Mô phỏng và đánh giá các giao thức định tuyến trong mạng ad hoc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------NGUYỄN NGỌC ANH

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC
ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC
Chuyên ngành: Điện Tử Tin Học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ĐIỆN TỬ TIN HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Bùi Việt Khôi

Hà Nội-Năm 2011



TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài: Mô phỏng và đánh giá các giao thức định tuyến trong mạng Adhoc.
Tác giả luận văn: Nguyễn Ngọc Anh.

Khóa: 2009.

Người hướng dẫn: TS.Bùi Việt Khôi.
Nội dung tóm tắt:
1. Lý do chọn đề tài:
Trong xu thế hội tụ công nghệ: viễn thông – truyền thông – công nghệ thông tin,
mạng thông tin không dây ngày càng có vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời
sống xã hội. Nếu trước đây, mạng thông tin không dây thế hệ thứ nhất chủ yếu đặt mục
tiêu vào truyền thông thoại và dữ liệu ở tốc độ bình thường thì ngày nay mạng thông tin

không dây phải gánh vác trọng trách lớn hơn là giải quyết vấn đề lưu lượng đa phương
tiện, tốc độ cao, chất lượng tốt để thoả mãn nhu cầu khách hàng ngày càng cao và đa
dạng.
Mạng Ad-hoc có khá nhiều điểm khác biệt so với mạng di động tế bào truyền
thống do vậy các giao thức định tuyến trong mạng này phải đáp ứng thêm nhiều yêu cầu
kỹ thuật mới. Điều quan trọng nhất là giao thức định tuyến này phải có khả năng thích
nghi với cấu trúc mạng luôn thay đổi cũng như phải tính đến các giới hạn về băng thông,
năng lực của thiết bị, khả năng lưu trữ… Giao thức định tuyến cũng phải làm giảm lưu
lượng đường truyền, đơn giản hóa việc tính toán đường định tuyến.
Mạng Ad-hoc là một kiểu mạng thông tin không dây rất linh hoạt. Khác với các
mạng không dây thông thường, mạng Ad-hoc là mạng không tập trung và tự tổ chức, có
thể hình thành mạng mà không cần dựa trên một cơ sở hạ tầng mạng nào, cho phép
truyền dữ liệu đa chặng giữa các nút ngoài vùng phủ sóng vô tuyến của nhau. Hiện nay,
mạng Ad-hoc đã và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và trong tương lai, mạng


Ad-hoc có thể sẽ trở thành một trong những mô hình mạng không thể thiếu trong ngành
công nhiệp mạng. Chính vì vậy, định tuyến trong mạng Ad-hoc là một vấn đề quan trọng
và rất được quan tâm.
2. Mục đích, nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đồ án sẽ dựa trên công cụ mô phỏng NS2 để tiến hành đánh giá ba giao thức định
tuyến cơ bản: giao thức định tuyến vectơ khoảng cách tuần tự đến đích DSDV
(Destination Sequence Distance Vector), giao thức định tuyến vectơ cự ly theo yêu cầu
AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector) và giao thức định tuyến nguồn động DSR
(Dynamic Source Routing), tìm hiểu phương thức hoạt động cũng như những ưu điểm,
hạn chế của từng giao thức, từ đó tìm một giao thức phù hợp với những yêu cầu của
mạng Ad-hoc.
3. Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp của tác giả:
Đồ án gồm 3 chương:
Chương 1. Tổng quan về mạng Ad-hoc

Giới thiệu một cách khái quát về mạng di động không dây Ad-hoc, những ứng dụng, đặc
điểm, thách thức và các giao thức định tuyến của của mạng Ad-hoc.
Chương 2. Giao thức định tuyến của mạng Ad-hoc
Trình bày yêu cầu đối với các giao thức định tuyến của mạng Ad-hoc và tập trung nghiên
cứu ba giao thức nói trên.
Chương 3. Mô phỏng đánh giá chất lượng hoạt động của giao thức
Đánh giá các giao thức đã nghiên cứu dựa trên kết quả mô phỏng bằng NS2.
4. Phương pháp nghiên cứu:
Có thể nói giao thức định tuyến đóng vai trò xương sống trong hoạt động của mạng
Ad-hoc. Để có thể sử dụng và thiết lập mạng Ad-hoc một cách hiệu quả, trước tiên người
quản trị mạng phải nắm vững được phương thức hoạt động của các giao thức định tuyến,
do đó trong đồ án này, em đã tập trung nghiên cứu phương thức hoạt động của ba giao
thức định tuyến phổ biến của mạng Ad-hoc.


5. Kết luận
Dựa trên kết quả mô phỏng và cơ sở lý thuyết đã đưa ra, có thể rút ra kết luận: các
giao thức định tuyến đã nghiên cứu, phần nào đã đáp ứng được các yêu cầu của mạng
Ad-hoc, tuy nhiên để mạng có thể hoạt động thật hiệu quả, vẫn cần có một giao thức định
tuyến khác phù hợp với những đặc điểm của mạng Ad-hoc.


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN NGỌC ANH

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC
ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

Chuyên ngành: Điện Tử Tin Học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ĐIỆN TỬ TIN HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Bùi Việt Khôi

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
1


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

Hà Nội-Năm 2011

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
2


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Ngọc Anh, tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ điện tử tin học này do
chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Các thông tin, số liệu được sử dụng trong luận văn
là trung thực và chính xác.
Hà Nội, ngày 12 tháng 09 năm 2011.

Nguyễn Ngọc Anh

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
3


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giảng viên trường Đại Học Bách Khoa-Hà
Nội đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian học cao học tại
trường.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS.Bùi Việt Khôi-Khoa Điện Tử Viễn Thông-Đại
Học Bách Khoa-Hà Nội đã hướng dẫn tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi cũng cảm ơn gia đình, bạn bè đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn.
Nguyễn Ngọc Anh.

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
4


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

LỜI NÓI ĐẦU
Trong xu thế hội tụ công nghệ: viễn thông – truyền thông – công nghệ thông tin, mạng
thông tin không dây ngày càng có vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời sống
xã hội. Nếu trước đây, mạng thông tin không dây thế hệ thứ nhất chủ yếu đặt mục tiêu
vào truyền thông thoại và dữ liệu ở tốc độ bình thường thì ngày nay mạng thông tin
không dây phải gánh vác trọng trách lớn hơn là giải quyết vấn đề lưu lượng đa phương
tiện, tốc độ cao, chất lượng tốt để thoả mãn nhu cầu khách hàng ngày càng cao và đa
dạng.
Mạng Ad-hoc là một kiểu mạng thông tin không dây rất linh hoạt. Khác với các mạng

không dây thông thường, mạng Ad-hoc là mạng không tập trung và tự tổ chức, có thể
hình thành mạng mà không cần dựa trên một cơ sở hạ tầng mạng nào, cho phép truyền
dữ liệu đa chặng giữa các nút ngoài vùng phủ sóng vô tuyến của nhau. Hiện nay, mạng
Ad-hoc đã và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và trong tương lai, mạng Adhoc có thể sẽ trở thành một trong những mô hình mạng không thể thiếu trong ngành
công nhiệp mạng. Chính vì vậy, định tuyến trong mạng Ad-hoc là một vấn đề quan
trọng và rất được quan tâm. Có thể nói giao thức định tuyến đóng vai trò xương sống
trong hoạt động của mạng Ad-hoc. Để có thể sử dụng và thiết lập mạng Ad-hoc một
cách hiệu quả, trước tiên người quản trị mạng phải nắm vững được phương thức hoạt
động của các giao thức định tuyến, do đó trong đồ án này, em đã tập trung nghiên cứu
phương thức hoạt động của ba giao thức định tuyến phổ biến của mạng Ad-hoc.

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
5


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đồ án giới thiệu tổng quan mô hình mạng Ad-hoc bao gồm những đặc điểm cơ bản,
các ứng dụng và thách thức đối với mạng Ad-hoc, từ đó tập trung nghiên cứu phương
thức hoạt động của ba giao thức: định tuyến vectơ khoảng cách tuần tự đến đích
(DSDV), định tuyến vectơ cự ly theo yêu cầu tùy biến (AODV), định tuyến nguồn
động (DSR) và cuối cùng đánh giá ba giao thức này bằng công cụ mô phỏng NS2 của
đại học Berkely với các kịch bản khác nhau.
Dựa trên kết quả mô phỏng và cơ sở lý thuyết đã đưa ra, có thể rút ra kết luận: các giao
thức định tuyến đã nghiên cứu, phần nào đã đáp ứng được các yêu cầu của mạng Adhoc, tuy nhiên để mạng có thể hoạt động thật hiệu quả, vẫn cần có một giao thức định
tuyến khác phù hợp với những đặc điểm của mạng Ad-hoc.
Đồ án gồm 3 chương:
Chương 1. Tổng quan về mạng Ad-hoc
Giới thiệu một cách khái quát về mạng di động không dây Ad-hoc, những ứng dụng,

đặc điểm, thách thức và các giao thức định tuyến của của mạng Ad-hoc.
Chương 2. Giao thức định tuyến của mạng Ad-hoc
Trình bày yêu cầu đối với các giao thức định tuyến của mạng Ad-hoc và tập trung
nghiên cứu ba giao thức nói trên.
Chương 3. Mô phỏng đánh giá chất lượng hoạt động của giao thức
Đánh giá các giao thức đã nghiên cứu dựa trên kết quả mô phỏng bằng NS2.

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
6


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

ABTRACT
The goal of the project is to present the Ad-hoc network model, which involves some
basic characteristics, its application and some challenges for Ad-hoc network. Due to
this, the project focus on the operating method of three kinds of routing protocol:
Destination Sequence Distance Vector Routing (DSDV), Ad-hoc On-demand Distance
Vector Routing (AODV) and Dynamic Source Routing (DSR). These protocols are
evaluated by NS2 simulator implemented by Berkely University with several different
scripts.
In conclusion, based on theory and the result of simulation, these protocols can meet
some demands of Ad-hoc network. However, we need another protocol which
accommodates with Ad-hoc network features in oder to make it work efficiently.

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
7


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................3 
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................4 
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................5 
TÓM TẮT LUẬN VĂN ..................................................................................................6 
ABTRACT .......................................................................................................................7 
MỤC LỤC........................................................................................................................8 
DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................................11 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...........................................................................................13 
Chương 1. 

TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC ....................................................14 

1.1  Giới thiệu chung ...............................................................................................14 
1.2  Tổng quan về mạng Ad-hoc .............................................................................15 
1.2.1  Lịch sử phát triển của mạng Ad-hoc..........................................................15 
1.2.2  Ứng dụng của mạng Ad-hoc......................................................................16 
1.2.3  Đặc điểm mạng Ad-hoc .............................................................................18 
1.2.4  Các giao thức định tuyến của mạng Ad-hoc..............................................20 
1.2.5  Những thách thức đối với mạng Ad-hoc ...................................................25 
1.3  Kết luận.............................................................................................................28 
Chương 2. 

GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CỦA MẠNG DI ĐỘNG AD-HOC .......29 

2.1  Các yêu cầu đối với giao thức định tuyến ........................................................29 
2.2  Giao thức định tuyến véc tơ khoảng cách tuần tự đến đích (DSDV)...............31 
Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
8

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

2.2.1  Đặc điểm của giao thức định tuyến DSDV ...............................................31 
2.2.2  Mô tả ..........................................................................................................31 
2.2.3  Hoạt động của giao thức DSDV trong topo mạng đơn giản......................39 
2.2.4  Ưu điểm của DSDV...................................................................................42 
2.2.5  Hạn chế của DSDV....................................................................................43 
2.3  Giao thức định tuyến vec tơ cự ly theo yêu cầu tùy biến (AODV)..................43 
2.3.1  Đặc điểm của giao thức AODV.................................................................43 
2.3.2  Mô tả ..........................................................................................................44 
2.3.3  Ưu điểm của giao thức AODV ..................................................................55 
2.3.4  Hạn chế của giao thức AODV ...................................................................55 
2.4  Giao thức định tuyến nguồn động (DSR).........................................................55 
2.4.1  Đặc điểm của DSR.....................................................................................55 
2.4.2  Mô tả ..........................................................................................................56 
2.4.3  Ưu điểm của giao thức DSR ......................................................................69 
2.4.4  Hạn chế của giao thức DSR.......................................................................69 
2.5  Kết luận.............................................................................................................69 
Chương 3. 

MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO

THỨC

71 

3.1  Môi trường mô phỏng.......................................................................................71 
3.1.1  Công cụ mô phỏng NS2.............................................................................72 

3.1.2  Mô hình dịch chuyển ngẫu nhiên Waypoint..............................................75 
3.2  Các thông số đánh giá chất lượng hoạt động của giao thức định tuyến ...........77 
Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
9


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

3.2.1  Trễ đầu trung bình đầu cuối – đầu cuổi .....................................................77 
3.2.2  Tỷ lệ mất gói (packet loss).........................................................................78 
3.2.3  Routing overhead.......................................................................................78 
3.3  Tiến hành mô phỏng .........................................................................................79 
3.3.1  Các thông số đầu vào .................................................................................79 
3.3.2  Các thông số của giao thức ........................................................................80 
3.3.3  Quá trình mô phỏng ...................................................................................81 
3.4  Kết quả mô phỏng.............................................................................................82 
3.4.1  Mô phỏng di chuyển trong mạng...............................................................82 
3.4.2  Mô phỏng kích cỡ mạng ............................................................................87 
3.5  Kết luận.............................................................................................................91 
KẾT LUẬN ....................................................................................................................93 
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................95 
PHỤ LỤC.......................................................................................................................98 

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
10


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1Mô hình mạng Ad-hoc di động........................................................................16 
Hình 1-2 So sánh giữa mạng Ad-hoc và mạng không dây truyền thống.......................19 
Hình 1-3 Mạng Ad-hoc gồm 3 thiết bị di động..............................................................20 
Hình 1-4 Các giao thức định tuyến của mạng Ad-hoc...................................................24 
Hình 2-1 Mô hình mạng Ad-hoc gồm 4 nút mạng.........................................................32 
Hình 2-2 Mô hình mạng trường hợp gây ra sự biên thiên trong bảng định tuyến. ........37 
Hình 2-3 Sự dịch chuyển của các nút trong mạng. ........................................................39 
Hình 2-4 Định dạng bản tin RREQ ................................................................................45 
Hình 2-5 Định dạng bản tin RREP.................................................................................47 
Hình 2-6 Định dạng bản tin RREP-ACK.......................................................................48 
Hình 2-7 Thiết lập tuyến đường ngược..........................................................................49 
Hình 2-8 Thiết lập tuyến đường chuyển tiếp .................................................................50 
Hình 2-9 Định dạng bản tin RRER ................................................................................53 
Hình 2-10 Thông báo liên kết đứt. .................................................................................54 
Hình 2-11 Định dạng phần mào đầu ..............................................................................57 
Hình 2-12 Định dạng mục yêu cầu tuyến ......................................................................59 
Hình 2-13 Gửi bản tin yêu cầu tuyến .............................................................................60 
Hình 2-14 Định dạng mục đáp ứng tuyến......................................................................62 
Hình 2-15 Gửi bản tin trả lời..........................................................................................63 
Hình 2-16 Định dạng mục yêu cầu bản tin xác nhận .....................................................65 
Hình 2-17 Định dạng mục xác nhận trong bản tin xác nhận. ........................................66 
Hình 2-18 Định dạng mục thông báo lỗi tuyến..............................................................67 
Hình 2-19 Gửi bản tin xác nhận và thông báo lỗi. .........................................................68 
Hình 3-1 Tổng quan về NS2 dưới góc độ người dùng...................................................73 

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
11


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

Hình 3-2 Kiến trúc của NS2...........................................................................................74 
Hình 3-3 Mô hình dịch chuyển của một nút mạng bắt đầu tại vị trí (133,180). ............75 
Hình 3-4 Tỷ lệ nút hàng xóm của các nút trong mô hình dịch chuyển Waypoint .........76 
Hình 3-5 Quá trình mô phỏng bằng NS2. ......................................................................82 
Hình 3-6 Trễ trung bình đầu cuối-đầu cuối theo thời gian dừng ...................................83 
Hình 3-7 Tỷ lệ mất gói theo thời gian dừng...................................................................84 
Hình 3-8 Routing overhead theo thời gian dừng ...........................................................86 
Hình 3-9 Trễ trung bình đầu cuối-đầu cuối theo thời gian dừng khi thay đổi kích cỡ
mạng. ..............................................................................................................................88 
Hình 3-10 Tỷ lệ mất gói theo thời gian dừng khi thay đổi kích cỡ mạng......................89 
Hình 3-11 Routing overhead theo thời gian dừng khi thay đổi kích cỡ mạng...............91 

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
12


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1So sánh giữa mạng Ad-hoc và mạng không dây truyền thống .......................18 
Bảng 2-1 Bảng định tuyến của nút A .............................................................................32 
Bảng 2-2 Bảng quảng bá định tuyến của nút A .............................................................33 
Bảng 2-3 Bảng định tuyến của MH4 ..............................................................................39 
Bảng 2-4 Bảng quảng bá định tuyến của MH4...............................................................40 
Bảng 2-5 Bảng định tuyến của MH4 sau khi đã cập nhật...............................................41 
Bảng 2-6 Bảng quảng bá định tuyến của MH4 sau khi đã cập nhật...............................42 

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
13

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

Chương 1.

TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC

Mạng di động không dây Ad-hoc là một trong những mô hình khá phổ biến của mạng
không dây truyền thống. Tuy nhiên về cơ bản, mạng Ad-hoc khác với các mạng không
dây thông thường khác. Nó là mạng không tập trung và tự tổ chức, có thể hình thành
mạng mà không cần dựa trên một cơ sở hạ tầng mạng nào. Chương này sẽ giới thiệu
những đặc điểm cơ bản, các ứng dụng và thách thức đối với mạng Ad-hoc đồng thời có
một cái nhìn khái quát về các giao thức định tuyến của mạng Ad-hoc.
1.1 Giới thiệu chung
Trong những năm gần đây, chúng ta đã thấy rõ sự phát triển vượt bậc của viễn thông và
công nghệ thông tin. Nhu cầu trao đổi thông tin mọi lúc mọi nơi đã làm cho cụm từ
“wireless” trở nên khá phổ biến. Chính vì sự tiện lợi của mình nên mạng không dây đã
dần thay thế cho các hệ thống mạng có dây truyền thống hiện tại. Một trong những ứng
dụng mạnh nhất của mạng không dây hiện nay mà đi đâu ta cũng thấy là “ điện thoại di
động”. Tương tự như vậy, trong ngành mạng, IEEE 802.11 cũng đã làm một cuộc cách
mạng và trở thành chuẩn của mạng WLAN (Wireless LAN), góp phần cho sự phát
triển mạnh mẽ của công nghệ wireless trong những năm gần đây.
WLAN dùng công nghệ trải phổ, sử dụng sóng vô tuyến để gửi và nhận dữ liệu qua
không khí cho phép các thiết bị truyền thông với nhau. WLAN là một hệ thống truyền
dữ liệu mềm dẻo, sử dụng trong những ứng dụng cần sự di động. Một cách tổng thể có
thể nói rằng WLAN sẽ là một công nghệ truyền thông đầy hứa hẹn trong tương lai.

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
14

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

1.2 Tổng quan về mạng Ad-hoc
1.2.1 Lịch sử phát triển của mạng Ad­hoc 
Mạng di động không dây Ad-hoc được hình thành bởi một nhóm người sử dụng hoặc
các thiết bị di động trên một vùng địa lý tạo nên một mạng với thời gian tồn tại ngắn
nhằm phục vụ nhu cầu trao đổi thông tin tức thì. Các thiết bị di động sẽ truyền và nhận
tín hiệu vô tuyến để trao đổi thông tin với nhau. Nếu cần, mỗi thiết bị có thể có chức
năng như một trạm chuyển tiếp để chuyển tiếp thông tin từ nguồn tới đích.
Quá trình phát triển của mạng Ad-hoc được chia làm 3 giai đoạn:
™ Mạng Ad-hoc sớm nhất được gọi là PRNET, được DARPA tài trợ vào năm
1972. Với sự kết hợp một kiểu định tuyến vector khoảng cách ALOHA với
phương pháp truy cập đường truyền CSMA, PRNET được sử dụng như một
chuẩn dùng thử để cung cấp những tính năng mạng khác nhau trong môi trường
cạnh tranh.
™ Giai đoạn phát triển thứ 2 của mạng Ad-hoc là vào năm 1980, khi mà hệ thống
mạng Ad-hoc lớn hơn và được triển khai như một phần của chương trình
SURAN. Chương trình này cung cấp một mạng chuyển mạch gói tới những
chiến trường không có cơ sở hạ tầng mạng. Chương trình này đã cho thấy lợi ích
của việc phát triển khả năng thực thi tín hiệu vô tuyến bằng cách làm cho chúng
nhỏ hơn, rẻ hơn và khó bị tấn công .
™ Năm 1990, khái niệm mạng Ad-hoc thương mại được đưa ra với các máy tính
cầm tay và các thiết bị giao tiếp khác. Cùng lúc đó, ý tưởng tập hợp các nút di
động đã được khảo sát trong một số hội thảo nghiên cứu. IETF đặt tên mạng
Ad-hoc là MANET.

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
15

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

Hình 1-1Mô hình mạng Ad-hoc di động
1.2.2 Ứng dụng của mạng Ad­hoc 
Lý do cơ bản sử dụng mạng Ad-hoc không phải tính khả thi của nó ở bất kỳ lúc nào và
bất cứ ở đâu mà là khả năng kết nối liên tục giữa các thiết bị trong vùng lân cận. Một
số ứng dụng thực tế sử dụng mạng Ad-hoc.
™ Quân sự
Quân sự là lĩnh vực đầu tiên ứng dụng mạng Ad-hoc vào thực tế bởi tính di động,
tự tổ chức, khả năng triển khai nhanh chóng của nó. Không nghi ngờ gì khi mạng
Ad-hoc có thể sử dụng hữu hiệu cho mục đích này. Bộ quốc phòng Mỹ đã tài trợ rất
nhiều cho các nghiên cứu về công nghệ chuyển mạch hoạt động không bị hạn chế
bởi cơ sở hạ tầng mạng cố định. Năm 1972, DARPA đã bắt đầu nghiên cứu và giới
thiệu mạng PRNET- tiền thân của mạng Ad-hoc.
™ Hoạt động cứu hộ
Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
16


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

Ở những vùng có thảm họa, động đất, hỏa hoạn… cơ sở hạ tầng mạng đã bị hư hại
và không thể sử dụng được thì mạng Ad-hoc là lựa chọn số một.
™ Hội nghị
Nhu cầu trao đổi thông tin giữa các đại biểu trong hội nghị là rất lớn và các thiết bị
như máy tính xách tay hay PDA hiện nay rất sẵn nên một giải pháp đơn giản và dễ
thực hiện nhất để phục vụ mục đích này là sử dụng mạng Ad-hoc. Sử dụng mạng
Ad-hoc giảm bớt được nhiều chi phí phát sinh, dễ dàng triển khai trong khi thời

gian hình thành mạng ngắn.
™ Mạng cá nhân
Mạng vùng cá nhân PAN là mạng của các thiết bị liên quan chặt chẽ với mỗi cá
nhân như PDA, máy tính xách tay, điện thoại …Các thiết bị này luôn dịch chuyển
theo con người, khi chúng liên kết với nhau thì rõ ràng mang lại nhiều tiện ích hơn
cho người sử dụng và khi đó cần sự trợ giúp của mạng Ad-hoc.
™ Mạng cảm biến
Một số bộ cảm biến nhỏ xếp thành mạng Ad-hoc để cung cấp các thông tin chi tiết
về địa lý hay các điều kiện môi trường nguy hiểm. Thông qua công nghệ mạng Adhoc, mọi hoạt động và thông tin từ các bộ cảm biến này có thể được thu thập từ xa
thay vì con người phải trực tiếp làm việc tại các môi trường nguy hiểm trên. Các bộ
cảm biến là các máy thu phát vô tuyến. Ứng dụng này được rất nhiều người quan
tâm đặc biệt là những ứng dụng trong công nghiệp và quân sự.
Bên cạnh đó, với nhưng ưu điểm của mình, mạng Ad-hoc còn được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khác như hệ thống nhúng, các trò chơi, mạng gia đình…

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
17


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

1.2.3 Đặc điểm mạng Ad­hoc 
Vì mạng Ad-hoc là mạng tự tổ chức và tự thích nghi nên việc trao đổi thông tin trong
mạng Ad-hoc không yêu cầu các trạm tập trung, một mạng đã hình thành có thể bị giải
tán mà không cần bất cứ sự quản trị của hệ thống nào. Mỗi nút trong mạng Ad-hoc
truyền và nhận tín hiệu vô tuyến để trao đổi với các nút khác. Nếu cần mỗi nút có thể
có chức năng như một trạm chuyển tiếp để định tuyến các gói tin đến đích cuối cùng.
Nói cách khác, mạng Ad-hoc cho phép truyền dữ liệu đa chặng giữa các nút ngoài
vùng phủ song vô tuyến của nhau. Mạng di động Ad-hoc có thể được kết nối với
internet hoặc những mạng khác qua một gateway riêng hoặc những nút có chức năng

như gateway. Trong trường hợp này, mạng Ad-hoc có thể mở rộng việc truy cập tới
những dịch vụ mạng cố định khác. Mạng Ad-hoc có nhiều thuận lợi hơn so với mạng
không dây truyền thống.
Bảng 1-1So sánh giữa mạng Ad-hoc và mạng không dây truyền thống
Mạng không dây truyền thống

Mạng không dây Ad-hoc

Cơ sở hạ tầng mạng cố định

Không có cơ sở hạ tầng mạng cố định

Phải có sự định tuyến trước giữa các cell
và trạm gốc.

Không có trạm gốc, điều chỉnh vị trí nhanh

Topo mạng backbone cố định

Topo mạng kiểu động với đa chặng

Môi trường dạng tương đối, kết nối ổn

Môi trường khó sử dụng (suy hao, nhiễu),

định

liên kết không theo quy tắc

Phải có kế hoạch chi tiết trước khi lắp đặt

Mạng Ad-hoc tự động thay đổi, đáp ứng

trạm gốc

phù hợp khi có thay đổi

Chi phí lắp đặt cao

Chi phí lắp đặt thấp

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
18


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

Thời gian lắp đặt lâu hơn

Thời gian lắp đặt ít hơn.

Hình 1-2 So sánh giữa mạng Ad-hoc và mạng không dây truyền thống
Mạng Ad-hoc cho phép nhiều chủng loại thiết bị khác nhau (như laptop, điện thoại di
động, internet,…) trong những điều kiện nhất định có thể tương hợp và hoạt động nên
khả năng tính toán, lưu trữ và truyền thông của các thiết bị như thế sẽ thay đổi rất khác
thường. Các thiết bị này vì thế sẽ không chỉ phải phát hiện cho được khả năng kết nối
với các thiết bị/ nút lân cận mà còn phải xác định chủng loại thiết bị và thực thể mạng
cố định nào nên chính mạng là phi cấu trúc- nghĩa là không cần bất cứ trạm gốc, dây
nối, hay bộ định tuyến cố định nào. Do vậy, để duy trì kết nối trong mạng, thông tin
định tuyến sẽ phải thay đổi để kịp thời phản ánh sự thay đổi tính chất liên kết bên trong

mạng.

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
19


MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC

Topo trong mạng Ad-hoc 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 không thể áo dụng theo thực thể.
Các giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc cần giải quyết sự di chuyển của các nút
cũng như các ràng buộc về công suất và băng thông. Tính đa phương trong trường hợp
này yêu cầu xem xét tính hiệu quả cao, vì hiệu ứng “ngập tràn” sẽ tiêu tốn nhiều băng
thông khả dụng và giảm nhanh thời gian hoạt động của nguồn …
Với những tính năng ưu việt và những thách thức cần được giải quyết đó, ngày nay
mạng Ad-hoc đã và đang được nghiên cứu triển khai thành công ở một số nước mà phổ
biến nhất là ở Mỹ. Kiểu mạng này đặc biệt hữu ích trong nhiều ứng dụng nên có xu
hướng ứng dụng rộng rãi trên thế giới.
1.2.4 Các giao thức định tuyến của mạng Ad­hoc 
1.2.4.1 Các giao thức định tuyến cổ điển 

Hình 1-3 Mạng Ad-hoc gồm 3 thiết bị di động
Giả sử mạng Ad-hoc gồm 3 thiết bị di động A, B, C như hình 1-3. Một phương pháp
đơn giản để thực hiện việc định tuyến trong mạng Ad-hoc là xem mỗi thiết bị di động
hay nút mạng như một bộ định tuyến và vận hành giao thức định tuyến thông thường
giữa chúng. Khi thực hiện, B đóng vai trò như bộ định tuyến liên kết với A và C và là
nút trung gian giữa A và C. A muốn truyền bản tin tới C, nó sẽ phải truyền tới B và B

Nguyễn Ngọc Anh ĐTTH 2009
20