Tìm hiểu tổng quan về mạng ad hoc

MỞ ĐẦU
1 Giới thiệu chung
Từ thập kỷ 90 của thế kỷ trước với sự ra đời của kỹ thuật số đã đẩy nhanh
sự phát triển các công nghệ và ứng dụng chúng vào các lĩnh vực đời sống hàng
ngày, đặc biệt là truyền thông và công nghệ thông tin. Các hệ thống truyền
thông từ cố định đến di động đã phủ rộng khắp thế giới làm cho con người khắp
nơi trên thế giới có thể thông tin với nhau mọi lúc, mọi nơi. Tuy vậy, trong một
số hoàn cảnh đặc biệt như thiên tai, động đất, chiến tranh ..v.v ở đó cơ sở hạ
tầng viễn thông bị phá vỡ, lúc đó con người sẽ liên lạc với nhau như thế nào?
Để giải quyết bài toán đó, gần đây một dạng công nghệ mạng ra đời, đó là
mạng AD HOC. Mạng Ad hoc là một tập hợp các nút mạng di động không dây,
nằm phân tán về mặt địa lý tạo thành một mạng tạm thời mà không sử dụng bất
cứ cấu trúc hạ tầng mạng có sẵn hay quản lý tập trung nào. Các nút mạng liên
lạc với nhau qua môi trường vô tuyến không cần các bộ định tuyến cố định, vì
vậy mỗi nút mạng phải đóng vai trò như một bộ định tuyến di động có trang bị
một bộ thu phát không dây. Các bộ định tuyến tự do di chuyển ngẫu nhiên, vì
vậy cấu hình mạng thay đổi thường xuyên. Mạng như vậy có thể hoạt động độc
lập hoặc kết nối với mạng hạ tầng chung tạo thành mạng thông tin toàn cầu.
2 Mục tiêu của đề tài
Tìm hiểu tổng quan về mạng Ad hoc
3 Bố cục đề tài
Chương I : Tổng quan về mạng Ad hoc
Giới thiệu chung về mạng Ad hoc, những khả năng và thách thức trong
quá trình phát triển mạng Ad hoc. Ở đây chúng ta trình bày các khái niệm, đặc
điểm,ứng dụng tổng quan nhất về mạng Ad hoc.
Chương II : Định tuyến trong mạng Ad hoc
Ở chương này chúng ta tìm hiểu các giao thưc định tuyến
1


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG Ad hoc

Chương này trình bày các khái niệm tổng quan nhất về mạng Ad hoc, các
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực cuộc sống của mạng Ad hoc. Đồng thời, đề cập
đến các thách thức mà mạng Ad hoc đang phải đối mặt.

Hình 1.1 Mạng ad hoc

1.1 MỞ ĐẦU

Mạng máy tính từ lâu đã trở thành một phần không thể thiếu đối với nhiều
lĩnh vực đời sống xã hội, từ các hệ thống mạng cục bộ đến hệ thống mạng toàn
cầu như Internet. Mạng máy tính đưa mọi người trên thế giới đến gần nhau hơn,
mỗi người được tiếp cận với một nguồn thông tin, tri thức phong phú.Xã hội
phát triển, con người vận động không ngừng, một người kết nối vào mạng bằng
cáp vật lý thì việc di chuyển của họ bị hạn chế, nhu cầu đặt ra là vừa kết nối vừa
có thể di chuyển và có thể kết nối bất cứ đâu một cách đơn giản. Chính nhu cầu
này đã kích thích ngành công nghiệp mạng không dây tiềm năng phát triển mạnh
mẽ.Mạng Ad hoc là một kiểu mạng không dây rất linh hoạt. Đó là tập hợp của
hai hay nhiều thiết bị được trang bị khả năng nối mạng và truyền thông không
2


dây. Các thiết bị như vậy có thể giao tiếp với tất cả thiết bị mạng khác ngay lập
tức trong dải vô tuyến (vùng phủ sóng, phạm vi mà thiết bị mạng đó nhận biết
được) hay một thiết bị vô tuyến khác nằm ngoài dải vô tuyến của chúng với điều
kiện có các node trung gian để chuyển tiếp thông tin từ node nguồn đến node
đích. Thiết bị hỗ trợ mạng Ad hoc đa dạng và sử dụng khá phổ biến như laptop,
điện thoại di động Internet. Vì có nhiều ưu thế vượt trội và những thách thức cần
giải quyết, ngày nay mạng Ad hoc đã và đang được nghiên cứu triển khai thành
công ở một số nước mà phổ biến là Mỹ. Mạng Ad hoc đặc biệt hữu ích trong các

ứng dụng như khắc phục thảm họa thiên nhiên, quốc phòng, y tế, hội nghị nên
có xu hướng ứng dụng rộng rãi trên thế giới.
Mạng ad-hoc là lĩnh vực nền tảng trong truyền thông không dây.Công
nghệ này cho phép những node mạng có thể truyền thông ngay lập tức với
những node khác sử dụng những bộ phát không dây mà không cần sử dụng một
cơ sở hạ tầng cố định. Điều này là một sự khác biệt rất lớn của mạng ad-hoc với
nhiều mạng không dây cổ điển như mạng cellular hay wireless LAN, trong
những mạng này, mỗi node sẽ phải truyền thông với một trạm cơ sở và những
trạm cơ sở này thì sử dụng mạng có dây.
Mạng ad-hoc đang được trông đợi sẽ là một cuộc cách mạng hóa của
truyền thông không dây trong vài năm tới: bằng sự bổ sung những mô hình
mạng cổ điển (Internet, mạng cellular, truyền thông vệ tinh), mạng ad-hoc sẽ trở
nên vô cùng phổ biến, bằng cách khai thác công nghệ không dây ad-hoc, những
thiết bị không dây vô cùng phổ biến (điện thoại , PDA, laptop …) và những
thiết bị cố định (máy trạm, những điểm truy xuất Internet không dây …) có thể
được kết nối cùng nhau sẽ tạo thành một mạng rộng khắp hay là một mạng toàn
cầu.
Những ứng dụng trong tương lai theo xu hướng công nghệ mạng ad-hoc
sẽ chứng minh rằng nó rất hữu dụng.Ví dụ, hãy xem xét những tình huống sau
đây. Một trận động đất đã phá hủy hầu hết mọi thứ, các cớ sở hạ tầng thông tin
liên lac của một thành phố lớn(đường dây điện thoại, các máy trạm của mạng
3


cellular …). Một vài đội cứu hộ (chữa cháy, cảnh sát, y tế …) đang làm việc
trên thảm họa đó để cứu mọi người và giúp đỡ những người bị thương.Để mang
lại một sự giúp đỡ tốt hơn cho người dân thì những đội cứu hộ phải được phối
hợp với nhau.Rõ ràng, một hành động phối hợp chỉ có thể đạt được nếu những
người cứu hộ có khả năng giao tiếp, với những người trong đội của mình vả cả
những đội khác nữa (ví dụ như cảnh sát với cảnh sát hay cứu hỏa với y tế). Với

công nghệ có sẵn, những nỗi nỗ lực phối hợp của những người cứu hộ trong
hoàn cảnh cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc bị phá hủy nghiêm trọng là rất khó
khăn: thậm chí nếu các thành viên trong nhóm được trang bị những bộ đàm
hoặc là các thiết bị tương tự, khi không có quyền truy cập vào các cớ sở hạ tầng
cố định có sẵn thì những người cứu hộ chỉ có thể liên lạc trong một phạm vi
gần. Vì vậy một trong những ưu tiên ngày nay trong quản lý thiên tai đó là làm
thế nào để khôi phục lại được hệ thống cơ sở thông tin liên lạc càng nhanh càng
tốt, việc này thường được thực hiện bằng cách sửa chữa các cơ sở hạ tầng đã bị
phá hủy và triển khai các thiết bị thông tin liên lạc tạm thời.
Tình hình có thể khác đi rất nhiều nếu công nghệ mạng ad-hoc đã sẵn
sàng: bằng cách sử dụng đầy đủ các hình thức truyền thông không dây phân cấp
hay truyền thông không dây đa chặng, những người cứu hộ sẽ có khả năng giao
tiếp trong một khoảng cách tương đối xa. Đối với môt khu vực thiên tai có một
mật độ dân cư đông hay là một thành phố thì công nghệ mạng ad-hoc có thể
mang lại thành công trong những nỗ lực cứu hộ mà không cần sử dụng một cơ
sở hạ tầng thông tin liên lạc nào.
Ví dụ trên phần nào mô tả được những tính năng nối bật của những ứng
dụng sử dụng công nghệ mạng ad-hoc:
Mạng không đồng nhất: Một mạng ad-hoc điển hình là một mạng lưới
bao gồm nhiều thiết bị không đồng nhất. Ví dụ ở giả thiết phía trên đã mô tả,
các nhóm cứu hộ làm việc trên vùng bị thiên tai sẽ được trang bị các thiết bị
truyền thông giao tiếp khác nhau như: điện thoại di động, PDAs, bộ đàm hay
máy tính xách tay … .Để cho việc thiết lập một mạng lưới thông tin liên lạc một
4


cách thành công thì công nghệ mạng phải là nền tảng giúp cho phép các thiết bị
khác nhau có thể giao tiếp được với nhau.
Tính di động: trong một mạng ad-hoc điển hình, hầu hết các node trong
mạng là di động, một ví dụ trong trường hợp này chính là những người làm việc

trong vùng bị thiên tai mà ta đã nêu trong giả thiết phía trên.
Mạng phân tán: việc xây dựng một mạng ad-hoc phân tán là khi các nút
trong mạng là phân tán theo phương diện vật lý, trong thực tế khi các nút mạng
là gần nhau thì truyền thông qua một chặng sẽ hữu dụng hơn rất nhiều và sự
truyền thông qua nhiều chặng là không cần thiết.
Tiềm năng của những ứng dụng trong mạng ad-hoc là rất nhiều , trong đó
chúng ta đánh giá những điều sau đây:
Phân phối nhanh chóng lưu lượng truy cập trên đường cao tốc và khu đô
thị: .Những tuyến đường cao tốc và các khu đô thị có thể được trang bị những
trạm phát vô tuyến cố định, gửi những thông tin quảng bá tới những xe hơi có
gắn những thiết bị thu nhận GPS. Lần lượt các xe đang hoạt động có thể cập
nhật được giao thông rất nhanh chóng.So với những công nghệ cũ thì công nghệ
mới này sẽ cung cấp những chính xác và nhanh chóng hơn.
Truy cập Internet khắp nơi: Trong một tương lai rất gần, những khu vực
công cộng như, sân bay, nhà ga, khu mua sắm cao cấp, sẽ được trang bị những
điểm truy cập Internet không dây, bằng cách sử dụng các thiết bị di động của
những người dùng khác như là một cầu nối không dây việc truy cập internet sẽ
được phủ rộng hầu hết mọi nơi.
Phân phối những điểm thu nhận thông tin: Bằng cách sử dụng những trạm
truyền thông không dây những điểm thu nhận thông tin có thể phân phối hoặc
thu thập thông tin từ những người sử dụng. Ví dụ về một điểm thu nhận thông
tin đó là một thông tin về một chuyến du lịch, các sự kiện xung quanh, thông tin
về các cửa hàng, nhà ăn trong khu một khu vực. …

5


1.2 KHÁI NIỆM
Mạng Ad hoc là tổ hợp của các node di động được kết nối với nhau bằng
các liên kết không dây, các node tự do di chuyển nên kiến trúc mạng có thể thay

đổi liên tục mà không dự đoán được. Mỗi node mạng có một giao diện vô tuyến
giao tiếp với các node mạng khác thông qua sóng vô tuyến hoặc hồng ngoại.
Các mạng này không dùng bất cứ sự hỗ trợ cơ sở hạ tầng mạng cố định hay chịu
sự quản lí tập trung nào. Đây là một đặc điểm riêng biệt của mạng Ad hoc so với
các mạng không dây truyền thống mạng chia ô, mạng WLAN, trong đó các node
(các thuê bao di động ) liên lạc với nhau thông qua trạm vô tuyến cơ sở.
Trong Ad hoc không tồn tại khái niệm quản lý tập trung, nó đảm bảo
mạng sẽ không bị sập vì trường hợp nút mạng di chuyển ra ngoài khoảng truyền
dẫn của các nút mạng khác. Nút mạng có thể ra vào bất cứ lúc nào. Do khoảng
truyền dẫn của nút mạng là hạn chế nên chúng trao đổi thông tin bằng phương
pháp truyền gói tin qua nhiều bước (Multihops). Để làm được điều này, thì tất cả
các nút mạng phải có khả năng chuyển tiếp gói tin đến nút mạng khác, do vậy tất
cả các nút mạng trong Ad hoc có thể hoạt động như máy trạm và router. Nên nút
mạng có thể bao gồm một router và một máy trạm liên kết với nhau. Một router
thực hiện các giao thức định tuyến, máy trạm di động có địa chỉ IP.
Ad hoc cũng có khả năng thực hiện thay đổi về cấu hình mạng và khắc
phục sự cố của nút mạng thông qua thủ tục cấu hình lại mạng. Ví dụ: Nếu nút
mạng rời khỏi mạng sẽ gây ra sự cố liên kết, nút mạng bị ảnh hưởng có thể yêu
cầu đường định tuyến mới và vấn đề sẽ được giải quyết. Điều này sẽ gây ra trễ
trên mạng, tuy nhiên với người sử dụng Ad hoc vẫn hoạt động bình thường.Ad
hoc có nhiều ưu điểm của mạng truyền thông vô tuyến thông thường, liên kết
giữa các nút mạng được hình thành ngay khi chúng nằm trong khoảng truyền
dẫn của nhau.
Tùy thuộc vào các sự giả định, mạng ad-hoc có thể được tạo thành từ rất
nhiều các thiết bị rất đa dạng: máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA, các
thiết bị thông minh vv. Hơn nữa, với nhiều ứng dụng tiềm năng trong tương lai,
6


mạng có thể bao gồm cả những thiết bị không đồng nhất.Do tính đa dạng của

các node, một cách tiếp cận điển hình là chỉ chú ý duy nhất tới việc tiêu thụ
năng lượng của việc truyền các tín hiệu không dây.Và đây cũng là sự lựa chọn
của chúng ta, cụ thể chúng ta chỉ quan tâm đến việc giảm sự tiêu thụ năng lượng
được sử dụng để giao tiếp giữa các node. Trên các loại thiết bị lượng tiêu thụ
năng lượng được sử dụng để truyền thông giao tiếp dao động trong khoảng từ
15% đến 35% trong tổng số năng lượng được sử dụng cho node. Những thông
số sử dụng năng lượng trước đây được cung cấp cho card không dây một máy
tính xách tay thuân thủ theo chuẩn IEEE 802.11. và mới đây là được sử dụng
để cung cấp cho một thiết bị PDA.Kể từ khi năng lượng được sử dụng cho card
không dây là một phần trong năng lượng được sử dụng cho một node thì việc tối
ưu hóa việc sử dụng cho việc giao tiếp trở thành một vấn đề quan trọng. Một số
các nhóm phát triển đã tiến hành đo đạc sự tiêu thụ năng lượng của một card
không dây theo chuẩn 802.11.Một card không dây chuẩn 802.11 thông thường
sẽ có 4 chế độ hoạt động
- Nhàn rỗi: Card là được bật, tuy nhiên nó không được sử dụng
- Truyền: Card đang ở chế độ truyền các gói dữ liệu
- Nhận: Card đang ở chế độ nhận các gói dữ liệu
- Ngủ: Sự cung cấp năng lượng giảm.
Bảng bên dưới cho chúng ta thấy sự tiêu thụ năng lượng của card CISCO
Aironet IEEE 802.11 a/b/g. (Trích Topology Control In Wireless Ad-hoc
Networks (Paolo Santi))

Card
802.11 a
802.11 b
802.11 g

Gửi (mA)
318
327

282

Nhận(mA)
554
539
530

Nhàn rỗi(mA)
203
203
203

7


Card
802.11 a
802.11

Phạm vi truyền “Indoor” (m)
15 -30
27 – 91

Phạm vi truyền “Outdoor” (m)
30 -300
76- 396

b/g
Sự tiêu thụ năng lượng ở chế độ ngủ không được biểu diễn trong bảng,
bảng này còn cho chúng ta thấy pham vi truyền giới hạn khi card truyền với tối

đa sức mạnh. Như chúng ta thấy trong bảng phạm vi truyền giới hạn phụ thuộc
vào nhiều yếu tố môi trường (trong nhà hay điều kiện ngoài trời ) và tốc độ dữ
liệu được sử dụng để gửi các gói tin. Chúng ta cần chú ý rằng, các dữ liệu trong
bảng bên trên chỉ là các kết quả rút ra từ những thực nghiệm và có thể có sự
khác biệt với thực tế thiêu thụ năng lượng của các card không dây. Tất cả các
kết quả thu được từ những thực nghiệm đã vạch ra cho chúng ta một điểm rất
quan trọng đó là bất kỳ sự chuyển trạng thái nào của đơn vị truyền cũng có thể
phải sử dụng năng lượng (và cả thời gian trễ nữa) Điều này đặc biệt đúng đối
với sự chuyển trạng thái từ chế độ ngủ chuyển sang chế độ nhàn rỗi. Trong phần
này chúng ta sẽ mô hình hóa việc sử dụng năng lượng của các node theo tỉ lệ
Ngủ : Nhàn rỗi : Gửi và Nhận, hay nói cách khác chúng ta sẽ không quan tâm
đến chính xác một giá trị nào của việc tiêu thụ năng lượng mà là chỉ là các giá
trị tương đối. Trong mô hình đơn giản của chúng ta chúng ta giả định rằng các
card thu phát được quy ước là 1 khi ở chế độ nhàn rỗi, 1.X là khi nhận một gói
tin , 1.Y khi gửi một gói tin với sức mạn tối đa , và 0 . Z khi ở chế độ ngủ (các
giá trị X, Y , Z phụ thuộc vào đặc tính của card mạng) .
1.3 ĐẶC ĐIỂM
Ad hoc thường được mô tả có cấu trúc mạng thay đổi do sự thay đổi vị trí
của các nút mạng. Các giao thức định tuyến có cơ chế tự phát hiện các thay đổi
về định tuyến thông qua các thuật toán định tuyến thông thường như vector
khoảng cách và trạng thái các liên kết. Một đăc điểm khác của các nút mạng
trong mạng Ad hoc: bị giới hạn về khả năng của CPU, bộ nhớ, dung lượng pin
và băng thông. Khi năng lượng sử dụng bị giới hạn kéo theo giới hạn về khả
8


năng truyền dẫn. Thiết bị truy nhập, môi trường vô tuyến cũng có các đặc điểm
đặc biệt mà người thiết kế cần lưu tâm khi đưa ra các giao thức định tuyến cho
Ad hoc. Ví dụ: các liên kết một chiều, nó xuất hiện trong trường hợp 2 nút mạng
có công suất phát khác nhau nên có khoảng truyền dẫn khác nhau, chỉ cho phép

một nút mạng nghe nút mạng kia. Liên kết một chiều chỉ có trong Ad hoc,không
tồn tại trong mạng tế bào. Sử dụng phương pháp định tuyến nhiều bước thì các
nút mạng có thể tiết kiệm được năng lượng phát ra.
Như vậy mạng Ad hoc có những đặc điểm sau :
- Tính di động: có thể truy cập dữ liệu khi đang di chuyển, nâng cao hiệu quả
truy suất dữ liệu.
- Tốc độ triển khai nhanh và dễ dàng: không gặp phải những vấn đề về lắp đặt
cáp mạng.
- Tính mềm dẻo: có thể thiết lập những nhóm mạng nhỏ một cách nhanh chóng,
việc mở rộng mạng là dễ dàng vì môi trường mạng sẵn có ở mọi nơi;
- Chi phí: có thể giảm khi sử dụng kỹ thuật không dây, thiết bị 802.11 có thể
dùng để tạo cầu nối không dây giữa hai tòa nhà; để thiết lập một cầu nối
không dây cần những chi phí ban đầu như thiết bị ngoài trời, các điểm truy
cập và những giao tiếp không dây.
- Mạng Adhoc bị giới hạn về khả năng của CPU, bộ nhớ, dung lượng pin và
băng thông. Khi năng lượng sử dụng bị giới hạn kéo theo thời gian về khả
năng truyền dẫn.

1.4 ỨNG DỤNG
Ad hoc được ứng dụng cho hội thảo, ứng dụng trong quân sự. Nó cũng
được sử dụng cho trường hợp triển khai cơ sở hạ tầng mạng là khó khăn. Ví dụ:
khách hàng có thể chia sẻ tệp tin dữ liệu ở sân bay, sinh viên trao đổi thông tin
với nhau trong tiết học… Khi máy tính di động giao tiếp thông qua giao diện

9


mạng LAN vô tuyến, thì nhóm các máy tính đó hình thành mạng Ad hoc, khi đó
máy tính có thể truy nhập Internet, tài nguyên trên mạng như máy in, máy scan...
1.4.1 Dịch vụ khẩn cấp:

Bất kỳ đâu khi có trường hợp khẩn cẩp xảy ra đều cần có sự kết hợp của
các nhân viên cứu hộ. Giải pháp thông thường là dùng thiết bị vô tuyến. Tuy
nhiên, khi cơ sở hạ tầng bị hỏng hoặc không còn hoạt động thì giải pháp là gì?
Ad hoc chính là câu trả lời nhanh nhất và phù hợp nhất. Điều này có thể không
có ý nghĩa với khu vực tổn thất nhỏ, tuy nhiên với thảm họa thiên nhiên có khu
vực ảnh hưởng tàn phá rộng lớn, việc liên lạc rất quan trọng nên Ad hoc trở
thành giải pháp hữu ích.
1.4.2

Hội nghị
Trong hội nghị, hội thảo cần trao đổi thông tin giữa các đại biểu hoặc với

hội nghị khác. Đây là một nhu cầu lớn trong thời đại phát triển nhanh về thông
tin như hiện nay,khi mà giải pháp home network chưa thật sự sẵn sàng. Giải
pháp hiện tại là sử dụng các mạng có sẵn cho các đại biểu tham dự tuy nhiên nó
có độ trễ lớn, ví dụ giải pháp Mobile IP .Và Ad hoc là giải pháp chiếm ưu thế.
1.4.3 Home Networking
Rõ ràng sự hiện diện của máy tính xách tay và ứng dụng không dây làm
nhu cầu về home network tăng cao.Việc sử dụng kỹ thuật của Ad hoc cho phé p
chúng tự cấu hình và hình thành mạng, điều này tiện lợi cho cả người không thật
sự am hiểu về mạng cũng như giảm được chi phí cho xây dựng thiết kế mạng.
Hơn nữa, nếu ta có nhu cầu sử dụng máy tính ở công sở, trường học thì khối
lượng thông tin quản lý mạng giảm xuống rõ rệt.

1.4.4

Mạng cá nhân (PAN)

10

Ở thời đại thông tin thì 1 người cần mang theo nhiều công cụ hỗ trợ cho
công việc(điện thoại,Palm...) khi chúng được liên kết với nhau hình thành mạng
cá nhân PAN thì rõ ràng mang lại nhiều tiện ích hơn cho người sử dụng. PAN là
mạng di động do con người không thể ngồi yên một chỗ, tuy nhiên khi kết nối
với mạng PAN khác cần trợ giúp của Ad hoc.
1.4.5 Hệ thống nhúng
Ngày càng có nhiều máy móc cần kết nối với những vật xung quanh kéo
theo nhu cầu của Ad hoc. Nó có thể là đồ chơi có khả năng kết nối mạng, tương
tác được với home network để tìm kiếm dữ liệu trên internet hoặc có thể kết nối
với điện thoại, có thể điều chỉnh volume của TV khi có cuộc gọi đến....đáp ứng
nhiều nhu cầu của người sử dụng.
1.4.6

Mạng xe cộ
VANET (Vehicular Ad Hoc Network) gọi là mạng xe cộ Ad hoc, là hệ

thống mạng không cần cơ sở hạ tầng, được tạo thành từ các phương tiện xe cộ
lưu thông trên đường. Chúng được trang bị thiết bị thu phát để có thể liên lạc,
chia sẻ và trao đổi thông tin với nhau giống như một nút trong mạng Ad hoc.
Thông tin trao đổi trong mạng VANET bao gồm thông tin về lưu lượng xe cộ,
tình trạng kẹt xe, tai nạn giao thông, nguy hiểm cần tránh và cả những dịch vụ
thông thường như dịch vụ đa phương tiện, Internet....
1.4.7 Mạng cảm biến
Mạng cảm biến không dây là một ứng dụng điển hình của Ad hoc. Hiện
nay đã có những quan tâm đáng kể cho sự phát triển kiểu mạng này,chủ yếu là
trong quân sự,công an, tình báo, khảo cổ học, nghiên cứu địa lý....Các bộ cảm
biến có thể có kích thước nhỏ nhưng khả năng truyền thông và lưu trữ tương đối
tốt. Trong quân sự đã dùng những máy móc hiện đại nhưng kích cỡ gần như hạt
bụi nên đối phương rất khó phát hiện và phá hủy chúng.Trong lĩnh vực y tế, các

bộ cảm biến cho phép giám sát liên tục thông tin tiêuchuẩn về sự sống. Trong
công nghệ thực phẩm, kỹ thuật nhịp cảm biến được á p dụng để giám sát chất
11


lượng có thể giúp ngăn ngừa các sản phẩm không đạt yêu cầu nên tăng mức thỏa
mãn cho khách hàng. Trong nông nghiệp, các bộ cảm biến có thể giúp xác định
chất lượng đất trồng và độ ẩm, chúng cũng có thể phát hiện các hợp chất khác.
TỔNG KẾT
Chương này đã giới thiệu tổng quan về mạng ad hoc. Với những ưu điểm
triển khai nhanh chóng, tự cấu hình và đáp ứng các đặc điểm di động mạng
Adhoc hứa hẹn mang đến sự phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên
vẫn còn nhiều khó khăn thách thức về mặt công nghệ cần giải quyết như topo
mạng thay đổi, vấn đề tiết kiệm năng lượng của các node, lựa chọn giao thức
định tuyến phù hợp… Xét thấy vấn đề định tuyến trong mạng Adhoc là vấn đề
rất đáng quan tâm vì nó quyết định đến hiệu năng của mạng.

CHƯƠNG II : ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG Ad hoc
12


Đặc tính động của Ad hoc gây ra sự thay đổi thường xuyên và khó đoán
trước của topo mạng, làm tăng độ khó và độ phức tạp để định tuyến giữa các nút
di động. Nhiều giao thức định tuyến được đưa ra, tuy nhiên, chúng vẫn gặp phải
một số hạn chế nhất định. Chương này trình bày 3 loại giao thức trong mạng Ad
hoc: OLSR, AODV, DSR .
2.1 GIAO THÚC ĐỊNH TUYẾN CỔ ĐIỂN
Hiện nay, các giao thức định tuyến đưa ra với Ad hoc đều dựa trên một
giao thức định tuyến cổ điển làm thuật toán cơ bản; do đó, việc tìm hiểu nghiên
cứu các hoạt động cơ bản của các giao thức này là hết sức cần thiết.Giao thức cổ

điển như: định tuyến theo vector khoảng cách, định tuyến theo trạng thái liên kết
đã được sử dụng từ rất lâu và đã trở nên rất quen thuộc. Tuy nhiên, cácgiao thức
này chỉ thích hợp cho cấu trúc mạng tĩnh, hoạt động hiệu quả ở mạng Ad hoccó
tốc độ di chuyển thấp, cấu trúc mạng ít thay đổi. Ngoài ra, giao thức này hoạt
động phụ thuộc vào bản tin điều khiển định tuyến, nên với số lượng nút mạng
tăng, yêu cầu trao đổi giữa các nút mạng tăng lên, thông tin cập nhật định tuyến
lớn, chúng sẽ tiêu tốn băng thông, năng lượng và CPU. Bởi vì hai loại giao thức
định tuyến trên duy trì định tuyến đến tất cả các nút mạng, nó không quan tâm
nút mạng có tham giao truyền thông tin trong mạng tại mọi thời điểm hay
không. Hơn nữa, giao thức định tuyến cổ điển rằng buộc liên kết phải là hai
chiều, nên cần có những cải thiện nhất định cho thông tin vô tuyến nói chung và
mạng Ad hoc nói riêng.
2.1.1 Định tuyến dựa trên trạng thái liên kết
Phương pháp định tuyến dựa trên trạng thái liên kết dựa trên giá của mỗi
liên kết (cost) và nút mạng phải duy trì cấu trúc mạng hoàn chỉnh với tham số
này. Tham số“giá” sẽ được cập nhật bằng cách mỗi nút mạng sẽ gửi thông tin
quảng bá một cách liên tục “giá” của các liên kết xuất phát từ nó tới tất cả các
nút mạng khác sử dụng thuật toán flooding. Mỗi nút mạng khi nhận được các
13


thông tin này sẽ cập nhật cấu trúc mạng và sử dụng thuật toán tìn đường đi ngắn
nhất để chọn nút mạng tiếp theo cho đường định tuyến đến nút mạng khác. Liên
kết có thể có giá không chính xác do nhiều nguyên nhân như trễ đường truyền,
sự phân tách của mạng... Các cấu hình mạng thay đổi có thể hình thành định
tuyến khép kín (loop), tuy nhiên, đường định tuyến kiểu này có thời gian tồn tại
ngắn vì chúng sẽ bị xóa ngay khi bản tin đã đi qua toàn bộ mạng.
2.1.2 Định tuyến dựa trên vector khoảng cách
Phương pháp này định tuyến dựa trên vector khoảng cách, có cải tiến hơn
so với phương pháp định tuyến dựa trên trạng thái liên kết: mỗi nút mạng chỉ

giám sát giá của liên kết xuất phát từ nó, và không quảng bá thông tin đến tất cả
nút mạng; nó gửi quảng bá đều đặn đến nút liền cạnh thông tin về khoảng cách
ngắn nhất tới nút khác trong mạng. Nút mạng khác khi nhận được thông tin này
sẽ tính toán lại bảng định tuyến thông qua thuật toán tìm đường đi ngắn
nhất.Giao thức này hoạt động hiệu quả hơn, đơn giản hơn và yêu cầu ít bộ nhớ
lưu trữ hơn. Song, nó có thể sinh ra đường định tuyến khép kín có thời gian tồn
tại thay đổi dài ngắn khác nhau, vì bảng định tuyến có thể xây dựng từ thông tin
đã tồn tại lâu quá trên mạng (không được cập nhật).

2.2

GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO MẠNG Ad hoc

2.2.1 Các yêu cầu chung
Do các nút trong mạng Ad Hoc luôn di động và có nhiều đặc tính khác
biệt nên không thể áp dụng các giao thức định tuyến thông thường. Các mạng
Ad Hoc thường được đặc trưng bởi một topo động do các nút di chuyển làm
thay đổi vị trí vật lý của chúng. Đối với mạng Ad Hoc, giao thức định tuyến
động tỏ ra hiệu quả và phù hợp hơn các phương pháp định tuyến dựa trên vectơ
khoảng cách và trạng thái liên kết.Thách thức trong việc thiết kế các giao thức
định tuyến là khả năng cập nhật được mức di động của nút mạng. Chích mức di
động này là nguyên nhân làm thay đổi toàn bộ cấu trúc topo của mạng. Một nút
14


di động thường bị giới hạn bởi khả năng xử lý của CPU, dung lượng lưu trữ,
công suất nguồn và dải thông.Môi trường truy cập, môi trường vô tuyến cũng có
những thuộc tính đặc biệt cần phải chú ý khi thiết kế các giao thức cho mạng Ad
Hoc. Ví dụ các đường truyền vô hướng. Những đường truyền này xuất hiện khi
hai nút có cường độ khác nhau và cho phép chỉ một nút nghe được nút kia.

Nhưng chúng cũng có thể xuất hiện do nhiễu từ môi trường xung quanh. Đa
chặng trong môi trường vô tuyến có thể gây ra tăng íchcông suất truyền và tăng
ích công suất do mối quan hệ căn bậc hai giữa vùng phủ sóng và công suất phát
ra. Bằng cách sử dụng đa chặng, các nút có thể truyền các gói tin đi sử dụng
công suất ra thấp. Mô tả các trục cơ bản có thể sử dụng để đặc tả môi trường
mạng Ad hoc. Trục đầu tiên là số các nút trong mạng. Trục thứ hai là tốc độ mà
tại đó topo mạng thay đổi. Trục thứ ba là tải lưu lượng trong mạng. Khi môi
trường di chuyển từ gốc của 3 trục, vấn đề định tuyến trở nên khó khăn hơn.
Tăng số nút, tăng tốc độ thay đổi topo (nghĩa là tăng tính di động của nút), hoặc
tăng tải lưu lượng mong muốn trên mạng là thách thức đói với các giao thức
trong mạng Ad Hoc.
Yêu cầu đối với một giao thức định tuyến cho mạng Ad hoc là gì? Sau
đây là một số yêu cầu quan trọng:
•

Hoạt động phân tán: Giao thức định tuyến trong mạng Ad Hoc
phải là giao thức phân tán yêu cầu độ tin cậy cao. Do các nút là di
động nên giao thức định tuyến tập trung là không phù hợp. Mỗi nút
mạng phải đủ thông minh để tạo các quyết định định tuyến sử dụng
các nút lân cận.

•

Không lặp vòng: Để nâng cao chất lượng hoạt động, giao thức định
tuyến cần đảm bảo đường định được cung cấp không bị lặp vòng,
điều này sẽ làm giảm lãng phí băng thông và công suất tiêu hao của
CPU.

15

•

Sử dụng các siêu nút: Tất cả các giao thức hiện có đều giả định
rằng các nút di động là có cùng các đặc tính dựa trên bản chất của
mạng tự tổ chức là tập hợp của các nút ngang hàng. Mặc dù điều
này có thể đúng trong một số trường hợp,tuy nhiên, có trường hợp
mà ở đó mạng có các nút có băng thông cao, nguồn nuôi ổn định,
liên kết không dây tốc độ cao hơn so với các nút khác. Các nút như
vậy được gọi là các siêu nút. Các mạng tự tổ chức trong trường hợp
này thường có cấu trúc 2 mức: vùng backbone và vùng phụ. Vùng
backbone bao gồm các siêu nút. Thêm vào đó các siêu nút thường
được giả định là có độ di chuyển thấp hơn các nút thường để duy trì
sự ổn định của backbone. Các nút thường không cần có quyết
định định tuyến.

•

Hoạt động dựa trên yêu cầu: Tối thiểu hóa phần thông tin điều
khiển trong mạng, giao thức định tuyến thuộc nhóm định tuyến
theo yêu cầu có thể đáp ứng được điều này. Nó chỉ tìm đường khi
cần thiết và không quảng bá thông tin điều khiển liên tục.

•

Tính tiên phong (proactive): Trong một số trường hợp, trễ lớn do
hoạt động dựa trên yêu cầu là không chấp nhận được. Do đó phải
sử dụng đặc tính tiên phong nếu tài nguyên của mạng (về mặt giải
thông) nằm trong khoảng cho phép

•

Hỗ trợ các liên kết một chiều: Môi trường vô tuyến có thể là
nguyên nhân hình thành các liên kết theo một hướng. Sử dụng kiểu
liên kết này và kiểu liên kết hai chiều sẽ nâng cao hiệu năng của
giao thức định tuyến.

•

Bảo mật: Môi trường vô tuyến rất dễ bị tấn công, khai thác thông
tin, do đó mã hóa và chứng thực là cách bảo mật thông thường nhất
được áp dụng hiện nay.Vấn đề là việc phân bổ các khóa và các nút
trong mạng Ad hoc.
16


•

Bảo toàn năng lượng: Nút mạng trong mạng Ad hoc có thể là máy
tính xách tay hay loại client nhỏ gọn khác như PDA thường có giới
hạn về thời gian sử dụng của pin, nên cần có chế độ chờ (standby
mode) để tiết kiệm năng lượng. Do đó,giao thức định tuyến sử dụng
cần hỗ trợ chế độ chờ của nút mạng.

•

Nhiều đường định tuyến: Nhằm giảm số lần tác động do sự thay đổi
về cấu trúc mạng và khi nhiều đường định tuyến bị nghẽn. Nếu như
một đường định tuyến không sử dụng được nữa thì một đường định
tuyến khác có thể thay thế. Như vậy, giao thức không cần khởi tạo

lại thủ tục tìm đường.

•

Hỗ trợ QoS: Có nhiều loại QoS cần được sự hỗ trợ của các giao
thức định tuyến,nó phụ thuộc vào mục đích của mạng; chẳng hạn,
hỗ trợ lưu lượng thời gian thực...

2.2.2 Phân loại
Để so sách và phân tích các giao thức định tuyến cho mạng Ad hoc, các
phương thức phân loại hợp lý là rất quan trọng. Các phương thức phân loại giúp
cho các nhà nghiên cứu và các nhà thiết kế hiểu được những đặc trưng
khác nhau và mối quan hệ giữa các giao thức. Các đặc trưng này chủ yếu liên
quan đến việc tập hợp thông tin định tuyến, đến vai trò mà một nút có thể đảm
nhận trong quá trình định tuyến.
a,Định tuyến theo bảng ,định tuyến theo yêu cầu và định tuyến lai
Một trong những phương thức phổ biến nhất để phân loại các giao thức
định tuyến cho mang Ad hoc là dựa trên việc thông tin định tuyến được tập hợp
và được duy trì như thế nào bới các nút di động.

•

Các giao thức định tuyến proactive: còn được gọi là các giao thức định tuyến
theo bảng (table-driven). Sử dụng các giao thức này, các nút di động cố gắng
17


đánh giá liên tục các tuyến trong mạng để khi một gói cần phải chuyển tiếp
thì tuyến đó đã sẵn sàng để sử dụng. Mỗi nút duy trì một hay nhiều bảngchứa
thông tin định tuyến tới các nút trong mạng. Tất cả các nút trong mạng sẽ cập

nhật các bảng này để duy trì một cách phù hợp thông tin và tình trạng của
mạng, do đó tiêu đề định tuyến trong các giao thức này là khá lớn. Khi topo
mạng thay đổi, các nút truyền các bản tin thông báo cho nhau để cập nhật
thông tin về tuyến của toàn bộ mạng.Giao thức định tuyến trạng thái liên kết
tối ưu OLSR và giao thức định tuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV
là hai ví dụ của giao thức định tuyến proactive
•

Các giao thức định tuyến reactive: còn được gọi là các giao thức định tuyến
theo yêu cầu (on-demand). Sử dụng các giao thức này, thủ tục xác định tuyến
chỉ được gọi theo yêu cầu. Việc này được thực hiện thông qua hoạt động
khám phá tuyến đường (route discovery). Quá trình khám phá tuyến kết thúc
sau khi hoặc có một tuyến được tìm ra hoặc không có tuyến nào sẵn có sau
khi đã kiểm tra toàn bộ các tuyến đường. Trong mạng Ad hoc, các tuyến
đang hoạt động có thể bị đứt do tính di động của nút. Do đó, duy trì tuyến là
một hoạt động quan trọng của định tuyến theo yêu cầu. So sánh với định
tuyến theo bảng, ít tiêu đề định tuyến là 1 ưu điểm của định tuyến theo yêu
cầu. Tuy nhiên, sử dụng định tuyến theo yêu cầu thì việc gửi gói tin sẽ có trễ
lớn do nút nguồn phải tìm đường trước khi gửi dữ liệu. Hai giao thứ creactive
điển hình là giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV
(Ad hoc On-demand Distance Vector Routing) và giao thức định tuyến định
tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source Routing).

•

Các giao thức định tuyến lai (hybrid) được đề xuất để kết hợp ưu điểm của 2
loại giao thức trên và khắc phục các nhược điểm của chúng. Thông
thường,các giao thức lai được triển khai trong mạng có cấu trúc phân cấp.
Khi đó,các đặc tính định tuyến theo bảng và định tuyến theo yêu cầu sẽ được
khai thác độc lập ở các mức phân cấp khác nhau. Zone Routing Protocol

(ZRP)và Hybrid Ad Hoc Routing Protocol là những ví dụ của giao thức lai.
18


b, Cấu trúc và phân bố tiến trình định tuyến
Một phương thức phân loại khác là dựa trên vai trò có thế có của nút trong
cơ chế định tuyến. Trong giao thức định tuyến đồng bộ, tất cả các nút di động có
cùng vai trò và chức năng. WRP, DSR, AODV và DSDV là những ví dụ về định
tuyến đồng bộ.Các giao thức này thường giả định rằng cấu trúc mạng là phẳng.
Trong một giao thức định tuyến bất đồng bộ, một số nút đảm nhận vai trò quản
lý và chức năng khác nhau.Thuật toán phân tán được sử dụng để lựa chọn các
nút đặc biệt này. Trong một số trường hợp, các phương pháp định tuyến bất
đồng bộ gắn liền với cấu trúc mạng phân cấp để dể dàng tổ chức và quản lý các
nút. Các giao thức định tuyến bất đồng bộ có thể được phân chia dựa trên việc tổ
chức các nút di động, chức năng định tuyến và quản lýđược thực hiện như thế
nào. Theo đó, các giao thức định tuyến bất đồng bộ trong mạng Ad hoc được
chia thành định tuyến phân cấp theo vùng, định tuyến phân cấp theo nhóm và
định tuyến theo nút lõi.Trong các giao thức định tuyến theo vùng, các thuật toán
xây dựng vùng khác nhau được triển khai cho việc tổ chức nút; ví dụ, một số
thuật toán xây dựng vùng sử dụng thông tin vị trí địa lý. Khai thác hiệu quả việc
phân chia vùng sẽ giảm được đáng kể tiêu đề để duy trì thông tin định tuyến.
Các nút di động trong cùng một vùng biết đường đến các nút khác sẽ có chi phí
nhỏ hơn so với việc duy trì thông tin định tuyến tới tất cả các nút trong toàn
mạng. Một số nút hoạt động như là gateway và đảm nhận truyền thông liên
vùng. ZRP và ZHLS là hai giao thức định tuyến theo vùng cho mạng Ad
hoc.Các giao thức định tuyến theo nhóm sử dụng thuật toán xây dựng nhóm cho
việc bầu chọn trưởng nhóm (cluster-head). Các nút di động được nhóm thành
các nhóm,trưởng nhóm đóng vai trò quản lý thành viên và đảm nhận chức năng
định tuyến.Clusterhead Gateway Switch Routing (CGSR) là một ví dụ của định
tuyến theo nhóm.Trong các giao thức định tuyến theo nút lõi, các nút đặc biệt

được tự động lựa chọn để gộp thành 1 backbone trong mạng. Các nút
“backbone” đảm nhận các vai trò đặc biệt, như là xây dựng và theo dõi đường

19


định tuyến, quảng bá gói tin dữ liệu. Core-Extraction Distributed Ad Hoc
Routing (CEDAR) là một ví dụ điển hình của loại định tuyến này.
c, Khai thác các metric mạng cho định tuyến
Các metric sử dụng cho việc xây dựng tuyến đường có thể được sử dụng
để phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc. Gần như mọi giao
thức định tuyến cho mạng Ad hoc sử dụng “số chặng” làm metric. Nếu có nhiều
tuyến đường có sẵn,tuyến nào có số chặng nhỏ nhất sẽ được lựa chọn. Nếu tất cả
các liên kết không dây có cùng xác suất lỗi thì đường định tuyến ngắn sẽ ổn định
hơn đường định tuyến dài và có thể giảm tiêu đề lưu lượng, giảm xung đột gói
tin. Tuy nhiên, giả định có cùng xác suất lỗi có thể không tồn tại trong mạng Ad
hoc. Theo đó, sự ổn định liên kết phải được cân nhắc trong pha xây dựng tuyến
đường. Vi dụ, Associatively Based Routing (ARB) và Signal-Based Routing
(SSR) được đề xuất để sử dụng sự ổn định liên kết và độ mạnh tín hiệu như là
một metric cho định tuyến.Với sự phổ biến của điện toán di động, một số ứng
dụng di động có thể có các yêu cầu QoS khác nhau. Để đáp ứng các yêu cầu
này, các metric QoS tương ứng lên đượcsử dụng cho việc định tuyến và chuyển
tiếp gói tin trong mạng Ad hoc. Giống nhưmạng có dây, các giao thức định
tuyến QoS cho mạng Ad hoc có thể sử dụng cácmetric, như là băng thông, trễ,
trễ jitter, tỉ lệ lỗi gói tin và chi phí. Ví dụ, băng thông và độ ổn định liên kết
được sử dụng trong CEDAR làm metric cho việc xây dựng tuyến đường.
d,ước lượng topo ,đích, vị trí cho định tuyến
Trong một giao thức định tuyến theo topo cho mạng Ad hoc, các nút tập
hợp thông tin topo mạng cho việc định tuyến. Ngoài các giao thức định tuyến
theo topo,một số giao thức định tuyến theo đích được đề xuất cho mạng Ad hoc.

Trong các giao thức này, một nút chỉ cần biết next-hop trên đường định tuyến
khi chuyển tiếp gói tin tới đích. Ví dụ, DSR là giao thức định tuyến theo topo và
AODV, DSDV là giao thức định tuyến theo đích. Việc sẵn có của hệ thống định
vị toàn cầu (GPS) hoặc các hệt hống định vị tương đương cho phép các nút di
20


động truy nhập thông tin vị trí địa lý một cách dễ dàng. Trong các giao thức định
tuyến theo vị trí, mối quan hệ về vị trí giữa các nút chuyển tiếp gói tin và nút
đích, cùng với sự di chuyển của nút, có thể được sử dụng trong cả quá
trình khám phá tuyến và chuyển tiếp gói tin. Location AidedRouting (LAR) và
Distance Routing Effect Algorithm for Mobility (DREAM) là các giao thức định
tuyến theo vị trí cho mạng Ad hoc.Sau đây là một số giao thức định tuyến được
đề xuất cho mạng Ad hoc.

2.3

GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OLSR
OLSR là giao thức định tuyến theo bảng và là một sự tối ưu của giao thức

trạng thái liên kết cổ điển, hoàn toàn thích hợp cho mạng di động Ad hoc. OLSR
tối thiểu hóa tiêu đề định tuyến bằng cách chỉ sử dụng các nút được chọn để phát
tràn lan lưu lượng điều khiển, được gọi là Chuyển tiếp đa điểm MPR
(Multipoint Relay). Kỹ thuật này giảm đáng kể số lượng yêu cầu truyền lại để
phát tràn lan một bản tin tới tất cả các nút trong mạng.
Như đã được giới thiệu, OLSR là một giao thức định tuyến khởi tạo theo
chu kỳ được tối ưu các mạng tùy biến. Giao thức này thừa kế tính ổn định của
thuật toán trạng thái liên kết và luôn sẵn sàng các tuyến đường khi cần thiết. Với
mục đích giảm thiểu chi phí cho công việc tràn lụt lưu lượng điều khiển
OLSR chỉ sử dụng các nút MPR được chọn để truyền dẫn các bản tin này. Kỹ

thuật này làm giảm đáng kể số lượng yêu cầu truyền lại để tràn lụt một bản tin
tới tất cả các nút trong mạng. OLSR chỉ sử dụng một phần thông tin trạng thái
liên kết được tràn lụt để lựa chọn tuyến đường ngắn nhất. Có một yêu cầu cho
tất cả MPR là phải thông báo các liên k ết tới các nút đã lựa chọn chúng. Ngoài
ra thông tin cấu hình mạng có thể được sử dụng cho mục đích dự phòng.OLSR
có thể tối ưu các phản ứng khi cấu hình mạng thay đổi bằng cách giảm thời gian
giữa hai lần truyền bản tin điều khiển. Hơn thế nữa, nó luôn duy trì các tuyến
đến tất cả các đích trong mạng. Vì thế OLSR rất phù hợp cho truyền thông
21


giữa các tập hợp nhiều nút mạng với nhau hoặc cho các cặp nguồn-đích thay đổi
theo thời gian. Giao thức này đặc biệt phù hợp với các mạng lớn và giày đặc.
Các lợi thế này được mang lại nhờ sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp đa điểm cũng
như các lợi thế của định tuyến khởi tạo theo chu kỳ.OLSR được thiết kế để làm
việc trong các mạng phân tán và không phụ thuộc vào bất kỳ một thực thể trung
tâm nào. Giao thức này không yêu cầu truyền dẫn tin cậy cho các bản tin điều
khiển. Mỗi nút gửi các bản tin điều khiển theo chu kỳ và có thể duy trì một tỉ lệ
mất gói hợp lý. Hiện tượng mất gói này xẩy ra thường xuyên trong mạng vô
tuyến do xung đột hoặc các vấn đề về truyền dẫn.OLSR không yêu cầu chuyển
tiếp tuần tự các bản tin. Mỗi bản tin điều khiển chứa một số thứ tự và được đặt
tăng dần cho mỗi bản tin. Vì vậy bên nhận sẽ dễ dàng xác định được bản tin
nào mới hơn thậm chí đối với các bản tin đã được sắp xếp lại trong quá trình
truyền dẫn. Hơn thế OLSR còn có các hỗ trợ hổ xung như hoạt động trong chế
độ ngủ và định tuyến đa phương (multicast). Các hỗ trợ xung này hoàn toàn
tương thích với các phiên bản khác nhau của giao thức. OLSR không yêu cầu
bất kỳ thay đổi nào về khuôn dạng của gói tin IP vì thế nó hoàn toàn phù hợp
với chồng giao thức IP hiện tại.

2.3.1

Bầu chọn Multipoint relay
MPR là để tối thiểu hóa overhead khi phát tràn lan bản tin trong mạng

bằng cách giảm số lần truyền lại trong cùng một vùng. Mỗi nút trong mạng lựa
chọn một tập hợp các nút hàng xóm trực tiếp của nó để làm MPR. Hàng xóm
của nút A mà không nằm trong tập hợp MPR của A có thể nhận và xử lý các bản
tin quảng bá nhưng không thể truyền các bản tin quảng bá nhận được từ A.Mỗi
nút lựa chọn tập hợp MPR từ những hàng xóm trực tiếp (one-hop) của nó.Tập
hợp MPR của nút A, kí hiệu là MPR(A), là tập con của tập hợp các hàng xóm
trực tiếp của A, phải thỏa mãn những điều kiện sau: mỗi nút trong hàng xóm hai
bước (two-hop) của A phải có một liên kết trực tiếp đến MPR(A). Tập hợp MPR
càng nhỏ thì tiêu đề lưu lượng điều khiển của giao thức định tuyến càng nhỏ.
22


Mỗi nút phải duy trì thông tin về tập hợp hàng xóm mà chúng chọn làm MPR.
Tập hợp này gọi là “MPR selector set” của một nút.
Trong OLSR, mỗi nút truyền bản tin Hello định kỳ (ví dụ một giây một
bản tin)trên mỗi giao diện của nút. Mục đích chính của bản tin Hello cho phép
mỗi nút có thể khám phá tuyến trực tiếp tới hàng xóm của nó. Bản tin Hello
được quảng bá từng chặng một (hop-by-hop) và phải không được truyền trước
đó. Bản tin Hello bao gồm tên của nút khởi tạo, hàng xóm trực tiếp mà nút khởi
tạo truyền bản tin khám phá, và các nút mà nút khởi tạo chọn làm MPRs.Khi
một nút nghe thấy bản tin Hello, nó kiểm tra liệu bản tin đó có phải được phát
sinh từ hàng xóm mới hay không, và nếu đúng,nút sẽ cập nhật vào danh sách
hàng xóm trực tiếp của nút. Bản tin Hello rất quan trọng trong việc hỗ trợ khái
niệm MPR. Mỗi nút kiểm tra bản tin Hello nhận được từ hàng xóm của nó để
xem nó liệu có được lựa chọn làm MPR của bất kỳ hàng xóm nàokhông. Nếu
vậy, nút sẽ phát tràn lan các cập nhật định tuyến được phát sinh từ các hàng xóm

mà đã chọn nó là MPR. Mỗi nút cũng có thể khám phá liệu các nút có là hàng
xóm hai bước từ bản tin Hello, bởi vì danh sách các hàng xóm hai bước đã được
liệt kê trong bản tin Hello của nút hàng xóm trực tiếp của nó. Mỗi nút lựa chọn
MPR trên cơ sở hàng xóm hai bước, do vậy mỗi hàng xóm hai bước phải nhận
được bản tin MPR

2.3.2 chuyển tiếp đa điểm
Ý tưởng của những chuyển tiếp đa điểm sẽ tối thiểu hóa thủ tục bổ sung
của việc bao phủ những thông tin trong mạng bằng việc giảm sự truyền lại
không cần thiết trong cùng miền. Mỗi một nút mạng lựa chọn một tập hợp
những nút
trong 1-hop láng giềng đối xứng, cái có thể truyền lại thông tin của nó. Bộ
những nút làng giềng được chọn được gọi là bộ MPR của nút đó. Những nút
láng giềng của nút N không có trong bộ MPR nhận và xử lý những thông tin
23


phát sóng nhưng không truyền lại những thông tin được nhận từ nút N. Mỗi nút
lựa chọn bộ MPR của nó từ trong số những 1-hop láng giềng đối xứng của nó.
Bộ này được lựa chọn như nó bao gồm (kì hạn của trạm phát sóng ) tất cả các
nút 2-hop đối xứng . Bộ MPR của nút N được kí hiệu như MPR{N},sau đó một
tập hợp tùy ý của 1-hop lân cận đối xứng của N đã thỏa mãn điều kiện tiếp theo:
mỗi nút trong 2-hop lân cận đối xứng của N phải có một liên kết đối xứng
hướng về MPR{N}. Một bộ MPR nhỏ hơn, kết quả thông tin bổ sung ít lưu
lượng điều kiện từ giao thức định tuyến. [2] một ví dụ và phân tích thuật toán
lựa chọn MPR. Mỗi một nút duy trì thông tin về tập hợp những nút láng giềng
đã lựa chọn nó như MPR. Bộ này được gọi là chuyển tiếp đa điểm của một nút.
Một nút chứa những thông tin này từ những thông tin HELLO định k ì nhận
được từ cácnút láng giềng. Thông tin phát sóng có mục đích truyền vào toàn bộ
mạng, nó đến từ bất kỳ bộ chọn MPR của nút N được truyền lại bởi nút N nếu N

vẫn chưa nhận được. Bộ cài đặt có thể thay đổi theo thời gian ( ví dụ như khi
một nút lựa chọn một bộ cài đặt MPR khác) và được chỉ ra bởi những nút được
lựa chọn trong bản tin HELLO của chúng.OLSR được phát triển cho mạng ADHOC. Nó hoạt động như một bảngđiều khiển, loại giao thức proactive đó là trao
đổi thông tin poto với các nút khác của mạng theo quy tắc. Mỗi một nút sẽ lựa
chọn những nút láng giềng của nó như “ chuyển tiếp đa điểm ” ( MPR ). Trong
OLSR chỉ những nút được chọn như MPR sẽ chịu trách nhiệm cho việc tăng
cường kiểm soát lưu thông, dùngcho việc khuyếch tán vào toàn bộ mạng. MPR
cung cấp một chơ chế hiệu quả cho việc kiểm soát lưu thông bằng việc giảm số
lượng cần truyền.Những nút được chọn như MPR cũng có trách nhiệm đặc biệt
khi khai
báo thông tin tr ạng thái liên kết trong mạng. Như vậy, chỉ một yêu cầu cho
OLSR cung cấp những đường truyền nhắn nhất tới tất cả các điểm đích là những
nút MPR do khai báo thông tin trạng thái liên kết cho bộ chọn MPR của
chúng.Thêm vào đó thông tin trạng thái liên kết có sẵn có thể được dùng cho
trạng thái dư thừa. Những nút được chọn như MPR bởi vài nút láng giềng sẽ
24


thông báo thông tin này theo chu kỳ trong thông tin điều khiển của chúng. Vì
vậy một nút thông báo đến mạng thì đó là nó có thể đến với những nút đã lựa
chọn nó như một MPR. Theo sự hoạch định đường truyền, những MPR được
sử dụng để tạo lên đường truyền từ một nút đã định tới bất kỳ điểm đích nào
trong mạng. Hơn nữa,giao thức sử dụng MPR để làm tăng hiệu quả của thông
tin điều khiển trong mạng.Một nút được lựa chọn những MPR từ một trong số
các nút láng giềng của nó với"symetric"như hai chiều, sự liên k ết. Do đó, việc
lựa chọn đường truyền thông qua MPR tự động tránh những vấn đề kết hợp với
gói dữ liệu dịch chuyển qua sự liên kết một chiều ( như vấn đề của việc
không thừa nhận lớp liên kết cho những gí dữ liệu tại mỗi hop, với những tầng
liên kết áp dụng công nghệnày cho lưu lượng unicast.OLSR được phát triển để
làm việc độc lập từ những giao thưc khác. Cũng như vậy, OLSR không tạo ra

những giả thiết vầ tầng liên kết cơ bản. OLSR thừa hưởng khái niệm của việc
vận chuyển và việc chuyển tiếp từ HIPERLAN ( một giao thức tầng MAC )
được tiêu chuẩn hóa bởi ETSI [3]. Giao thức được phát triển trong dự án
IPANEMA ( một phần của chương trình Euclid ) và trong dự án PRIMA ( một
phần của chương trình RNRT ).

2.3.2

nghuyên tắc trao đổi bản tin
Trong các giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết, các nút truyền

danh sách quảng bá đường định tuyến cho các nút lân cận trực tiếp với nó.Các
bản tin quảng bá này được gọi là quảng bá trạng thái liên k ết (LSA), nó được
broadcast trên toàn mạng. Khi các mạng Ad-Hoc bị giới hạn bởi băng thông
đường truyền.OLSR kết hợp một khái niệm gửi tràn lụt các bản tin định tuyến
qua mạng dựa trên nguyên tắc chuyển tiếp đa điểm (MPRs).Mục đích của MPR
là tối ưu hóa trong việc gửi tràn lụt các bản tin cập nhật trạng thái. Mỗi nút sẽ
nhận các bản tin tràn lụt từ tất cả các hướng (từ bất cứ nút nào nằm trong giải
truyền dẫn)

25