nghiên cứu, đề xuất phương pháp tăng hiệu năng cho các ứng dụng multicast trong mạng mesh không dây

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ







ĐỖ THỊ MINH VIỆT




NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP TĂNG
HIỆU NĂNG CHO CÁC ỨNG DỤNG MULTICAST
TRONG MẠNG MESH KHÔNG DÂY

LUẬN VĂN THẠC SỸ















HÀ NỘI - 2007


2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐỖ THỊ MINH VIỆT




NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP TĂNG
HIỆU NĂNG CHO CÁC ỨNG DỤNG MULTICAST
TRONG MẠNG MESH KHÔNG DÂY




Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
Mã số:







LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HẢI CHÂU










3

LỜI NÓI ĐẦU
Mạng mesh không dây là mạng đa chặng của các platform router không dây.
Các router không dây thường cố định nhưng các client và một số router có thể di động.
Mạng mesh không dây được coi là một giải pháp thay thế có giá thành thấp cho các
mạng LAN không dây truyền thống vì không cần triển khai bất cứ một cơ sở hạ tầng
nào để hỗ trợ một mạng mesh. Ngoài ra mạng mesh có khả năng tự-cấu hình, tự-tổ
chức, các node có thể tự động thiế
t lập và duy trì kết nối giữa các node. Mạng mesh có
rất nhiều ưu điểm so với các mạng LAN không dây truyền thống đó là: tính tin cậy,
khả năng chịu lỗi cao và giá thành rẻ.
Multicast là sự truyền dữ liệu từ một node tới nhiều node đích. Cùng với sự
phát triển của công nghệ truyền thông, các ứng dụng multicast ngày càng quan trọng
trong cuộc sống con người. Nhưng một vấn đề đặt ra là hiệ
u năng của các ứng dụng
multicast trong mạng mesh không dây thường thấp vì đặc tính của môi trường mạng
không dây (topo mạng là động, băng thông giới hạn, dung lượng liên kết thay đổi, tốc
độ lỗi cao, …). Rất nhiều giải pháp nhằm nâng cao hiệu năng của các ứng dụng

multicast cho mạng không dây đã được đề xuất. Tuy nhiên, chưa có giải pháp nào giải
quyết một cách tối ưu cho vấn đề này. Hơn nữa, hầu h
ết các giải pháp đều không thích
hợp cho mạng mesh không dây.
Luận văn đề xuất một phương pháp mới nhằm tăng hiệu năng cho các ứng
dụng multicast trong mạng mesh không dây. Phương pháp đề xuất là sự kết hợp của kỹ
thuật thiết kế liên tầng và kỹ thuật mã mạng. Các giao thức đề xuất được thiết kế và
mô phỏng sử dụng bộ mô phỏng mạng NS-2. Luận văn
đã đánh giá hiệu năng của
phương pháp đề xuất và một số các phương pháp đã có. Kết quả mô phỏng cho thấy
phương pháp đề xuất tốt hơn so với các phương pháp khác khi mạng có số node lớn và
khi sự thay đổi điều kiện của môi trường cao.


4
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU Error! Bookmark not defined.

Chương 1 GIỚI THIỆU 6

1.1 Tầm quan trọng và các vấn đề thách thức của các ứng dụng multicast trong mạng
mesh không dây 6
1.2 Các công trình liên quan 7

1.3 Các vấn đề cơ bản về thiết kế liên tầng và kỹ thuật mã mạng 8
1.3.1 Khái niệm thiết kế liên tầng 8
1.3.2 Khái niệm mã mạng 10
1.4 Đóng góp của luận văn 11
1.5 Các phần của luận văn 12

Chương 2 CÔNG NGHỆ MẠNG MESH KHÔNG DÂY VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
MULTICAST 12

2.1 Công nghệ mạng mesh không dây WMN 12
2.1.1 Kiến trúc của mạng WMN 13
2.1.2 Các lợi ích của mạng WMN 15
2.2 Các phương pháp multicast truyền thống 16
2.2.1 Thuật toán định tuyến “Trút đổ” 16
2.2.2 Thuật toán định tuyến “Cây khung” 17
2.2.3 Thuật toán định tuyến “Chuyển tiếp đường-ngược (RPF)” 17

Chương 3 THIẾT KẾ LIÊN TẦNG VÀ MÃ MẠNG TUYẾN TÍNH 19

3.1 Các phương pháp thiết kế liên tầng 19
3.1.1 Tạo các giao diện m
ới 19
3.1.2 Trộn các tầng kề nhau 21
3.1.3 Thiết kế móc nối mà không cần giao diện mới 21
3.1.4 Xác định theo chiều dọc thông qua các tầng 22
3.2 Các đề xuất cài đặt thiết kế liên tầng 22
3.2.1 Truyền thông trực tiếp giữa các tầng 23
3.2.2 Một cơ sở dữ liệu chia sẻ giữa các tầng 23


5
3.2.3 Các trừu tượng hoàn toàn mới 24
3.3 Các thách thức của thiết kế liên tầng 24
3.4 Mã mạng tuyến tính 25
3.4.1 Các khái niệm cơ bản 25
3.4.2 Đạt được cận max-flow thông qua một generic LCM 28

3.4.3 Lược đồ truyền dữ liệu liên quan tới một LCM 31
3.4.4 Xây dựng một generic LCM trên một mạng truyền thông acyclic 35

Chương 4 PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT TĂNG HIỆU NĂNG CHO CÁC ỨNG DỤNG
MULTICAST 39

4.1 Mã mạng tuyến tính ngẫu nhiên 39
4.1.1 Định dạng gói tin 40
4.1.2 Mô hình buffer 42
4.2 Phương pháp liên tầng kinh nghiệm nối routing và điều khiển năng lượng 45
4.2.1 Định luật dung lượng 45
4.2.2 Độ đo tốc độ truyền 45
4.2.3 Độ đo nhiễu 46
4.2.4 PER (Packet Error Rate – tốc độ lỗi gói tin) 47
4.2.5 Chiến lược định tuyến 48

Chương 5 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 54

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58


6

Chương 1 GIỚI THIỆU
1.1 Tầm quan trọng và các vấn đề thách thức của các ứng dụng
multicast trong mạng mesh không dây
Công nghệ truyền thông mạng không dây là một công nghệ đầy tiềm năng với
sự phát triển mạnh mẽ của các mạng tế bào, mạng cục bộ không dây (WLAN) và

mạng diện rộng không dây (WMAN). Tuy nhiên những công nghệ này có một số
nhược điểm. Mạng tế bào cung cấp độ phủ rộng (khoảng cách của trạm cơ sở và máy
khách không dây có thể lên tới hơn 1km), nhưng dịch vụ khá đắt và tốc
độ dữ liệu
thấp. Ngay cả mạng tế bào thế hệ thứ ba (3G) cũng chỉ cung cấp tốc độ dữ liệu lớn
nhất là 2Mbps. Mạng WLAN cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn (khoảng 50Mbps cho
IEEE 802.11a và 802.11g) nhưng chúng lại có độ phủ hạn chế. Để tăng độ bao phủ của
WLAN cần có các điểm truy cập đa kết nối tới một backbone có dây (sự lắ
p đạt này
rất phức tạp và đắt tiền). Các mạng đô thị WMAN (ví dụ gia đình các chuẩn IEEE
802.16) đã khắc phục nhược điểm này, chúng cung cấp tốc độ dữ liệu cao với chất
lượng dịch vụ được đảm bảo cho một số lượng lớn khách hàng (lên tới hàng chục dặm
từ trạm cơ sở). Tuy nhiên, mạng WMAN có nhược điểm là thiếu sự h
ỗ trợ cho người
dùng di động và yêu cầu Line of sight (LOS): nếu một khách hàng không có LOS rõ
ràng tới trạm cơ sở WMAN, họ có thể không nhận được dịch vụ. Ở các nơi có mật độ
các vật cản cao (nhiều nhà cao tầng hay cây cối), hơn một nửa các khách hàng có thể
không được phục vụ vì yêu cầu LOS. Hơn nữa, các trạm cơ sở WMAN thường đắt và
phức tạp.
Các mạng mesh không dây (WMN – Wireless Mesh Networks) là một giải
pháp cho các vấn
đề của các mạng trên. Chúng có thể cung cấp các dịch vụ với giá
thành rẻ, tốc độ dữ liệu cao, độ phủ rộng cho cả các khách hàng cố định và di động.
Mạng WMN là một mạng multihop, nó có ưu điểm là phát triển dễ và nhanh, giá thành
cài đặt và bảo trì thấp, mềm dẻo, khả năng mở rộng về kích cỡ và mật độ cao.
Trong việc truyền thông của mạng máy tính có ba khái niệm: unicast,
multicast, broadcast. Unicast là sự truyền d
ữ liệu từ một nguồn tới một đích. Multicast
là sự truyền dữ liệu từ một node tới nhiều node đích. Broadcast là sự truyền dữ liệu từ
một node tới tất cả các node khác trong mạng.

7
Truyền thông multicast ngày càng quan trọng và được sử dụng trong rất nhiều
ứng dụng hữu ích bao gồm: phân phát nội dung (như các mạng phân tán nội dung, các
mạng ngang hàng P2P), các truyền thông tương tác (như trò chơi trực tuyến), gửi
thông điệp trực tiếp (IM) và hội thảo multimedia.
Các mạng multihop đưa ra những thách thức mới trong việc thiết kế giao thức
mạng không dây. Ví dụ, các giao thức định tuyến mobile-IP được phát triển cho các
mạng tế bào không thể
được áp dụng trực tiếp cho mạng multihop vì không có một
agent ở nhà cố định để phục vụ như một bên chứng nhận routing. Hơn nữa, các giao
thức multicast cho mạng có dây truyền thống lại không thể áp dụng trực tiếp cho mạng
không dây vì đặc tính thay đổi động của môi trường không dây. Các giao thức
multicast thiết kế cho mạng không dây đã có hầu hết không hiệu quả và không thích
hợp cho mạng multihop, đặc biệt là mạng mesh không dây. Chính vì vậ
y, việc nâng
cao hiệu năng cho các ứng dụng multicast trong mạng mesh không dây là một thách
thức lớn.
1.2 Các công trình liên quan
Trong các mạng có dây có hai loại lược đồ multicast mạng phổ biến là: cây
ngắn nhất mỗi-nguồn và cây chia sẻ. Lược đồ cây ngắn nhất mỗi nguồn bao gồm việc
quảng bá gói tin từ nguồn tới tất cả các đích dọc theo cây nguồn sử dụng “reverse path
forwarding”. Một node mạng bất kỳ sẽ chấp nhận gói tin quảng bá từ nguồn S miễn là
gói tin được nhận từ đường ngắn nhất b
ắt nguồn từ S. Một số ví dụ của các giao thức
multicast cây mỗi-nguồn là DVMRP và PIM dense mode. Tuy nhiên, phương pháp
này có một số vấn đề trong mạng không dây. Giả sử một nguồn di chuyển nhanh hơn
so với việc cập nhật của bảng routing. Trong trường hợp này, node chỉ ra là đường bị
sai và các gói multicast bị loại bỏ ở những node này và có thể không bao giờ đến một

số node nhận nào đó. Lược đồ multicast cây chia sẻ duy trì m
ột cây đơn có gốc ở điểm
Rendezvous (RP) (thay vì nhiều cây mỗi-nguồn). Các ví dụ của phương pháp cây chia
sẻ là CBT và PIM sparse mode. Cây chia sẻ ít nhạy cảm với sự di chuyển của nguồn
hơn và có thể phần nào khắc phục được vấn đề nguồn di chuyển nhanh ở trên. Nếu tất
cả các node đều di chuyển nhanh (liên quan tới việc cập nhật bảng định tuyến), giải
pháp cây chia sẻ sẽ thất b
ại. Di động rõ ràng là thách thức lớn trong multicast không
dây.
Một số giao thức multicast không dây đã được đề xuất. Giao thức của
[ABB96] sửa đổi IP multicast và được thiết kế cho các mạng không dây đơn chặng.


8
Lược đồ đề xuất trong [CB95] là một phương pháp multicast dựa trên-RP kết hợp dự
trữ tài nguyên và điều khiển truy cập. Một lược đồ quảng bá tin cậy mức liên kết dựa
trên cây mỗi-nguồn được đưa ra trong [PR97], lược đồ này có khả năng cung cấp các
dịch vụ quảng bá tin cậy tới tất cả các thành viên và mềm dẻo hơn cây khung và hiệu
quả hơn flooding.
Trong những năm gầ
n đây, rất nhiều kỹ thuật mới được đề xuất nhằm giải
quyết bài toán này. Trong đó đáng chú ý là hai kỹ thuật: kỹ thuật tối ưu hóa liên tầng
và kỹ thuật mã mạng.
Ahswede [1] và cộng sự đã chỉ ra rằng sử dụng kỹ thuật mã mạng có thể đạt
được thông lượng tối ưu cho multicast trong khi các kỹ thuật định tuyến truyền thống
không đạt được giá tr
ị tối ưu này. Li và cộng sự [2] đã chỉ ra rằng sử dụng mã mạng
tuyến tính với các trường hữu hạn là đủ để đạt được giá trị tối ưu trong truyền thông
multicast. Koetter và cộng sự [3] đã mô tả một framework đại số để xây dựng một giải
pháp mã mạng. Ho và cộng sự [4] đã đề xuất khái niệm mã mạng ngẫu nhiên để cài đặt

mã mạng trong thực tế
. Katti và cộng sự [7], Deb [8], và Wu [9] đã chỉ ra rằng mã
mạng cung cấp các ích lợi so với các phương pháp truyền thống khác. Karande [10]
chỉ ra sự ích lợi của việc tích hợp các giao thức liên tầng và sự tráo đổi thông tin dựa
trên mã mạng cho việc truyền video không dây.
Yuan [14] đã đề xuất một phương pháp tối ưu hóa liên tầng nối định tuyến và
điều khiển năng lượng trong truyền thông multicast. Kỹ thuật chính sử dụng trong bài
báo là phươ
ng pháp phân tích đối ngẫu cho các bài toán tối ưu hóa lồi.
Luigi [15] đề xuất một phương pháp liên tầng kinh nghiệm nối định tuyến và
điều khiển năng lượng trong mạng mesh không dây. Trong bài báo, Luigi không thực
hiện việc tối ưu hóa năng lượng và định tuyến một lúc mà chia thành hai thuật toán
nhỏ hơn. Đó là thuật toán tối ưu hóa năng lượng cục bộ và thuật toán định tuyến sử
dụng cho các truyền thông unicast.
1.3 Các vấn đề cơ bản về thiết kế liên tầng và kỹ thuật mã mạng
1.3.1 Khái niệm thiết kế liên tầng
Theo truyền thống, một kiến trúc tham chiếu mạng thường được thiết kế theo
các tầng. Phương pháp này chia mạng thành các phần nhỏ hơn với các chức năng khác
nhau. Mỗi một tầng chỉ truyền thông với các tầng ngang hàng nó sử dụng một tập các


9
quy tắc và quy ước. Các giao thức tầng cao hơn tạo các thông điệp và gửi chúng tới
các giao thức tầng thấp hơn thông qua giao diện giữa các tầng. Chúng thêm thông tin
điều khiển của chúng vào các header. Các thông điệp này được đối xử như là dữ liệu ở
giao thức tầng thấp hơn.
Ưu điểm của việc thiết kế theo tầng là đơn giản, dễ chuẩn hóa và linh hoạt
trong việc phát triể
n các giao thức mới (dễ nâng cấp). Các tầng thấp hơn có thể bị thay
đổi mà không ảnh hưởng tới các tầng cao hơn. Các tầng cao hơn có thể tái sử dụng các

chức năng cung cấp bởi các tầng thấp hơn. Tuy nhiên, kiến trúc này ngăn cấm các
truyền thông trục tiếp giữa các tầng không kề nhau; truyền thông giữa các tầng liền
nhau bị giới hạn bởi các lời gọi thủ tục và các hồ
i đáp. Do đó, nhược điểm của cách
thiết kế này là chỉ có thể nghiên cứu và tối ưu hóa từng tầng một cách riêng biệt, trong
khi nếu nối các tầng lại với nhau thì có thể sẽ tạo ra hiệu năng cao hơn.
Mạng không dây có điểm khác biệt lớn với mạng có dây, đó là chất lượng của
các kênh truyền thay đổi liên tục. Do đó, cách thiết kế theo tầng truyền thống s
ẽ không
hiệu quả đối với các mạng không dây, đặc biệt là mạng mesh không dây. Một giải
pháp mới nhằm tăng hiệu năng cho mạng không dây là kỹ thuật thiết kế liên tầng
(cross-layer design). Trong phương pháp này, các giao thức có thể can thiệp vào kiến
trúc tham chiếu, ví dụ, bằng việc cho phép truyền thông trực tiếp giữa các giao thức ở
các tầng không liền nhau hoặc chia sẻ các biến giữa các tầng. Sự can thiệp của kiến
trúc tầng như thế là gọi thiết kế liên tầng đối với kiến trúc tham chiếu.
Định nghĩa: Thiết kế liên-tầng là việc thiết kế các giao thức dựa trên giao tiếp
giữa các tầng khác nhau.
Các mạng đa chặng có thêm các thách thức cho việc thiết kế liên tầng. Trong
khi các mạng tế bào thường tập trung các hoạt động trên một trạm cơ sở đơn, thì trong
mạng đa chặng sự ảnh h
ưởng nhiễu của các truyền thông ở các node khác nhau không
thể bỏ qua. Hơn nữa, còn có các nhiễu do các gói tin có chức năng định tuyến của các
giao thức định tuyến. Cuối cùng, hiệu năng thường chỉ được đo chỉ đối với các traffic
cuối-tới-cuối, vì vậy làm phức tạp hơn cho việc phân tích.
Ưu điểm của thiết kế liên tầng
Thiết kế liên tầng có thể tận d
ụng các tương tác giữa các tầng, đẩy mạnh việc
biến đổi ở tất cả các tầng cho thích nghi dựa trên thông tin tráo đổi giữa các tầng.
Phương pháp này thích hợp với các mạng có môi trường thay đổi nhanh (như mạng
không dây, đặc biệt là mạng mesh).

10
Nhược điểm của thiết kế liên tầng
Thiết kế liên tầng có nhược điểm là khó để mô tả tương tác giữa các giao thức
ở các tầng khác nhau và việc nối tối ưu giữa các tầng có thể dẫn tới các thuật toán
phức tạp. Ngoài ra việc cài đặt thiết kế liên tầng nếu không cẩn thận sẽ dẫn tới các
tương tác không lường trước và ảnh hưởng tớ
i hiệu năng của toàn bộ hệ thống, thậm
chí có thể làm tổn hại đến sự phát triển của mạng không dây về lâu dài.
Hiểu và khai thác các đặc trưng của tương tác giữa các tầng khác nhau là vấn
đề cốt lõi của thiết kế liên tầng.
1.3.2 Khái niệm mã mạng
Ahlswede là người đầu tiên đưa ra khái niệm mã mạng vào năm 2000. Theo
cách truyền thống, sự mã hóa chỉ được sử dụng ở các node nguồn và các node trung
gian chỉ có nhiệm vụ là lưu trữ và chuyển tiếp các gói tin từ node nguồn. Tuy nhiên,
trong kỹ thuật mã mạng, các node trung gian không những có chức năng lưu trữ và
chuyển tiếp mà chúng còn có chức năng xử lý thông tin. Chúng thực hiện việc tổ hợp
các gói tin đến trước khi chuyển đi. Ahlswede đ
ã chỉ ra rằng sử dụng mã mạng có thể
đạt được thông lượng tối ưu cho mạng trong khi các kỹ thuật routing truyền thống sẽ
không thể đạt được thông lượng tối ưu này. Tuy nhiên, kỹ thuật routing truyền thống
có thể được xem như trường hợp đặc biệt của mã mạng khi các đầu ra của một node là
hoán vị của các đầu vào.
Khái niệm: Mã mạng là một kỹ thuật xử
lý dữ liệu trong mạng tận dụng các
đặc trưng của môi trường không dây (nói riêng, kênh truyền thông quảng bá) nhằm
tăng dung lượng hoặc thông lượng của mạng.

Hình 1-1 chỉ ra ví dụ về một mạng cần phải mã hóa bên trong mạng để đạt
được dung lượng và một mạng thì không. Cả hai mạng đều bao gồm các liên kết có


11
dung lượng đơn vị, và một nguồn s phải multicast cùng một thông tin tới hai node
nhận y và z. Các nhãn trên mỗi liên kết thể hiện thông tin được chuyển trên liên kết đó.
Trong mạng bên trái, có thể dùng phương pháp routing truyền thống để multicast ở tốc
độ 2 bit trên một đơn vị thời gian. Tuy nhiên, trong mạng bên phải do xuất hiện liên
kết thắt cổ chai từ w tới x, không tồn tại phương pháp routing nào để multicast ở tốc
độ 2 bit trên một đơn v
ị thời gian. Trong khi đó, sử dụng việc mã hóa có thể đạt được
tốc độ này.
Ưu điểm của mã mạng
Các lợi ích của kỹ thuật mã mạng so với routing là: có thể đạt được tốc độ
truyền tối đa trong ngữ cảnh multicast, có thể tiết kiệm trong việc tận dụng băng
thông, cung cấp cân bằng tải, giúp phục hồi từ các liên kết bị hỏng. (tậ
n dụng tài
nguyên hiệu quả, hiệu quả trong tính toán, và mạnh mẽ (robustness) đối với sự thay
đổi của mạng.)
Nhược điểm của mã mạng
Các nhược điểm của mã mạng: việc mất một gói tin có thể làm cho các node
nhận không khôi phục lại được nhiều gói tin gốc, có một độ trễ nhất định trong việc
giải mã các gói tin ban đầu bởi vì chỉ khi tất cả các gói tin cần thiết đế
n node nhận thì
node nhận mới có khả năng giải mã, cần sự đồng bộ hóa trong mạng thời gian thực,
cần một số các hiểu biết tập trung về topo mạng, có thể thiết kế thuật toán mã hóa chịu
được lỗi, nhưng bộ giải mã phải biết các mẫu bị lỗi (failure pattern).
1.4 Đóng góp của luận văn
Tối ưu hóa liên-tầng và kỹ thuật mã mạng đã nhận được khá nhiều sự quan

tâm trong lĩnh vực mạng không dây trong suốt mấy năm gần đây. Một số nhà nghiên
cứu đã áp dụng các kỹ thuật này để giải quyết bài toán multicast trong mạng không
dây. Tuy nhiên hầu hết các phương pháp đã được đề xuất đều không hiệu quả trong
mạng mesh không dây. Chính vì vậy việc nghiên cứu về việc tối ưu hóa liên-t
ầng và
mã mạng cho mạng mesh không dây là vấn đề có tính thực tiễn.
Trong luận văn, tác giả đề xuất một phương pháp mới là sự kết hợp của kỹ
thuật thiết kế liên tầng và mã mạng nhằm tăng thông lượng cho các ứng dụng multicast
trong mạng mesh không dây. Việc kết hợp nhằm nâng cao những ưu điểm và giảm bớt
nhược điểm của cả hai phương pháp thiết k
ế liên tầng và mã mạng. Nhược điểm của
thiết kế liên tầng là có thể dẫn tới các thuật toán, cách cài đặt phức tạp. Mã mạng có ưu


12
điểm là thiết kế và cài đặt đơn giản. Nhược điểm của mã mạng là sự mất một gói tin có
thể ảnh hưởng tới rất nhiều gói tin khác. Nếu chỉ sử dụng thông tin ở các tầng bên dưới
thì có thể không xác định được những thông tin cần gửi lại, trong khi đó phương pháp
liên tầng có thể làm được điều này. Như vậy, phương pháp kết hợp có thiết kế, cài
đặt
đơn giản hơn và hệ thống sẽ ít lỗi hơn.
Phương pháp này thích hợp cho các mạng mesh có điều kiện thay đổi nhanh
và số các node là lớn. Luận văn mô phỏng đề xuất mới trên bộ mô phỏng mạng NS-2
và so sánh với các phương pháp routing khác như MAODV, AODV, DSDV và DSR.
Kết quả mô phỏng đã chỉ ra rằng phương pháp đề xuất có hiệu năng tốt hơn các
phương pháp này.
1.5 Các phần của luận văn
Luận văn được chia thành 4 chương,

Chương 2 CÔNG NGHỆ MẠNG MESH KHÔNG DÂY

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP MULTICAST
2.1 Công nghệ mạng mesh không dây WMN
Các mạng mesh không dây là tập hợp các node cố định và di động kết nối
thông qua các liên kết không dây để tạo nên một mạng không dây đa chặng
(multihop).
Trong khi các mạng không dây truyền thống như WLAN, WMAN, mạng tế
bào cần có một thiết bị trung tâm (điểm truy cập hoặc trạm cơ sở) cho truyền thông
không dây, mạng WMN không cần một thiết bị trung tâm như vậy. Trong mạng
WMN, mỗi node đóng vai trò là máy khách và router. Nó chuyển tiếp các gói tin tới
các node khác khi máy nguồ
n và máy đích cách nhau nhiều hơn một chặng.
Mạng WMN có khả năng tự-cấu hình và tự-tổ chức. Khi một node tham gia
vào mạng hay dời đi khỏi mạng, mạng có khả năng cấu hình lại để thích nghi với
những thay đổi trong mạng. Thiết lập mạng là tự động và trong suốt đối với người
dùng. Khi thêm một node vào mạng, node này sẽ tự động tìm các router không dây


13
khác và đường tới mạng có dây. Các router không dây trong mạng cũng tự cấu hình lại
cho phù hợp. Vì lý do này mà mạng WMN có thể dễ dàng mở rộng.
2.1.1 Kiến trúc của mạng WMN
Mạng WMN bao gồm hai loại node: mesh router và mesh client.
Mesh router có chức năng định tuyến các gói tin trong mạng. Chúng có một số
giao diện không dây có thể có công nghệ giống nhau hoặc khác nhau. Hơn nữa chúng
có chức năng của gate/bridge làm cho mạng có khả năng tích hợp với các mạng không
dây đã có như mạng tế bào, Wi-Fi, Wi-MAX, mạng cảm biến (sensor network).
Mesh client là các thiết bị không dây như laptop, máy tính để bàn, PDA,
Pocket PC, điện thoại cầm tay được trang bị một card giao diện mạng không dây
(NIC) và có th
ể kết nối trực tiếp tới các mesh router. Các máy khách không có NIC

không dây có thể truy cập vào mạng bằng cách kết nối với các mesh router thông qua
Ethernet.
Có 3 loại kiến trúc mạng WMN: mạng infrastructure mesh, mạng client mesh
và mạng mesh lai.
Mạng Infrastructure mesh
Trong kiến trúc này các mesh router hình thành nên mạng mesh cung cấp
đường backbone cho các máy client và có khả năng tích hợp các mạng không dây đã
có như mạng Wi-Max, Wi-Fi, mạng tế bào, mạng cảm biến. Các client có thể kết nối
với mạng WMN thông qua kết nối có dây hoặc không dây.


14

Mạng client mesh
Trong mạng client mesh, các client kết nối trực tiếp với nhau và hình
thành nên mạng ngang hàng. Không cần có mesh router trong kiến trúc này. Các client
có chức năng của cả các router như định tuyến và tự cấu hình.


Mạng mesh lai
Mạng mesh lai là kết hợp của kiến trúc infrastruture mesh và client mesh. Các
mesh router cung cấp đường backbone cho kết nối tới các mạng không dây khác. Các
client khong dây có thể truy cập tới mạng WMN bằng việc kết nối trực tiếp tới các
mesh router hoặc các client khác.


15

2.1.2 Các lợi ích của mạng WMN
Ngày nay các kết nối Internet băng thông rộng sử dụng dây cáp hay các đường
thuê bao số (DSL) . Tuy nhiên, một số lượng lớn dân số (đặc biệt ở các vùng nông
thôn, các thành phố lớn, thậm chí ở các nước đã phát triển) không có cơ sở hạ tầng
băng thông rộng cần thiết (dây cáp vô tuyến hay dây cáp điện thoại chất lượng tốt) để
kết nối Internet. Hơn nữa việc cài đặt các cơ sở hạ t
ầng yêu cầu (đặc biệt là việc cài đặt
các dây cáp mới) là cực kỳ đắt đặc biệt là đối với các nhà cung cấp dịch vụ Internet
ISP.
Các mạng WMN cung cấp công nghệ truy cập Internet băng thông rộng với rất
nhiều lợi ích:
• Đầu tư ban đầu thấp: Vì không cần cài đặt cáp, kinh phí đầu tư ban đầu
giảm đi đáng kể. Một mạng WMN cơ bản cung cấp một vùng phủ
tối thiểu
có thể được sử dụng để phục vụ các khách hàng đầu tiên; khi số khách
hàng tăng lên, mạng có thể được nâng cấp lên. Ngoài ra, các sóng radio
802.11 đã trở nên khá rẻ nhưng các sóng radio vẫn là một trong những
phần đắt nhất của một mạng. Trong khi đó, mỗi node trong mạng mesh
hoạt động vừa như một client vừa như một repeater, như vậy sẽ tiết kiệm
được số các radio c
ần thiết.


16
• Độ phủ khách hàng cao: Vì khả năng định tuyến đa chặng của mạng,
client không cần phải kết nối trực tiếp với một trạm cơ sở đơn miễn là một
client có kết nối tới bất kỳ một client khác, nó có thể truy cập tới Internet.
Người ta đã chỉ ra rằng, đặc biệt đối với các trường hợp có vật cản lớn (tòa
nhà cao tầng hay cây c
ối), một mạng WMN có thể tăng độ phủ của mạng

lên đáng kể so với một giải pháp điểm-tới-nhiều điểm (ví dụ IEEE 802.16).
• Dễ dàng và đơn giản: Các router được cấu hình tự động, nên việc cài đặt
là đơn giản. Thêm một khách hàng mới tới vào một mạng WMN đã tồn tại
có thể chỉ mất vài giờ đồng hồ thay vì vài tháng khi cài đặt các dây m
ới
cho cáp hay DSL.
• Tin cậy: Đặc trưng của topo mesh và định tuyến adhoc làm cho mạng có
khả năng đối phó được với những thay đổi của điều kiện môi trường và lỗi
xảy ra ở các node. Đặc biệt nếu đa gateway được sử dụng, tất cả các điểm-
lỗi đơn bị loại bỏ. Một giao thức định tuyến có thể định tuyến lại nhanh
chóng xung quanh điểm hoặc node bị lỗi, và trong trường hợp gateway lỗi,
nó có thể phân phối lại các node cho gateway gần nhất.
• Năng lượng: Các node của một mạng mesh – ngoại trừ những node duy trì
một đường up-link với Internet - có thể được xây dựng với yêu cầu năng
lượng thấp.
• Tích hợp: Mạng WMN có thể dễ dàng tích hợp với các công nghệ mạng
đã có (mạng tế bào, mạng Wi-Fi, Wi-MAX, mạ
ng cảm biến)
2.2 Các phương pháp multicast truyền thống
Việc triển khai các thuật toán định tuyến multicast trong một mạng lớn là một
công việc phức tạp. Luận văn sẽ trình bày một số thuật toán định tuyến multicast
truyền thống, bắt đầu từ thuật toán đơn giản nhất như “flooding” (trút đổ) hoặc
“spanning trees” (cây khung) trước khi mô tả “reverse path forwarding” (chuyển tiếp
đường ngược), “Steiner trees,” (cây Steiner) hoặc “core-based trees” (cây dựa trên lõi)
2.2.1 Thuật toán định tuyến “Trút đổ”
Có một số biến dạng của thuật toán trút đổ, nhưng tất cả chúng cùng chia sẻ
một nguyên lý chung. Một node trong mạng sẽ nhận một gói tin được gửi tới một đích
multicast. Đầu tiên nó sẽ cố gắng xác xác định rằng đây có phải là lần đầu tiên nhận

17
một gói tin nhất định hay không. Nếu là lần đầu tiên, nó sẽ gửi một bản sao của gói tin
trên tất cả các giao diện (ngoại trừ giao diện đến), đảm bảo rằng gói tin thực sự đang
đến tất cả các đích đến trong mạng.
Thuật toán trút đổ được sử dụng chủ yếu khi cần tính chất robustness của
mạng. Nó không phụ thuộc vào bất cứ loại bảng định tuyế
n nào, và ích lợi của nó là ít
xảy ra lỗi truyền vì gói tin sẽ được nhận bởi tất cả các đích vì sẽ tồn tại ít nhất một
đường. Nhưng thuật toán này cần cả tài nguyên về bộ nhớ vì nó cần một điểm vào cho
mỗi gói tin và tài nguyên truyền thông vì nó sử dụng tất cả các đường có sẵn.
Ưu điểm của thuật toán trút đổ:

Nhược điểm của thuật toán trút đổ:
• Thuật toán này rất lãng phí băng thông. Trong khi một thông điệp chỉ có
một đích đến thì nó được gửi tới tất cả các host. Điều này làm tăng tải cực
đại của mạng.
• Các thông điệp bị nhân bản trong mạng cũng làm tăng tải lên băng thông
mạng cũng như tăng độ phức tạp xử lý trong việc
2.2.2 Thuật toán định tuyến “Cây khung”
Một giải pháp hiệu quả hơn trút đổ là kỹ thuật “cây khung” ví dụ được sử
dụng bởi “các cầu media-access-control (MAC)” . Để tránh lặp, …
Khi cây khung đã được xây dựng, việc truyền các gói tin multicast trở nên đơn
giản. Khi nhận được một gói tin multicast, nó lập tức chuyển tiếp tới tất cả các liên kết
đi ra mà thuộc cây khung. Vì cây khung là không lặp, nên đảm bảo rằng gói tin sẽ
không bị lặp, và gói tin sẽ tới tất c
ả các đích.
Kỹ thuật cây khung thì robust và không yêu cầu nhiều bộ nhớ: chỉ cần các
biến trên mỗi giao diện mạng để xác định rằng nó “on” (bật) hay “off” (tắt) cây khung.
Nhưng cây khung cơ bản có 2 nhược điểm: nó không quan tâm tới các thành viên của
nhóm và nó tập trung tất cả các traffic vào một số lượng nhỏ các đường đi.

2.2.3 Thuật toán định tuyến “Chuyển tiếp đường-ngược (RPF)”
Thuật toán này dùng để tránh việc nhân bản trên các liên kết đa-truy cập.
Thuật toán RPF lấy ưu điểm bảng định tuyến là hướng tới mạng và tính toán một cây
khung trên mỗi node nguồn. Ở dạng đơn giản nhất, thuật toán RPF làm việc như sau:


18
1. Khi nhận được một gói tin multicast, đánh dấu node nguồn S và giao diện I.
2. Nếu I thuộc đường ngắn nhất hướng tới S, nó forward tới tất cả các giao diện
khác I.
3. Nếu I không thuộc đường ngắn nhất hướng tới S, gói tin sẽ bị loại bỏ




19
Chương 3 THIẾT KẾ LIÊN TẦNG VÀ MÃ MẠNG
TUYẾN TÍNH
3.1 Các phương pháp thiết kế liên tầng
Kiến trúc tầng có thể được can thiệp theo các phương pháp cơ bản sau:
• Tạo ra các giao diện mới (các hình 1a-c)
• Trộn các tầng kề nhau (hình 1d)
• Thiết kế việc kết nối mà không có các giao diện mới (hình 1e)
• Xác định theo chiều dọc thông qua các tầng (hình 1f)
3.1.1 Tạo các giao diện mới
Một số các thiết kế liên tầng yêu cầu việc tạo các giao diện mới giữa các tầng.
Các giao diện mới được sử dụng cho việc chia sẻ thông tin giữa các tầng trong quá
trình chạy. Sự can thiệp kiến trúc ở đây là sự tạo ra một giao diện mới không có trong
kiến trúc tầng. Chúng ta chia loại này thành 3 loại nhỏ tùy thuộc vào hướng của luồng
dữ liệu theo các giao diện mới:

• Upward: từ các tầ
ng thấp hơn tới một tầng cao hơn
• Downward: từ các tầng cao hơn tới một tầng thấp hơn
• Back and forth: lặp lại luồng dữ liệu giữa hai tầng




20

Hình 1. Các phương pháp thiết kế liên tầng (các hình chữ nhật thể hiện các tầng giao
thức).

Upward Information Flow (Luồng thông tin đi lên)
Một giao thức tầng cao hơn yêu cầu một số thông tin từ các tầng thấp hơn tại
thời gian chạy dẫn tới việc tạo ra giao diện mới từ các tầng thấp hơn tới tầng cao hơn
như chỉ ra trên hình 1a. Ví dụ, nếu đường cuối-tới-cuối TCP chứa một liên kết không
dây, các lỗi trên liên kết không dây có thể đánh lừa bên gửi TCP về độ t
ắc nghẽn của
mạng và dẫn tới giảm hiệu năng của hệ thống. Tạo các giao diện từ các tầng thấp hơn
tới tầng vận chuyển làm cho các thông tin nhận được chính xác hơn trong những
trường hợp như vậy. Ví dụ, thông báo tình trạng tắc nghẽn từ router tới tầng vận
chuyển ở bên gửi TCP có thể nói cho bên gửi TCP biết liệu có tắc nghẽn trong mạng
hay không, làm cho nó bi
ết được lỗi là do liên kết không dây hay do tắc nghẽn mạng.
Một ví dụ tương tự đối với tầng MAC dưới dạng các điều biến thích nghi kênh hay các
lược đồ thích nghi liên kết. Ý tưởng là tầng MAC sẽ thay đổi các tham số của việc
truyền (ví dụ như năng lượng, điều biến, tốc độ mã hóa) cho phù hợp với điều kiện
kênh truyền vì tầng MAC biết được đ
iều kiện này nhờ một giao diện từ tầng vật lý.

Downward Information Flow (Luồng thông tin đi xuống)
Một số đề xuất thiết kế liên tầng dựa trên việc thiết lập tham số ở các tầng thấp
hơn ở thời gian chạy sử dụng một giao diện trực tiếp từ một tầng cao hơn nào đó, như


21
mô tả ở hình 1b. Ví dụ, các ứng dụng có thể thông báo cho tầng liên kết biết về yêu
cầu độ trễ của nó, và tầng liên kết sau đó đối xử với các gói tin từ các ứng dụng với độ
ưu tiên khác nhau.
Upward information flow phục vụ với mục đích là thông báo cho các tầng cao
hơn điều kiện bên dưới của mạng, downward information flow có mục đích cung cấp
các gợi ý cho các tầng thấp hơn cách xử lý dữ li
ệu.
Back and Forth Information Flow (Luồng thông tin đi lên và đi xuống)
Hai tầng thực hiện các tác vụ khác nhau có thể hợp tác với nhau trong lúc
chạy. Điều này có nghĩa là có vòng lặp giữa hai tầng với luồng thông tin lên và xuống.
Sự can thiệp kiến trúc ở đây sẽ tạo ra hai giao diện mới.
Ví dụ, tầng vật lý và tầng MAC hợp tác với nhau trong việc giải quyết xung
đột ở đường uplink của một hệ thống mạng LAN không dây. V
ề cơ bản, với việc cải
thiện việc xử lý tín hiệu ở tầng vật lý, nó trở thành có thể khôi phục lại các gói tin từ
các xung đột. Vì vậy trong lúc dò ra một xung đột, đầu tiên trạm cơ sở đánh giá số
lượng người dùng có xung đột, sau đó yêu cầu số lần truyền lại thích hợp từ tập các
người dùng xung đột. Sau đó, xử lý tín hiệu ở tầng vật lý để
cho trạm cơ sở tách rời tín
hiệu từ tất cả các người dùng xung đột.
3.1.2 Trộn các tầng kề nhau
Một cách thiết kế liên tầng khác là gộp hai hay nhiều tầng kề nhau lại tạo
thành một tầng mới. Dịch vụ cung cấp bởi tầng mới này là kết hợp của các dịch vụ
cung cấp bởi từng tầng riêng rẽ. Kiến trúc này không cần tạo ra các giao diện mới.

Tầng mới này có thể giao tiếp với các tầng còn lại của stack thông qua giao diện đã tồn
tại trong kiến trúc ban đầu.
3.1.3 Thiết kế móc nối mà không cần giao diện mới
Một loại khác của thiết kế liên tầng liên quan tới việc móc nối hai hay nhiều
tầng ở thời điểm thiết kế mà không tạo ra bất cứ một giao diện mới nào để chia sẻ
thông tin. Trong khi không có giao diện mới nào được tạo, cái giá phải trả ở đây là
không thể thay thế một tầng mà không làm thay đổi tương ứng các tầng khác.
Ví dụ, một hệ thống xem xét việc thiết kế
một tầng MAC cho đường uplink
của một mạng LAN không dây khi tầng vật lý có khả năng nhận nhiều gói tin một lúc.


22
Khả năng này ở tầng vật lý làm thay đổi đáng kể vai trò của tầng MAC, vì vậy nó cần
được thiết kế lại.
3.1.4 Xác định theo chiều dọc thông qua các tầng
Trong kiến trúc này, các tham số được mở rộng dọc qua các tầng. Về cơ bản,
hiệu năng ở tầng mạng là một hàm của các tham số ở tất cả các tầng bên dưới nó. Vì
vậy, có thể tưởng tượng được rằng việc móc nối các tầng có thể giúp cho việc đạt được
hiệu năng tốt hơn việc thiết lập riêng lẻ từng tham số trong thiết kế theo tầ
ng.
Ví dụ, trong một hệ thống yêu cầu độ trễ yêu cầu sự tồn tại của ARQ (yêu cầu
lặp lại tự động) tầng liên kết, ARQ lại trở thành đầu vào cho việc quyết định tốc độ lựa
chọn thông qua lược đồ điều biến thích nghi-kênh.
Xác định theo chiều dọc có thể được làm theo một cách tĩnh, có nghĩa là việc
thiết lập các tham số đi qua các tầ
ng ở thời gian thiết kế với một số độ đo tối ưu. Nó
cũng có thể được làm động ở thời gian chạy. Xác định theo chiều dọc tĩnh không khó
khăn khi thực hiện cài đặt vì các tham số có thể được điều chỉnh một lần ở thời gian
thiết kế và sau này không chỉnh sửa gì chúng nữa. Mặt khác, xác định theo chiều dọc

động yêu cầu các kỹ thuậ
t để truy xuất và cập nhật các giá trị của các tham số được tối
ưu hóa từ các tầng khác nhau. Điều này có thể dẫn tới cái giá đáng kể cho overhead, và
cũng áp đặt các yêu cầu chặt chẽ lên các tham số truy xuất và cập nhật tiến trình để
đảm bảo rằng sự hiểu biết về trạng thái của ngăn xếp là kịp thời và chính xác.
3.2 Các đề xuất cài đặt thiết kế liên tầng
Có ba loại phương pháp cài đặt:
• Truyền thông trực tiếp giữa các tầng (hình 1a)
• Một cơ sở dữ liệu chia sẻ giữa các tầng (hình 1b)
• Một trừu tượng hóa mới hoàn toàn (hình 1c)



23

Hình 2. Các phương pháp thiết kế kiến trúc cho các truyền thông không dây

3.2.1 Truyền thông trực tiếp giữa các tầng
Truyền thông trực tiếp giữa các tầng là cho phép thông tin trong thời gian chạy
có thể chia sẻ giữa các tầng, có nghĩa là cho phép chúng giao tiếp lẫn nhau, như ở hình
1a. Nói cách khác, một biến thuộc một tầng nào đó mà các tầng khác có thể thấy được.
Ngược lại, ở kiến trúc theo tầng chặt chẽ, mỗi tầng quản lý các biến của nó, và các
biến của nó không bị truy cập bởi các tầng khác.
Có nhiều cách để các tầng có thể
truyền thông với các tầng khác. Ví dụ, các
header giao thức có thể được sử dụng để các dòng thông tin có thể di chuyển giữa các
tầng. Cách khác, các thông tin liên tầng phụ thêm có thể được coi như các gói tin nội
bộ.
3.2.2 Một cơ sở dữ liệu chia sẻ giữa các tầng
Có một cơ sở dữ liệu chung mà tất cả các tầng có thể truy cập. Theo một cách

nào đó một cơ sở dữ liệu giống như một tầng mới, cung cấp các dịch vụ lưu trữ/truy
xuất thông tin cho tất cả các tầng.
Cách tiếp cận này đặc biệt thích hợp cho các xác định dọc thông qua các tầng.
Một chương trình tối ưu có thể giao tiếp với các tầng khác nhau một l
ần thông qua cơ
sở dữ liệu chia sẻ. Thách thức ở đây là việc thiết kế tương tác giữa các tầng khác nhau
và cơ sở dữ liệu chia sẻ.


24
3.2.3 Các trừu tượng hoàn toàn mới
Ví dụ một đề xuất [13] đã thể hiện một cách mới để tổ chức các giao thức: các
giao thức được đặt trong các heap, chứ không phải trong các ngăn xếp như trong kiến
trúc tầng thông thường.
Một cách tổ chức các giao thức theo cách mới lạ như vậy yêu cầu đã nhận
được sự quan tâm vì chúng cho phép các tương tác sâu giữa các khổi giao thức. Vì
vậy, chúng có tính mềm dẻo, ở cả thời gian thiế
t kế cũng như thời gian chạy. Tuy
nhiên, chúng thay đổi các giao thức đã có và vì vậy có thể dẫn tới việc cài đặt lại hoàn
toàn các giao thức ở mức hệ thống.
3.3 Các thách thức của thiết kế liên tầng
Khi thiết kế môt kiến trúc liên tầng, các nhà thiết kế liên tầng cần xem xét một
số vấn đề sau:
• Các đề xuất thiết kế liên tầng khác nhau cùng tồn tại với các đề xuất khác
như thế nào?
• Ý tưởng thiết kế liên tầng này có thể ngăn cản sự đổi mới trong tương lai
hay không?
• Các thiết kế liên tầng như thế nào sẽ ảnh hưởng đáng k
ể lên hiệu năng của
mạng và vì vậy nên tập trung nhiều vào các thiết kế liên tầng nào?

• Trước khi đưa ra một đề xuất thiết kế mới, có tìm hiểu kỹ về ảnh hưởng
của các tương tác giữa các tham số ở các tầng khác nhau đối với hiệu năng
mạng hay không?
• Dưới điều kiện môi trường và mạng nào thì đề xuất thiết kế liên tầng nào là
thích hợp?
• Các giao diện/kỹ thuật được sử dụng để chia sẻ thông tin giữa các tầng cần
được chuẩn hóa hay không?
• Vai trò của tầng vật lý trong các mạng không dây là gì?
• Cái nhìn truyền thống về mạng là coi mạng là một tập các liên kết điểm-
điểm có thích hợp cho các mạng không dây hay không?


25
3.4 Mã mạng tuyến tính
Trước đây mã hóa (coding) chỉ được sử dụng ở tầng vật lý của node nguồn. R.
Ahlswede là người đầu tiên đưa ra khái niệm mã mạng (network coding). Kỹ thuật này
sử dụng kỹ thuật mã hóa ở các tầng khác ở các node trung gian. Ý tưởng chính của kỹ
thuật này là dữ liệu được trộn lại ở node trung gian trước khi gửi đi. Ahlswede đã
chứng minh rằng, không để đạt được thông lượng multicast tối ưu với k
ỹ thuật routing
truyền thống, trong khi đó sử dụng kỹ thuật mã mạng có thể đạt được thông lượng tối
ưu này. Kỹ thuật routing có thể được xem như trường hợp đặc biệt của mã mạng khi
các đầu ra của một node là hoán vị của các đầu vào.
Bài toán multicast là cho một node nguồn và một tập các node đích (sink).
Tìm đường đi để truyền dữ liệu từ một node nguồn tới mộ
t tập các node đích một cách
nhanh nhất.
Trong chương này, luận văn đưa ra các khái niệm cơ bản, đặc biệt là khái
niệm multicast mã-tuyến tính (linear-code multicast - LCM) . Với một “generic”
LCM, mỗi node có thể đồng thời nhận thông tin từ nguồn với tốc độ bằng với cận trên

luồng-cực đại. Luận văn mô tả cách cài đặt vật lý của một LCM khi mạng là acyclic,
sau đó với mạng là cyclic. Tiếp theo, luận văn mô t
ả một thuật toán tham lam để xây
dựng một generic LCM cho một mạng acyclic. Cùng một thuật toán này được áp dụng
cho mạng cyclic bằng cách mở rộng mạng thành một mạng acyclic. Tuy nhiên, kết quả
này trong một “time-varying” LCM yêu cầu độ phức tạp về cài đặt.
Mô hình mạng
Dùng một đồ thị G liên thông G=(V,E) để mô hình một mạng máy tính, với E
là tập các cạnh của đồ thị, V là tập các node của mạng. Chỉ một node trong mạng đượ
c
gọi là node nguồn s, một tập các node t1, t2, …tL được gọi là node đích (sink). Cho
một giá trị xác định L, vấn đề sẽ ở đây là vấn đề 1-nguồn L-đích.
3.4.1 Các khái niệm cơ bản
Trong phần này này, luận văn giới thiệu một số khái niệm và thuật ngữ trong
lý thuyết đồ thị sẽ được sử dụng luận văn. Sau đó luận văn sẽ giới thiệu khái niệm của
một LCM - một mô tả đại số của mã hóa tuyến tính trên một mạng truyền thông.
Qui ước: Kí hiệu một node không phải nguồn là T,U,W,X,Y hoặc Z. Kí hiệu
một kênh từ X tới Y là XY.