Định tuyến có đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng manet

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THÀNH TRUNG

ĐỊNH TUYẾN CÓ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG
MẠNG MANET

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRUYỀN DỮ LIỆU MẠNG MÁY TÍNH

1
HÀ NỘI - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THÀNH TRUNG

ĐỊNH TUYẾN CÓ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ
TRONG MẠNG MANET

Ngành: Công nghệ thông tin.
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu mạng máy tính.
Mã số: 604815

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRUYỀN DỮ LIỆU MẠNG MÁY TÍNH

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Đình Việt

2

HÀ NỘI - 2015


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Trƣờng Đại học
Công nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội, đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt khóa học; cảm
ơn tập thể lớp K19-MMT, tập thể lớp K19 chuyên ngành Mạng và Truyền thông máy
tính, cảm ơn các thành viên trong nhóm nghiên cứu với những ý kiến góp ý quý báu
trong quá trình tôi thực hiện đề tài. Đặc biệt tôi chân thành cảm ơn thầy hƣớng dẫn PGS.TS. Nguyễn Đình Việt, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo tôi trong học tập và
nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, ngƣời thân và bạn bè của tôi,
những ngƣời đã luôn ở bên động viên và khích lệ tôi trong suốt khóa học. Do thời gian
và điều kiện có hạn nên luận văn không tránh khỏi có những thiếu sót, tôi rất mong
nhận đƣợc sự góp ý từ bạn bè, thầy cô và những ngƣời quan tâm đến đề tài này.

3


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết
quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, đƣợc các đồng tác giả cho phép sử
dụng và chƣa từng công bố trên bất cứ công trình nào khác.
Học viên

Nguyễn Thành Trung

4


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................... 3
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. 4
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ 7
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................................... 8
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................................................. 9
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG.................................................................................................10
1.1

Mạng MANET ....................................................................................................................................... 10
1.1.1 Sự phát triển và các ứng dụng trong mạng MANET ......................................................................... 10
1.1.2 Các đặc điểm của mạng MANET ...................................................................................................... 11
1.2 Các vấn đề cần giải quyết .................................................................................................................... 12
1.2.1 Định tuyến trong mạng MANET ....................................................................................................... 12
1.2.2 Vấn đề tiết kiệm năng lượng............................................................................................................ 13
1.2.3 Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ ................................................................................................ 15
1.2.3.1 Giới thiệu .............................................................................................................................. 15
1.2.3.2 Tham số đặc trưng QoS ........................................................................................................ 15
1.3 Mục tiêu nghiên cứu luận văn ............................................................................................................. 15

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MANET ..................................................17
2.1
2.2

Giao thức DSDV (Destination – Sequenced Distance – Vector) ........................................................... 17
Giao thức AODV ................................................................................................................................... 19
2.2.1 Tổng quan về giao thức AODV. ........................................................................................................ 19
2.2.2 Cơ chế hoạt động ............................................................................................................................. 20
2.2.2.1 Tiến trình Discovery.............................................................................................................. 20

2.2.2.2 Tạo Route Request: .............................................................................................................. 21
2.2.2.3 Chuyển tiếp Route Request .................................................................................................. 22
2.2.2.4 Tạo Route Reply ................................................................................................................... 23
2.2.2.5 Chuyển tiếp Route Relay ...................................................................................................... 24
2.2.3 Quản lý cục bộ.................................................................................................................................. 24
2.2.4 Duy trì đường đi. .............................................................................................................................. 25
2 . 2 . 5 T h ờ i g i a n h ế t h ạ n v à v i ệ c h ủ y b ỏ m ộ t đ ư ờ n g đ i ................................................ 26
2.3 Phân tích giao thức AODV.................................................................................................................... 26
2.3.1 Modified AODV (MAODV) ................................................................................................................ 26
2.3.1.1 Giới thiệu .............................................................................................................................. 26
2.3.1.2 Giao thức MAODV (Modified AODV) ................................................................................... 27

CHƯƠNG 3: BỘ MÔ PHỎNG MẠNG NS-2 VÀ MỘT SỐ CÔNG CỤ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU MÔ PHỎNG. .29
3.1
3.2

Tổng quan NS-2.................................................................................................................................... 29
Đại cương về NS-2 ............................................................................................................................... 30
3.2.1 Các chức năng mô phỏng của NS-2 ................................................................................................ 30
3.2.2 Các thành phần của NS .................................................................................................................... 30
3.2.3 Kiến trúc của NS-2 ............................................................................................................................ 31
3.2.4 Các thành phần của mạng ................................................................................................................ 34

5


3.3

Các mô hình chuyển động của các nút mạng được NS-2 hỗ trợ.......................................................... 37
3.3.1 Mô hình Random Waypoint ............................................................................................................. 38

3.3.2 Mô hình Random Walk .................................................................................................................... 39
3.4 Công cụ để phân tích và biểu diễn kết quả mô phỏng......................................................................... 40
3.4.1 Perl ................................................................................................................................................... 40
3.4.2 GNUPLOT ......................................................................................................................................... 41
3.5 Thiết lập mạng mô phỏng MANET ....................................................................................................... 42
3.5.1 Thiết lập tô-pô mạng ........................................................................................................................ 42
3.5.2 Thiết lập tham số của mô hình chuyển động của các nút mạng và thời gian mô phỏng ................. 44
3.5.3 Thiết lập các nguồn sinh lưu lượng đưa vào mạng .......................................................................... 45
3.5.4 Lựa chọn thời gian mô phỏng .......................................................................................................... 45

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG ............................................................................................................47
4.1
4.2

Các độ đo hiệu năng được dùng trong luận văn .................................................................................. 47
Thực nghiệm mô phỏng ....................................................................................................................... 48
4.2.1 Thiết lập giá trị cho các thông số mô phỏng .................................................................................... 48
4.2.2 Xây dựng và thi hành chương trình mô phỏng: ............................................................................... 49
4.3 Phân tích số liệumô phỏng và đánh giá, so sánh các giao thức định tuyến AODV, DSDV ................... 50
4.3.1 Kết quả thực hiện ............................................................................................................................. 50
4.3.1.1 Đánh giá, so sánh tỷ lệ phân phát gói tin thành công theo tốc độ chuyển động tăng dần của
các nút mạng........................................................................................................................................ 50
4.3.1.2 Đánh giá, so sánh trễ đầu cuối trung bìnhtheo tốc độ chuyển động tăng dần của các nút
mạng
52
4.3.1.3 Đánh giá, so sánh thông lượng đầu cuốitheo tốc độ chuyển động tăng dần của các nút
mạng
54
4.3.1.4 Đánh giá, so sánh tải định tuyến chuẩn hóa theo tốc độ chuyển động tăng dần của các nút
mạng

57
4.3.2 Đánh giá hiệu năng hai giao thức AODV, DSDV ............................................................................... 59

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU ........................................................................61
Kết quả đạt được của luận văn ..................................................................................................61

TÀI LIỆU THAM KHẢO. ..................................................................................................... 63
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 64
1. Chương trình mô phỏng mạng Adhoc ........................................................................................ 64
2. Đoạn mã Perl để phân tích tệp vết, tính thời gian trễ end-to-end trung bình ........................... 67
3. Đoạn mã Perl để phân tích tệp vết, tính chi phí định tuyến chuẩn hóa ..................................... 68
4. Đoạn mã Perl để phân tích tệp vết, tính tỉ lệ phân phát gói tin thành công .............................. 69
5. Đoạn mã Perl để phân tích tệp vết, tính thông lượng trung bình .............................................. 70

6


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AODV

Adhoc On-Demand Distance Vector

RREQ

Route Request

RREP

Route Reply

RERR

Route Error

MANET

Mobile Adhoc Network

QoS

Quality of Sevice

MAODV

Modified AODV

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineer.

DARPA

Defense Advanced Research Projects Agency

DSDV

Destination-Sequenced Distance-Vector Routing

7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3-1: Bảng mẫu dữ liệu để vẽ trong gnuplot ........................................................... 41
Bảng 3-2: Thiết lập định dạng cho bản vẽ và thực hiện vẽ đồ thị: ................................. 41
Bảng 3-3: Cấu hình mạng mô phỏng ............................................................................... 43
Bảng 4-1: Bảng dữ liệu tỷ lệ phân phát gói tin thành công với mô hình
RandomWaypoint ............................................................................................................ 50
Bảng 4-2: Bảng dữ liệu tỷ lệ phân phát gói tin thành công với mô hình RandomWalk . 51
Bảng 4-3: Bảng dữ liệu độ trễ đầu cuối trung bình với mô hình Random Waypoint .... 53
Bảng 4-4: Bảng dữ liệu độ trễ đầu cuối trung bình với mô hình Random Walk ............ 53
Bảng 4-5: Bảng dữ liệu thông lƣợng với mô hình Random Waypoint ........................... 55
Bảng 4-6: : Bảng dữ liệu thông lƣợng với mô hình Random Walk. ............................... 56
Bảng 4-7: Bảng dữ liệu tải định tuyến chuẩn hoá với mô hình Random Waypoint ....... 57
Bảng 4-8: Bảng dữ liệu tải định tuyến chuẩn hoá với mô hình Random Walk .............. 58

8


DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2-1 Ví dụ định tuyến của DSDV ............................................................................ 17
Hình 2-2: Quá trình lan truyền của gói tín RREQ ........................................................... 21
Hình 2-3 Đƣờng đi ngƣợc đƣợc tạo ra khi RREQ lan truyền trong môi trƣờng ............. 23
Hình 2-4: Đƣờng đi từ nút nguồn và nút đích đƣợc hình thành. ..................................... 24
Hình 2-5: Lan truyền gói tin RERR ................................................................................ 26
Hình 2-6: Khám phá tuyến trong MAODV ..................................................................... 27
Hình 2-7: Minh họa việc gửi các gói tin RREP về nút nguồn......................................... 28
Hình 3-1: Mức độ phổ biến của các ................................................................................ 29
Hình 3-2: Đơn gian hóa cách nhìn ngƣời sử dụng .......................................................... 31

Hình 3-3: Tính đối ngẫu của C++ và Otcl ....................................................................... 33
Hình 3-4: Kiến trúc chung của NS-2 ............................................................................... 34
Hình 3-5 Sự phân cấp lớp đối tƣợng Otcl. ...................................................................... 34
Hình 3-6: Nút Unicast và Multicast................................................................................. 35
Hình 3-7 Liên kết. ............................................................................................................ 36
Hình 3-8 Chèn các đối tƣợng Trace ................................................................................ 36
Hình 3-9 Giám sát hàng đợi ............................................................................................ 37
Hình 3-10: Di chuyển một nút theo mô hình Random Waypoint. .................................. 38
Hình 3-11: Di chuyển của 8 nút theo mô hình Random Walk ........................................ 39
Hình 3-12:Diện tích mạng mô phỏng và các nút mạng ................................................... 43
Hình 4-1: Tỷ lệ phân phát gói tin thành công với mô hình Random WayPoint ............. 50
Hình 4-2: Tỷ lệ phân phát thành công với mô hình Random Walk ................................ 51
Hình 4-3: Độ trễ trung bình đầu cuối của gói dữ liệu ..................................................... 53
Hình 4-4: Độ trễ trung bình đầu cuối với mô hình Random Walk.................................. 54
Hình 4-5: Thông lƣơng đầu cuối với mô hình Random Waypoint. ................................ 55
Hình 4-6: Thông lƣợng đầu cuối với mô hình Random Walk. ....................................... 56
Hình 4-7: Tải định tuyến chuẩn hóa với mô hình Random Waypoint ............................ 57
Hình 4-8: Tải định tuyến đầu cuối với mô hình Random Walk ...................................... 59

9


CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Mạng MANET

1.1.1 Sự phát triển và các ứng dụng trong mạng MANET
Mạng di động đặc biệt MANET (Mobile Adhoc Netwowk) là mạng tự cấu hình
của các nút di động kết nối với nhau thông qua các liên kết không dây tạo nên mạng độc
lập không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng. Các thiết bị trong mạng có thể di chuyển
một cách tự do theo mọi hƣớng, do đó liên kết của nó với các thiết bị khác cũng thay

đổi một cách thƣờng xuyên.
Nguyên lý làm việc của mạng Adhoc bắt nguồn từ nguyên lý làm việc của mạng
ALOHA, ra đời từ năm 1968. Trong mạng ALOHA, tuy các trạm làm việc là cố định
nhƣng giao thức ALOHA thực hiện việc quản lý truy cập kênh truyền dƣới dạng phân
tán, đây là cơ sở lý thuyết để phát triển kỹ thuật truy cập kênh phân tán vào mạng
Adhoc.
Năm 1973 tổ chức DARPA đã bắt đầu làm việc trên mạng vô tuyến gói tin PRnet.
Đây là mạng vô tuyến gói tin đa chặng đầu tiên. Trong đó các nút mạng hợp tác với
nhau để gửi dữ liệu tới một nút nằm ở xa khu vực kết nối thông qua một nút khác. Nó
cung cấp cơ chế cho việc quản lý hoạt động trên cơ sở tập trung và phân tán.
Sau đó năm 1983 mạng SURAN (Surviable Radio Network) đƣợc đề xuất để có
quy mô mạng lớn hơn. Ngày nay mạng MANET đƣợc tổ chức IEEE quy chuẩn trong
802.11.
Ứng dụng:
Quân sự: Hoạt động phi tập trung của mạng Adhoc và không phụ thuộc vào cơ sở
hạ tầng mạng là một yếu tố thiết yếu đối với lĩnh vực quân sự, nhất là trong các trƣờng
hợp chiến đấu khốc liệt, các cơ sở hạ tầng mạng bị phá hủy. Lúc này mạng Adhoc là lựa
chọn số một để các thiết bị truyền thông liên lạc với nhau một cách nhanh chóng.

10


Trƣờng học: Chúng ta cũng có thể thiết lập các mạng Adhoc trong trƣờng học,
lớp học, thƣ viện, sân trƣờng,… để kết nối các thiết bị di động (laptop, smartphone) lại
với nhau, giúp sinh viên, thầy cô giáo có thể trao đổi bài một cách nhanh chóng thông
qua mạng Adhoc vừa tạo.
Gia đình: Tại nhà bạn có thể tạo nhanh mạng Adhoc để kết nối các thiết bị di
động của bạn với nhau, nhờ đó ta có thể di chuyển tự do mà vẫn đảm bảo kết nối truyền
tải dữ liệu.
Kết nối các thiết bị điện tử với nhau: Trong những năm tới khi mà các thiết bị

điện tử đều đƣợc gắn các giao tiếp không dây, giúp chúng có thể trao đổi giao tiếp với
nhau thì mạng Adhoc sẽ rất phù hợp để tạo nên một hệ thống thông minh có khả năng
liên kết với nhau.

1.1.2 Các đặc điểm của mạng MANET
Mỗi nút di động khác nhau trong mạng MANET đều có những đặc điểm về nguồn
năng lƣợng, bộ phận thu phát sóng khác nhau. Chúng có thể di chuyển về mọi hƣớng
theo các tốc độ khác nhau, do đó ta có thể nhận thấy rõ một số đặc điểm chính của mạng
MANET nhƣ sau:
 Cấu hình mạng động: Cấu hình mạng luôn biến đổi theo các mức độ di chuyển
của nút mạng, kết nối giữa các nút mạng có thể thƣờng xuyên bị đứt. Chính vì
thế mà việc xác định các tuyến đƣờng cần đƣợc thực hiệnthƣờng xuyên hơn và
khả năng mất gói tin cao hơn do việc xác định tuyến không kịp thời.
 Khoảng cách sóng ngắn: Khoảng cách thu phát sóng tin cậy của các thiết bị di
động là rất hạn chế, do đó việc truyền thông trong mạng thƣờng là qua nhiều
chặng (multihop).
 Hạn chế năng lƣợng: Các nút mạng di động thƣờng chạy pin nên vấn đề tiết
kiệm năng lƣợng là rất quan trọng. Điều này trở thành vấn đề lớn hơn trong mạng
MANET bởi vì mỗi nút hoạt động vừanhƣ là một hệ thống đầu cuối vừa là một
bộ định tuyến, do đó cần nhiều năng lƣợng hơn cho việc chuyển tiếp các gói tin
của các nút khác trong mạng.
 Bảo mật yếu: Đặc điểm của mạng MANET là truyền sóng qua môi trƣờng
không khí, điều này khiến cho cơ chế bảo mật kém hơn so với môi trƣờng truyền
11


cáp vì nó tiềm ẩn nhiều nguy cơ bịnghe lén đƣờng truyền, giả mạo, tấn công
DoS,…
 Băng thông hạn chế: Các liên kết không dây có băng thông thấp hơn so với
đƣờng truyền cáp và chúng còn chịu ảnh hƣởng của sự nhiễu, suy giảm tín

hiệu,hiệu ứng truyền đa đƣờng, các điều kiện giao thoa …
 Khó đảm bảo chất lƣợng dịch vụ: Việc đảm bảo chất lƣợng dịch vụ QoS là
quan trọng trong việc phân phối thành công lƣu lƣợng mạng đa phƣơng tiện. Các
yêu cầu về QoS thƣờng chỉ tới một tập các độ đo bao gồm thông lƣợng, tỷ lệ mất
gói tin, độ trễ, thăng giáng độ trễ,... Với cấu hình mạng luôn thay đổi và băng
thông bị hạn chế thì việc duy trì đảm bảo chất lƣợng dịch vụ luôn là thách thức
trong mạng MANET.
1.2

Các vấn đề cần giải quyết

1.2.1 Định tuyến trong mạng MANET
Định tuyến mạng là việc tìm đƣờng đi từ nguồn tới đích qua hệ thống mạng. Giao
thức định tuyến có chức năng chính là lựa chọn đƣờng cho các cặp nguồn đích và phân
phát gói tin tới đích chính xác. Truyền thông trong mang MANET dựa trên các đƣờng
đi đa chặng, do vậy định tuyến các gói tin là hoạt động quan trọng. Khác với các mạng
cố định có cấu hình ít thay đổi hoặc gần nhƣ không thay đổi, các vấn đề về không dây
và tính chất động của mạng Adhoc khiến cho các giao thức định tuyến đƣợc thiết kế cho
các mạng cố định không thể áp dụng hoặc gần nhƣ thất bại trong mạng Adhoc. Việc
thiết kế một giao thức định tuyến làm việc hiệu quả trong mạng Adhoc là một bài toàn
khó.
Do đó, việc thiết kế các giao thức định tuyến trong mạng Adhoc thƣờng xem xét
một số các yếu tố sau đây [5]:
 Hoạt động phân tán: cách tiếp cận tập trung sẽ thất bại do sẽ tốn rất nhiều
thời gian để tập hợp các thông tin trạng thái hiện tại của mạng, tính toán các
tuyến và phân phát cho tất cả các nút trong mạng. Trong thời gian đó, cấu
hình mạng có thể đã có các thay đổi, các thông tin định tuyến mà các nút
nhận đƣợc không còn giá trị sử dụng.

12

 Không có lặp định tuyến: hiện tƣợng xảy ra khi một phần nhỏ các gói tin
quay vòng trong mạng trong một khoảng thời gian nào đó. Một giải pháp có
thể áp dụng là sử dụng giá trị thời gian quá hạn cho các gói tin.
 Tính toán đƣờng dựa trên yêu cầu: thay thế việc tính toán và duy trì định
tuyến tới tất cả các nút tại tất cả các thời điểm, kể cả khi chƣa có yêu cầu
truyền, bằng việc thích ứng với dạng truyền thông, chỉ thực hiện tìm đƣờng
khi một nút có yêu cầu truyền đến một nút khác trong mạng. Mục đích là để
tiết kiệm năng lƣợng và băng thông, mặc dù độ trễ tăng lên do sự phát hiện
đƣờng cần thời gian.
 Tính toán đƣờng trƣớc: Khi cần có độ trễđịnh tuyến nhỏvà băng thông cũng
nhƣ các tài nguyên năng lƣợng cho phép, việc tính toán đƣờng trƣớc khi có
yêu cầu truyền sẽ giảm độ trễ phân phát gói tin.
 Bảo mật: Giao thức định tuyến mạng Adhoc có khả năng bị tấn công dễ
dàng bằng một số dạng nhƣ xâm nhập truyền thông, phát lại, thay đổi các
tiêu đề gói tin, điều hƣớng các thông điệp định tuyến. Do vậy, cần có các
phƣơng pháp bảo mật thích hợp để ngăn chặn việc sửa đổi hoạt động của
giao thức.
 Hoạt động nghỉ: giao thức định tuyến cần có cơ chế bảo tồn năng lƣợng của
các nút khi có thể, ví dụ khi một nút không có yêu cầu truyền hoặc không
có nhiệm vụ chuyển tiếp gói tin cho các nút khác.
 Hỗ trợ liên kết đơn hƣớng: Khi thực hiện định tuyến đa chặng trong mạng
Adhoc, giao thức cần hỗ trợ trƣờng hợp có một số chặng là khi các liên kết
đơn hƣớng, nghĩa là tuyến đƣờng từ nút nguồn đến nút đích và tuyến đƣờng
từ nút đích đến nút nguồn có thể không hoàn toàn trùng nhau.

1.2.2 Vấn đề tiết kiệm năng lƣợng
Để thiết lập các tuyến đƣờng giữa các nút, một giao thức định tuyến hiệu quả là
cần thiết kế để việc khám phá đƣờng trong mạng MANET. Năng lƣợng của nút là một

trong những tiêu chí thiết kế quan trọng cho mạng MANET do cấu trúc liên kết năng
động của mạng MANET. Thời gian hoạt động của các nút di động bị hạn chế bởi dung
lƣợng pin của chúng. Khi một nút di động bị hết năng lƣợng, không những chính nút đó
ngƣng làm việc, mà còn làm đứt tất cả các kết nối đa chặng đi qua nó, làm ảnh hƣởng
13


đến hiệu suất của mạng do phải xây dựng lại các tuyến đƣờng bị lỗi. Việc xây dựng các
tuyến đƣờng mới hay khôi phục các tuyến đƣờng bị lỗi sẽ cần đến việc gửi, nhận và xử
lý nhiều gói tin và làm tiêu hao năng lƣợng và do đó làm tuổi thọ của mạng giảm bớt.
Một nút di động tiêu thụ năng lƣợng pin của nó không chỉ khi chủ động gửi hoặc nhận
gói tin, mà còn cả khi nó ở trạng thái nhàn rỗi nhƣng vẫn nghe các nút khác trong mạng
xem có yêu cầu thông tin liên lạc từ các nút khác hay không. Nhƣ vậy, một giao thức
định tuyến hiệu quả năng lƣợng là giao thức làm giảm thiểu tối đa năng lƣợng truyền
thông dành cho việc truyền tải và nhận gói dữ liệu hoặc trong thời gian không hoạt động
[6].
Phƣơng pháp điều khiển năng lƣợng truyền tải có thể xác định đƣờng đi tối ƣu để
giảm thiểu tổng số năng lƣợng truyền dẫn cần thiết để chuyển gói dữ liệu đến đích [7].
Mỗi nút có thể tiết kiệm năng lƣợng bằng cách chuyển chế độ hoạt động của nó vào
trạng thái ngủ, tiêu hao ítnăng lƣợng hơn trạng thái làm việc, hoặc đơn giản là tắt nó khi
không có dữ liệu để truyền hoặc nhận. Điều này có thể dẫn đến việc tiết kiệm năng
lƣợng một cách đáng kể, đặc biệt khicác ứng dụng truyền thông trên mạng có yêu cầu
truyền thông thấp. Tuy nhiên nó đòi hỏi một giao thức định tuyến đƣợc thiết kế tốt để
đảm bảokhả năng truyền dữ liệu ngay cả khi hầu hết các nút ngủ và không chuyển tiếp
các gói tin cho nút khác. Một cách tiếp cận quan trọng để tối ƣu hóa năng lƣợng hoạt
động là phƣơng pháp phân phối tải. Trong khi trọng tâm chính của hai phƣơng pháp
trên là để giảm thiểu tiêu hao năng lƣợng của từng nút riêng biệt, mục tiêu chính của
phƣơng pháp phân bổ tải trọng là để cân bằng việc sử dụng năng lƣợng giữa các nút và
để tối đa hóa tuổi thọ mạng bằng cách tránh việc sử dụng thƣờng xuyên một số nút
mạng nhất định khi lựa chọn một con đƣờng định tuyến, dù tuyến đi qua các nút đó là

tuyến tối ƣu.
Dựa trên những nghiên cứu trình bày ở trên luận văn của tôi sẽ tập trung nghiên
cứu việc cải thiện sử dụng năng lƣợng trong mạng MANET dựa trên hai giao thức định
tuyến AODV- MAODV.

14


1.2.3 Vấn đề đảm bảo chất lƣợng dịch vụ
1.2.3.1 Giới thiệu
QoS (Quality of Service) là khả năng giúp cho việc truyền dữ liệu với thời gian
trễ, tỉ lệ mất/ lỗi gói tin nằm trong phạm vi cho phép và cung cấp băng thông đủ lớn cho
những ứng dụng truyền thông đa phƣơng tiện thời gian thực.
Vấn đề chất lƣợng dịch vụ đƣợc nghiên cứu và triển khai áp dụng trên môi
trƣờng mạng Internet và các mạng khác từ khá lâu, các vấn đề chính đƣợc đề cập đến
hiện nay nhƣ định tuyến có QoS, đảm bảo QoS bằng cách kiểm soát truy cập và đặt
trƣớc tài nguyên.
Mạng MANET và mạng có dây truyền thống có sự khác biệt cơ bản về tính di
động, hạ tầng mạng, nguồn năng lƣợng của các nút mạng và khả năng tự tổ chức giữa
các kiến trúc mạng. Sự khác biệt này làm nảy sinh rất nhiều khác biệt và yêu cầu cải
tiến trong những mảng bài toán mô hình hóa, điều khiển môi trƣờng truyền, định tuyến,
bảo mật, tổ chức thông tin, đảm bảo chất lƣợng dịch vụ, tiết kiệm năng lƣợng cho
nguồn…
Dựa trên những đặc điểm đó, chúng tôi đƣa ra một số đề xuất khi tiếp cận
nghiên cứu về đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trên mạng MANET.

1.2.3.2 Tham số đặc trƣng QoS
Sau đây là tham số đặc trƣng sẽ đƣợc sử dụng để đánh giá chất lƣợng dịch vụ trong
mạng MANET:
 Thông lƣợng tối thiểu: (đơn vị kbps):

 Độ trễ tối đa (đơn vị là s): Thời gian độ trễ lớn nhất của một gói dữ liệu.
 Jitter: Độ lệch của độ trễ hay biến động trễ
 PDR (Packet Delivery Ratio): Tỷ lệ phân phát gói tin đến đích thành công.

1.3 Mục tiêu nghiên cứu luận văn
Việc sử dụng mạng mọi lúc mọi nơi và không phụ thuộc vào vị trí vật lý mạng
không dây đặc biệt MANET cho phép các máy tính di động thực hiện các kết nôi truyền
thông với nhau không cần dựa vào cơ sở hạ tầng có sẵn. Tuy nhiên, bởi cấu trúc mạng
15


MANET có thể thƣờng xuyên thay đổi do các nút có thể gia nhập hoặc rời bỏ mạng nên
để cho mạng có thể hoạt động thì tất cả các nút thi tất cả các nút cần phải thực hiện chức
năng tƣơng đƣơng với một bộ định tuyến. Vấn đề định tuyến tại tầng mạng đƣợc quan
tâm nhiều nhất và cần giải quyết hai vấn đề cơ bản là tìm đƣờng từ nút phát đến nút
nhận và làm thế nào để duy trì tuyến đƣờng đó. Việc nghiên cứu giải quyết bài toán
định tuyến thƣờng gắn với việc tiết kiệm năng lƣợng. Kèm theođó khi truyền thông đa
phƣơng tiện thành một nhu cầu quan trọng thì việc nghiên cứu vấn đề đảm bảo chất
lƣợng dịch vụ cũng gắn với nghiên cứu các thuật toán định tuyến.
Chính vì vậy, tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Định tuyến có đảm bảo chất lƣợng dịch
vụ và tối ƣu hóa năng lƣợng trong mạng MANET”. Luận văn bao gồm mục đích sau:
 Nghiên cứu các đặc điểm mạng MANET.
 Nghiên cứu các giao thức định tuyến, giao thức định tuyến có đảm bảo QoS
trong mạng MANET. Tôi tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu giao thức
định tuyến DSDV, AODV, M-AODV.
 Đánh giá khả năng năng tiêu thụ năng lƣợng của giao thức trên .

16

CHƢƠNG 2: MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MANET
2.1

Giao thức DSDV (Destination – Sequenced Distance – Vector)

Là một trong những giao thức đầu tiên đƣợc phát triển cho mạng Adhoc. DSDV là
một biến thể của giao thức định tuyếndistance vector theo kiểu chủ ứng (proactive), dựa
trên ý tƣởng của thuật toán định tuyến kinh điển Bell – Man –Ford với một chút cải tiến.
Cải tiến mới của DSDV là sử dụng kỹ thuật đánh số sequence number. Kỹ thuật này
dùng để nhận ra các con đƣờng đi không còn giá trị trong quá trình cập nhật bảng định
tuyến, do đó, sẽ tránh đƣợc vòng lặp trong quá trình định tuyến. Mỗi nút sẽ tăng số
sequence number khi gửi thông tin về bảng định tuyến của nó cho các nút khác trong mạng.

Các cơ chế trong DSDV:


Quản lý bảng định tuyến: Mỗi nút luôn duy trì một bảng định tuyến đến

các nút khác trong mạng. Thông tin của mộtmục trong bảng định tuyến bao gồm:
 Địa chỉ của nút đích
 Số hop đến đích (hop – count)
 Next hop
 Số sequence number của nút đích
Để đảm bảo cho bảng định tuyến luôn luôn phù hợp với những thay đổi trong mạng thì
các nútphải thƣờng xuyên cậpnhật bảng định tuyến theo một khoảng thời gian nhất định
khi mạng có sự thay đổi. Do đó, các nút phải quảng bá thông tin định tuyến của nó cho
các nút khác trong mạng bằng cách quảng bá (broadcast) những thay đổi trong bảng
định tuyến của nó. Khi một nút nhận gói tin cập nhật bảng định tuyến, nó sẽ kiểm tra số
sequence number trong gói tin đƣợc cập nhật, nếu số này lớn hơn hoặc bằng với số
sequence number trong bảng định tuyến và số có hopcount nhỏ hơn thì nút sẽ cập nhật

thông tin đó vào bảng định tuyến.Ví dụ: DSDV cập nhật các số thứ tự định kì để cập
nhật đầy đủ và nhanh chóng các thay đổi về thông tin định tuyến. Giả sử nút X nhận
đƣợc thông tin định tuyến của nút Y về một tuyến đƣờng tời nút Z.

X

Y
Hình 2-1 Ví dụ định tuyến của DSDV

17

Z


Cho S(X) và S(Y) biểu thị số thứ tự điểm đến nút Z đƣợc lƣu trữ tại X, nếu Y gửi bảng
định tuyến của nó tới X, tƣơng ứng, nút X sẽ thực hiện so sánh nhƣ sau:
-Nếu S(X) > S(Y), thì X sẽ bỏ qua những thông tin định tuyến nhận đƣợc từ Y.
-Nếu S(X) =S(Y), thì chi phí để qua Y nhỏ hơn so với các tuyến đƣờng đến X, nhƣ vậy
Y sẽ đi thẳng tới Z
-Nếu S(X) < S(Y), S(X) sẽ cập nhật số thứ tự sao cho bằng với số thứ tự của S(Y) và đi
đến Z.


Cách thức cập nhật bảng định tuyến trong DSDV

Bảng định tuyến sẽ đƣợc cập nhật theo hai cách:
Thứ nhất, cập nhật toàn bộ bảng định tuyến cho các nút láng giềng và có thể phải
truyền trong nhiều packet, gọi là full-dump.
Thứ hai, cập nhật các phần thay đổi trong bảng định tuyến của nó cho các nút láng
giềng và thông tin thay đổi chỉ đƣợc gửi đi trong một packet, gọi là incremental – update.

Đối với một mạng Adhoc tƣơng đối ổn định, thì kiểu cập nhật incremental –
update sẽ thƣờng đƣợc sử dụng để hạn chế lƣu lƣợng truyền trên mạng. Trong khi đó,
full – dump sẽ đƣợc dùng trong những mạng thiếu ổn định.
 Quản lý sự thay đổi của Topology
Khi một nút di chuyển từ nơi này đến nơi khác thì các liên kết của nó với các nút
láng giềng có thể không còn hiệu lực. Khi một nút phát hiện rằng liên kết đến chặng kế tiếp
(next hop) của nó không còn tồn tại thì đƣờng đi qua next hop đó lập tức sẽ có hop-count là
∞ và số sequence number đƣợc tăng lên 1. Sau đó nút sẽ phát broadcast thông tin đó cho tất
cả các nút trong mạng và các nút sẽ cập nhật lại bảng định tuyến của mình.

Ƣu điểm của DSDV là đảm bảo không có đƣờng định tuyến kín (không có vòng
lặp định tuyến) bằng cách sử dụng số thứ tự để đánh dấu mỗi đƣờng. Số thứ tự cho biết
mức độ “mới” của đƣờng định tuyến, số càng lớn thì mức độ đảm bảo càng cao (đƣờng
R đƣợc coi là tốt hơn R’ nếu số thứ tự của R lớn hơn, trong trƣờng hợp có cùng số thứ
tự thì R phải có số bƣớc nhỏ hơn). Số thứ tự sẽ tăng khi nút A phát hiện ra đƣờng đến

18


đích D đị phá vỡ, sau đó nút A quảng bá đƣờng định tuyến của nó tới nút D với số bƣớc
không giới hạn và số thứ tự sẽ tăng lên.
DSDV phụ thuộc vào thông tin quảng bá định kỳ nên nó sẽ tiêu tốn thời gian để
tổng hợp thông tin trƣớc khi đƣờng định tuyến đƣợc đƣa vào sử dụng. Thời gian này là
không đáng kể đối với mạng có cấu trúc cố định nói chung (bao gồm cả mạng có dây),
nhƣng với mạng Adhoc thời gian này là đáng kể, có thể gây ra mất gói tin trƣớc khi tìm
ra đƣợc định tuyến hợp lý. Ngoài ra, bản tin quảng cáo định kỳ cũng là nguyên nhân gây
ra lãng phí tài nguyên mạng, nhƣ băng thông, điện năng, thời gian xử lý...

2.2

Giao thức AODV

2.2.1 Tổng quan về giao thức AODV.
Giao thức AODV sử dụng một cách tiếp cận hoàn toàn mới so với các
phƣơng pháp truyền thống để xây dựng các đƣờng đi trong mạng. Khi một nút mạng
muốn gửi một gói tin tới một nút nào đó, nó sẽ khởi tạo tiến trình xử lý phát hiện đƣờng
(discovery) để định vị nút đích. Nếu không có một đƣờng đi nào đƣợc tìm thấy trong
một khoảng thời gian xác định, nút khởi tạo sẽ cho rằng không tồn tại đƣờng đi tới nút
đích,tiến trình xử lý phát hiện đƣờng (discovery) sẽ kết thúc đồng thời các gói tin tƣơng
ứng sẽ hủy bỏ. Ngƣợc lại, nếu nútkhởi tạo tìm đƣợc một đƣờng đi phù hợp, nó sẽ cập
nhật đƣờng đi này vào bảng định tuyến của nó nhƣ một đầu vào (entry) tƣơng ứng với
nút đích.
Khi một đầu vào mới đƣợc tạo ra, tiến trình xử lý việc duy trì (mainternance)
tuyến cũng đồng thời đƣợc kích hoạt để giám sát tình trạng của đƣờng đi vừa đƣợc tạo
ra, nếu sau một khoảng thời gian đủ lớn mà đƣờng đi không đƣợc sử dụng, nút mạng sẽ
xóa đƣờng đi này ra khỏi bảng định tuyến. Nếu có lỗi xuất hiện trên một đƣờng đi có
trạng thái tích cực, nút mạng phát hiện chặng có lỗi sẽ lập tức thông báo ngƣợc lại cho
nút lân cận ở phía đầu tuyến về chặng bị lỗi bằng một gói tin điều khiển cụ thể. Trong
trƣờng hợp nhận đƣợc gói thông báo lỗi trên, các nút mạng chịu ảnh hƣởng sẽ khởi
động lại tiến trình discovery để tìm đƣờng đi thay thế nếu cần thiết.
AODV quản lý các thông tin về đƣờng đi theo kiểu phân tán. Điều này có nghĩa
là mỗi nút trên đƣờng đi sẽ có một thành phần trong bảng định tuyến tƣơng ứng với nút
đích của đƣờng đi đó. Cách quản lý này hoàn toàn trái ngƣợc với phƣơng pháp source
19


routing (tìm đƣờng từ nút nguồn) trong đó chỉ có nút nguồn mới biết đƣờng đi đầy đủ
tới nút gốc. AODV cũng cho phép mỗi nút chỉ duy trì một và chỉ một đƣờng đi ứng với
mỗi nút đích. Tuy nhiên có một số giao thức tìm đƣờng khác cho phép tìm nhiều đƣờng

ứng với mỗi nút đích. Trong trƣờng hợp, đƣờng đi ban đầu bị lỗi, đƣờng đi thay thế sẽ
đƣợc sử dụng.
Các thành phần của bảng định tuyến trong giao thức AODV đƣợc định
dạng bao gồm các trƣờng nhƣ sau:
<địa chỉ nút đích, địa chỉ chặng tiếp theo, số thứ tự, khoảngcách, danh sách các nút
trƣớc đó (precursor), ngày hết hạn >.
+ Trƣờng số thứ tự đƣợc sử dụng để ngăn chặn sự hình thành các vòng lặp và
thể hiện mức độ cập nhật của các đƣờng đi.
+ Khoảng cách là số các bƣớc truyền. Khi một đƣờng đi mất hiệu lực, số thứ
tự của nó sẽ tăng lên một và khoảng cách sẽ đƣợc đặt là vô cùng.
+ Danh sách precursor chứa tập hợp các nút lân cận, sử dụng thành phần này
để chuyển tiếp các gói dữ liệu.
+ Thời gian hết hạn đƣợc sử dụng để xác định thời gian tồn tại tối đa của
thành phần, sau hạn đó nó sẽ bị xóa bỏ khỏi bảng định tuyến. Tất nhiên giá trị của
trƣờng này sẽ đƣợc tăng lên mỗi lần thành phần này đƣợc sử dụng.

2.2.2 Cơ chế hoạt động
2.2.2.1 Tiến trình Discovery
Tiến trình Discovery là một phƣơng pháp kỹ thuật cho phép từng nút nguồn trong
một mạng MANET có thể định vị (lấy đƣợc địa chỉ IP) một nút đích. Tất nhiên, một nút
khởi động tiến trình Discovery chỉ khi nút đích chƣa từng đƣợc định vị trƣớc đó hoặc
không có thành phần nào trong bảng định tuyến tƣơng ứng với nút đích. Nếu đã có một
thành phần tồn tại trong bảng định tuyến, gói tin sẽ lập tức đƣợc chuyển đi và bƣớc thực
hiện tiến trình Discovery đƣợc bỏ qua.
Khi một nút khởi động cho tiến trình Discovery, nó phải gửi đi một gói tin yêu cầu
tìm đƣờng -RREQ (route request) tới tất cả các nút lân cận. Gói tin này đƣợc lan truyền
tới tất cả các nút khác trong mạng khi một đƣờng đi đƣợc xác định.
20

2.2.2.2 Tạo Route Request:

Hình 2-2: Quá trình lan truyền của gói tín RREQ

Nếu một nút nguồn S muốn tìm một nút đích D trong mạng MANET, S sẽ
thông báo cho tất cả các nút khác trong mạng biết nó đang tìm kiếm nút D bằng cách
gửi đi gói tin RREQ tới tất cả các nút lân cận. RREQ chứa địa chỉ IP và số thứ tự của
cả nguồn và đích. Số thứ tự đích tham chiếu đến số thứ tự của đƣờng đi cuối cùng tới
nút D mà nút S biết. Nếu nút nguồn S không dò đƣợc một số thứ tự nào của đƣờng đi tới
nút D thì số thứ tự đích đƣợc đặt mặc định bằng 0.
Cấu trúc gói tin RREQ:
<địa chỉ nguồn, thứ tự nguồn#, BROADCAST ID, địa chỉ đích, thứ tự đích#, hop-count>

Mỗi nút trong mạng khi nhận đƣợc gói tin RREQ sẽ lập tức lan truyền tiếp tới
các nút lân cận của nó cho đến khi gói tin RREQ tới đƣợc nút D hoặc một nút nào đó
biết một đƣờng đi đầy đủ và cập nhật tới nút D ( dựa vào số thứ tự đích trong gói tin
RREQ).
Gói tin RREQ còn chứa hai trƣờng khác là TTL (TIME TO LIVE) và
BROADCAST ID. Trƣờng TTL cho phép tiến trình Discovery điều khiển mức độ
lantruyền của gói tin RREQ trong mạng. Lấy ví dụ nhƣ một gói tin RREQ có
trƣờng TTL đƣợc đặt bằng 2 sẽ thực hiện nhiều nhất 2 bƣớc truyền tính từ nút gốc. Khi
gói tin RREQ truyền đi, nút nguồn sẽ đặt giá trị cho trƣờng TTL và chuyển vào trạng
thái chờ. Khoảng thời gian chờ của nút gốc tƣơng ứng với giá trị của trƣờng TTL trong
21


gói tin RREQ. Nếu không có gì thay đổi, một đƣờng đi đƣợc tìm thấy trƣớc khi thời
gian chờ kết thúc thì tiến trình khám phá tuyến đƣờng (Discovery) kết thúc thành công.
Ngƣợc lại, nếu trong khoảng thời gian chờ của nút nguồn nó không nhận đƣợc một gói
tin trả lời nào, nút nguồn sẽ gửi lại một gói tin RREQ mới và tiếp tục chờ đợi. Tất nhiên

gói tin mới sẽ cần có giá trị của trƣờng TTL lớn hơn và thời gian chờ đợi cũng kéo dài
hơn vì thế gói tin RREQ sẽ lan truyền đến đƣợc nhiều nút mạng hơn. Nếu vẫn không
nhận đƣợc trả lời, nút nguồn sẽ gửi tiếp một gói tin RREQ với giá trị tối đa của trƣờng
TTL. Sau lần này, tiến trình Discovery sẽ bị hủy bỏ. Kỹ thuật này còn đƣợc gọi là kỹ
thuật mở rộng dần vòng tìm kiếm.
Ngoài ra mỗi gói tin RREQ còn đƣợc gán một số thứ tự đƣợc gọi là
BROADCAST ID. Trƣờng này đƣợc dùng cho các nút mạng phân biệt các gói tin nhận
đƣợc có phải xuất phát từ cùng một nút hay không và nó đƣợc nút gửi RREQ tăng lên
sau mỗi lần truyền đi. Một cặp <địa chỉ IP nguồn, BROADCAST ID> là duy nhất cho
mỗi gói tin RREQ và các gói tin có giá trị của BROADCAST ID lớn hơn thì mới hơn.
Khi một nút nhận đƣợc một gói tin RREQ nó sẽ ghi nhớ giá trị của trƣờng
BROADCAST ID. Sau đó nếu nút đó tiếp tục nhận đƣợc các gói tin RREQ từ cùng một
nút nguồn thì chỉ những gói tin có giá trị BROADCAST ID lớn hơn mà nó đã ghi nhớ
mới đƣợc tiến hành xử lý. Các gói tin có giá trị nhỏ hơn sẽ bị hủy bỏ.
Trong mỗi gói tin RREQ còn có trƣờnghop-count đƣợc dùng để ghi số bƣớc
truyền mà gói tin đã đƣợc truyền qua.

2.2.2.3 Chuyển tiếp Route Request
Giả sử trƣờng hợp một nút I nhận đƣợc một gói tin RREQ xuất phát từ nút
nguồn S, yêu cầu tìm đƣờng tới nút đích D. Đầu tiên nút I sẽ kiểm tra giá trị của trƣờng
BROADCAST ID nhỏ hơn hoặc bằng giá trị mà nút đã ghi nhớ trƣớc đó, nếu giá trị này
nhỏ hơn, gói tin RREQ sẽ bị hủy bỏ. Trong trƣờng hợp ngƣợc lại, nút I sẽ xử lý gói tin
RREQ. Trƣớc hết nó sẽ tạo hoặc cập nhật lại đƣờng đi ngƣợc tới nút S (hình2-3 dƣới
đây mô tả tất cả các đƣờng đi đƣợc tạo ra khi gói tin RREQ lan truyền trong mạng).
Đƣờng đi này đƣợc sử dụng để chuyển thông báo trả lời – Route Reply trở lại nút S
trong trƣờng hợp đƣờng đi tới nút D đƣợc tìm thấy

22

Sau khi một đƣờng đi ngƣợc đƣợc tạo ra, nút I sẽ kiểm tra xem nó có biết một đƣờng
đi đầy đủ và cập nhật tới nút D hay không. Nếu có nút I sẽ tạo ra một gói tin trả lời (route
reply packet) và gửi ngƣợc lại theo đƣờng đi ngƣợc vừa tạo ra. Khi đó gói tin RREQ không
cần phải tiếp tục phát quảng bá đi nữa. Trong trƣờng hợp ngƣợc lại, nếu không biết một
đƣờng đi tới nút D, nút I sẽ tiếp tục lan truyền gói tin RREQ. TrƣờngTTL trong gói tin
RREQ sẽ bị giảm đi một, và nếu nó bằng 0, việc lan truyền sẽ chấm dứt. Nếu vẫn tiếp tục
đƣợc lan truyền, trƣờnghop-count trong gói tin sẽ đƣợc tăng lên một.

Hình 2-3 Đƣờng đi ngƣợc đƣợc tạo ra khi RREQ lan truyền trong môi trƣờng

2.2.2.4 Tạo Route Reply
Khi một nút mạng biết một đƣờng đi đầy đủ và cập nhật (hoặc nó chính là nút
đích hoặc bảng định tuyến của nó có một thành phần tƣơng ứng với nút đích), nó sẽ tạo
một gói tin trả lời RREP gửi ngƣợc lại tới nút nguồn.
Gói tin RREP sẽ chứa địa chỉ IP của cả nút nguồn và nút đích và số thứ tự
củađƣờng đi vừa tìm đƣợc. Gói tin này cũng có trƣờng count và trƣờng lifetime (thời
gian sống) chứa giá trị tƣơng ứng với thời gian có hiệu lực của đƣờng đi (nếu sau
khoảng thời gian đó đƣờng đi không đƣợc sử dụng nó sẽ bị xóa).

23


2.2.2.5 Chuyển tiếp Route Relay
Nhƣ trong hình, đƣờng đi từ nút nguồn tới nút đích (forward path) đƣợc tạo ra khi
gói tin trả lời RREP đƣợc truyền đi ngƣợc từ nút đích về nút nguồn. Mỗi nút nhận đƣợc
gói tin RREP sẽ tạo ra trong bảng định tuyến của mình một thành phần tƣơng ứng với
nút đích D. Hai trƣờng số thứ tự và khoảng cách trong thành phần mới tạo ra sẽ nhận
giá trị của số thứ tự đích và trƣờng count trong gói tin RREP.Chặng tiếp theo là nút cuối
cùng vừa chuyển tiếp gói tin RREP.

Hình 2-4: Đường đi từ nút nguồn và nút đích được hình thành.

Nếu gói tin RREP tới đƣợc nút nguồn S, nút S sẽ tạo một thành phần trong bảng
định tuyến tƣơng ứng với nút đích D và tự động hủy bỏ gói tin RREQ. Tiến
trìnhDiscovery cũng kết thúc và một đƣờng đi mới đƣợc thiết lập.

2.2.3 Quản lý cục bộ
Khi một đƣờng đi tới nút đích đƣợc hình thành, mỗi nút mạng có thể sử dụng
một số kỹ thuật để giám sát trạng thái của đƣờng đi đó. Nói một cách khác mỗi nút nằm
trên đƣờng đi sẽ cố gắng đảm bảo bƣớc truyền tiếp theo trên đƣờng đi luôn trong trạng
thái sẵn sàng. Nếu bƣớc truyền tiếp theo ở trạng thái tích cực thì đƣờng đi tƣơng ứng
vẫn có giá trị. Trong trƣờng hợp ngƣợc lại, nút hiện thời phải lập tức thông báo cho các
nút nằm trƣớc nó trên đƣờng đi.
Quá trình giám sát tình trạng các tuyến trong mạng có thể đƣợc thực hiện theo
hai phƣơng pháp khác nhau: Proactive hoặc Reactive. Đối với phƣơng pháp Proactive,
nó sẽ sử dụng một số kiểu hoạt động đề phòng. Mỗi nút mạng sẽ liên tục giám sát trạng
thái thực tế của các nút lân cận bằng cách cập nhật bản đồ kết nối cục bộ (local
24


connective map). Bất cứ khi nào nhận đƣợc một gói tin thông báo (broadcast packet)
gửi đến, nút hiện thời sẽ tiến hành cập nhật hoặc tạo mới thành phần trong bảng định
tuyến tƣơng ứng với nút gửi thông báo. Thành phần này có thời gian sống – lifetime
ngắn, tƣơng ứng với khoảngcách thời gian lớn nhất mà một nút lân cận đƣợc cho phép
giữ im lặng trƣớc khi nút hiện thời cho rằng nút này đã mất giá trị. Do đó, khi một nút
lân cận vẫn ở trạng thái tích cực, thành phần tƣơng ứng với nó trong bảng định tuyến
của nút hiện thời vẫn có giá trị. Trong trƣờng hợp lifetime hết hạn mà không có thông
báo mới, nút hiện thời sẽ cho rằng liên kết đã bị phá vỡ và thủ tục thông báo lỗi liên kết
(link failurenotification procedure) lập tức đƣợc gọi. Tuy nhiên tình trạng ''im lặng'' của
một nútcó thể không phản ánh đúng trạng thái hiện tại của nó, do đó để đảm bảo tính

chínhxác, AODV còn sử dụng thêm một bản tin (message) '' hello ''. Khi không nhận
đƣợc các gói tin thông báo trạng thái của các liên kết, nút hiện thời sẽ gửi message
''hello'' đến các nút lân cận để kiểm tra tình trạng thật sự của các nút đó.
Phƣơng pháp giám sát thứ hai đƣợc gọi là phƣơng pháp Reactive. Theo phƣơng
pháp này các liên kết bị phá vỡ chỉ bị phát hiện khi có việc truyền dữ liệu. Trong trƣờng
hợp này, lỗi liên kết đƣợc phát hiện muộn, điều này không phù hợp với mục đích của
mạng MANET bởi nó rất dễ gây ra tình trạng quá tải cho mạng.

2.2.4 Duy trì đƣờng đi.
Khi một lỗi kết nối đƣợc phát hiện, các nút mạng sẽlan truyền ngƣợc gói tin báo
lỗi RERR (Route Error). Gói tin RERR chứa danh sách các nút đích bị mất và số thứ
tựtƣơng ứng của chúng đƣợc tăng lên một. Khi nhận đƣợc một gói tin RERR, các nút
chịu ảnh hƣởng sẽ cập nhật lại bảng định tuyến của nó.
Đối với mỗi nút đích trong gói tin RERR, nút hiện thời sẽ đặt lại giá trị cho
trƣờng khoảng cách thành vô cùng và cập nhật trƣờng số thứ tự bằng cách sao chép số
thứ tự của các nút tƣơng ứng trong gói tin RERR. Ngoài ra, nếu trƣờng precursor của
nút hiện thời chƣa rỗng, gói tin RERR sẽ tiếp tục đƣợc truyền ngƣợc lại.
Chú ý rằng các nút sẽ chỉ cập nhật lại bảng định tuyến nếu gói tin RERR mà
nónhận đƣợc xuất phát từ bƣớc truyền tiếp theo của nó trên đƣờng đi tới nút đích. Ví dụ
nhƣ trong hình 2.5, nút 1' nhận đƣợc gói tin RERR thông báo đƣơng đi tới nút D bị
lỗi. Nhƣng nút 1' sẽ không cập nhật lại bảng định tuyến của nó ( thực tế đƣờng đi từ 1'
25