Nghiên cứu nâng cao hiệu năng giao thức định tuyến cho mạng MANET

B GIÁO DO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI


Cung Trọng Cƣờng





NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
CHO MẠNG MANET


LUN ÁN TIH THNG THÔNG TIN










Hà Nội - 2015

B GIÁO DO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



Cung Trọng Cƣờng



NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
CHO MẠNG MANET


Chuyên ngành: H thng thông tin
Mã s: 62480104


LUẬN ÁN TIẾN SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN


NG DN KHOA HC:
1. GS.TS Nguyn Thúc Hi
2. PGS.TS Võ Thanh Tú





Hà Ni - 2015

i


LỜI CẢM ƠN

Lun án tih thng thông tin Nghiên cứu nâng cao hiệu năng giao thức định
tuyến cho mạng MANETc hoàn thành trong thi gian hc tp, nghiên cu ti Vin
Công ngh Thông tin và Truyi hc Bách khoa Hà N c kt qu
c ht Tôi xin bày t lòng bi sc n thng dn GS.TS Nguyn
Thúc Hng nghiên cng dn khoa hc,
ch dn thc hin nghiên cu lun án ng gii quyt
nhng v c th n lun án.
Tôi xin trân trvin Công ngh Thông tin và Truyi hc Bách
khoa Hà N tr và tu kin thun li cho tôi trong quá trình hc tp và
nghiên cu.
ng Công nghip Hu, cùng tp
th cán b, ging viênng nghip tu kin, h tr  cho tôi
tham gia công tác hc tp, nghiên cu và hoàn thành lun án.
Xin trân trt c các nhà khoa hc, các chuyên gia c
và góp ý hoàn thin cho lun án.
Cui cùng, tôi xin bày t lòng bin b m, v và con tôi, cùng tt c
nhng nghi ng h
nhi u kin hoàn thành lun án này.
Hà Nội, Tháng 03 năm 2015



Cung Trng

ii

LỜI CAM ĐOAN

Nghiên cứu nâng cao hiệu năng giao thức định tuyến
cho mạng MANETu ca riêng tôi.
Các kt qu, s liu nêu trong lun án là trung thc, mt phc công b trên
trên các tp chí khoa hc chuyên ngành, phn còn ltng c ai công b trong bt
k công trình nào khác.
Hà Nội, Ngày 29 tháng 03 năm 2015
Tp th ng dn Nghiên cu sinh


GS.TS Nguyễn Thúc Hải Cung Trọng Cƣờng


PGS.TS Võ Thanh Tú

iii

MỤC LỤC
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục các hình vẽ
Danh mục các bảng biểu
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU
NĂNG…………………. 8
1.1 Tổng quan về mạng không dây 8

1.2 Tổng quan về mạng MANET và ứng dụng 12
1.3 Các yếu tố ảnh hưởng hiệu năng và phương pháp đánh giá hiệu năng mạng MANET 14
1.3.1 Các vấn đề định tuyến trong mạng MANET 14
1.3.2 Vấn đề sử dụng các thuật toán định tuyến trong mạng MANET 15
1.3.3 Các yếu tố cơ bản đánh giá hiệu năng mạng 17
1.3.4 Các phương pháp đánh giá hiệu năng mạng 18
1.3.5 So sánh các phương pháp đánh giá hiệu năng mạng và áp dụng cho mạng MANET 20
1.4 Công nghệ tác tử và ứng dụng cho mạng MANET 21
1.4.1 Giới thiệu 21
1.4.2 Mô hình của tác tử và ứng dụng cho mạng MANET 23
1.4.2.1 Mô hình hoạt động của tác tử và ứng dụng 23
1.4.2.2 Mô hình đề xuất sử dụng tác tử trong điều khiển định tuyến mạng MANET 24
1.5 Kết luận Chương 1 26
CHƯƠNG 2. ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 27
2.1 Tổng quan về định tuyến trong mạng MANET 27
2.1.1 Các thuật toán định tuyến cơ bản 27
2.1.1.1 Thuật toán Véc tơ khoảng cách 27
2.1.1.2 Thuật toán Trạng thái liên kết 28
2.1.1.3 Định tuyến nguồn 29
2.1.2 Các kỹ thuật định tuyến cho mạng MANET 30
2.1.2.1 Giao thức định tuyến theo bản ghi 30
2.1.2.2 Giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu 33
iv

2.1.2.3 Giao thức định tuyến kết hợp 35
2.2 Giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu DSR và AODV 37
2.2.1 DSR 37
2.2.2 AODV 43
2.3 Nghiên cứu cải tiến định tuyến cho mạng MANET 47
2.3.1 Một số nghiên cứu về định tuyến cho mạng MANET 47

2.3.2 Nghiên cứu cải tiến giao thức định tuyến DSR và AODV 50
2.3.3 Một số nhận xét và đánh giá 52
2.3.4 Nội dung nghiên cứu của luận án 54
2.4 Kết luận Chương 2 54
CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP CẢI TIẾN GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN MANET SỬ
DỤNG TÁC TỬ……. 56
3.1 Đánh giá giao thức định tuyến DSR và AODV 56
3.1.1 DSR 56
3.1.2 AODV 57
3.1.3 So sánh nguyên lý hoạt động của hai giao thức DSR và AODV 57
3.1.4 Đánh giá kết quả mô phỏng của giao thức DSR và AODV 58
3.1.4.1 Xây dựng kịch bản mô phỏng 58
3.1.4.2 Đánh giá kết quả mô phỏng 59
3.2 Đề xuất giải pháp cải tiến giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu 64
3.2.1 Ý tưởng của giải pháp đề xuất 64
3.2.2 Mô hình tác tử trong đề xuất cải tiến 67
3.2.3 Thiết kế, cài đặt tác tử FA, BA trên OMNeT++ 68
3.3 Đề xuất các thuật toán cải tiến giao thức định tuyến DSR, AODV 70
3.3.1 Thuật toán MAR-DSR 70
3.3.1.1 Ý tưởng của thuật toán 70
3.3.1.2 Mô tả thuật toán 71
3.3.1.3 Mô phỏng và đánh giá kết quả 75
3.3.2 Thuật toán MAR-AODV 79
3.3.2.1 Ý tưởng của thuật toán 79
3.3.2.2 Mô tả thuật toán 80
3.3.2.3 Mô phỏng và đánh giá kết quả 84
3.3.3 Thuật toán MAR2-AODV 88
3.3.3.1 Mô tả thuật toán 88
3.3.3.2 Mô phỏng và đánh giá kết quả 91
3.4 Đánh giá kết quả của các thuật toán cải tiến cho giao thức DSR và AODV 100

v

3.4.1 Đánh giá MAR-AODV và MAR2-AODV 100
3.4.2 Đánh giá MAR-DSR và MAR-AODV 103
3.4.3 Đánh giá MAR-DSR, MAR-AODV và MAR2-AODV 105
3.5 Đề xuất áp dụng của các thuật toán cải tiến 107
3.6 Kết luận Chương 3 108
KẾT LUẬN VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN 110
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 112
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO 114


vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT
Từ viết tắt
Nghĩa tiếng Anh
Nghĩa tiếng Việt
1
3G
Third Generation
Mng ng th h th 3
2
4G LTE
Fourth Generation Long-Term
Evolution
Mng ng th h th 4

3
ACK
Acknowledgement
Xác nhn
4
AODV
Ad hoc On demand Distance
vector
Giao th nh tuy  
khong cách theo yêu cu trong
mng Ad hoc
5
AOZDV
Ad hoc On demand Zone
Distance vector
Giao th nh tuy  
khong cách theo yêu cu s dng
nh tuyn vùng trong mng Ad
hoc
6
AP
Access Point
m truy cp
7
ARPM
Agent-based Routing Protocol
Giao thnh tuyn s dng tác
t
8
BA

Back Agent
Tác t phn hi
9
BS
Base Station
Trm gc
10
CBR
Constant Bit Rate
ng t bit nh
11
CLR
Clear Packet
nh tuyn
12
CP
Congestion Probability
Xác sut tc nghn
13
CPU
Central Processing Unit
 x lý trung tâm
14
CS
Congestion State
Tình trng tc nghn
15
DAG
Directed Acyclic Graph
 th ng

16
DoS
Denial-of-service
T chi dch v
17
DRP
Dynamic Routing Protocol
Giao thnh tuyng
18
DSDV
Destination-Sequenced
Distance-Vector
Giao th nh tuy  
khong cách theo th t 
19
DSN
Destination Sequence Number
S th t 
20
DSR
Dynamic Source Routing
Giao thnh tuyn ngung
21
DVT
Destination-Vector Table
B
22
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM
Evolution

Công ngh truyn d liu GSM
nâng cao
23
FA
Forward Agent
Tác t chuyn tip
24
GPS
Global Positioning System
H thnh v toàn cu
25
GSM
Global System for Mobile
Communications
H th    ng toàn
cu
26
HSPA
High-Speed Downlink Packet
Access
Công ngh truy nh  ng
xung t cao,
27
ID
Identify
nh danh
28
IEEE
Institude of Electrical and
Vin K thun t

vii

Electronics Engineers
29
IP
Internet Protocol
Giao thc Internet
30
IrDA
Infrared Data Association
Hip hi D liu hng ngoi
31
ISP
Internet Service Provider
Nhà cung cp dch v Internet
32
Kbps
Kilo bits per second
Ki lô bit trên giây
33
LAN
Local Area Network
Mng cc b
34
LAR
Location Aided Routing
nh tuyc h tr v trí
35
LSA
Link State Advertisment

Qung bá trng thái liên kt
36
LSDB
Link State Database
 d liu trng thái liên kt
37
MAC
Medium Access Control
u khin truy nhp lp trung
gian
38
MANET
Mobile Ad hoc Network
Mng tùy bin không dây
39
MAR-AODV
Mobile Agent Routing  AODV
Giao thc ci tin MAR-AODV
40
MAR2-AODV
Mobile Agent Routing 2 
AODV
Giao thc ci tin MAR2-AODV
41
MAR-DSR
Mobile Agent Routing  DSR
Giao thc ci tin MAR-DSR
42
Mbps
Mega bits per second

Mê ga bit trên giây
43
MPR
Multi Point Relays
Các chuyn tim
44
NC
Node Congestion
Tc nghn nút
45
NE
Node Energy
ng nút
46
NFC
Near Field Communication
Công ngh giao tip tm ngn
47
NSV
Node Status Value
Giá tr tình trng nút
48
OLSR
Optimized Link State Routing
Giao th nh tuyn trng thái
liên kt t
49
PDA
Personal Digital Accessory
Thit b n t cá nhân

50
RERR
Route Error
Gói tin li l trình
51
RREP
Route Reply
Gói tin tr li l trình
52
RREQ
Route Request
Gói tin yêu cu l trình
53
SP
Status Probability
Tình trng xác sut
54
TC
Topology Control
u khin tô pô mng
55
TtM
Time-to-Migrate
Th  di trú (chuyn sang
nút khác)
56
TORA
Temporally Ordered Routing
Algorithm
Giao th nh tuyn dùng gii

thut Yêu cu tm thi
57
TTL
Time To Live
Thi gian sng
58
UMTS
Universal Mobile
Telecommunications Systems
H thng     

59
VPN
Viture Private Network
Mng riêng o
60
WIFI
Wireless Fidelity
H thng mng không dây s
dng sóng vô tuyn
61
WiMAX
Worldwide Interoperability for
Microwave Access
H thng m   
thông rng khong cách ln
62
WLAN
Wireless Local Area Network
Mng cc b không dây

63
WPAN
Wireless Personal Area Network
Mng cá nhân không dây
viii

64
WRP
Wireless Routing Protocol
Giao thnh tuyn không dây
65
ZHLS
Zone-Based Hierarchical Link
State Routing Protocol
Giao th nh tuyn Trng thái
liên kt phân cp theo vùng
66
ZPR
Zone Routing Protocol
Giao thnh tuyn theo vùng

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. M h tng  h tng 11
Hình 1.2. Mô hình hong ca tác t ng x lý 23
 hong ca tác t u khinh tuyn MANET 25
Hình 2.1. Phân loi các giao thnh tuyn cho mng MANET 30
Hình 2.2.  l trình t 39
Hình 2.3. Mô hình mng Ad hoc 40

Hình 2.4. n các nút láng ging E, F, A 40
Hình n các nút B, F, K, G 41
Hình 2.6. n các nút G, K, H, C 41
Hình 2.7. n các nút láng ging I, D, J 42
Hình 2.8. Nút D phát gói RREP v nút S theo l  43
ng trong gói RREQ 44
Hình 2.10. ng trong gói RREP 45
Hình 2.11.  46
Hình 3.1. T l phát gói tin thành công ca DSR và AODV 59
Hình 3.2. Xác sut tc nghn ca DSR và AODV 60
Hình 3.3. Tr truyn gói trung bình ca DSR và AODV 61
Hình 3.4. Tr truyn gói trung bình ca DSR và AODV khi m ng thay
i 61
Hình 3.5. Xác sua DSR và AODV khi m i 63
Hình 3.6. T l phát gói tin thành công ca DSR và AODV khi m ng
i 63
Hình 3.7. So sánh giá tr ng CP theo giá tr ca bc n ca hàm (3.5) 66
Hình 3.8. Mô hình hong cu khin giao thnh tuyn theo
yêu cu 67
Hình 3.9. Cu trúc tác t FA 69
Hình 3.10. Cu trúc tác t BA 69
Hình 3.11 S i ca W
sd
theo m tc nghn CP
d
ca nút 72
x

Hình 3.12. Minh ha nguyên lý hong ca thut toán MAR-DSR 74
Hình 3.13. Cu trúc nút mng trong mô hình mô phng 75

Hình 3.14. Xác sua thut toán DSR và MAR-DSR theo m 
ng 76
Hình 3.15. T l phát gói tin thành công theo s i ca m ng 76
Hình 3.16. Tr truyn gói tin trung bình 77
u qu ca thui t di chuyn trung bình
ca nút 78
Hình 3.18. Ph ca kt qu mô phng thut toán DSR và MAR-DSR khi m 
ng 40% 78
Hình 3.19. Ph ca kt qu mô phng thut toán DSR và MAR-DSR khi m 
ng 60% 79
Hình 3.20 Minh ha các l trình truyn d liu trong mng MANET 82
Hình 3.21. Quá trình khám phá l trình trong thut toán MAR-AODV 84
Hình 3.22. Xác sua AODV và MAR-AODV theo t di chuyn
ca nút 85
Hình 3.23. Xác sua AODV và MAR-AODV theo m ng 86
Hình 3.24. T l phát gói tin thành công ca AODV và MAR-AODV theo t di
chuyn ca nút mng 86
Hình 3.25 T l phát gói tin thành công ca AODV và MAR-AODV theo m 
ng 87
Hình 3.26. Tr truyn gói tin trung bình ca AODV và MAR-AODV theo t di
chuyn ca nút mng 87
Hình 3.27. Tr truyn gói tin trung bình ca AODV và MAR-AODV theo m 
ng ca nút mng 88
Hình 3.28. S ph thuc ca m tc nghn (CP
d
) theo tham s R
d
/R
A
và N

d
/N
A
89
Hình 3.29. Xác sut tc nghn ca thut toán MAR2-AODV và AODV 92
Hình ng trung bình ca thut toán MAR2-AODV và AODV 93
Hình 3.31. Xác sua thut toán MAR2-AODV và AODV theo t
di chuyn ca nút mng 93
xi

Hình 3.32. Xác su i ca tng s ngung
hp tng s nút mng là 60 94
   ng ca thut toán MAR2-AODV và AODV theo s
i ca tng s ngun phát ng hp tng s nút mng là 60 95
Hình 3.34. Xác su i ca tng s ngung
hp tng s nút mng là 40 97
   ng ca thut toán MAR2-AODV và AODV theo s
i ca tng s ngun png hp tng s nút mng là 40 98
Hình 3.36. Xác sua thut toán MAR2-AODV khi m tc nghn
trung bình ca mi nút (CP
d
i 99
Hình 3.37. So sánh xác sut tc nghn ca thut toán MAR-AODV và MAR2-
AODV 101
ng ca thut toán MAR-AODV và MAR2-AODV 101
Hình 3.39. Ph ca kt qu mô phng v xác sut tc nghn khi m ng
50% 102
Hình 3.40. Ph ca kt qu mô phng v xác sut tc nghn khi m ng
70% 102
Hình 3.41. Xác sung theo m ng trung bình trong mng

103
Hình 3.42. T l phát gói tin thành công theo m  ng trung bình trong
mng 104
Hình 3.43. Tr truyn gói trung bình ca các thut toán 104
Hình 3.44. Xác sut tc nghn ca các thut toán DSR, AODV, MAR-DSR, MAR-
AODV và MAR2-AODV khi m ng 50% 105
Hình 3.45. Xác sut tc nghn ca các thut toán DSR, AODV, MAR-DSR, MAR-
AODV và MAR2-AODV khi m ng 70% 106
Hình 3.46. T l phát gói tin thành công ca các thut toán DSR, AODV, MAR-
DSR, MAR-AODV và MAR2-AODV khi m ng 50% 106
Hình 3.47. T l phát gói tin thành công ca các thut toán DSR, AODV, MAR-
DSR, MAR-AODV và MAR2-AODV khi m ng 70% 107


xii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bng m ca các giao thnh tuyn cho mng MANET 36
B trong Route Cache t 40
Bng 2.3.  trong Route Cache t 41
Bng 2.4.  trong Route Cache t 41
Bng 2.5.  trong Route Cache t 4 42
B trong Route Cache khi hoàn thành khám khá l trình 42
Bm gia DSR và AODV 57
Bng 3.2. Giá tr trng s ca các kt nc cp nht theo tác t BA 74
Bng 3.3. T l phát gói tin thành công trung bình trên mng 76
Bng 3.4 Mô t các l trình trong tô pô theo Hình 3.20 82
Bng 3.5 M tc nghn và trng s ca các kt ni ca MAR-AODV 82
Bng 3.6. Cp nht trng s s dng tác t BA ca thut toán MAR-AODV 84
Bng 3.7 M tc nghn và trng s ca các kt ni ca MAR2-AODV 90

Bng 3.8 Cp nht trng s s dng tác t BA ca MAR2-AODV 91
Bng 3.9. Các giá tr s v xác sut tc nghn ca MAR2-AODV và AODV 92
Bng 3.10. Chi tit v các giá tr xác su i ca tng s
ngung hp tng s nút mng là 60 94
Bng 3.11. Chi tit v các giá tr  ng ca thut toán MAR2-AODV và
AODV theo s i ca tng s ngung hp tng s nút mng là 60 96
Bng 3.12. Chi tit v các giá tr xác su thi ca tng s
ngung hp tng s nút mng là 40 97
Bng 3.13. Chi tit v các giá tr  ng ca thut toán MAR2-AODV và
AODV theo s i ca tng s ngung hp tng s nút mng là 40 98

1

MỞ ĐẦU
Hin nay, vi s phát trin ca h thng mng truyn thông trên nn tng các h phân
s bùng n ca các dch v truyn trên mng Internet,
mng truyn thông nói chung; c bit vi ngun thông tin khng l hii
 h tng và công ngh truyn thông ph m bo ch ng dch v
[1](pp.244-256)[9](pp.41-80)[10](pp.545-621)[29](pp.1-33)[45]. Vic nghiên cu các gii
pháp nâng cao ch ng dch v mng c bit là mng không dây   mng
MANET là mng nghiên cu rt ln hin nay nhm góp phm bo chng
dch v mng  phc v trong hu ht c theo [9](pp.3-14)[42][68](pp.1-22).
Vi ng phát trin rt nhanh ca c mng không dây, thit b ng, cá
nhân hóa i dùng và các thit b u cui thì vic nghiên cu, chun hóa các chun
không dây ngày càng c các nhà nghiên cn  ng xu
ng hin ti  . Trong thi gian qua, hàng lot các chun không dây
mi, t các chun truyn thông ca mn các chun
OpenAir, Bluetooth, HomeRF,     , WiMax, NFC
[33][41][81](pp. 1-35). Mng không dây giúp các thit b c s dng mt cách
hiu qu, thun tic tính ni bt: h thng mng không dây có kh 

ng cao, các thit b có th di chuyn mt cách tùy ý mà vn có th truyn d liu vi
nhau; cho phép b sung các nút (node) d dàng, thay th các thit b tham gia trong mng
mà không cn phi cu hình phc tp li toàn b tô pô mng (topology); thun li cho
i tham gia, không ph thu h tng mng, nên d trin
khai lt và linh hot trong s dng. ng MANET (Mobile Ad hoc
Network) là mt mng tùy bin không dây, mu có kh n và thu phát
ngang hàng, không có mt nút mng nào thc hin ch  u khin trung tâm
[43][81](pp.1-50)[89].  vinh tuyn truyn d liu trong mng MANET là
mt v mang tính thi s mà các nhóm nghiên c
hc và thc tin trong viu khin các thông tin  truyn tin trong mng mt cách
thông sut, ng các dch v mng truyn thông hin nay ng thc ng dng
c quân s, y t, giáo dc, giao thông, hàng không, vn ti tàu bin, nghiên cu
thám him [20][42][76].
Vm ca mng không dây và mtrình bày  trên, trong
m ca mng MANET gm các nút mng chính là b nh tuyn và t truyn
d liu qua t vy, mt trong nhng v i vi h thng
mng không dây nói chung và mng MANET nói riêng là vinh tuyi
 truyn d liu trong h thng mng là khá phc ti ph u
khin phù hp vi tng mô hình c th trong mng hou kin c th
là mt trong nhng hn ch ln nht ca mng không dây làm n hiu
2

truyn d liu. Bên c b nhiu và mt gói tin trong quá trình truyn
d liu ca mng không dây là khá cao do ng u kin v ng truyn
dn, tn s truyn dn, ngung ca các thit b không dây [96](pp.1-15). Trong
mcác giao thc nh tuyn theo bn ghi (Table  Driven Routing) 
OLSR, WRP; giao thnh tuyn u khin theo yêu cu (On  demand Routing) 
DSR, AODV, TORA; giao thc th nh tuyn kt hp (Hybrid Routing)  
ZHLS [81](pp.81-126), tuy nhiên các giao thnh tuyn này có mt s hn ch trong
mt s ng hp m ng ln, t di chuyn gia các nút không nh.

 vic nghiên cu ci tin giao thnh tuy nâng cao hiu qu truyn tin là rt
có ý i vi mng MANET.
1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc, ngoài nƣớc và đặt vấn đề nghiên cứu
Vic nghiên cu các giao thnh tuyn cho mng MANET c phát trin trong
thi gian qua, các giao thc không ng xut liên tc vi nhng ci ti 
ng vi nhng ng dng mng khác nhau. Hu ht nhng ci ti
tp trung gii quyt các v sau: Hiu qu nh tuyn, các giao thc phi thc hic
hiu qu ca vic truyn d lic s nút truyn
qua c [7][50][55][56]; Tính chu li, kh c phi x c
các li trong quá trình truyt liên kng truyn, mt kt ni các nút trong
quá trình truyn do các nút di chuyn ra khi v , hoc duy trì
y ra li kt ni [6][9](pp.255-488)[12][40]; Cân bng ti, các l nh
tuyn phm bo phù hp ging hp b quá ti ti mt
s nút hoc mt s kênh truyc li [13][53][67]; S tiêu tn ng
v quan trng ca mng không dây vì hu ht các nút mng u s dng ngu
c ngung thp nên vic tiêu tn t vn
 phi quan tâm [63][83]; V x lý trên mng cn quan tâm và công
vic này ch có th thc hin ti nút mng, vì vic truyn tin tng ln 
phi x lý ti nút hom bo kt ni mi thc hin truyy mi hiu qu.
 có th  vào ng dng trong mng MANET [51][56]; Gim
tc nghn, v này là quan trng nht vì vic chc tc nghn là
thp nht thì thành công ca gói tin s cao và hiu qu kênh truyn cao [30][88]; Kh
phán  t trong nhng yu t  u qu, tính thông
minh ca các thut toán nh tuyn  t, tùy biu qu ca
kênh truyn trong mng MANET [44][50].
y các yu t ng ti, tính chu li, gim tc nghn, s tiêu t
ng, kh   n hiu qu ca giao thnh tuyn và
ph thuc u kin c th i vi vic thc hin truyn tin ca các giao thnh
tuyn trong mng MANET. Vic áp dng các yu t  ci tin giao thnh tuyn
3

nhm c hiu qu  thuc vào ving hp c th và xem
xét thut toán ca các giao thnh tuy dng. Các giao thnh tuyn ng
da vào hai thut toán là  ng cách (Distance Vector) hoc trng thái liên kt
(Link State)  u khinh tuyn và c s dng trong mng tùy bin (Ad hoc)
[9](pp.362-389)[43]; vic s dng các thut s v :
Tiêu tng ngun nuôi cho các cp nhnh k: hu
ht các thit b ng trong mng Ad hoc s hong da trên ngun pin, vic truyn
hoc nhn gói tin s tiêu t ngung này.  các mng có dây hoc
không dây có trm phát sóng, vic kt ni các b nh tuyi
v v trí, vì vy tô pô mng ng là c nh nên vic thit lp li tô pô mng là ít xy ra.
Tuy nhiên trong mi v trí dn tô pô mi, 
hi cn có s cp nht li các nh tuyn mi mt cách nhanh chóng và phù hp thc
hi c vic này, các giao thnh tuyn phi liên tc gi thông tin cp nhnh
tuyn, dn vic tiêu tn khá nhing. a
t cách không cn thing mng Ad hoc, có nhi
t nút nguc cp nht trên bnh tuyn trong
các thit b nh tuyn (hoc thit b ng) [85](pp.5-34).
Nghiên cu v  t    thut toán nh tuyn  ci thin ch ng
truyn tin i phc tp, mcó nhiu nghiên cu ci tin v giao thc nh
tuyn i quyt ht các v t ra. ng nghiên cu ci
tinh tuyn trong mng MANET c tip tc quan tâm và t mt s kt
qu i tin các thut toán nh tuyn bn ghinh tuyn u khin theo yêu cu.
Mt s nhóm  c  nghiên cu v mng MANET    dung
ng truyn ca mt toán tính toán g
ng truyn ta nút mng MANET [66], mt s  ng vic di
chuyn nút mng trong giao thnh tuyn MANETng ca các giao
thnh tuyn. Mt s nghiên cu v hiu qu ca phân cm trong mng MANET s
dng giao thc DSR, AODV [3].
ng nghiên cu trên th gi xut các gii pháp ci tin giao thc u

khin theo yêu cu, giao thnh tuyn bn ghi, giao thnh tuyn kt hp, 
tp trung gii quyt các v n sau:
V th nht là ch t u qu nh tuyn: các công trình
nghiên cu [50][51] tp trung vào kh ng tc nghn
ti nút và chn li nút ít tc nghn thay vì chn nút gn nht ca thut toán
gc. Mt nghiên cu khác  xut gii pháp s dng tác t  u khin tc nghn
trong mng MANET da trên giao thnh tuyn AODV [55][56] dng k
4

thut ant- nâng cao kh t ni trong lúc gim quá trình khám phá l trình.
Mng khác s dng tác t tích hp vào các nút m cp nht thông tin trng thái
và tình trng tc nghn ca mi nút thông qua bnh tuyn ca các nút. Tình trng tc
nghnh bng t l ca chiu dài b m hin hành so vi chiu dài ci.
T tình trng tc nghn ca mc phân chia thành 3 trng tháng thái
không tc nghn, trng thái tc nghn trung bình và trng thái tc nghn nghiêm trng,
thut nh tuyn s la chn l trình phù hp da trên 3 trng thái này [30].
V th hai là kh t ni, duy trì tình trng kt ni: Mt s nghiên cu ci
tin v thng kê trng thái kt ni s dng công ngh tác t  ci tin giao thc nh
tuyn [89]. Mt nghiên cu ci tin khác bng thut toán ci tin Ant-AODV [55][59]
cung cp kh t ni gia các nút cao, gim bt công vic khám phá l trình mi khi
có mt yêu cu truyn d liu mu này cho phép làm gi tr truyn thông và kt
qu c chng minh bng. Mng nghiên cu khác  xut
ci tin kh nh kt ni và duy trì trng thái vi giao thc ci tin MAODV so
vi thut toán gc AODV [60].
V th ba là kh  dng hiu qu ng: Mt s nghiên cu thc
hin ci tin nh tuyn thông qua các tham s v  ng ca mi nút (mc
tín hiu), s ng tc nghn ca tng nút theo hàm trng thái
ca nút  chp theo các tham s trên bng cách tính toán trng s ca
hàm trng thái [50][63]. Mng nghiên cu khác s dng ci tin thut toán DSR vi
viyn d li ging trong quá trình ch,

phát sinh yêu cu ng  [64].
Kt qu ca mt s nghiên cu n hình v ci tin các giao thc trong mng
MANET nêu trên cho thy, vic ci tin giao thc tp trung vào v gii quyt tình
trng tc nghn ti nút,  tr trong quá trình truyn tin t ni và gim các
v t s nghiên cu s dng các mô hình thut toán ci tin trong
 dng công ngh tác t, tuy nhiên vic ci tin ch gii quyt mt s ng hp c
th i quyt hiu qu các ng hp m ng trung bình và cao,
các nút di chuyn nhanh, hoc thc hin ci tin trên ng hc bit khác
vy, nghiên cu v ci tin các thut toán ca giao thnh tuyn trong mng MANET
trong các u kin c nhiu nhóm nghiên cu
tip tc quan tâm  xut nghiên cu hin nay. Hin ti mt s kt qu nghiên cu trên th
gi và nhiu nghiên cc hin trên nhi
ci tin cho nhng hi vi m
v mà nghiên cu sinh (tác gi) tp trung nghiên cng v nghiên cu
ci ti hiu qu i thi   c nh tuyn ca mng MANET là
5

ng nghiên cu còn mc tin c tp trung s quan tâm ca các
nhóm nghiên c i dung nghiên cu ca  tài lun án.
Lun án tp trung vào nghiên c xut ci tii vi giao thc nh tuyn DSR
và AODV cho mng MANET s dng công ngh tác t là MAR-DSR (MAR: Mobile
Agent Routing), MAR-AODV, MAR2-AODV;  s dng tác t  cp nht thông
tin trng thái ca nút và tính toán hàm trng s ca nút da trên tình trng tc nghn ca
 ch Các kt qu các thut toán  xut mà tác gi
cho thy hiu qu so vi giao thc nh tuyn DSR, AODV  c s dng
trong mt s ng hp,  xut áp dng trong mt s ng hp c th ca
mng MANET.
2. Mục tiêu, kết quả cần đạt đƣợc của luận án
T vic phân tích các v  phn trên, lut ra mc tiêu là nghiên
cu mt s  ci tin giao thc nh tuyu khin theo yêu cu p trung

vào nhóm giao th nâng cao hiu qu nh tuyn vi vic gim thiu t
l s dng công ngh tác t   ,  n
phù hp theo hàm trng s trong tng thut toán c th n nâng
cao chng dch v truyn tin ca mng MANET.
Kt qu cc ca lun án: 1) Phân tích, c nh tuyn
cho mp trung vào giao thc nh tuyu khin theo yêu cu
DSR và AODV; 2)   
; 3)  xut thut toán ci tin cho giao thc nh
tuyn DSR; 4)  xut thut toán ci tin giao thc nh tuyn AODV; 5) Mô phng, 
giá và so sánh các kt qu trên OMNeT++[8],  hiu qu  xut áp dng gii
pháp ci tin.
3. Phạm vi nghiên cứu của luận án
V nghiên cu v giao thnh tuyn trong mng không dây nói chung là vn
 rng và phc tm vi nghiên cu ca lun án ch tp trung vào các giao thc
nh tuyu khin theo yêu cu DSR, AODV ca mng MANET. Các  xuc tp
trung vào hai giao thc này và các ci tin giao thc nh tuyu khin
theo yêu cu cho mng MANET.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Lun án thc hin nghiên cu lý thuyt và mô phng. V lý thuyt, lun án nghiên
cu, kho sát, tng hp   các công trình nghiên cu liên quan  trong và ngoài
 phân tích nhng vn  i quyt, nhp, la chn các
ni dung, v s nghiên cu,  xut và gii quyt. H thng hóa các v cn thc
6

hin xut mô hình bài toán  phân tích và thc hin. Lun
án thc hin mô ph kim cht qu c ca các mô hình bài toán
và các ni dung, gii pháp  xut.
5. Bố cục của luận án
Lun án gm phn M u, 3 Ni dung, phn Kt lu
tng quan v các ni dung liên quan n v nghiên cu ca lun án

các ni dung chính s c nghiên cu, trình bày tng quan v mng MANET, các v
u  mng và phân tích v các v n hiu
p trung vào giao thnh tuyn trong mng MANET; gii thiu công
ngh tác t và ng dng trong u khin giao thnh tuyn trong mng MANET, trình
bày các ni dung nghiên cu mà lun án thc hin.
 2 tp trung vào nh tuyn trong mng MANETtrình bày, so sánh,
 các giao thnh tuyn cho mng MANET, tp trung vào các giao thnh
tuyn u khin theo yêu cu, nghiên cu chi tit hai giao thc DSR và AODV, phân tích
c tính ca các giao thc   m ca các giao thc này, tng hp
tình hình nghiên cu liên quan v nh tuyn trong mng MANET c 
n xét, nh ni dung nghiên c xut các ci
tin ca giao thc nh tuyu khin theo yêu cu trong mng MANET.
 tp trung trình bày ni dung chính ca lun án,  xut ci tin giao thc
nh tuyu khin theo yêu cu trong mng MANET. c
m,  hai giao thc DSR và các kt qu mô phng  so sánh,
giá. T vii dung c trình bày  CC
2, tác gi  xut ng ca bài toán   xut mt mô hình ci tin áp dng cho
giao thc nh tuyn DSR và AODV vi vic  xut hàm tính trng s tình trng nút da
trên tình trng tc nghn, mô hình tác t  thc hin vic ly thông tin tình trng nút
và tính toán trng s   ch xut bi thut toán ci
tin cho các giao thc nh tuyn theo yêu cu i vi  xut ci tin
giao thc nh tuyn DSR; ng chính ca gii pháp, mô hình bài toán,
 xut thut toán ci tin MAR-DSR, mô ph  xut, kt qu c công
b trong công trình s (2), s (4)i vi  xut ci tin giao thnh tuyn AODV;
i tin và  xut hai thut toán ci tin là MAR-AODV
và MAR2-AODV  áp dng hp c th, mô pht qu
 xut, các kt qu c công b trong các công trình s (3), s (4), s (5). Ph
và so sánh trình bày các kt qu ci tin ca các thut toán  xut và  ngh áp dng các
 xut ci tin ng hp c th, mô t  kt qu c công b.
Phn Kt lun nêu nhng ca lung phát trin tip theo.

7


8

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET VÀ GIẢI
PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG
Trong nhng các tiêu chun và công ngh kt ni không dây liên tc
 xut, chun hóa và ci tin; nhng công ngh này i dùng kt ni các
thit b máy tính, các thit b n các h thng vin thông d dàng và n 
mà không cn phi s dng và kt ni thông qua h thng mng có dây. Vng di
ng hóa, cá nhân hóa v kt ni các thit b khác nhau thành mt h thng làm vic là
mng phát trin ca c công ngh mng và truyn thông nói chung và mng
ng, mng Ad hoc nói riêng. Ví d, trong mvic hoc mi
hc, vic kt ni các thit b theo các tiêu chun và m dng khác nhau hoc trên
các h sinh thái và nn tng khác nhau thành mt h thng thng nhng ca hin
nay; i s chuyng mnh m các th h mng tích hp vào
thit b k c các thit b không phi là máy tính và thit b mng [20]. Các th h mng
hin nay theo xu ng mng không dây da trên nn tng h thng mng trc bng cáp
quang hong phát trin h thng mng truyn thông da trên nn
tng mng ng, mng riêng bit, mng Ad hoc, cá nhân hóa và o hóa, công ngh 
mây [92]. là ng hin nay và trong thng phát trin
ca m mng MANET nói riêng.
lun án trình bày tng quan v mng không dây, mt s v
n mng MANET; tp trung vào hing và các v nh tuyn ca
mng MANET. Mt s  c nghim
y. Mt v c trình bày là công ngh
tác tk thut c  xut áp dng trong u khin ch ci tin các
giao thnh tuyn trong mng MANET, c th là s dng trong các thut toán  xut
ci tin giao thc nh tuyn u khin theo yêu cu DSR và AODV.

1.1 Tổng quan về mạng không dây
Công ngh mng không dây cung cp kh t nn, linh hot và t
 khi thc hin kt ni gia các thit b trong h thng mng. Trong nhng thp k
ng cc b (LAN) t thành công thì hin nay vi s phát trin ca các
công ngh kt ni không dây, mng LAN không dây (WLAN) tr thành tiêu chun và là
s la chn thay th linh hot cho h thng mng LAN trong mt s ng hp. T t
rt thp ch t n Mbps, hin nay t ct t hàng
n B, G, N, AC) p tc phát trin các chun mi vi t
 . Các chun không dây mi ngoài WLAN     n các chun
OpenAir, Bluetooth, IrDA, NFC [9](pp.54-82)[33][81](pp.1-12) y s phát trin
ca các h thng mng không dây và các công ngh liên quan. Vì vy, vi thc t là rt
9

nhiu công ngh tn ti vm ng dng, công ngh khác nhau,
c chn la gii pháp nào, công ngh ng hp hp c th  phù hp
vi ng dng, h tng mng là v chúng ta phi quan tâm, nghiên cu.  có th nm
bt và chn la v v này, chúng ta ph vào nhng m mnh, m yu và
c ng dng ca mi tiêu chun, công ngh, và tùy vào yêu cu và ng dng trong
ng hp c th  chn la các công ngh không dây ng.
 th v công ngh không dây ph bin hin nay, ph gii thiu
n mt s công ngh  dng trong thn:
+ Bluetooth (IEEE 802.15.1): Bluetooth là mt chun v truyn thông không dây tm
ngn gia các thit b n t. Công ngh này h tr vic truyn d liu qua các khong
cách ngn gia các thit b  ng và c nh, to nên các mng cá nhân không dây
(Wireless Personal Area Network-WPAN). Vm là công sut thp, công ngh kt
ni không dây sóng ngc thit k  kt nn thoi, máy tính xách tay, thit b cá
nhân k thut s (PDA), và các thit b ng khác vi kh n bit và kt ni các
thit b trong vùng ph sóng t ng và không cn s u khin ci. Công
ngh s dng trong truyn dn dùng k thut mng WLAN hin nay (s dng sóng
2,4GHz và chun IEEE 802.15.1 có kh t ni trong khong 10m -100m), vi kích

c nh và chi phí thp  dng khá nhiu trong các thit b n thoi di
ng, tai nghe, thit b GPS, thay th các thit b u khin bng hng ngoi. Vi vic liên
tc nâng cp k thut và công ngh kt ni, Bluetooth hi c áp dng cho các
mng yêu cu t truyn t b nghe nhc, xem phim, kt ni gia
n thong [41][91](pp.105-186).
+ IEEE 802.11 (WiFi): ng rt ph bin hin nay, h thng mng không dây
này t tiêu chun cho các máy tính hic thit lp sn trên các thit b
máy tính, thit b mng, thit b n tc s dng cho c,
i hc, m truy cp công cng, hoc s dng cho các nhà cung cp dch v
Internet (ISP). Vi vic kt ni m truy cp không dây vi mng trc bng Ethernet và
t truyn d liu cao vi các chun ph bin hin nay gm 802.11b (11Mbps), 802.11a
(54Mbps), 802.11g (54Mbps), 802.11n (300Mbps), 802.11ac (1000Mps) và hin nay các
chun mi tip tc phát trin. WiFi s dng tn s 2.4, 2.5, 5 GHz và vùng ph sóng
khong t 100m-200m và có th hong trên c ba tn s và có th chuyn qua li gia
các tn s khác nhau mt cách nhanh chóng. Vic này giúp gim thiu s nhiu sóng và
cho phép nhiu thit b kt ni không dây cùng mt lúcm quan trng
giúp cho h thng c s dng ph bin hin nay trong ht các thit b và h thng
mng k c mng Ad hoc [9](p.299-311)[81](p.1-24)[91](pp.1-104).
+ IEEE 802.16 (WiMax): là mt ci tin ca WiFi vi t cao và nó có kh 
ng và vùng ph sóng r (t trên 30Mbps), tuy nhiên WiMax v
bin và vn còn nhiu v v chun công ngh i các h thng
thit b . Mt s nguyên nhân khác na là công ngh mc kim chng,
10

n WiMax không ph bin và c tip tc phát
trin [91](pp.475-496).
+ ng truyn d liu và thong thi ca mng
vi công ngh Th h 3 (Third Generation), Th h 4 (Fourth Generation) ng. Mt
m quan trng ca 3G, 4G là có th s dng thi va thoi, va truyn d liu
n t cao. Mc dù công ngh ca truyn d liu ca 3G, 4G có nhiu

tiêu chun và k thum khác u da trên các công ngh
mng hin nay GSM/EDGE và UMTS/HSPA, ví d các mng ca Vi
Vinaphone, Viettel, Mobifone s dng công ngh 3G có kh n d liu t
khá cao có th n hàng chc Mbps. Công ngh 4G LTE s dng các k thuu ch
mi và mt lot các gii pháp công ngh p lch ph thuc kênh và thích nghi
t d liu, k thu ng và t d liu vi kh n
d liu có th n 1000Mps u king. Hin nay các công ngh 
c áp dng rt ph bin trên th gii thông qua các h thng mng, 
ng phát trin và tiêu chun áp dng trong thn. Mt yu t na là h thng
mng 3G, 4G có th phát trin, nâng cp trên h tng mng hin ti, 
do có th thay th công ngh WiMax và tr ng phát trin hin nay [9](pp.312-
319)[33].
  phn trên v t s công ngh ch cht
và ph bin v mng không dây (WLAN), chúng ta có th phân loi WLAN thành hai loi
m ho h t h tng 
nc hong ca các h thng mng không dây.
Mạng WLAN có cơ sở hạ tầng
M h tng là mng mà các nút mng truyn thông vi nhau s
dng mt thit b u khin trung tâm gm truy cp mng AP (Access Point), hay
c gi là trm gc BS (Base Station). Các trm gc không ch cung cp kh 
kt ni mng mà còn thc hin chu khin truy cng truyn nhm chuyn
tip thông tin t ngum truy cp mc kt ni
vi mc kt ni vu ni gia các
mng không dây và mng có dây vi nhau to thành mt mng din rng. T truyn
d liu ca mng không ch ph thum ca các nút mng mà còn ph thuc
vào bán kính ph sóng cm truy cp mng. Các nút mng càng gm truy cp
AP c càng mnh và t truyn d lic la chn
t truyn và phm vi hong cm truy cp mng là v chúng ta cn phi
cân nh ng trc tip n hing ca mng và cm
truy cp AP. Trong mng WLAN có hai khái nim v mng phm vi hp là Indoor và

mng phm vi rng là Outdoor. Indoor là khái nim  ch nhng mng s dng sóng vô
tuyn trong phm vi không gian nht tòa nhà,  làm vic. Outdoor