NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC GIAO THỨC VÀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN DỮ LIỆU TRÊN MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY MẮT LƯỚI

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
----------------------------------------

Đào Thị Hồng Xiêm

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC GIAO THỨC
VÀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN DỮ LIỆU TRÊN
MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY MẮT LƯỚI

Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số: 60.48.15

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ

HÀ NỘI – 2011


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Lê Minh
Phản biện 1: ……….………………………………..…………………
Phản biện 2: ……………….….……………………….………………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn
thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: …….. giờ ……. ngày ……. tháng …… năm ………
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính
Viễn thông

1

MỞ ĐẦU
Các dịch vụ sử dụng mạng máy tính không dây đang
bùng nổ và trở thành một phần không thể thiếu trong hệ thống
cung cấp dịch vụ trên mạng thế hệ kế tiếp. Chính vì vậy, sự
hình thành và phát triển mạnh mẽ của các công nghệ không dây
mới trong thời gian gần đây đã và đang thu hút nhiều sự quan
tâm nghiên cứu của rất nhiều các tổ chức cũng như các trung
tâm triển khai thử nghiệm.
Trong nỗ lực chuẩn hóa các hệ thống và tìm kiếm các
giải pháp kết nối, nâng cao hiệu năng mạng, tổ chức IEEE đã
hình thành một số nhóm dành riêng để phát triển lĩnh vực
WMN (Wireless Mesh Network) như: IEEE 802.11s - Mạng
không dây cục bộ WLAN, 802.15.5 - Mạng không dây cá nhân
WPAN – Wireless Personal Area Network…WMN có thể
được ứng dụng cho nhiều kiểu hạ tầng mạng không dây khác
nhau và một trong số đó là mạng không dây cục bộ WLAN.
Với các đặc tính thế mạnh của mạng hình lưới không
dây WMN như tính tự cấu hình, tự tổ chức nhằm tạo ra các
hình thái tùy biến để duy trì kết nối. Các ứng dụng của mạng
WMN có thể tạo ra miền ứng dụng rộng rãi như: mạng truy
nhập băng rộng, mạng cộng đồng, mạng doanh nghiệp, hỗ trợ
các hệ thống an ninh, y tế, v.v.
Giải pháp xây dựng các mạng máy tính không dây bằng
công nghệ WMN sẽ đưa tới nhiều ứng dụng thực tiễn phục vụ
đời sống của con người.

2

Chương 1 - GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU TRÊN
MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY (802.11)
1.1. Giới thiệu chung
Mạng WLAN là một hệ thống thông tin liên lạc dữ liệu
linh hoạt được thực hiện như phần mở rộng, hoặc thay thế cho
mạng LAN hữu tuyến trong nhà hoặc trong các cơ quan. Sử
dụng sóng điện từ, mạng WLAN truyền và nhận dữ liệu qua
khoảng không, tối giản nhu cầu cho các kết nối hữu tuyến.
1.2. Kiến trúc IEEE 802.11
1.2.1. Các thành phần chính trong mạng máy tính không
dây (802.11)
 Máy trạm (Station): STA - Station là các trạm
thu/phát sóng bao gồm các thiết bị không dây kết nối.
 Hệ thống phân tán (Distribution System): có nhiệm
vụ kết hợp với các BSS một cách thông suốt để tạo thành mạng
logic và các BSS này có thể trao đổi thông tin với nhau.
 Điểm truy cập (Access Point): là thiết bị không dây,
đóng vai trò cả trong việc truyền và nhận dữ liệu mạng.
 Phương tiện truyền dẫn không dây (Wireless
medium)
1.2.2. Các chế độ hoạt động
1.2.2.1. Chế độ kết nối với hạ tầng (BSS, ESS)
 Basic Service Set
Khi một AP được kết nối với mạng có dây và một tập
các máy trạm không dây, cấu hình này được gọi là Basic


3

Service Set (BSS). BSS sử dụng chế độ cơ sở hạ tầng
(infrastructure), là chế độ yêu cầu sử dụng một AP và tất cả các
quá trình trao đổi thông tin đều phải đi qua AP, các client
không thể giao tiếp trực tiếp với nhau.
 Extended Service Set
Một ESS được định nghĩa bao gồm 2 hoặc nhiều BSS
được kết nối với nhau thông qua một hệ thống phân tán
(Distributed System) chung. Một ESS phải có ít nhất 2 AP hoạt
động trong chế độ Infrastructure.
1.2.2.2. Chế độ Ad-hoc (IBSS)
Một IBSS (Independent Basic Service Set) còn được
gọi là mạng Ad-hoc. Mạng Ad-hoc không có AP hay bất kỳ
truy cập nào khác vào hệ thống phân tán. Các client trong IBSS
thay phiên nhau nhận trách nhiệm truyền Beacon. Để truyền dữ
liệu ra khỏi một IBSS thì một trong các máy trạm trong IBSS
phải hoạt động như là một gateway, hay router bằng cách sử
dụng một giải pháp phần mềm cho mục đích này.
1.3. Quy trình truyền dữ liệu trong 802.11
1.3.1. Quét tìm thiết bị (Scanning)
1.3.1.1. Quét chủ động (Active Scanning)
Quét chủ động là quá trình gửi Probe Request frame từ
máy trạm. Probe Request frame sẽ chứa giá trị SSID của mạng
mà chúng muốn tham gia vào hoặc có thể là một Broadcast
SSID. Nếu Probe Request được gửi xác định một SSID cụ thể
thì AP nào có giá trị SSID trùng với nó sẽ trả lời lại bằng
một Probe Response frame. Nếu Probe Request frame được


4

gửi với giá trị Broadcast SSID thì tất cả AP nhận được frame
này sẽ trả lời lại bằng một Probe Response frame.
1.3.1.2. Quét bị động (Passive Scanning)
Quét bị động là tiến trình lắng nghe beacon trên mỗi kênh
trong một khoảng thời gian định trước sau khi máy trạm được
khởi tạo. Những Beacon này được gửi bởi AP (trong mạng
Infrastructure) hay các trạm client (trong mạng Ad-Hoc), trạm
đang quét sẽ thực hiện phân loại các đặc điểm của AP hay trạm
client dựa trên các beacon này. Client sẽ lắng nghe các beacon
cho đến khi chúng tìm được mạng mà chúng mong muốn. Sau
đó, máy trạm sẽ cố gắng tham gia vào mạng thông qua AP đã
gửi beacon cho nó.
1.3.2. Gia nhập mạng (Joining)
Khi một máy trạm muốn truy cập một mạng hiện hữu, nó
cần có thông tin đồng bộ từ AP. Máy trạm nhận thông tin này
theo một trong hai cách là quét bị động hoặc quét chủ động.
Sau khi trạm tìm thấy một điểm truy cập, nó sẽ thực hiện bước
tiếp theo là xác thực (authentication).
1.3.3. Xác thực (Authentication)
Xác thực là quá trình trong đó các nút không dây (PC
card, USB client…) sẽ được chứng thực bởi mạng (thông
thường là AP) khi chúng muốn kết nối với mạng. Máy trạm bắt
đầu tiến trình xác thực bằng cách gửi một Authentication
Request frame đến AP. AP sẽ chấp nhận (accept) hoặc từ chối
(deny) lời yêu cầu này, sau đó báo cho máy trạm biết quyết
định của nó bằng cách gửi một Authentication Response frame.


5

1.3.4. Kết nối (Association)
Trạng thái được kết nối là trạng thái trong đó máy trạm
đã được cho phép truyền dữ liệu thông qua AP. Chú ý rằng khi
nói tới kết nối, ta đang nói tới kết nối ở layer 2.
Máy trạm muốn kết nối vào mạng, nó sẽ gửi
một Authentication Request frame đến AP và nhận trở lại một
Authentication Response frame. Sau khi authentication đã được
hoàn thành, station sẽ gởi một Association Request frame đến
AP và AP sẽ trả lời lại cho client một Association Response
frame trong đó cho phép hoặc không cho phép kết nối.
1.3.5. Định tuyến (Routing)
1.3.5.1. Định tuyến theo bảng
Các giao thức định tuyến theo bảng sử dụng phương
pháp tràn lụt để quảng bá thông tin tới các thiết bị. Phương
pháp này cho phép thời gian thiết lập đường nhanh dựa trên các
tham số gửi tới thiết bị sẵn sàng cho kết nối. OLSR và DSDV
là hai ví dụ của giao thức định tuyến theo bảng.
1.3.5.2. Định tuyến theo yêu cầu
Các giao thức định tuyến theo yêu cầu thiết lập tuyến
dựa theo từng yêu cầu kết nối. Phương pháp này hạn chế được
thông tin tiêu đề chọn đường, nhưng nhược điểm cơ bản là gây
trễ lớn cho các khung truyền dẫn và thời gian chọn đường dẫn
chậm. AODV và DSR là giao thức định tuyến theo yêu cầu.
1.3.5.3. Định tuyến lai ghép
Khi kích thước mạng tăng cũng đồng nghĩa với sự suy
giảm hiệu năng mạng do hiện tượng trễ của thủ tục định tuyến


6

và truyền khung tin tăng lên rất lớn nếu sử dụng giao thức định
tuyến theo yêu cầu. Giao thức định tuyến lai ghép sẽ giải quyết
vấn đề trên bằng việc kết hợp lợi thế của định tuyến theo bảng
và định tuyến theo yêu cầu.
1.4. Roaming
1.4.1. Giới thiệu Roaming
Roaming là một tiến trình hay khả năng của một
wireless client di chuyển thông suốt từ một cell (hay BSS) này
đến một cell khác mà không mất kết nối.
1.4.2. Chuẩn 802.11f – Inter AP Protocol
Chuẩn 802.11f còn được gọi là Inter-AP Protocol
(IAPP). Chuẩn này cho phép một AP có thể phát hiện được sự
hiện diện của các AP khác cũng như cho phép AP chuyển giao
client sang AP mới (lúc roaming.
1.4.3. Chuẩn 802.11r – Fast Secure Roaming
Chuẩn 802.11r được gọi là Fast Basic Service Set
Transition cho phép nối tiếp tín hiệu diễn ra trong 50. Mục đích
của 802.11r là giảm tới mức tối thiểu thời gian mà client mất
kết nối tới hệ thống phân tán DS.
1.4.4. Giải pháp roaming của Cisco và Aruba
1.4.4.1. Cisco
Thuật toán quét kênh của Cisco bao gồm:
 Sử dụng thông tin từ client kết nối, một AP xây dựng
một danh sách các AP liền kề và các kênh mà các
AP đó đang sử dụng.


7

 AP lưu trữ được tối đa 30 AP liền kề.
 Khi một client kết nối tới một AP, AP được kết nối
sẽ gửi danh sách AP liền kề tới client với một gói tin
unicast.
Trong Fast Roaming, client gửi hoặc nhận một gói tin
unicast trong khoảng thời gian 500ms: Client quét các kênh mà
nó biết ở đó là một AP liền kề. Nếu không có AP nào được tìm
thấy sau khi quét danh sách AP liền kề, client sẽ quay lại quét
tất cả các kênh.
1.4.4.2. Aruba
Aruba đưa ra giải pháp tối ưu như sau:
 Vùng phủ sóng Wi-Fi:
Khoảng cách giữa các AP nằm trong khoảng 20-25m cho
mạng chỉ truyền dữ liệu và 15-20m cho truyền dữ liệu “voice”.
 Kết hợp VLAN:
Số lượng VLAN trong một nhóm không quá 10 VLAN
để việc truyền tải broadcast và multicast không mất quá nhiều
thời gian.
 Công nghệ chuyển vùng nhanh (802.11r và OKC)
Có 2 công nghệ mới đáp ứng yêu cầu:
o Sử dụng WPA2 với 802.1X và OKC trong bộ điều
khiển trung tâm WLAN của Aruba.
o 802.11r là một chuẩn mới, nhằm cải thiện hiệu suất
chuyển giao. Trong kiến trúc WLAN được cung cấp
bởi Aruba, nó chỉ cung cấp các cải tiến hạn chế, đặc
biệt nếu OKC được sử dụng.


8

Chương 2 - GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU TRÊN
MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY MẮT LƯỚI (802.11s)
2.1. Giới thiệu Wireless Mesh Network
Kỹ thuật mạng hình lưới là cách thức truyền tải dữ liệu,
âm thanh và câu lệnh giữa các nút xử lý, cho phép truyền thông
liên tục và tự xác định lại cấu hình xung quanh đường đi bị che
chắn bằng cách “nhảy” từ nút này sang nút khác cho đến khi
thiết lập được kết nối. Mạng lưới có khả năng tự hàn gắn và tạo
ra mạng có độ tin cậy cao, có thể hoạt động khi có một nút bị
lỗi hoặc chất lượng kết nối mạng kém.
2.2. Kiến trúc mạng 802.11s

Hình 2.1: Kiến trúc mạng 802.11s
Trong kiến trúc mạng 802.11s bao gồm các nút:
 Mesh Point (MP): là điểm hình lưới, có chức năng
quản lý, điều khiển các dịch vụ và điều hành mạng
hình lưới. MP thiết lập ngang hàng với MP lân cận.


9

 Mesh Access Point (MAP): là một Mesh Point
nhưng có thêm chức năng truy nhập tới STA.
 Mesh Point Portal (MPP): là một MP nhưng có thêm
chức năng kết nối internet và hoạt động như một
Gateway.
2.3. Thiết lập và phát hiện WMN
Khi một nút mới được bật lên, nó có thể sử dụng quét chủ
động hoặc bị động để tìm một mạng mesh. Trong 802.11s, một
ID mới, được gọi là MeshID, được sử dụng để định nghĩa một

mạng Mesh. MeshID được gắn trong beacon và khung tin
response như là một thành phần thông tin mới cho quét chủ
động và bị động. Trong 802.11s, mỗi thiết bị mesh phải hỗ trợ
ít nhất một mesh profile bao gồm một MeshID, định danh giao
thức lựa chọn đường đi. Nếu thông tin trong nút lưới tương
thích với mạng mesh thì nó sẽ bắt đầu kết nối. Nếu một nút
lưới mới không thể tìm thấy một mạng mesh đã được thiết lập,
nó cần tạo một mạng mesh mới.
2.4. Cơ chế liên kết mạng
Cơ chế liên kết mạng quy định cụ thể các cơ chế liên kết
mạng mesh với mạng có dây hoặc không dây. Khi một MP
muốn gửi gói tin, trước tiên nó thực hiện đẩy dữ liệu đi theo
thủ tục đã được định nghĩa trong giao thức định tuyến. Nếu
không tìm thấy đường đi tới địa chỉ đích, MP sẽ chuyển tất cả
gói tin tới các MPPs đã được kích hoạt trong mạng lưới. Tại
một MPP, cả thông điệp vào và thông điệp ra cần được xử lý.


10

Thông điệp đi ra được tạo ra bởi một MP bên trong mạng lưới.
Nếu MPP biết nút đích bên trong mạng mesh, nó sẽ chuyển
thông điệp tới nút đích. Nếu nút đích bên ngoài mạng mesh, nó
sẽ đẩy thông điệp tới mạng bên ngoài. Tuy nhiên, nếu nút đích
không biết tới MPP nào, MPP sẽ chuyển thông điệp tới cả
mạng lưới bên trong và bên ngoài.
2.5. Định tuyến trong mạng hình lưới 802.11s
2.5.1. Các thuật toán định tuyến
2.5.1.1. Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV)
AODV có 4 kiểu thông điệp để giao tiếp giữa các nút

với nhau:
o Yêu cầu tuyến (RREQ – Route Request)
o Hồi âm tuyến (RREP – Route Reply)
o Lỗi tuyến (RERR – Route Error)
o Thông điệp HELLO
Thông điệp RREQ và RREP được sử dụng cho tìm
đường. Thông điệp RERR và HELLO được sử dụng cho sự
duy trì đường đi.
 Ưu/nhược điểm:
o Lượng thông tin tiêu đề định tuyến: AODV có
lượng tiêu đề thông tin định tuyến nhỏ hơn và đem lại khả năng
mở rộng tốt hơn khi kích thước các bản ghi tuyến bị giới hạn.
o Cập nhật thông tin lỗi đường dẫn: AODV sử dụng
phương pháp tràn lụt để thông tin tới tất cả các nút khác về lỗi
liên kết.


11

o AODV đơn giản và có hiệu quả hơn các giao thức
khác khi tốc độ truyền tải thông tin đủ chậm để tìm đường một
cách rõ ràng.
o Sự khác biệt chính giữa AODV và các giao thức
định tuyến theo yêu cầu khác là nó sử dụng một số tuần tự
đích. Ứng dụng của thuật toán trên một số sản phẩm thương
mại như NOKIA N810.
2.5.1.2. Dynamic Source Routing (DSR)
Giao thức DSR là một giao thức định tuyến theo yêu
cầu từ nút nguồn. Trong đó, các nút di động cần duy trì bộ nhớ
đệm về tuyến chứa các tuyến nguồn mà nút di động nhận biết

được. Các thực thể trong bộ nhớ đệm tuyến được cập nhật liên
tục.
Khi một nút di động gửi một gói đến một nút đích nào
đó, trước hết nó phải tham vấn bộ nhớ đệm tuyến để xác định
là nó đã có một tuyến để đến đích chưa. Nếu có đường đi tới
đích, nó sẽ sử dụng tuyến này để gửi gói đi. Trái lại, nếu không
có một tuyến như thế, nó phải khởi đầu một quá trình khám phá
tuyến bằng cách phát quảng bá một gói yêu cầu tuyến.
Việc duy trì tuyến được hoàn thành thông qua sử dụng
các gói lỗi tuyến và các bản tin xác nhận. Các gói lỗi tuyến
được tạo ra ở một nút khi lớp liên kết dữ liệu gặp sự cố đường
truyền.
 Ưu/nhược điểm:
o Một ưu điểm của DSR là không có gói tìm đường nào
được phát đi định kỳ.


12

o Vì DSR tìm đường theo yêu cầu nên không thích hợp
cho mạng dung lượng lớn và có tính di động cao.
2.5.1.3. Optimized Link State Routing (OLSR)
OLSR kế thừa tính ổn định của thuật toán trạng thái liên
kết. Với mục đích giảm thiểu chi phí cho việc tràn lụt lưu
lượng điều khiển, OLSR chỉ sử dụng các nút MPR được chọn
để truyền dẫn tin này.
Việc sử dụng chuyển tiếp đa điểm sẽ làm giảm sự
truyền lại không cần thiết trong cùng miền. Mỗi nút trong
mạng sẽ lựa chọn ra một tập các nút hàng xóm của nó vào bộ
MPR của nút đó, các nút thuộc bộ MPR này sẽ chuyển tiếp các

gói tin điều khiển được gửi từ nút đó.
2.5.1.4. So sánh các giao thức định tuyến
a. So sánh các giao thức định tuyến theo yêu cầu
Lượng thông tin tiêu đề định tuyến: AODV có lượng
tiêu đề thông tin định tuyến nhỏ hơn DSR và đem lại khả năng
mở rộng tốt hơn khi kích thước các bản ghi tuyến bị giới hạn.
Cập nhật thông tin lỗi đường dẫn: cả AODV và DSR
đều sử dụng phương pháp tràn lụt để thông tin tới tất cả các nút
khác về lỗi liên kết.
Kỹ thuật chống lặp vòng: Giao thức định tuyến AODV
sử dụng các số thứ tự để tránh lặp vòng, DSR sử dụng địa chỉ
trong trường ghi tuyến của các gói tin dữ liệu.
Hiệu năng giao thức: Đối với mô hình có số lượng nút
nhỏ, tải và tốc độ di chuyển thấp, DSR cũng có được hiệu năng


13

tốt hơn AODV. Nhưng khi lượng tải tăng lên, hiệu năng DSR
suy giảm rõ rệt và thấp hơn so với giao thức AODV.
b. So sánh các giao thức định tuyến khác kiểu
Khả năng mở rộng: Với mô hình lưu lượng tải cao, giao
thức AODV có hiệu năng tốt hơn OLSR. Ngoài ra, khi số
lượng nút tăng và mức độ nghẽn mạng lớn thì tỷ lệ chuyển phát
thành công các gói tin của AODV tốt hơn.
Hiệu năng mạng: Qua mô phỏng cho thấy hiệu năng
DSR tăng lên đối với tỷ số chuyển phát gói tin, hiệu năng của
OLSR giảm xuống khi tải cao và tính động của các nút tăng.
Giao thức AODV cung cấp giá trị hiệu năng trung bình tốt nhất
trong các giao thức trên.

Hiện nay, 802.11s tập trung vào 2 giao thức AODV và
OLSR nhằm biến đổi chúng để thấy được lợi ích của cả hai
trong môi trường mạng lưới.
2.5.2. Giao thức định tuyến không dây lai HWMP
HWMP tổ hợp hai giao thức định tuyến theo bảng và
theo yêu cầu tương ứng với giao thức định tuyến dựa trên hình
cây TBR (Tree Based Routing) và giao thức định tuyến Radio
Metric-AODV. Giao thức RM-AODV hoạt động trên lớp 2
theo các địa chỉ MAC và sử dụng thông số đo lượng liên quan
trực tiếp tới đặc tính liên kết vô tuyến.
 Định tuyến theo yêu cầu: trong IEEE 802.11s sử
dụng hai cơ chế yêu cầu tuyến RREQ (Route Request) và đáp
ứng tuyến RREP (Route Reply) để thu thập các thông tin định
tuyến.


14
 Định tuyến theo bảng: phương pháp định tuyến theo

bảng được đề xuất trong IEEE 802.11s là giao thức định
tuyến hình cây TBR. TBR coi WMN như một cây phân cấp
có cấu trúc với một nút gốc là MPP và các nút lá là các MP
hoặc MAP. Giao thức TBR sử dụng MPP để tìm và duy trì
các tuyến.
2.6. Một số sản phẩm thương mại sử dụng giải pháp mesh
2.6.1.

HotPort 7000 - nút lưới không dây của Firetide

Các nút lưới HotPort tự động kết nối với nhau để tạo ra

mạng lưới không dây HotPort hiệu suất cao. Giao thức định
tuyến AutoMesh của Firetide cung cấp khả năng tự tạo hình
lưới, tự phục hồi để triển khai nhanh, thao tác tin cậy cho cả hạ
tầng lưới di động và cố định. Một nút lưới HotPort liên kết
hoặc kết nối lại với mạng không dây mắt lưới ngay lập tức
trong khi nó di chuyển bên trong phạm vi của các nút lưới di
động hoặc cố định khác.
2.6.2.

Sản phẩm của Motorola

Giải pháp không dây mắt lưới HotZone Duo của
Motorola đã được thiết kế để cung cấp chất lượng dữ liệu cao,
các ứng dụng video và âm thanh. Với việc hỗ trợ bảo mật và
chuẩn QoS, kết hợp với công nghệ định tuyến MeshConnex đã
được kiểm chứng, hệ thống HotZone Duo cung cấp tính mềm
dẻo và khả năng mở rộng mạng khi cần thiết. Kỹ thuật định
tuyến lớp 2 tự động giải quyết các vấn đề xung đột bằng việc
tìm và thiết lập kết nối tối ưu.


15

Chương 3 - ĐÁNH GIÁ VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY MẮT LƯỚI
3.1. Mô hình điện toán đám mây iDragon và dịch vụ
Camera giám sát
3.1.1. Mô hình điện toán đám mây iDragon
Điện toán đám mây (Cloud computing) là mô hình sử
dụng các công nghệ tiên tiến nhất về phần mềm, phần cứng

máy tính, được phát triển trên hạ tầng mạng máy tính và
Internet, để tạo ra một “đám mây” cung cấp từ cơ sở hạ tầng,
nơi lưu trữ dữ liệu cho đến các dịch vụ. Xuất phát từ mô hình
cung cấp dịch vụ điện thoại di động: điện thoại di động + các
trạm BTS, hệ thống quản lý thuê bao, cung cấp dịch vụ, tính
cước, chuyển vùng,…

Hình 3.1: Mô hình dịch vụ điện toán đám mây iDragon Cloud


16

Các thành phần trong mô hình dịch vụ đám mây
iDragon Cloud bao gồm:
 Máy tính đám mây Cloud PC
Cloud PC có các chức năng tự động cấu hình và truy
cập dịch vụ đám mây tương tự điện thoại di động.
 Thiết bị kết nối mạng Cloud Box
Cloud Box kết nối các Cloud PC có tính năng tương tự
các trạm BTS kết nối các điện thoại di động. Nó là thiết bị
mạng dùng để máy tính Cloud PC truy cập dịch vụ cung cấp
theo công nghệ điện toán đám mây.
Mô hình điện toán đám mây iDragon ứng dụng WMN
như hình sau:

Hình 3.4: Mô hình điện toán đám mây iDragon ứng dụng WMN

Trong đó một số Cloud Box sẽ đóng vai trò là MP (Mesh
Point) để điều khiển truyền dữ liệu, một số Cloud Box sẽ đóng

17

vai trò là MAP (Mesh Access Point) kết nối với Cloud PC để
thực hiện truyền dữ liệu tới đích. Trong mô hình trên các Cloud
Box được kết nối không dây với nhau, tạo ra mô hình lưới đảm
bảo quá trình truyền dữ liệu được thông suốt. Khi một Cloud
Box bị lỗi, dữ liệu của Cloud PC sẽ được truyền tới đích theo
con đường khác. Cơ chế quản lý và điều hành mạng trong mô
hình iDragon ứng dụng giải pháp mesh vẫn quản lý các thiết bị
dựa trên ID như mô hình iDragon khi chưa ứng dụng giải pháp
mesh.
3.1.2. Dịch vụ Camera giám sát môi trường và cảnh báo
sớm thiên tai
Sau khi khảo sát, tìm hiểu nhu cầu ứng dụng CNTT để
giám sát môi trường và cảnh báo sớm về thiên tai tại nhiều địa
điểm thuộc các TP Đà Nẵng, Cần Thơ và tỉnh Thanh Hoá, Viện
Công nghiệp phần mềm và nội dung số Việt Nam cùng với
Panasonic Nhật Bản đã nghiên cứu để xây dựng hệ thống giám
sát và cảnh báo sớm đảm bảo hoạt động 24/7.
Cụ thể, dự án thí điểm sẽ sử dụng giải pháp tích hợp hệ
thống cảm biến (sensor system) với hạ tầng mạng truyền dữ
liệu không dây băng rộng mắt lưới (wireless mesh network) và
giải pháp quản lý truy cập dữ liệu trên nền tảng điện toán đám
mây (iDragon Cloud) phục vụ giám sát môi trường và cảnh báo
sớm thiên tai.
Hệ thống giám sát và cảm biến cho dòng sông ở Cần
Thơ:

18

 Đo mực nước của dòng sông và thông tin về điện từ
năng lượng mặt trời và điện áp của pin. Sau đó các
thông tin được gửi tới máy chủ.
 Camera được điều khiển bởi trình duyệt của máy
tính và những hình ảnh này không được lưu trữ chỉ
để theo dõi thời gian thực.
 Nếu ngày mưa kéo dài 4 ngày, hệ thống vẫn có thể
làm việc với pin.
Hệ thống giám sát hình ảnh (ở Đà Nẵng):
 Camera IP được thiết lập để thu thập hình ảnh và các
hình ảnh này được lưu trữ trong Network Disk
Recorder.
 Phát hiện xâm nhập: khi có người truy cập vào vùng
bị cấm, hệ thống sẽ gửi một thông báo hoặc email.
 Camera có thể được điều khiển từ xa bởi máy tính.
Sử dụng mạng LAN không dây để truyền dữ liệu từ thiết
bị cảm biến về Ủy bản nhân dân dựa trên L2 Bridge. Khoảng
cách giữa 2 điểm truy cập không dây dưới 5km. Tốc độ liên kết
giữa điểm truy cập không dây là 6Mbps hoặc nhiều hơn.
3.2. Mô phỏng quá trình truyền dữ liệu trên mạng WMN
3.2.1.

Chức năng chung của phần mềm mô phỏng mạng

Phần mềm mô phỏng mạng giúp ích rất nhiều cho nhu
cầu của con người. So với chi phí và thời gian trong việc thiết
lập một thử nghiệm có chứa nhiều máy tính nối mạng, thiết bị
định tuyến và liên kết dữ liệu, mô phỏng mạng tương đối

19

nhanh và không tốn kém. Một số phần mềm mô phỏng mạng
như NS2, NS3, OPNET,…
3.2.2. Chức năng của phần mềm mô phỏng NS2
Mục đích của NS2 là tạo ra một môi trường giả lập cho
việc nghiên cứu, kiểm tra, thiết kế các giao thức, các kiến trúc
mới, so sánh các giao thức và tạo ra các mô hình mạng phức
tạp.
3.2.3.

Mô phỏng quá trình truyền dữ liệu sử dụng NS2
Chương trình mô phỏng quá trình truyền dữ liệu trên
mạng máy tính không dây măt lưới được xây dựng dựa trên
phần mềm mô phỏng NS2.
Mô hình bao gồm 18 nút được đánh số theo thứ tự từ 1
đến 18. Trong 18 nút tham gia mô phỏng có các loại nút sau:
o 12 nút đóng vai trò là MAP: bao gồm nút 1, 2,
3, 4, 5, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 16.
o 4 nút đóng vai trò là MP: gồm nút 6, 7, 10, 11.
o 2 nút đóng vai trò là client: gồm nút 0 (nút
nguồn) và 17 (nút đích).
Các nút được hiển thị và di chuyển trong một khu vực
là 600m x 800m. Sử dụng giao thức TCP để truyền dữ liệu từ
nút 0 đến nút 17. Giao thức định tuyến được sử dụng trong mô
phỏng là AODV. Các gói tin được trao đổi giữa các nút với
nhau khi các nút này nằm trong dải lắng nghe của nút kia.
Quá trình mô phỏng diễn ra trong vòng 150s:

 Tại thời điểm 130s, nút 0 bắt đầu di chuyển tới
điểm (80, 600) với tốc độ 30m/s.


20

 Năng lượng ban đầu thiết lập cho nút 1 là 50 và nút
2 là 10, các nút còn lại có năng lượng là 100. Mục
đích của việc thiết lập năng lượng cho các nút khác
nhau để thể hiện mô hình khi một nút không còn
hoạt động thì gói tin sẽ được truyền đi theo đường
khác để tới đích.
 Màu của nút trong mô phỏng biểu hiện trạng thái
năng lượng của nút như sau:
o Nút màu xanh: cho biết nút đó vẫn còn nhiều
năng lượng
o Nút màu vàng: cho biết nút đã sử dụng nhiều
năng lượng nhưng năng lượng còn lại lớn hơn
25% giá trị năng lượng khởi tạo ban đầu cho nút
đó.
o Nút màu đỏ: cho biết nút chỉ còn dưới 25% giá
trị năng lượng khởi tạo ban đầu và trong khoảng
thời gian ngắn nút sẽ bị shutdown.
 Khi nút 0 di chuyển thì các gói tin cũng được
truyền theo các đường khác nhau để tới đích.
Giao diện mô phỏng quá trình truyền dữ liệu trên
mạng máy tính WMN


21

Hình 3.16: Thiết lập đường đi mới khi nút 2 bị shutdown

Hình 3.17: Thiết lập đường đi mới khi nút 0 di chuyển tới một vị
trí khác


22

3.3. Đánh giá các ảnh hưởng của WMN tới quá trình
truyền dữ liệu multimedia
Thử nghiệm sử dụng hai công cụ để đo hiệu năng của lưu
lượng multimedia trong môi trường WMN; công cụ đo chất
lượng liên kết và công cụ đồng bộ thời gian.
Đo đạc: cứ 10ms lại truyền 80 byte gói tin âm thanh sử
dụng G.711 codec, tốc độ dữ liệu 64kbps.
Thông qua thử nghiệm về hiệu suất truyền multimedia
trong mạng WMN cho thấy tốc độ truyền âm thanh đạt khoảng
100 gói/s, trong đó lưu lượng truyền video có tốc độ trung bình
khoảng 16 gói/s.
3.4. Cơ chế phối hợp giữa chuyển vùng dịch vụ truy cập
Camera giám sát với giao thức truyền dữ liệu trên WMN
Mỗi Camera sẽ được gắn một số định danh ID duy nhất.
Cơ chế phối hợp giữa chuyển vùng dịch vụ truy cập Camera
giám sát với giao thức truyền dữ liệu trên WMN hoạt động như
sau: mỗi Camera sẽ được gắn một số định danh ID duy nhất.
Số định danh này là cố định cho mỗi Camera và nó được sử
dụng trong các dịch vụ roaming. Khi Camera di chuyển tới một
CloudBox khác thay vì quản lý Camera bằng IP thì dựa vào ID
của Camera để truy tìm thông tin và biết được Camera đang ở

đâu trong hệ thống iDragon.
Dùng Camera để thu thập dữ liệu đầu vào, sau đó tất cả
thông tin thu thập được từ Camera sẽ được truyền qua mạng sử
dụng giao thức định tuyến mạng không dây mắt lưới để truyền
về trung tâm dữ liệu để xử lý.


23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kỹ thuật mạng không dây mắt lưới là cách thức truyền tải
dữ liệu, âm thanh và câu lệnh giữa các nút xử lý, cho phép
truyền thông liên tục và tự xác định lại cấu hình xung quanh
đường đi bị che chắn bằng cách “nhảy” từ nút này sang nút
khác cho đến khi thiết lập được kết nối.
Mạng lưới có khả năng tự hàn gắn và tạo ra mạng có độ
tin cậy cao; có thể hoạt động khi có một nút bị lỗi hoặc chất
lượng kết nối mạng kém. Trong lĩnh vực mạng không dây,
mạng lưới được áp dụng để nới rộng phạm vi phủ sóng của
mạng không dây truyền thống. Các nút trong mạng truyền
thông trực tiếp với các nút khác và tham gia trong mạng lưới.
Nếu một nút có thể kết nối với một nút lận cận khác thì sẽ có
kết nối với toàn mạng.
Với ưu điểm về mở rộng phạm vi phủ sóng trên nền các
thiết bị có sẵn của công nghệ mạng WLAN, kỹ thuật mạng
máy tính không dây mắt lưới có thể được ứng dụng trong các
ngữ cảnh mà không thể sử dụng mạng có dây để thay thế hoặc
nếu thay thế được thì phải trả chi phí rất lớn. Một số ứng dụng
tiêu biểu như giao thông công cộng, điều khiển tự động, y tế,
quan sát an ninh…

Đặc biệt trong điều kiện hiện nay, khi lũ lụt đang xảy ra ở
nhiều nơi thì việc áp dụng WMN vào xây dựng các hệ thống
giám sát môi trường, cảnh báo và giảm nhẹ thiên tai là việc làm
hết sức cần thiết để giảm nhẹ hậu quả về biến đổi môi trường
toàn cầu tại Việt Nam.