Đánh giá hiệu năng của giao thức định tuyến AODV và AOMDV trong mạng ad hoc

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu đề tài “ Đánh giá hiệu năng của giao
thức định tuyến AODV và AOMDV trong mạng Ad Hoc ” đã được hoàn thiện.
Để đạt được kết quả này, em đã hết sức nỗ lực đồng thời cũng nhận được rất nhiều
sự quan tâm, giúp đỡ và ủng hộ của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn Bộ môn Mạng và truyền thông - Khoa Công
Nghệ Thông Tin - Trường ĐH CNTT&TT đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án
tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô giáo đã tận tình giảng dạy,
trang bị cho chúng em những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn ThS. Đỗ Đình Cường đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo và đóng góp ý kiến cho em trong suốt thời gian thực
hiện đồ án.
Mặc dù em đã nỗ lực để hoàn thành đồ án song vẫn không tránh khỏi thiếu
sót kính mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Nguyễn Thị Yến

1


LỜI CAM ĐOAN
Em xin hứa toàn bộ việc làm đồ án do em làm và có sự tham khảo ở các tài
liệu tham khảo. Đồ án của em không trùng lặp với các đồ án mà em và thầy giáo
hướng dẫn đã biết.
Thái nguyên, ngày 08 tháng 06 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Yến

2

3


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

1

LỜI CAM ĐOAN 2
MỤC LỤC

3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 6
BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 7
LỜI MỞ ĐẦU

8

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC
1.1 MỞ ĐẦU

9

9

1.2 KHÁI NIỆM 10
1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG AD-HOC

11

1.4 NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI MẠNG AD HOC 13
1.4.1 Chi phí cho việc sử dụng tần số
1.4.2 Cơ chế truy nhập

13

13

1.4.3 Định tuyến và chuyển tiếp gói tin

14

1.4.4 Hiệu quả sử dụng nguồn nuôi 14
1.4.5 Đặc tính TCP

14

1.4.6 Chất lượng dịch vụ (QoS)

15

1.5 ỨNG DỤNG 15
1.5.1 Dịch vụ khẩn cấp

16

1.5.2 Hội nghị 16

1.5.3 Home Networking

17

1.5.4 Mạng cá nhân (PAN) 17
1.5.5 Hệ thống nhúng (embeded system)

18

1.5.6 Mạng xe cộ (vehicular network)

18

1.5.7 Mạng cảm biến (sensor network)

19

1.6 VẤN ĐỀ AN NINH 19
4


CHƯƠNG 2. ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD HOC

21

2.1 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CỔ ĐIỂN 21
2.1.1 Định tuyến dựa trên trạng thái liên kết

22

2.1.2 Định tuyến dựa trên vector khoảng cách

22

2.2 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO MẠNG AD HOC 23
2.2.1 Các yêu cầu chung

23

2.2.2 Phân loại 26
2.3 AD HOC ON- DEMAND DISTANCE VECTOR ROUTING (AODV)
30
2.3.1 Khám phá tuyến 32
2.3.2 Thiết lập tuyến đường ngược 33
2.3.3 Thiết lập tuyến đường thuận 34
2.3.4 Quản lý bảng định tuyến
2.3.5 Duy trì tuyến

36

36

2.3.6 Xử lý lỗi, hết hạn và xóa bỏ tuyến
2.3.7 Quản lý kết nối nội vùng
2.3.8 Sửa chữa nội vùng

37

39

40

2.4 AD HOC ON- DEMAND MULTIPATH DISTANCE VECTOR ROUTING
(AOMDV) 42
CHƯƠNG 3. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM NS2 VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG
CÁC KỊCH BẢN MÔ PHỎNG GIAO THỨC MẠNG 45
3.1 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG NS2
3.1.1 Tổng quan về NS2

45

3.1.2 Kiến trúc của NS2

45

3.1.3 Đặc điểm của NS-2

49

45

3.2 CÁC BƯỚC CƠ BẢN MÔ PHỎNG KỊCH BẢN TRONG NS-2
3.2.1 Khởi tạo và kết thúc

50

3.2.2 Định nghĩa các nút và mạng liên kết 51
5

50

3.2.3 Khởi tạo node

54

3.2.4 Khởi tạo link

55

3.2.5 Khởi tạo Network Agents

56

3.2.6 Các loại traffic 57
3.2.7 Các dịch vụ cơ bản trong Internet

59

3.2.8 Tracing 60
3.3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM NS-2 ĐỂ MÔ PHỎNG MẠNG
3.3.1 Cơ bản về Tcl

62

62

3.3.2 Thực hiện mô phỏng mạng không dây trong NS2

63

CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNGGIAO THỨC ĐỊNH
TUYẾN AODV VÀ AOMDV TRONG AD-HOC

70

4.1 THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC MẠNG AD HOC
4.1.1 Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin

70

70

4.1.2 Trễ từ đầu cuối đến đầu cuối 70
4.1.3 Thông lượng từ đầu cuối đến đầu cuối

71

4.2 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG DỰA TRÊN KẾT QUẢ MÔ
PHỎNG

71

4.2.1 Cách thức phân tích kết quả mô phỏng của NS-2
4.2.2 Công cụ phân tích kết quả mô phỏng Perl
4.2.3 Mô hình hóa các kịch bản mô phỏng 73
4.2.4 Khảo sát và phân tích kết quả 74
KẾT LUẬN 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
PHỤ LỤC

82

6

72

71


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Mô hình mô tả khái niệm mạng Ad hoc

10

Hình 1.2 Ứng dụng cho các dịch vụ khẩn cấp khi có thiên tai 16
Hình 1.3 Ứng dụng trong các hội nghị

17

Hình 1.4 Ứng dụng cho home networking
Hình 1.5 Ứng dụng cho mạng cá nhân

18

Hình 1.6 Ứng dụng cho mạng xe cộ

19

17

Hình 2.1 Hệ tọa độ cơ bản mô tả môi trường mạng Ad Hoc
Hình 2.2 Các dạng định tuyến trong mạng Ad-hoc

24

26

Hình 2.3 Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc
Hình 2.4 Quá trình khám phá tuyến trong AODV

32

Hình 2.5 Thiết lập tuyến đường đi ngược 34
Hình 2.6 Thiết lập tuyến đường thuận

35

Hình 3.1 Mô hình đơn giản của NS

46

Hình 3.2 Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong Nam
Hình 3.1 Kiến trúc của NS2

47

Hình 3.2 TclCL hoạt động như liên kết giữa A và B

48

Hình 3.5 Sự liên kết các đối tượng cơ bản trong NS

54

Hình 3.6 Node unicast và node multicast 55
Hình 3.7 Link

56

Hình 3.8 Chèn đối tượng trace

61

Hình 4.1 Một mô hình kịch bản mô phỏng

73

Hình 4.2 Simulation Time Vs Packet Delivery Ratio

75

Hình 4.3 Simulation Time Vs Packets Dropped 76
Hình 4.4 Simulation Time Vs Throughput (Mbps)

77

Hình 4.5 Simulation Time Vs End-to-End Delay (Sec) 78
Hình 4.6 Simulation Time Vs Routing overhead 79
7

47

27


8


BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Chữ viết

Chữ đầy đủ

Chữ tiếng Việt

ABR

Associativity-Based Routing

Định tuyến theo liên kết

ACK

Acknowledgement

Báo nhận

AODV

Ad Hoc On-Demand Distance

Giao thức định tuyến vector khoảng

Vector

cách theo yêu cầu Ad hoc

Ad Hoc On-Demand Multipath

Giao thức định tuyến vector khoảng

Distance Vector

cách theo yêu cầu Ad hoc đa đường

BS

Base station

Trạm gốc

CBR

Constant Bit Rate

Tốc độ bit cố định

DEST

Destination

Đích

DHCP

Dynamic host configuration

Giao thức cấu hình host động

tắt

AOMDV

protocol
FDMA

Frequency division multiple

Đa truy cập phân chia theo sóng

access
IEEE

Institute of electrical and

Học viện kĩ sư điện và điện tử

electronics engineers
LAN

Local area network

Mạng cục bộ

MAC

Media access control

Điều khiển truy cập đường truyền

MANET

Mobile ad hoc network

Mạng di động không dây tùy biến

QoS

Quality of service

Chất lượng dịch vụ

TCP

Transmission power control

Điều khiển công suất truyền

TTL

Time to Live

Thời gian sống

VANET

Vehicular Ad Hoc Network

Mạng xe cộ ad hoc

WLAN

Wireless local area network

Mạng không dây cục bộ

9


LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự gia tăng nhanh chóng về số lượng cũng như công nghệ của các
thiết bị di động kéo theo nhu cầu của người sử dụng công nghệ không dây ngày
càng cao và đa dạng.Vì vậy để đáp ứng được xu thế đó, mạng thông tin không dây
ngày nay phải gánh vác trọng trách lớn hơn là giải quyết vấn đề về lưu lượng đa
phương tiện, tốc độ cao, chất lượng ngày càng phải tốt hơn.
Song song với yêu cầu hỗ trợ đa phương tiện với chất lượng dịch vụ (QoS)
đảm bảo, các công nghệ giao tiếp không dây khác nhau đã xuất hiện, Ad hoc là
một kiểu mạng thông tin không dây linh hoạt. Đó là tập hợp của hai hay nhiều thiết
bị được trang bị khả năng nối mạng và truyền thông không dây. Các thiết bị đó có

thể giao tiếp với các nút mạng khác ngay lập tức trong vùng phủ sóng hay một
thiết bị không dây khác ngoài bên ngoài với điều kiện có các nút trung gian để
chuyển tiếp thông tin từ nút nguồn đến nút đích. Ad hoc có khả năng tự tổ chức và
thích nghi, khi đã hình thành có thể bị giải tán bất cứ lúc nào mà không cần đến bất
cứ sự quản trị hệ thống nào. Ad hoc có nhiều dạng khác nhau và có thể di chuyển,
đứng độc lập hay nối mạng. Các nút mạng có thể phát hiện sự có mặt của các thiết
bị khác trong giải vô tuyến và thực hiện sự bắt tay cần thiết để cho phép truyền
thông, chia sẻ thông tin và dịch vụ. Topo của mạng thông tin tùy biến thay đổi
động do các thiết bị không bị ràng buộc vào một vị trí cụ thể nên việc truy nhập
phương tiện tập trung. Giao thức định tuyến phải giảm lưu lượng điều khiển, đơn
giản tính toán đường định tuyến. Chính vì thế giao thức định tuyến đóng vai trò
quan trọng trong vận hành mạng Ad hoc.
Đề tài có ý nghĩa thiết thực trong việc nghiên cứu và phát triển các môi
trường giả lập mạng, đồng thời xây dựng nên một cơ sở nền tảng lý thuyết về xây
dựng môi trường và các công cụ giả lập mạng.

10


11


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC
Chương này đề cập đến các vấn đề :
+ Khái niệm tổng quan về mạng Ad-Hoc
+ Đặc điểm của mạng Ad-Hoc
+ Các ứng dụng của mạng Ad-Hoc
+ Vấn đề an ninh mạng Ad-Hoc
 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 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
12


dụng rộng rãi trên thế giới.

13


 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.

14


Hình 1.1 Mô hình mô tả khái niệm mạng Ad hoc
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

15


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
 ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG AD-HOC
Mạng Ad-Hoc gồm những nền tảng di động ( ví dụ một router với nhiều
máy chủ và thiết bị liên lạc không dây) - ở đây gọi là các nút mà chúng có thể tự
do di chuyển. Các nút có thể ở trong hoặc trên máy bay, tàu, xe tải, xe hơi, thậm
chí trên người hoặc những thiết bị rất nhỏ, và có thể có nhiều máy chủ trên mỗi
router. Mạng Ad-Hoc là một hệ thống tự động của các nút di động. Hệ thống có
thể hoạt động độc lập hoặc có thể có cổng vào ra và giao diện với một mạng cố
định. Trong chế độ hoạt động sau, nó được hình dung như một cái mạng gốc kết
nối với một mạng cố định.
Các nút trong mạng Ad-Hoc được trang bị truyền thông không dây và thu
nhận sử dụng ăng-ten có thể phát sóng theo mọi hướng, hướng cao (điểm tới
điểm), hay một số sự kết hợp. Tại một điểm được đưa ra trong một thời gian, tùy
thuộc vào vị trí của các nút truyền và nhận an toàn. Topo trong mạng Ad-Hoc có
thể thay đổi theo thời gian như các nút di chuyển hoặc điều chỉnh sự truyền dẫn
và tiếp nhận các thông số của chúng.
Một số đặc điểm nổi bật của Ad-Hoc:
 Chức năng của topo: Các nút di chuyển tự do, do đó các topo mạng
16


thường là multihop có thể thay đổi ngẫu nhiên và nhanh chóng vào các thời điểm
không thể đoán trước, có thể bao gồm các liên kết hai chiều và theo đường dẫn
duy nhất.
 Băng thông hạn chế, khả năng thay đổi liên kết: Liên kết không dây sẽ
tiếp tục có công suất thấp hơn các loại khác . Ngoài ra, thông qua việc thực hiện
các giao tiếp không dây sau khi đã tính toán ảnh hưởng của người truy cập, sự
nhiễu sóng, tiếng ồn và sự can thiệp có điều kiện v.v. thường nhỏ hơn rất
nhiều so với khả năng truyền tối đa của sóng vô tuyến.

Một trong những ảnh hưởng tương đối thấp đến khả năng liên kết trung
bình đó là tình trạng tắc nghẽn chuẩn chứ không phải là ngoại lệ, đó là tổng
hợp các ứng dụng có khả năng tiếp cận vượt quá công suất mạng thường
xuyên. Khi các mạng di động thường chỉ đơn giản là một phần mở rộng của
cơ sở hạ tầng mạng cố định, mạng di động tùy biến của người dùng sẽ yêu cầu
các dich vụ tương tự. Những yêu cầu này sẽ tiếp tục tăng lên như máy tính đa
phương tiện và các ứng dụng mạng cũng gia tăng.
 Hạn chế năng lượng hoạt động: Một vài hoặc tất cả các nút trong mạng
AD-HOC có thể dựa vào năng lượng yếu hoặc cạn kiệt. Đối với các nút, qua trọng
nhất khi thiết kế hệ thống là tiêu chí tối ưu hóa có thể bảo tồn được năng
lượng.
 Giới hạn an ninh vật lý: Mạng di động không dây thường dễ bị đe dọa
về an ninh vật lý hơn là cáp cố định. Khả năng nghe trộm, giả mạo và từ chối các
cuộc truy nhập của dịch vụ nên được xem xét cẩn thận. Kỹ thuật liên kết bảo mật
thường được áp dụng giữa các mạng không dây để giảm thiểu tối đa đe
dọa về an ninh mạng. Như là một lợi ích, sự phân cấp kiểm soát trong mạng
Ad-Hoc cung cấp mạnh mẽ các bổ sung chống lại điểm lỗi duy nhất hơn là
phương pháp tập trung.
Đặc điểm chính của mạng Ad-Hoc đó là: Sử dụng phân quyền cho các nút
mạng. Các nút mạng tự nó sắp xếp tuyến và tự nó triển khai tuyến, mạng Ad17


Hoc là một mạng có cấu trúc mạng động. Mạng Ad-Hoc không có đường truyền
chuyên dụng (specialized routers), Ngoài ra nó không dùng các đường truyền cố
định (fixed routers ) hay các đường truyền vật lý (dây dẫn).
Mạng Ad-Hoc có cấu trúc và biến đổi cấu trúc một cách thường xuyên, cấu
trúc mạng có tính chất tạm thời, các nút liên kết với nhau theo kiểu mạng ngang
hàng, các nút có vai trò như nhau và có chức năng tìm kiếm, duy trì và định
tuyến.
Mạng Ad-Hoc dùng một số kỹ thuật liên quan đến các vấn đề kỹ thuật dùng

để truyền thông vô tuyến và nó có những đặc tính:
- Tính không đồng nhất giữa các thiết bị.
- Đặc trưng lưu lượng mạng.
- Di chuyển của các nút trong một tuyến.
Ưu điểm của mạng Ad-Hoc
Trong mạng cơ bản thì cơ sở hạ tầng, các trạm trung gian, thu phát sóng là
yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của mạng, còn trong mạng Ad-Hoc các
nút mạng kết nối thông qua các nút mạng ( không cần đến các trạm thu phát), các
nút mạng có thể di chuyển tự do trong cấu trúc mạng do đó nó có tính chất cơ
động cao và do đó làm giảm bớt sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng, làm cho mạng
dễ phát triển dễ dàng, tốc độ phát triển của mạng nhanh.
 NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI MẠNG AD HOC

 Chi phí cho việc sử dụng tần số
Hầu hết các mạng Ad hoc thử nghiệm hiện nay đều dựa trên băng tần ISM.
Để ngăn ngừa nhiễu, mạng Ad ho phải hoạt động qua một số dải phổ cụ thể nào
đó, được cấp phát. Phổ tần không chỉ được cấp phát và giám sát chặt chẽ mà còn
cần phải được trả phí.
 Cơ chế truy nhập
Không giống như mạng tế bào, trong mạng Ad hoc không có sự điều khiển
tập trung và đồng bộ toàn cục. Do đó các phương pháp đa truy nhập truyền thông
18


như TDMA và FDMA không còn thích hợp nữa. Ngoài ra, nhiều giao thức điều
khiển truy nhập phương tiện MAC (Media Access Control) cũng không giải quyết
được sự di động của nút mạng. Do vậy, các kỹ thuật lập lịch trình và định thời để
hỗ trợ QoS gặp nhiều khó khăn.
Trong mạng Ad hoc, do cùng một phương tiện truyền thông được chia sẻ
bởi nhiều bên tham gia nên thủ tục truy nhập đến kênh chung phải được thực hiện

theo kiểu phân bố nhờ sự hỗ trợ của giao thức MAC. Giao thức MAC phải tính
đến truy nhập kênh trong khi đồng thời phải tránh được sự xung đột với các nút lân
cận. Do vậy, khi tính toán thiết kế các giao thức MAC cho mạng Ad hoc phải tính
đến khả năng di chuyển, vấn đề đầu cuối ẩn và các vấn đề liên quan khác.
 Định tuyến và chuyển tiếp gói tin
Đặc tính động của mạng 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 và thuật toán định tuyến đã được đề xuất cho mạng
Ad hoc, tuy nhiên mỗi giao thức lại có một hạn chế riêng. Do vậy, nghiên cứu về
các giao thức định tuyến trong Ad hoc là một vấn đề rất quan trọng.
 Hiệu quả sử dụng nguồn nuôi
Hầu hết các giao thức trong mạng hiện nay không quan tâm đến tiêu tốn
năng lượng nguồn nuôi vì các máy chủ và các bộ tính tuyến thường được giả định
là tĩnh và được cấp nguồn từ nguồn điện chính. Tuy nhiên, các thiết bị dị động hầu
hết được cấp nguồn từ nguồn nuôi độc lập.Kỹ thuật nguồn nuôi vẫn thường đi
chậm hơn so với kỹ thuật vi xử lý. Thời gian cấp nguồn của pin loại tốt như Liionh hiện nay cũng chỉ tối đa từ 2 đến 3 giờ (hiện nay đã có một số laptop có thời
gian sử dụng lên đến 8h, tuy nhiên giá thành vẫn còn khá cao). Sự giới hạn thời
gian hoạt động như thế nói lên tính cần thiết phải bảo tồn tốt nguồn nuôi. Đặc biệt,
đối với mạng Ad hoc, do các thiết bị di động phải thực hiện vai trò của cả hệ thống
đầu cuối (tương tác người dùng khi thực hiện các ứng dụng người dùng) lẫn vai trò
của một hệ thống trung gian (chuyển tiếp gói tin) nên sẽ tiêu tốn năng lượng nguồn
19


nuôi một cách đáng kể, đặc biệt là các nút trung gian.
 Đặc tính TCP
TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức cuối-cuối được thiết
kế phục vụ việc điều khiển nghẽn và điều khiển luồng trong mạng. TCP là một
giao thức hướng liên kết nên cần có một giai đoạn thiết lập kết nối ưu tiên cho việc
truyền dữ liệu. Kết nối bị loại bỏ khi việc truyền dữ liệu hoàn thành. Với internet

hiện nay, giao thức mạng IP là phi kết nối nên cần có một giao thức truyền dẫn
hướng kết nối đáng tin cậy qua một giao thức mạng không tin cậy. Tuy nhiên, TCP
giả sử rằng các nút trong tuyến là tĩnh nên việc điều khiển nghẽn và điều khiển
luồng chỉ được thực hiện ở các nút nguồn và đích.
TCP dựa vào việc đo đạc thời gian toàn trình-RTT (Round Trip Time) và
mức tổn thất gói để kết luận là có nghẽn mạch xảy ra trong mạng hay không. TCP
không thể phân biệt được sự có mặt của tính di động và sự nghẽn mạng. Các nút
chuyển động trong một kết nối có thể gây tổn thất gói và làm cho RTT dài hơn. Do
vậy, cần có một số cải tiến để bảo đảm rằng giao thức truyền dẫn thực hiện tốt mà
không ảnh hưởng đến thông lượng truyền thông cuối-cuối.
 Chất lượng dịch vụ (QoS)
Khả năng cung cấp QoS của một mạng phụ thuộc vào các đặc tính bên
trong của toàn bộ các thành phần mạng, từ các liên kết truyền phát đến tầng MAC
và tầng mạng. Các kết nối không dây có năng lực thấp và hay thay đổi, tỉ lệ lỗi cao.
Các topo mạng là động và có tỷ lệ mất gói cao. Các giao thức MAC dựa trên truy
nhập ngẫu nhiên không hỗ trợ QoS.
Các giao thức MAC QoS giải quyết vấn đề về xung đột phương tiện, hỗ trợ
truyền thông unicast tin cậy, và cung cấp việc dự trữ tài nguyên cho các lưu lượng
thời gian thực trong môi trường không dây phân tán. Rất nhiều các giao thức MAC
và các cải tiến đã được đề xuất để cung cấp việc đảm bảo QoS cho lưu lượng thời
gian thực trong môi trường không dây phân tán bao gồm giao thức GAMA/PR và
cơ chế xung đột BB.
20


 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 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...

 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.

21


Hình 1.2 Ứng dụng cho các dịch vụ khẩn cấp khi có thiên tai

 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 homenetwork 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.

22


Hình 1.3 Ứng dụng trong các hội nghị

 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 phép 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.

23


Hình 1.4 Ứng dụng cho home networking

 Mạng cá nhân (PAN)
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.

Hình 1.5 Ứng dụng cho mạng cá nhân

 Hệ thống nhúng (embeded system)
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.
24

 Mạng xe cộ (vehicular network)
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....

Hình 1.6 Ứng dụng cho mạng xe cộ

 Mạng cảm biến (sensor network)
Mạng cảm biến không dây là một ứng dụng điển hình của Ad hoc. Hiện nay
25