9
1.5. Phân loại Manet 10
1.5.1 Phân loại MANET theo cách thức định tuyến 10
Hình 1.2. Định tuyến single-hop 10
Hình 1.3. Định tuyến multi-hop 11
1.5.2 Phân loại MANET theo chức năng node 11
Master node: Là node quản trị một nhóm và có nhiệm vụ chuyển dữ liệu của các node
trong nhóm đến các node trong các nhóm khác và ngược lại. Nói cách khác, nó có chức
năng như một gateway 11
Normal node: Là các node nằm trong cùng một nhóm chỉ có thể kết nối với các node trong
cùng một nhóm. Nếu node trong nhóm đó muốn kết nối với các node trong các nhóm khác
phải thông qua master node trong nhóm đó 11
12
Hình 1.4. Mô hình mạng phân cấp 12
Với các cơ chế trên, mạng sử dụng tài nguyên băng thông mạng hiệu quả hơn vì các
message điều khiển chỉ phải truyền trong một 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 12
1.6. Kết luận chương 12
CHƯƠNG II 13
BÁO HIỆU TRONG MANET 13
2.1. Báo hiệu mạng và các khái niệm liên quan 13
2.1.1. Báo hiệu trong các mạng tùy biến di động 14
2.1.2. Báo hiệu soft-state 15
2.1.3. Báo hiệu trong các giao thức định tuyến proacitve 18
Hình 2.1. Tác động của báo hiệu tới trễ đầu cuối 21
2.2. Giao thức báo hiệu INSIGNIA 22
2.2.1. Các đại lượng điều khiển giao thức 22
Hình 2.2. Tùy chọn INSIGNIA trong tiêu đề gói IPv4 22
Hình 2.3. Cấu trúc trường tùy chọn INSIGNIA 23
Hình 2.4. Cơ cấu trạng thái tại (a): một host di động nguồn; (b): một nút di động trung gian;
(c): một host di động đích 25
2.2.2. Các thuật toán xử lý báo hiệu 26
Hình 2.5. Minh họa thiết lập luồng 27
Hình 2.7. Tái định tuyến và khôi phục lưu lượng 31
Hình 2.8. Minh họa định tuyến lại và sự suy giảm 32
Hình 2.9. Thích ứng lưu lượng 34
H09VT7
1
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Hình 2.10. Điều khiển thích ứng dựa trên nút đích 35
2.3. Tổng kết chương 2 36
TỔNG KẾT 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 37
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự bùng nổ, phát triển mạnh mẽ của các thiết bị di động cá

nhân như: laptop, pocket PC,PDA, điện thoại di động,…, thì nhu cầu kết nối giữa các
thiết bị này cũng ngày càng đòi hỏi cao hơn về tốc độ và khả năng di chuyển trong khi
kết nối. Mạng tùy biến di động – 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 không
phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng cố định, với chi phí hoạt động thấp, triển khai
nhanh 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 được hiệu quả hoạt động tốt hơn. Xuất phát từ những vấn đề
nêu trên nhóm em đã chọn chuyên đề nghiên cứu về “Báo hiệu trong mạng MANET”.
Nội dung chuyên đề gồm 2 chương chính như sau :
Chương 1: Tổng quan về Manet
Chương 2: Báo hiệu trong mạng Manet
Chúng em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn của thầy Hoàng Trọng Minh đã
giúp chúng em hoàn thiện chuyên đề nay.
H09VT7
2
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Nhóm thực hiện
DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mạng tùy biến di động…………………………………………………………….7
Hình 1.2. Định tuyến single-hop…………………………………………………………….10
Hình 1.3. Định tuyến multi-hop…………………………………………………………… 10
Hình 1.4. Mô hình mạng phân cấp Error: Reference source not found
Hình 2.1. Tác động của báo hiệu tới trễ đầu cuối Error: Reference source not found
Hình 2.2. Tùy chọn INSIGNIA trong tiêu đề gói IPv4Error: Reference source not found
Hình 2.3. Cấu trúc trường tùy chọn INSIGNIA Error: Reference source not found
Hình 2.4. Cơ cấu trạng thái tại (a): một host di động nguồn; (b): một nút di động
trung gian; (c): một host di động đích Error: Reference source not found
Hình 2.5. Minh họa thiết lập luồng Error: Reference source not found
Hình 2.7. Tái định tuyến và khôi phục lưu lượng Error: Reference source not found

Hình 2.8. Minh họa định tuyến lại và sự suy giảm Error: Reference source not found
Hình 2.9. Thích ứng lưu lượng Error: Reference source not found
Hình 2.10. Điều khiển thích ứng dựa trên nút đích Error: Reference source not found
H09VT7
3
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết
tắt
Tiếng Anh đầy đủ Nghĩa tiếng Việt
AODV
Ad hoc On Demand Distance
Vector
Định tuyến vec tơ khoảng cách
tùy biến theo yêu cầu
BE Best Effort Nỗ lực tối đa
BL Base layer Lớp cơ sở
BQ
CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm
DARPA
Defense Advanced Research
Projects Agency
Cơ quan phụ trách các dự án
nghiên cứu cao cấp về quốc
phòng (Mỹ)
EL Enhancement layer Lớp nâng cao
EQ Equalization
Bộ cân bằng
H09VT7
4

CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
IETF Internet Engineering Task Force
Nhóm đặc trách kỹ thuật internet
IP
Internet Protocol Giao thức internet
MANET Mobile Ad hoc Network Mạng tùy biến di động
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường
NRO Normalised Routing Overhead Chi phí định tuyến chuẩn hóa
OLSR Optimized Link State Routing
Định tuyến trạng thái liên kết tối
ưu
PDR Packet Delivery Ratio Tỷ lệ phân phối gói tin
PDA Personal digital assistant
Máy trợ lý cá nhân dùng kỹ
thuật số
QoS Quality Of Service Chất lượng dịch vụ
REQ
RES Remote Entry Services Các dịch vụ truy nhập từ xa
RT Real time Thời gian thực
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên
TTL Time To Live Thời gian sống
H09VT7
5
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET
1.1. Lịch sử phát triển
Mobile Ad-hoc Network – MANET trước đây còn được gọi là mạng vô tuyến gói,
và được tài trợ, phát triển bởi DARPA trong đầu thập niên 1970.
Sau đó có nhiều mạng vô tuyến 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.
Mobile Ad-hoc Network đã được định nghĩa bởi IETF.
1.2. Khái niệm mạng 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.
Mạng tùy biến di động MANET (Mobile Ad hoc network) 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
H09VT7
6
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
lập nó tùy ý. Do đó, topo mạng không dây có thể thay đổi một cách nhanh chóng và
không thể dự báo. Một mạng như vậy có thể vận hành một cách độc lập, hoặc có thể
được kết nối tới Internet.
Vậy MANET 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 MANET không
dùng bất kỳ cơ sở hạ tầng nào. Nó là một hệ thống tự trị mà máy chủ di động được kết
nối bằng đường vô tuyến và có thể di chuyển tự do, thường hoạt động như một router.
Hình 1.1. Mạng tùy biến di động
Mạng không dây giúp các thiết bị di động được sử dụng một cách hiệu quả, thuận
tiện hơn vì có những đặc tính nổi bật so với mạng có dây:
• Hệ thống mạng không dây có khả năng cơ động cao, các thiết bị có thể di
chuyển 1 cách tùy ý mà vẫn có thể truy cập mạng và có thể trao đổi dữ liệu với

nhau.
• Mạng không dây cho phép dễ dàng bổ sung, thay thế các thiết bị tham gia trong
mạng mà không cần phải cấu hình phức tạp lại toàn bộ topo của mạng.
• Mạng không dây tỏ rõ ưu thế của nó trong những hoàn cảnh như: hội nghị, hội
thảo, hội chợ thương mại, truy cập internet ở những nơi công cộng, … Nó tạo
nên một không gian sang trọng, lịch sự, và rất thuận tiện cho những người tham
gia.
• Mạng không dây không phụ thuộc vào vị trí địa hình, nên rất dễ dàng triển khai
lắp đặt.
Tuy mạng không dây còn có những hạn chế về giá cả cũng như về mặt kỹ thuật:
băng thông còn thấp, bán kính phủ sóng còn hạn chế, thiết bị phần cứng còn đắt, tuổi
thọ pin còn thấp, các kết nối chưa thực sự đảm bảo, khả năng bảo mật chưa cao. Xong,
với xu hướng phát triển của khoa học công nghệ, cũng như sự đầu tư có trọng điểm
H09VT7
7
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
của các quốc gia, mạng không dây sẽ càng trở nên phổ biến và sẽ có thể thay thế được
mạng có dây.
Mạng không dây di động hay thường gọi là mạng Mobile Ad-hoc Network
(MANET) (ad-hoc có thể hiểu theo nghĩa là không có tổ chức, hay là mô hình mạng
có tính chất động). Mạng phải hoạt động trong một phương thức độc lập, hoặc được
kết nối tới một mạng cố định (như mạng internet) qua các gateway. Các nút logic của
các mạng này có thể là các đối tượng khác nhau, từ các đối tượng rất lớn (như máy
bay, tàu, xe tải và ô tô), tới các đối tượng rất nhỏ (như các bộ cảm ứng). Do đó, dung
lượng và tài nguyên khả dụng của các nút thay đổi đáng kể.
Các nút thường được trang bị với các bộ phát và nhận không dây sử dụng các ăng
ten có thể theo mọi hướng, định hướng cao hoặc có thể lái được. Bởi vậy, khả năng kết
nối không dây vật lý giữa bất kỳ nút phụ thuộc vào yếu tố khác nhau như vị trí nút,
phạm vi vô tuyến, các mức độ giao thoa và hoàn cảnh môi trường bên ngoài mà có thể
tác động tới tín hiệu được truyền đi.

1.3. Đặc điểm của mạng Manet
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:
Cấu hình mạng động: Một trong những đặc trưng quan trọng của môi trường mạng
Manet là sự thay đổi trạng thái thường xuyên và nhanh chóng của các nút mạng cũng
như các liên kết giữa các nút mạng. Một nút mạng có thể gia nhập hoặc tách khỏi
mạng tại bất kỳ thời điểm nào. Các nút mạng có thể di chuyển tự do dẫn đến các liên
kết giữa các nút mạng thay đổi liên tục. Vì vậy, cấu hình mạng (network topology)
trong môi trường mạng không dây di động thay đổi liên tục làm ảnh hưởng đến các
hoạt động trao đổi thông tin giữa các nút mạng. Đây chính là một trong những thử
thách chính khi xây dựng một giao thức định tuyến trong mạng không dây. Giao thức
định tuyến phải có khả năng tương thích cao với đặc trưng này sao cho có khả năng tự
thiết lập và tái thiết lập thông tin định tuyến một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Tính tự thiết lập: Mạng không dây di động không phụ thuộc vào bất kỳ một cấu trúc
mạng nào sẵn có cũng như sự quản lý tập trung tại bất kỳ một nút mạng nào. Các
nút mạng có vai trò ngang nhau và hoạt động độc lập nhau. Các nút mạng phải tự
thiết lập các thông tin cần thiết cho chính mình (địa chỉ mạng, thông tin định
tuyến, ) khi gia nhập vào mạng cũng như tự điều chỉnh thông tin khi mạng thay đổi.
Do đó, giao thức định tuyến trong môi trường mạng này phải hỗ trợ cơ chế tự thiết lập,
cập nhật và quản lý các thông tin cần thiết cho các nút mạng.
H09VT7
8
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Môi trường mạng không dây: Nhìn chung, các nút mạng trong môi trường mạng
không dây sử dụng tần số radio hoặc hồng ngoại để trao đổi dữ liệu với nhau. Các thiết
bị không dây như thế có thể kể đến là: laptop, pocket PC, PDA, điện thoại di động,
sensor, các thiết bị vệ tinh, … Mặc dù, các thiết bị khác nhau ở tầng vật lý nhưng khi
cùng tham gia trong cùng một môi trường mạng không dây thì dùng chung một băng

tần để trao đổi dữ liệu. Trong môi trường không dây này, các thiết bị đều chịu những
hạn chế như:
• Băng thông thấp
• Môi trường truyền thông có độ tin cậy thấp
• Hạn chế về năng lượng, bộ nhớ, khả năng tính toán
Chất lượng kênh trong môi trường mạng MANET là luôn thay đổi và topo mạng
thay đổi theo thời gian. Hơn nữa, các nút di động hoạt động sử dụng nguồn năng lượng
(pin) có hạn. Và trong MANET không có máy phục vụ trung tâm.
Trong mạng cơ bản thì cơ sở hạ tầng, các trạm trung gian thu phát sóng là yếu tố quan
trọng quyết định chất lượng của mạng, còn trong mạng MANET các nút mạng kết nối
thông qua các nút mạng (không cần đến các trạm thu phát), các nút mạng có thể di
chuyển tự do trong cấu trúc mạng do nó có tính chất cơ động cao và do đó làm giảm
bớt sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng, làm cho mạng phát triển dễ dàng, tốc độ phát triển
của mạng nhanh. Đây là một ưu điểm rõ ràng của MANET. Bên cạnh đó, số lượng
thiết bị di động lớn, tiết kiệm, sử dụng dữ liệu số và không cần đăng ký cũng là những
lợi thế của các mạng này.
Các vấn đề thách thức khác đối với mạng MANET là: sự định tuyến/Quản lý các
nút (thêm vào mạng, thoát khỏi mạng), tính bảo mật, mật độ các nút, sự xung đột, mô
phỏng và kinh nghiệm thực tế, và sự tương tác giữa các lớp.
1.4. Ứng dụng phổ biến của mạng Manet
MANET có ưu thế trong rất nhiều ứng dụng bởi vì chúng không cần bất cứ một cơ
sở hạ tầng nào. Những ứng dụng điển hình bao gồm:
Nội bộ: Mạng manet có thể chủ động liên kết một mạng lưới đa phương tiện tức
thời và tạm thời nhờ sử dụng máy tính xách tay để truyền bá và chia sẻ thông tin giữa
các đại biểu tham dự như một hội nghị, lớp học. Một cách sử dụng khác của loại mạng
này là sử dụng trong gia đình để trao đổi trực tiếp thông tin với nhau. Tương tự như
vậy trong các lĩnh vực khác như taxi dân sự, thể thao, sân vận động, thuyền và máy
bay nhỏ…
Lĩnh vực quân sự: Trang thiết bị quân sự hiện nay thường chứa một số loại thiết bị
máy tính. Manet mạng lưới sẽ cho phép quân đội tận dụng lợi thế của công nghệ mạng

phổ biến để duy trì một thông tin mạng lưới giữa những người lính, xe cộ, và thông tin
H09VT7
9
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
từ bộ chỉ huy. 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.
Lĩnh vực thương mại: 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. Thông tin được
chuyển tiếp giữa các thành viên trong nhóm bằng một thiết bị nhỏ cầm tay.
1.5. Phân loại Manet
1.5.1 Phân loại MANET theo cách thức định tuyến
a. MANET định tuyến Single-hop
Đây là loại mô hình mạng Ad-hoc đơn giản nhất, trong đó tất cả các node đều nằm
trong cùng một vùng phủ sóng, tức là các node có thể kết nối trực tiếp với các node
khác mà không cần phải qua node trung gian.
Trong mô hình này, các node có thể di chuyển tự do nhưng chỉ trong một phạm vi
nhất định đủ để node có thể liên lạc trực tiếp với các node khác trong mạng.
Hình 1.2. Định tuyến single-hop
b. MANET định tuyến multi-hop
Đây là mô hình phổ biến nhất trong mạng MANET. Mô hình này khác với mô hình
trước là các node có thể kết nối với các node khác trong mạng mà có thể không cần
phải kết nối trực tiếp với nhau. Các node có thể định tuyến đến node khác thông qua
các node trung gian trong mạng.
Để mô hình MANET định tuyến multi-hop hoạt động hoàn hảo thì cần phải có các
giao thức định tuyến phù hợp với mô hình mạng MANET.
H09VT7
10

CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Hình 1.3. Định tuyến multi-hop
1.5.2 Phân loại MANET theo chức năng node
a. MANET đẳng cấp
Trong kiến trúc MANET đẳng cấp, các node có vai trò ngang hàng với nhau (peer-
to-peer). Các node đóng vai trò như các router dùng để định tuyến các gói dữ liệu
truyền 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 bản tin điều khiển ( cotrol message)
phải truyền trên toàn bộ mạng. Tuy nhiên nó thích hơp trong những topo có các node
di chuyển nhiều.
b. MANET phân cấp( Hierarchical)
Mạng Manet phân cấp là mô hình mạng được sử dụng phổ biến nhất trong mạng
Manet. Trong kiến trúc này, mạng chia thành làm các vùng (domain), trong mỗi vùng
bao gồm một hoặc nhiều nhóm (cluster) với mỗi nhóm bao gồm nhiều node. Do đó các
node được chia thành 2 loại: master node và normal node.
• Master node: Là node quản trị một nhóm và có nhiệm vụ chuyển dữ liệu của
các node trong nhóm đến các node trong các nhóm khác và ngược lại. Nói cách
khác, nó có chức năng như một gateway.
• Normal node: Là các node nằm trong cùng một nhóm chỉ có thể kết nối với các
node trong cùng một nhóm. Nếu node trong nhóm đó muốn kết nối với các
node trong các nhóm khác phải thông qua master node trong nhóm đó.
H09VT7
11
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet

Hình 1.4. Mô hình mạng phân cấp
Với các cơ chế trên, mạng sử dụng tài nguyên băng thông mạng hiệu quả hơn vì
các message điều khiển chỉ phải truyền trong một 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.

c. MANET kết hợp( Aggregate)
Trong kiến trúc mạng Manet này, mạng phân thành các khu vực (zone) và các node
được chia vào trong mỗi khu vực. Mỗi node bao gồm hai mức topo (topology) là topo
mức thấp (node level) và topo mức cao (zone level). Ngoài ra, mỗi node còn đặc trưng
bởi hai số ID là node ID và zone ID. Trong một zone có thể áp dụng kiến trúc đẳng
cấp hoặc kiến trúc phân cấp.
1.6. Kết luận chương
Phần chương I của đề tài đã trình bày những kiến thức tổng quan về MANET: khái
niệm, đặc điểm,ưu điểm, nhược điểm, phân loại MANET, đồng thời đưa ra những ứng
dụng phổ biến của Manet. Theo đó tạo tiền đề để nghiên cứu về vấn đề báo hiệu trong
MANET được trình bày trong phần tiếp theo của đề tài.
H09VT7
12
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
CHƯƠNG II
BÁO HIỆU TRONG MANET
2.1. Báo hiệu mạng và các khái niệm liên quan
Báo hiệu mạng được định nghĩa như sự trao đổi thông tin điều khiển giữa các thành
phần cấu tạo của một mạng truyền thông để khởi đầu, duy trì và giải phóng các kết nối
và cho quản lý mạng. Một giao thức báo hiệu là một tập các định nghĩa bản tin và các
cơ cấu trạng thái trong việc làm đúng theo các thực thể liên quan với việc xử lý bản tin
báo hiệu.
Báo hiệu mạng là về điều khiển mạng. Nó để cài đặt và duy trì trạng thái bằng việc
trao đổi các bản tin giữa các nút, để giữ các trạng thái thích hợp và loại bỏ các trạng
thái lỗi thời.
Báo hiệu mạng có thể liên quan tới các luồng lưu lượng cụ thể, hoặc với vận hành
mạng nói chung. Nó có thể bao hàm các nút trong mạng, hoặc chạy rõ ràng giữa các
nút đầu cuối.
Nếu quản lý trạng thái điều khiển mạng ở một cấp độ lưu lượng rõ ràng, báo hiệu
được định nghĩa như báo hiệu trên mỗi lưu lượng. Các giao thức báo hiệu loại này

mang thông tin mỗi luồng cho các ứng dụng, cũng giống như thông tin dành riêng tài
nguyên trong các giao thức báo hiệu QoS như RSVP. Các bản tin báo hiệu có thể cài
đặt, sửa đổi, làm tươi hoặc đơn giản là đọc thông tin trạng thái mỗi luồng đã lưu trữ
trong các thành phần mạng cho các lưu lượng dữ liệu riêng. Thường một phần tử mạng
cũng quản lý thông tin này tại cấp độ mỗi luồng.
Trái lại, nếu quản lý trạng thái điều khiển mạng tại cấp độ hoạt động, thay vì một
luồng dữ liệu nhất định, báo hiệu được định nghĩa như báo hiệu trên mỗi nút. Ví dụ,
H09VT7
13
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
các bản tin điều khiển trao đổi trong khám phá và duy trì các kết nối giữa hai nút đầu
cuối. Trong nghiên cứu này chúng tôi tập trung vào loại báo hiệu này, thay vì báo hiệu
trên mỗi lưu lượng.
Từ phương diện các phương pháp phân phối gói tin, báo hiệu có thể phân lớp thành
hai loại: báo hiệu trong băng và báo hiệu ngoài băng. Báo hiệu trong băng là gửi đi các
dữ liệu và thông tin điều khiển trong cùng một kênh truyền. Trái lại, báo hiệu ngoài
băng là sự trao đổi thông tin điều khiển trong một kênh dữ liệu riêng biệt, hoặc gửi các
gói tin điều khiển và các gói dữ liệu một cách riêng biệt. nghiên cứu này tập trung vào
báo hiệu ngoài băng, được sử dụng trong hầu hết các giao thức định tuyến MANET.
Từ phương diện các thực thể tham gia, báo hiệu mạng có thể phân lớp thành báo
hiệu người sử dụng – mạng, mạng – mạng, và người dùng – người dùng. Báo hiệu
người dùng – mạng liên quan tới các bản tin điều khiển chuyển qua giữa các thiết bị
người sử dụng và một nút mạng. Báo hiệu mạng – mạng là các tín hiệu điều khiển giữa
các nút mạng. Báo hiệu người dùng – người dùng là tín hiệu điều khiển giữa các người
sử dụng đầu cuối. Các mạng MANET không rõ các điểm khác biệt giữa các thiết bị
người dùng và các nút mạng, do đó sự phân biệt báo hiệu như vậy là không tồn tại.
2.1.1. Báo hiệu trong các mạng tùy biến di động
Có một số cơ chế báo hiệu cho các mạng không dây. Ví dụ, hệ thống báo hiệu
INSIGNIA là một khung làm việc QoS dựa trên IP trọng tải nhẹ hỗ trợ sự dành riêng
tài nguyên đầu cuối tới đầu cuối. INSIGNIA sử dụng báo hiệu trong băng để giảm sự

tiêu thụ băng thông của lưu lượng báo hiệu. Nó sử dụng cơ chế định thời soft-state để
duy trì các sự dành riêng tài nguyên. Cụ thể, mỗi luồng liên quan với một bộ định thời
soft-state. Bộ định thời soft-state được làm tươi liên tục giống như các gói dữ liệu liên
quan với một lưu lượng được nhận tại các nút trung gian. Nếu các gói dữ liệu không
được nhận trong một chu kỳ, trạng thái dành riêng kết thúc và tài nguyên được dừng
phân bổ.
Một sự đánh giá hiệu năng của INSIGNIA bao gồm tác động của các khoảng thời
gian chờ soft-state đối với hiệu suất mạng. Các kết quả chỉ ra rằng, cũng như khoảng
thời gian chờ tăng lên, khả năng hỗ trợ các dịch vụ thích ứng của INSIGNIA giảm đi.
Đặc biệt, sự phục hồi sai được quan sát khi các khoảng thời gian chờ nhỏ hơn 2s. Để
loại bỏ các cất giữ và khôi phục sai tài nguyên, một cơ chế thích ứng soft-state timeout
được đề xuất để điều chỉnh các khoảng thời gian timeout dựa trên tỷ lệ gói dữ liệu
trong số đi đến đo được.
Dựa trên các hành vi của chúng trong việc cài đặt/duy trì trạng thái, các cơ chế báo
hiệu hiện tại trong các mạng không dây có thể phân lớp thành hai loại cơ bản: báo hiệu
reactive và báo hiệu proactive.
H09VT7
14
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
i, Báo hiệu reactive
Báo hiệu reactive khởi đầu và kết thúc sự trao đổi bản tin như yêu cầu. Ví dụ sự duy
trì tuyến qua các bản tin HELLO trong AODV là trong thực tế một sự xử lý báo hiệu
reactive, từ các bản tin HELLO được gửi chỉ khi nào có dữ liệu truyền tới các nút đích.
Thông tin trạng thái tuyến chỉ được duy trì trong suốt thời gian chu kỳ truyền dữ liệu.
Sau khi dữ liệu truyền đi, không có bản tin HELLO nào được trao đổi giữa các nút lân
cận trong tuyến.
Báo hiệu reactive thường được phân chia thành ba giai đoạn: báo hiệu khởi tạo, báo
hiệu duy trì và báo hiệu kết thúc. Do đó, các bản tin trong báo hiệu reactive bao gồm
hai loại, các bản tin kích hoạt cài đặt/loại bỏ trạng thái và các bản tin làm tươi giữ các
trạng thái đã cập nhật.

ii, Báo hiệu proactive
Báo hiệu proactive trao đổi các bản tin báo hiệu một cách định kỳ, dựa trên các cơ
cấu soft-state. Xử lý báo hiệu là không tương quan với chuyển tiếp dữ liệu (hoặc các
luồng dữ liệu). Ví dụ, xử lý quảng cáo topo trong hầu hết các giao thức định tuyến
MANET proactive là xử lý báo hiệu proactivce. Các bản tin topo được quảng cáo định
kỳ trong mạng.
Báo hiệu proactive thường không gửi các bản tin kích hoạt riêng biệt để cài đặt
trạng thái. Thay vào đó, nó phải điều chỉnh trạng thái mới vào trong các bản tin báo
hiệu. Bên nhận các bản tin như vậy kiểm tra mỗi bản tin cập nhật trạng thái dựa vào
nơi chứa trạng thái của chúng. Trạng thái mới được cài đặt trong khi trạng thái hiện tại
được làm tươi hoàn toàn. Tương tự, báo hiệu proactive không gửi các bản tin loại bỏ
trạng thái hiện. Thay vào đó, trạng thái lỗi thời bị kết thúc nếu không có sự làm tươi
trong một chu kỳ xác định.
2.1.2. Báo hiệu soft-state
a. Tổng quan báo hiệu soft-state
Khái niệm soft-state được đưa ra đầu tiên bởi Clark trong cuối những năm 1980,
như một cơ chế báo hiệu chủ yếu trong việc duy trì thông tin trạng thái lưu lượng cho
các dịch vụ Internet. Soft-state nghĩa là nó có thể được khôi phục lại nhanh chóng dựa
trên các cập nhật định kỳ như sự thay đổi topo mạng (do thiết bị định tuyến và chuyển
mạch đang hoạt động và không trực tuyến). Trạng thái đòi hỏi tự phục hồi trong
trường hợp mạng lỗi, để trạng thái tổn thất không dẫn tới nhiều hơn một sự mất tạm
thời của dịch vụ đưa ra mà kết nối tồn tại. Báo hiệu soft-state gửi đi một nỗ lực tốt
nhất, các bản tin làm tươi định kỳ để duy trì thông tin trạng thái. Trạng thái sẽ thường
xuyên mất đi và được xóa bỏ trừ khi được làm tươi định kỳ bằng việc nhận bản tin báo
hiệu chỉ thị giá trị của nó. Theo đó, báo hiệu soft-state cần không loại bỏ trạng thái rõ
H09VT7
15
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
ràng nào. Từ đó bản tin mất hoặc trạng thái sai lạc có thể được khôi phục lại bằng các
bản tin làm tươi đến sau, phân phối bản tin đáng tin cậy là không cần thiết.

Mặc dù việc trao đổi các bản tin định kỳ, các nút đầu cuối khôi phục thông tin trạng
thái lưu lượng mà mất đi trong một nút thất bại và thúc đẩy các dịch vụ liên quan với
các lưu lượng. Lý do cho việc sử dụng và triển khai rộng rãi của nguyên lý thiết kế này
là nó làm việc trong nhiều các giao thức internet trong thực tế. Cụ thể, soft-state có các
đặc tính dưới đây:
• Tính mạnh. Soft-state có đủ khả năng “sống sót” dù thất bại. Các hệ thống
xây dựng dựa trên soft-state là tự dàn xếp, từ sự mất các trạng thái phiên có thể
dành lại được một cách tự động và có thể không dẫn tới sự ngừng dịch vụ lâu
dài. Các giao thức soft-state sử dụng cơ cấu timeout để tạo một kênh truyền ảo
và hồi tiếp có thể dự báo, bởi sự mất các bản tin báo hiệu sẽ không tạo ra trạng
thái đơn độc (orphaned state).
• Chi phí điều khiển có thể đự đoán. Chi phí điều khiển của báo hiệu soft-state
được quyết định bởi số lượng trạng thái mạng và các nút, mức độ của khả năng
kết nối của mỗi nút, và các khoảng thời gian làm tươi. Tần số của sự trao đổi
bản tin không thay đổi với các điều kiện mạng. Do đó, các giao thức soft-state ít
có khả năng làm tắc nghẽn mạng với lưu lượng báo hiệu khi các điều kiện mạng
bất thường so với tiêu chuẩn.
• Đơn giản trong sự thực hiện. Một cơ chế soft-state không phụ thuộc vào bất
cứ kỹ thuật khác, như đo lường mạng hoặc sự phát hiện di chuyển. Nó có thể
được triển khai gia tăng mà không có bất cứ nhu cầu nào để thay đổi sự thực
hiện hệ thống hiện tại.
Các đặc trưng của báo hiệu soft-state, tính đơn giản và tính thiết thực, khiến soft-
state là một sự lựa chọn hấp dẫn để duy trì trạng thái trong các mạng MANET, bao
gồm thiết lập liên kết, và để duy trì trạng thái nút.
Mặt khác, cơ chế soft-state có một số hạn chế. Tự bản thân soft-state không cung
cấp các thủ tục hoặc các kỹ thuật thích ứng để thay đổi tần số làm tươi khi topo hoặc
hoạt động mạng thay đổi. Do đó, không có đảm bảo hiệu suất trong trường hợp có các
biến động mạng, và chi phí điều khiển không được tối ưu hóa, mà có thể mang lại các
vấn đề khả năng mở rộng và dẫn tới lãng phí tào nguyên. Thêm vào đó, tần số làm tươi
thường được cấu hình bằng tay, làm tăng tính phức tạp trong sự suy trì hệ thống đặc

biệt dưới các yêu cầu hiệu suất xác định.
b. Phân tích hiệu suất lý thuyết
Raman phát triển một mô hình hàng đợi đa lớp vòng mở cho truyền thông dựa trên
soft-state. Kênh truyền dẫn giữa bên gửi và bên nhận hoạt động như một dịch vụ.
H09VT7
16
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Trạng thái phù hợp và trạng thái không phù hợp được đưa vào hệ thống hàng đợi. Sử
dụng mô hình này, chúng tiến hành phân tích hàng đợi để miêu tả tính nhất quát dữ
liệu và hiệu suất cân bằng dưới hàng loạt các tải trọng công việc, các tỷ lệ mất mạng
và các tỷ lệ kết thúc phiên. Sau đó chúng mở rộng mô hình với hồi tiếp và biểu diễn
thông qua mô phỏng việc thêm vào hồi tiếp cải thiện đáng kể tính nhất quán dữ liệu
mà không làm tăng sự tiêu thụ tài nguyên mạng. Cuối cùng một giao thức truyền tải
soft-state được đề xuất dựa trên sự phân phối xác suất.
Ping đưa ra một phân tích hiệu suất lý thuyết của các giao thức hard-state và soft-
state, bao gồm một phương pháp soft-state hoàn toàn, các phương pháp soft-state với
sự loại bỏ trạng thái hiện tại và sự phân phối bản tin tin cậy, và một phương pháp hard-
state hoàn toàn. Một mô hình Markov thời gian liên tục được phát triển để xác định
hiệu suất báo hiệu trong các điều kiện nhất quán và giá thành trong các kịch bản báo
hiệu multi-hop và single-hop. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc ứng dụng sự loại bỏ trạng
thái hiện tại vào trong phương pháp soft-state về bản chất có thể cải thiện hiệu suất báo
hiệu trong khi đưa ra chi phí lưu lượng thêm nhỏ. Thêm nữa, việc ứng dụng kỹ thuật
phân phối bản tin điều khiển tin cậy vào trong phương pháp soft-state có thể thực hiện
tốt hơn phương pháp hard-state.
Lui nghiên cứu tỉ mỉ tính mạnh của phương pháp báo hiệu soft-state. Nghiên cứu
này phát triển các mô hình đơn giản để so sánh hiệu suất của phương pháp soft-state
với phương pháp hard-state dưới các tình huống như sau: (1) Từ chối dịch vụ (DoS)
tấn công, (2) quá tải (mất) các kênh truyền thông và (3) quảng bá các phiên với số
lượng tham gia biến động. Nghiên cứu kết luận rằng, phương pháp hard-state có thể
được cấu hình để thực hiện tốt hơn phương pháp soft-state, nếu các điều kiện mạng có

thể dự đoán trước. Và phương pháp soft-state mềm dẻo hơn nếu các điều kiện mạng là
không được nhận biết.
c. Định thời có khả năng mở rộng
Báo hiệu soft-state dựa trên mỗi phiên, cũng như sự duy trì lưu lượng trong RSVP,
có vấn đề khả năng mở rộng trong các điều kiện số lượng trạng thái. Ví dụ, cũng như
kích thước và cách sử dụng (tức số lượng của các lưu lượng) của mạng tăng lên, số
lượng trạng thái được duy trì cũng tăng lên. Với phương pháp định thời cố định, luồng
điều khiển tăng lên tuyến tính với số lượng trạng thái lưu lượng, từ các bản tin báo
hiệu riêng biệt được gửi cho mỗi trạng thái luồng.
Để khắc phục vấn đề này, Sharma đề xuất một phương pháp định thời khả năng mở
rộng để giới hạn chi phí luồng điều khiển. Trong nghiên cứu, khoảng thời gian làm
tươi được điều chỉnh tùy theo băng thông khả dụng được bố trí trước (đã phân bổ cho
lưu lượng điều khiển) và số lượng trạng thái được làm tươi. Cụ thể, các bản tin báo
hiệu được gửi trong một kiểu quay vòng để thích ứng sự tiêu thụ băng thông để với sự
H09VT7
17
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
dao động trong số lượng trạng thái mạng theo thời gian. Quyền ưu tiên phân phối bản
tin được đưa ra để kích hoạt các bản tin để cải thiện thời gian phản ứng. Để quyết định
giá trị của các khoảng thời gian định thời thời gian chờ, nghiên cứu đề xuất hai
phương pháp định lượng: (1) kiểm vòng và (2) số trung bình chuyển động trọng số
hàm mũ.
Các phương pháp thích ứng của chúng ta đạt được khả năng mở rộng định tuyến
MANET là khác nhau theo nhiều khía cạnh. Đầu tiên, báo hiệu MANET thường dựa
trên tràn lụt, không dựa trên mỗi phiên, các bản tin làm tươi trạng thái được đưa vào
trong gói tin điều khiển trong sự phân phối. Do đó, chi phí báo hiệu không tăng tuyến
tính với số lượng trạng thái. Thứ hai, động cơ thúc đẩy của định thời khả năng mở
rộng là để nén tiêu thụ băng thông, không có sự cân nhắc hiệu suất báo hiệu, trong khi
các phương pháp của chúng ta chú ý cả hai.
2.1.3. Báo hiệu trong các giao thức định tuyến proacitve

a. HELLO Based Neighbour Detection
Các giao thức định tuyến MANET, như OLSR và AODV, phát hiện các thay đổi
neighbour trong một phương thức proactive: thay đổi định kỳ của các bản tin HELLO.
Ở đây chúng ta chỉ giới thiệu ngắn gọn xử lý khám phá neighbour.
1. Khi bản tin HELLO từ nút B được nhận bởi nút A, nút A check trong tập liên
kết của nó nếu bản tin từ một neighbour hiện tại. Nếu không, một entry liên kết
mới (B
→
A) được tạo lên và được đánh dấu là bất đối xứng; mặt khác, nút A
cập nhật trạng thái của liên kết.
2. Nút A quảng bá một bản tin HELLO, giới hạn B trong danh mục các neighbour
không đối xứng. Khi nhận bản tin này, B phỏng đoán liên kết bất đối xứng (B
→
A). Theo đó, từ khi nó nhận bản tin HELLO từ A, B kết luận rằng liên kết
giữa A và B là bất đối xứng.
3. Nút B quảng bá một bản tin HELLO và thông báo nút A là một hàng xóm SY
M. Nút A nhận bản tin này và đánh dấu entry liên kết bất đối xứng (B
→
A)
giống như (B
↔
A).
4. Thay đổi định kỳ của các bản tin HELLO cho phép các nút giữ dấu vết trạng
thái của các nút láng giềng.
5. Nếu, trong một chu kỳ cố định, nút A không nhận được một bản tin HELLO từ
B, A thừa nhận rằng liên kết tới hàng xóm này đã mất.
Để tránh sự đồng bộ hóa của các gói tin điều khiển (ví dụ như các nút hàng xóm
khác nhau cố gắng truyền lưu lượng điều khiển đồng thời), mỗi nút thêm một jitter đã
được tạo ra một cách ngẫu nhiên vào khoảng thời gian mà các bản tin HELLO được
tạo.

H09VT7
18
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Bởi vì mỗi nút gửi các bản tin HELLO một cách định kỳ, giao thức có thể chịu sự
mất bản tin vừa phải mà không yêu cầu sự truyền dẫn tin cậy. Những sự mất bản tin
như vậy có thể xảy ra một cách thường xuyên trong các mạng vô tuyến do xung đột
hoặc các vấn đề truyền dẫn khác.
b. Phát hiện hàng xóm xuyên lớp (Cross-layer Neighbour Detection)
Ngoài cảm biến hàng xóm dựa trên bản tin HELLO truyền thống, khai báo lớp liên
kết có thể được sử dụng để làm tăng tốc độ phát hiện thay đổi liên kết. RFC 3626 đề
xuất rằng sựu thông báo lớp liên kết có thể tạo điều kiện phát hiện hàng xóm. Nếu
thông tin lớp liên kết là khả dụng cho lớp định tuyến, cái mà miêu tả khả năng kết nối
tới nút láng giềng, thông tin này có thể được sử dụng để duy trì trạng thái neighbour,
như các bổ sung cho kế hoạch cảm ứng neighbour dựa trên bản tin HELLO. Việc đưa
vào các kế hoạch như vậy không có thêm chi phí điều khiển, nhưng yêu cầu hỗ trợ từ
việc thực hiện lớp MAC.
c. Các tham số hiệu năng
Đối với mỗi nghiên cứu hiệu năng, một tập hợp các tham số hiệu năng cần phải
được lựa chọn. Nói chung, hiệu năng của một hệ thống thường được đo trong thời gian
(hoặc sự phản ứng nhanh, tức là thời gian để thực hiện dịch vụ), tỷ lệ (hoặc năng xuất,
tức là tỷ lệ mà dịch vụ được thực hiện) và tài nguyên (hoặc sự tiêu thụ, tức là các tài
nguyên đã dùng trong khi thực hiện dịch vụ). Cụ thể, RFC 2501 định nghĩa một danh
sách các tham số định lượng có thể được sử dụng để đánh giá hiệu năng của các giao
thức định tuyến MANET.
- Tỷ lệ phân phối gói tin (Packet Delivery Ratio – PDR) được xem là số liệu đơn
giản nhất đối với các giao thức định tuyến MANET. PDR là tỷ lệ số gói dữ liệu được
phân phối thành công, tính toán như số các gói dữ liệu nhận được bởi nút đích chia chi
số gói dữ liệu đã gửi đi bởi nút nguồn.
Trong các mạng truyền thông, độ thông qua đầu cuối tới đầu cuối là số lượng dữ
liệu trên đơn vị thời gian (tức là tốc độ dữ liệu) mà được phân phối thành công qua

một mạng, từ một nút tới nút khác qua các liên kết truyền thông. Trong nghiên cứu
này, nó được tính toán như giá trị của dữ liệu đã chuyển đi (theo byte) chia cho thời
gian truyền dữ liệu (khoảng thời gian từ gửi gói dữ liệu đầu tiên tới nhận gói dữ liệu
cuối cùng). Độ thông qua của giao thức định tuyến là tốc độ dữ liệu trung bình mà
được phân phối thành công qua một mạng chạy giao thức định tuyến.
Từ việc định tuyến là để khám phá/lựa chọn các tuyến đường trong một mạng theo
đó để gửi các gói dữ liệu, độ thông qua và PDR đo năng suất và hiệu quả của một giao
thức định tuyến. Đó là, chúng đo số lượng output tạo thành (tức là các gói dữ liệu nhận
được) trên đơn vị input đã sử dụng (tức là trên mỗi gói tin đã gửi). Nghiên cứu này là
H09VT7
19
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
đề xuất các thuật toán báo hiệu hiệu quả để cải thiện hiệu năng phân phối gói tin của
các giao thức định tuyến MANET. Do đó, hiệu suất của các đề xuất của chúng ta có
thể được đánh giá tốt nhất bởi việc so sánh độ thông qua định tuyến (hoặc PDR) các
thuật toán đã đề xuất của các giao thức nguyên thủy.
- Chi phí lưu lượng điều khiển đo số lượng tài nguyên đã tiêu thụ (tức là giá thành)
trong khi thực hiện các hoạt động định tuyến. Các tài nguyên thường bao gồm vòng
đời pin và băng thông. Nghiên cứu này chỉ chú ý tới sự tiêu thụ băng thông, tức là chi
phí lưu lượng điều khiển.
Để đo chi phí báo hiệu, chúng ta đo cả số lượng các bản tin định tuyến và số lượng
byte trong các gói tin định tuyến đã truyền phát. Chi phí định tuyến thông thường
(Normalised routing overhead – NRO) được tính toán để biểu diễn hiệu quả định
tuyến. NRO được định nghĩa như tỷ lệ số lượng các gói tin điều khiển đã phổ biến bởi
mỗi nút trong mạng
c
P
với số lượng các gói dữ liệu đã phân phối qua mạng
d
P

c
d
P
NRO
P
=
Do bản chất quảng bá của việc truyền dẫn chi phí điều khiển, chi phí của một giao
thức định tuyến MANET được tính toán bởi khối lượng các gói tin điều khiển định
tuyến đang nhận bởi mỗi nút trong một mạng MANET, đo bởi số lượng các bản tin
định tuyến và tổng số lượng các bản tin định tuyến theo byte. Chi phí điều khiển đưa
ra một đánh giá cơ bản giá thành hệ thống. Về cơ bản là chi phí luồng lưu lượng điều
khiển sinh ra bởi agent định tuyến MANET là để lập và duy trì trạng thái tuyến. Từ
quan điểm này, hai nhân tố đóng góp vào việc tăng lên của chi phí luồng điều khiển:
quy mô của các gói tin điều khiển (tức là số lượng các nút) và số lượng hop đi qua mà
các gói tin điều khiển được chuyển tiếp (tức là khoảng cách truyền dẫn).
- Trễ đầu cuối tới đầu cuối: nói đến thời gian cho một gói tin được phát qua một
mạng từ nguồn tới đích. Nó được quyết định bởi kích thước của gói dữ liệu và số
lượng hop. Việc phân phối các gói dữ liệu dọc theo một tuyến ngắn hơn thường dẫn
tới trễ đầu cuối nhỏ hơn. Bởi vậy, trễ đầu cuối tới đầu cuối là một tham số hiệu năng
quan trọng khác của các giao thức định tuyến.
Thuật toán báo hiệu đã đề xuất không có tác động trực tiếp tới trễ đầu cuối. Ví dụ
dưới đây đưa ra một giải thích rõ hơn.
H09VT7
20
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Hình 2.1. Tác động của báo hiệu tới trễ đầu cuối
Như chỉ trong hình 4.2, trong trường hợp (1) nút F chuyển động hướng tới các nút
khác và thiết lập một tuyến ngắn hơn
A B F E→ → →

giữa nút A và nút E. Các thuật
toán báo hiệu đã đề xuất giúp phát hiện các sự thiết lập lien kết, và do đó các gói tin đã
gửi từ nút A tới nút E cho phép tuyến mới, cái mà làm giảm trễ trong sự phân phối gói.
Tuy nhiên, trong trường hợp (2), nút F chuyển động xa ra khỏi các nút, dẫn tới sự
đứt liên kết của tuyến
A B F E→ → →
. Các thuật toán báo hiệu khám phá tuyến thay
thế
A B C D E→ → → →
một cách nhanh chóng và giảm drop gói tin. Mặt khác, trễ
trung bình trong sự phân phối gói tin tăng lên từ việc các gói tin đã lưu được phân phối
dọc theo một tuyến dài hơn.
Ngoài những tham số hiệu năng này, chúng ta cũng đo lường một số biến số bên trong,
bao gồm thời gian duy trì liên kết link duration và thời gian duy trì tuyến route
duration. Thời gian duy trì liên kết là thời gian tối đa trong khi đó hai nút nằm trong
khoảng truyền dẫn và tồn tại các liên kết đối xứng giữa hai nút. Thời gian duy trì tuyến
của các giao thức định tuyến proactive là thời gian tối đa trong khi đó (a) mỗi một liên
kết của tuyến giữa các nút được kết nối và đối xứng; (b) tuyến giữ khoảng cách nhỏ
nhất giữa hai nút.
Trong nghiên cứu hiệu suất định tuyến, khối lượng công việc được định rõ như là
lưu lượng dữ liệu đã phân phối trong mạng.
Sự thực hiện các nhiệm vụ định tuyến đối với mỗi nút có thể được biểu diễn bằng
một hàm lợi ích, cái mà xác định số lượng mức độ của sự hài long một nút có được từ
việc sử dụng các tài nguyên mạng. Hàm lợi ích có tính đến năng lượng mà một nút
tiêu thụ cho một mục đích chuyển tiếp gói dữ liệu
D
E
(bao gồm sự truyền thông của
chính nó và việc chuyển tiếp các gói dữ liệu đại diện cho các nút) và năng lượng mà
nút vừa sử dụng khi đang tham gia vào giao thức định tuyến

R
E
(bao gồm phát hiện
lân cận
nb
E
và quảng bá topo
opot
E
). Hàm tiện ích được sử dụng để nghiên cứu các kỹ
thuật báo hiệu lựa chọn bởi một nút như dưới đây:

opo
( , , )
nb t D R
U p s s E E= −
opo
( )
D nb t
E E E= − +
opo opod nb nb t t
p E s E s E
λ
= − −

với p là xác suất một gói dữ liệu được phân phối tới đích chính xác của nó,
nb
s
là tốc
độ các gói tin điều khiển trong sự phát hiện lân cận và

opot
s
là tốc độ các gói điều khiển
trong quảng bá topo. Các nhân tố khác xuất hiện trong hàm tiện ích tương ứng là:
D
E
, năng lượng đã dung cho việc gửi và chuyển tiếp gói dữ liệu.
opoR nb t
E E E= +
, năng lượng đã dung cho việc tham gia vào giao thức định tuyến.
d
E
, năng lượng yêu cầu để gửi hoặc chuyển tiếp một gói dữ liệu.
H09VT7
21
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
λ
, tốc độ luồng dữ liệu
nb
E
, năng lượng yêu cầu để gửi một bản tin phát hiện lân cận.
opot
E
, năng lượng yêu cầu để gửi hoặc chuyển tiếp một bản tin quảng bá topo.
2.2. Giao thức báo hiệu INSIGNIA
INSIGNIA là giao thức báo hiệu được thiết kế riêng cho các mạng tùy biến di động.
Nó hỗ trợ các giải thuật thích ứng, khôi phục, giữ luồng nhanh được thiết kế riêng biệt
để phân phát dịch vụ đáp ứng thời gian thực trong các môi trường MANET.
INSIGNIA thực hiện tiếp cận trong băng bởi việc đóng gói một vài thông tin điều
khiển trong các tùy chọn IP của mỗi gói dữ liệu, mà bây giờ được gọi là tùy chọn

INSIGNIA. Ngoài ra thông tin trạng thái được lưu giữ trong mỗi nút của đường dẫn
cụ thể. Điều này được thực hiện bằng phương pháp trạng thái mềm, tức là, thông tin
trạng thái lưu lượng được làm mới định kì bằng các thông tin tín hiệu nhận được.
INSIGNIA cũng duy trì thông tin trạng thái luồng cho các luồng thời gian thực theo
mô hình từ kết cuối này đến kết cuối khác, báo tin cho các nút nguồn tình trạng luồng
của chúng. Cấu hình này làm cho INSIGNIA là giao thức báo hiệu “nhẹ” thích hợp
cho các MANET. Trong phần này sẽ trình bày các đại lượng điều khiển giao thức và
các thuật toán xử lý báo hiệu.
2.2.1. Các đại lượng điều khiển giao thức
Các đại lượng điều khiển giao thức được mã hóa sử dụng trong trường tùy chọn IP.
Bằng việc áp dụng tùy chọn INSIGNIA trong mỗi tiêu đề gói IP đã tránh được sự phức
tạp của việc hỗ trợ đóng gói trong mạng tùy biến.
Hình 2.2. Tùy chọn INSIGNIA trong tiêu đề gói IPv4
Tùy chọn INSIGNIA hỗ trợ dự phòng, phục hồi và thích ứng lưu lượng. Các loại
dịch vụ thích ứng thời gian thực và nỗ lực tốt nhất được hỗ trợ và chỉ định ở chế độ dự
phòng và các trường kiểu dịch vụ trong tùy chọn IP INSIGNIA như minh họa trong
hình 2.3 bao gồm các đại lượng điều khiển giao thức sau:
H09VT7
22
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Hình 2.3. Cấu trúc trường tùy chọn INSIGNIA
i. Chế độ dự phòng
Trường kiểu dự phòng dài 1 bit. Khi một nút nguồn muốn thiết lập một luồng lưu
lượng đến một điểm đến nó chỉ đơn giản đặt ra bit yêu cầu (REQ) trong tùy chọn IP
của gói dữ liệu để bắt đầu một yêu cầu dự phòng. Về việc tiếp nhận một gói REQ các
nút trung gian thực hiện điều khiển nhập để chấp nhận hoặc từ chối yêu cầu. Khi một
nút chấp nhận yêu cầu, các nguồn tài nguyên được chuyển giao và các gói tiếp theo
được lập lịch cho phù hợp. Ngược lại, nếu yêu cầu bị từ chối các gói tin được xử lý
như những gói tin nỗ lực tốt nhất.
Các gói được nhận bởi các nút với trường kiểu dự phòng của chúng là RES chỉ ra

rằng trước đây chúng đã thông qua kiểm soát tiếp nhận và các nguồn tài nguyên đã
được dành riêng. Trong trường hợp nơi mà một gói RESV được nhận và không có
nguồn tài nguyên nào đã được phân bổ, bộ điều khiển nhận cố gắng ngay lập tức tạo ra
một sự dành riêng. Tình trạng này thường xảy ra khi lưu lượng dành riêng được định
tuyến lại trong suốt thời gian sống của một phiên hoạt động.
ii. Loại dịch vụ
Loại dịch vụ cho thấy mức độ yêu cầu dịch vụ. Cách hiểu về các loại dịch vụ, cái
mà chỉ thị gói tin thời gian thực (RT) hoặc gói tin nỗ lực tối đa (BE), phụ thuộc vào
chế độ dự phòng. Một gói tin với chế độ độ dự phòng thiết lập để REQ và loại dịch vụ
để RT cố gắng để thiết lập một luồng thời gian thực. Yêu cầu băng thông của luồng
được thực hiện trong trường yêu cầu băng thông. Một gói tin với sự thiết lập RES/RT
chỉ ra rằng dự phòng đầu cuối tới đầu cuối trước đây đã được thiết lập bởi INSIGNIA.
Một dịch vụ gói RES/RT có thể bị suy thoái thành dịch vụ RES/BE trong trường hợp
đã xảy ra định tuyến lại và không đủ nguồn tài nguyên có sẵn dọc theo tuyến mới. Cổ
điển, một gói BE không yêu cầu phải bảo lưu tài nguyên để được thực hiện. Tiếp nhận
của một RES/BE bởi một nút đích hoặc chỉ ra một RES/RT không thành công trước
đây do không đủ nguồn tài nguyên để hỗ trợ yêu cầu băng thông hoặc một luồng hoạt
động dự phòng đã xuống cấp đến BE do định tuyến lại và không đủ nguồn tài nguyên
khả dụng trên một tuyến mới.
H09VT7
23
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Các chế độ dịch vụ cho thấy mức độ dịch vụ đảm bảo yêu cầu trong hỗ trợ dịch vụ
thích ứng. Giải thích về các chế độ dịch vụ, cái mà chỉ ra một gói RES hoặc BE bị phụ
thuộc vào tải trọng và chỉ số băng thông, tương ứng. Một gói với chế độ dịch vụ thiết
lập để RES và băng thông thiết lập để MAX hoặc MIN đang cố gắng thiết lập một
dịch vụ dành riêng max hoặc min, tương ứng. Các yêu cầu băng thông của luồng được
thực hiện trong trường yêu cầu băng thông như minh họa trong hình 2.4(c).
Tùy chọn IP cũng mang một dấu hiệu của loại tải trọng, trong đó xác định xem gói
tin là một gói QoS cơ sở (BQ) hoặc QoS tăng cường (EQ). Sử dụng trạng thái gói (chế

độ dịch vụ/ loại tải trọng/ chỉ số băng thông) có thể xác định thành phần của luồng
đang bị suy thoái. Tiếp nhận một gói BE/EQ/MIN hoặc RES/BQ/MIN chỉ ra rằng các
gói QoS tăng cường đã bị xuống cấp để phục vụ nỗ lực tối đa. Bằng cách kiểm tra
trạng thái gói tin nút đích có thể phát lệnh scaling/ drop đến nguồn dựa trên trạng thái
điểm đến minh họa trong hình 2.4(c).
Như trong hình 2.4 các trạng thái nút nguồn, nút trung gian, nút đích hỗ trợ hai
trạng thái dự phòng phụ:
• Chế độ dành riêng max, cung cấp dự phòng cho các luồng QoS cơ sở và các
gói QoS tăng cường. Đây là loại hình dịch vụ đòi hỏi phải dự phòng đầu cuối
tới đầu cuối thành công để đáp ứng nhu cầu băng thông tối đa cần thiết (ví dụ,
RES/EQ/MAX).
• Chế độ dành riêng min, cung cấp dự phòng cho QoS cơ sở và phân phối tốt nhất
cho các thành phần QoS tăng cường (nếu tồn tại). Chế độ dịch vụ này thường
xảy ra khi lưu lượng dành riêng max suy thoái trong mạng. Ví dụ, lưu lượng
dành riêng tối đa có thể gặp phải các nút/ host di động thiếu nguồn tài nguyên
để hỗ trợ cả QoS cơ sở và các thành phần QoS tăng cường kết quả là sự xuống
cấp của các gói QoS tăng cường để phân phối tốt nhất (ví dụ, BE/EQ/MIN).
H09VT7
24
CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH Báo Hiệu Trong Manet
Hình 2.4. Cơ cấu trạng thái tại (a): một host di động nguồn; (b): một nút di động
trung gian; (c): một host di động đích
iii. Yêu cầu băng thông
Yêu cầu băng thông cho phép một nguồn xác định yêu cầu băng thông tối đa
(MAX) và tối thiểu (MIN) của nó cho các dịch vụ thời gian thực thích ứng. Điều giả
định này cho rằng các nguồn đã lựa chọn loại dịch vụ RT. Một nguồn cũng có thể chỉ
đơn giản là chỉ định một yêu cầu băng thông tối thiểu hoặc tối đa. Đối với các dịch vụ
thời gian thực thích ứng lớp cơ sở được hỗ trợ bởi băng thông tối thiểu, trong khi băng
thông tối đa hỗ trợ việc cung cấp các lớp cơ sở và lớp tăng cường giữa nguồn và đích.
Lưu lượng được thể hiện có yêu cầu băng thông tối thiểu và tối đa. Đặc điểm này

thường được sử dụng cho lưu lượng đa độ phân giải (ví dụ, video và âm thanh
MPEG), dữ liệu thời gian thực thích ứng cái mà có các dịch vụ khác biệt và yêu cầu
max-min riêng rẽ hỗ trợ mức ưu tiên của các dữ liệu tổng hợp trên mạng.
iv. Chỉ số tải trọng
Các trường tải trọng cho thấy loại gói tin đang được vận chuyển. INSIGNIA hỗ trợ
hai loại tải trọng: lớp cơ sở (BL) và lớp tăng cường (EL). Ngữ nghĩa của các dịch vụ
thích ứng thời gian thực có liên quan đến các loại tải trọng và nguồn tài nguyên sẵn có.
Các lớp cơ sở và lớp tăng cường có thể đảm bảo thông qua điều khiển phân tán cung
cấp đầu cuối đến đầu cuối và dự phòng tài nguyên. Trong trường hợp các lớp cơ sở và
tăng cường đòi hỏi yêu cầu băng thông tối đa được đáp ứng theo tuyến hiện tại. Quá
trình thích ứng, các hoạt động trong thời kì phục hồi luồng có thể có hiệu lực làm suy
giảm các luồng thời gian thực khi không đủ nguồn lực sẵn có để hỗ trợ băng thông tối
đa. Ví dụ, nếu chỉ có đủ băng thông để đáp ứng nhu cầu yêu cầu băng thông tối thiểu
của lớp cơ sở. Trong trường hợp này, các lớp tăng cường sẽ bị suy thoái xuống các gói
dịch vụ nỗ lực tốt nhất tại các nút tắc nghẽn bằng cách đảo các loại dịch vụ của các gói
lớp tăng cường từ RT thành BE. Khi một nút luồng xuống phát hiện các gói bị suy
thoái chúng sẽ tiết lộ bất cứ nguồn tài nguyên nào có thể đã được giao trước đây để hỗ
trợ các lớp tăng cường vận chuyển. Quá trình thích ứng cũng có khả năng nhân rộng
các luồng lên trong việc khôi phục lợi thế của bất kỳ nguồn tài nguyên sẵn có bổ sung
nào mà có thể gặp phải cùng một tuyến mới. Trong trường hợp này, một luồng có thể
H09VT7
25