3.3.5. TORA [11] 28
Chương 4. ĐÁNH GIÁ BẰNG MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA
CÁC NÚT MẠNG ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 30
4.1. Xác định các tham số hiệu suất cần đánh giá và cách thức phân tích kết quả mô phỏng.30
4.1.1. Các tham số hiệu suất cần đánh giá 30
4.1.2. Cách thức phân tích kết quả mô phỏng của NS-2 30
4.1.2.1. Cấu trúc tệp vết 30
4.1.2. Công cụ để phân tích và biểu diễn kết quả mô phỏng 33
4.1.2.1. Perl 33
4.1.2.2.GNUPLOT 33
4.2. Thiết lập mạng mô phỏng MANET 35
4.2.1. Thiết lập tô-pô mạng 35
4.2.2. Thiết lập mô hình chuyển động của các nút mạng và thời gian mô phỏng 36
4.2.2.1. Mô hình Random Waypoint 37
4.2.2.2. Mô hình Random Walk 38
4.2.3 Thiết lập các nguồn sinh lưu lượng đưa vào mạng 39
4.2.4. Lựa chọn thời gian mô phỏng 40
4.3. Thực hiện mô phỏng các giao thức định tuyến 40
4.3.1. Phân tích kết quả bằng công cụ perl 40
4.3.2. Sử dụng gnuplot để vẽ đồ thị 44
4.4. Đánh giá ảnh hưởng của sự chuyển động của nút mạng đến hiệu suất của các giao thức
định tuyến 47
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
PHỤ LỤC 53
1.Bảng các trường phụ thêm vào trong cấu trúc tệp vết phụ thuộc vào kiểu gói tin 53
2.Mô phỏng mạng MANET 56
3.Tỷ lệ phân phát gói tin thành công 58
4.Thời gian thiết lập kết nối 59
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Sự phát triển của mạng không dây và di động 1
Hình 2: Cấu trúc của NS-2 5
Hình 3: Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS-2 6
Hình 4: Chu trình hoạt động của giao thức CSMA/CD (bên gửi) 11
Hình 5: Chu trình hoạt động của giao thức CSMA/CA (bên gửi) 13
Hình 6: Hoạt động lắng nghe kênh truyền của giao thức CSMA/CA 14
Hình 7: Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET 22
Hình 8: Tô-pô mạng thay đổi 23
Hình 9: Quy trình chuyển tiếp gói tin khi sử dụng kíp đa điểm – MPR 24
Hình 10: OLSR ngăn chặn vòng lặp bằng việc sử dụng MPR để chuyển phát gói tin 25
Hình 11: quá trình khám phá tuyến trong AODV 25
Hình 12: Định tuyến nguồn động (DSR) 27
Hình 13: Diện tích mạng mô phỏng và các nút mạng 35
Hình 14: Di chuyển một nút theo mô hình Random Waypoint 37
Hình 15: Di chuyển của 8 nút theo mô hình Random Walk 38
Hình 16: Đồ thị tỷ lệ phân phát gói thành công – Random Waypoint 44
Hình 17: Đồ thị tỷ lệ phân phát gói tin thành công – Random Walk 45
Hình 18: Đồ thị thời gian thiết lập kết nối trung bình_Random-Waypoint 46
Hình 19: Đồ thị thời gian thiết lập kết nối trung bình_Random-Walk 46
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Sự phát triển của chuẩn 802.3 10
Bảng 2: Sự phát triển của chuẩn 802.11 12
Bảng 3: Cấu trúc tệp vết 31
Bảng 4: Các trường thêm vào trong cấu trúc tệp vết phụ thuộc vào kiểu gói tin 32
Bảng 5: Cấu hình mạng mô phỏng 36
Bảng 6: Thống kê chi tiết tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Waypoint 41
Bảng 7: Thống kê chi tiết tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Walk 42
Bảng 8: Thời gian thiết lập kết nối trung bình-Random_Waypoint 43
Bảng 9: Thời gian thiết lập kết nối trung bình-Random_Walk 43
Bảng 10: Tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Waypoint 44
Bảng 11: Tỷ lệ phân phát gói tin thành công – Random Walk 45
BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
AODV Adhoc On-demand Distance
Vector
MANET Mobile Adhoc NETwork
CSMA/CA Carrier sense multiple access
with collision avoidance
MPR Multi-Point Relays
CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access
with Collision Detection
NS-2 Network Simulator 2
DARPA Defense Advanced Research
Projects Agency
OLSR Optimized Link State
Routing Protocol
DSDV Destination-Sequenced
Distance Vector
PRnet Packet Radio Network
DSR Dynamic Source Routing RREP Route Reply
IEEE Institute of Electrical and
Electronics Engineers
RREQ Route Request
LAN Local Area Network TORA Temporally-Ordered
Routing Algorithm
MAC Media Access Control WLAN Wireless LAN
Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định
tuyến trong MANET
Chương 1. GIỚI THIỆU
1.1. Sự ra đời và phát triển của các mạng không dây
Mạng không dây được đánh dấu mốc hình thành từ những năm 1887 khi Heinrich
Rudolf Hertz chứng minh được thuyết điện từ Maxwell thông qua thực nghiệm. Từ đó
đến nay các nhà nghiên cứu đã cho ra đời hàng loạt phát minh sáng chế góp phần đưa
công nghệ mạng không dây không ngừng cải tiến vượt trội về tốc độ truyền nhận dữ
liệu. Những năm gần đây nền công nghiệp không dây và di động tăng trưởng mạnh mẽ
cả về mặt công nghệ lẫn sự bùng nổ ngày càng nhiều các thiết bị di động, hứa hẹn một
kỷ nguyên truyền thông số nở rộ trên nền các mạng không dây và di động. Sự phát triển
này được minh họa trên Hình 1 dưới đây.
Hình 1: Sự phát triển của mạng không dây và di động
Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định
tuyến trong MANET
Các mốc hình thành và phát triển của mạng không dây:
Nikola Tesla truyền
thành công sóng radio.
Heinrich Rudolf Hertz
đã tạo ra được sóng điện
từ. Ông đã chứng minh
được thuyết Maxwell
thông qua thực nghiệm.
1887 1893 1895
1915 1931 1982 , 1991
Guglielmo Marconi:
Lần đầu tiên trong lịch sử, 3
dấu chấm (tức chữ S trong
bảng ký tự Morse) đã được
truyền qua không gian với
khoảng cách 3km bằng sóng
điện từ.
Truyền thành công sóng
vô tuyến vượt Đại Tây
Dương từ Arlington
Virginia tới Pháp.
Tháp Eiffel đã được sử
dụng để đặt anten thu tín
hiệu.
Sóng FM đã được phát
triển bởi Edwin H.
Armstrong và được sử
dụng rộng rãi để truyền
thông tin qua sóng vô
tuyến.
-1982: Hội nghị CEPT
đã thống nhất chọn GSM
để phát triển thành tiêu
chuẩn cho hệ thống điện
thoại di động có thể
được sử dụng trên khắp
châu Âu.
- 1991: Các mạng GSM
đầu tiên đã được đưa ra
bởi Radiolinja ở Phần
Lan với kỹ thuật bảo
dưỡng cơ sở hạ tầng
chung từ Ericsson.
Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định
tuyến trong MANET
-1998: Công nghệ
Bluetooth đầu tiên
được phát triển bởi
Ericsson, sau đó được
chuẩn hoá bởi
Bluetooth Special
Interest Group (SIG).
- 1999: Chuẩn 802.11b
được phát hành cho tốc
độ tối đa lên 11Mb/s.
-20/5/1999: Chính thức
phát hành chuẩn
Bluetooth 1.0
Chuẩn IEEE 802.11
(WiFi) đã được tạo ra,
với tốc độ tối đa là
2Mb/s.
1997 1998, 1999 2001
2003 2004, 2009 2010
Chuẩn IEEE 802.16 được
phát hành. Chuẩn này
được biết đến dưới cái tên
WIMAX.
- Chuẩn 802.11g được
phát hành với tốc độ tối
đa lên tới 54 Mb/s.
- Bluetooth 1.2 được
công bố.
*2004:
- Phiên bản mới của
chuẩn 802.16 được bổ
sung, hoàn thiện chuẩn
WIMAX.
- Phát hành chuẩn
Bluetooth 2.0
*2009:
- Chuẩn 802.11n được
phát hành cho phép tốc
độ truyên thông tối đa
lên tới 150 Mb/s.
Liên minh Wi-Fi và
Gigabit không dây đã
đạt được thỏa thuận cho
phép Wi-Fi hoạt động ở
dải tần 60 Ghz nhằm cải
thiện tốc độ truyền dữ
liệu. Các chuẩn Wi-Fi
hiện đang hoạt động ở
dải tần từ 2.4 GHz đến 5
GHz.
Tốc độ Wi-Fi sẽ
tăng hơn 10 lần so với
tốc độ hiện tại
Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định
tuyến trong MANET
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận
Với đặc tính có thể hoạt động không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng, triển khai
nhanh, linh hoạt ở mọi vị trí địa hình khác nhau, mạng MANET đang là tâm điểm
nghiên cứu đầy triển vọng, sẽ là công nghệ đột phá trong tương lai với nhiều ứng dụng
hữu ích vào cuộc sống, thí dụ kết nối mạng truyền thông cho các các vùng mới xảy ra
thiên tai hoặc ứng dụng cho lĩnh vực quân sự.
Khóa luận tập trung đi sâu nghiên cứu về mạng MANET, kết hợp phân tích trên lý
thuyết cùng thực nghiệm mô phỏng để tìm ra và đánh giá ảnh hưởng sự di động của các
nút mạng ở các mức độ khác nhau đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến.
Nội dung cụ thể gồm:
Tìm hiểu sâu về mạng MANET, trong đó chủ yếu xem xét tới các giao thức
định tuyến.
Tìm hiểu sâu về các mô hình chuyển động của nút mạng trong MANET.
Xây dựng môi trường mô phỏng, đưa các giao thức định tuyến trong mạng
MANET vào mô phỏng thông qua NS-2.
Đánh giá ảnh hưởng sự chuyển động của các nút mạng đến hiệu suất của các
giao thức định tuyến DSDV, AODV và DSR bằng bộ mô phỏng mạng NS-2. Từ
đó đưa ra các nhận xét so sánh giữa ba giao thức.
Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định
tuyến trong MANET
1.3. Công cụ nghiên cứu chính – NS-2
1.3.1. Giới thiệu về NS-2
NS-2 là phần mềm mô phỏng mạng, hoạt động của nó được điều khiển bởi các sự
kiện rời rạc. NS-2 được thiết kế và phát triển theo kiểu hướng đối tượng, được phát triển
tại đại học California, Berkely. Bộ phần mềm này được viết bằng ngôn ngữ C++ và
OTcl.
Hình 2: Cấu trúc của NS-2
Cấu trúc của NS-2 bao gồm các thành phần được chỉ ra trên Hình 2, chức năng của
chúng được mô tả như sau:
• OTcl Script Kịch bản OTcl
• Simulation Program Chương trình Mô phòng
• OTcl Bộ biên dịch Tcl mở rộng hướng đối tượng
• NS Simulation Library Thư viện Mô phỏng NS
• Event Scheduler Objects Các đối tượng Bộ lập lịch Sự kiện
• Network Component Objects Các đối tượng Thành phần Mạng
• Network Setup Helping Modules Các mô đun Trợ giúp Thiết lập Mạng
• Plumbling Modules Các mô đun Plumbling
• Simulation Results Các kết quả Mô phỏng
• Analysis Phân tích
• NAM Network Animator Minh họa Mạng NAM
Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định
tuyến trong MANET
Trong hình 2 trên, NS là Bộ biên dịch Tcl mở rộng hướng đối tượng; bao gồm các
đối tượng: Bộ lập lịch sự kiện, các đối tượng thành phần mạng và các mô đun trợ giúp
thiết lập mạng.
Để sử dụng NS-2, người dùng lập trình bằng ngôn ngữ kịch bản OTcl. Người dùng
có thể thêm các mã nguồn Otcl vào NS-2 bằng cách viết các lớp đối tượng mới trong
OTcl. Những lớp này khi đó sẽ được biên dịch cùng với mã nguồn gốc.
Kịch bản OTcl có thể thực hiện những việc sau: Khởi tạo Bộ lập lịch Sự kiện
Thiết lập Mô hình mạng dùng các đối tượng thành phần mạng
Báo cho nguồn traffic
khi nào bắt đầu truyền và ngưng truyền packet trong Bộ lập lịch Sự kiện
Bộ lập lịch Sự kiện trong NS-2 thực hiện những việc sau: Tổ chức Bộ định thời mô
phỏng Huỷ các sự kiện trong hàng đợi sự kiện Triệu gọi các Thành phần mạng
trong mô phỏng.
Tùy vào mục đích của người dùng đối với kịch bản mô phỏng OTcl mà kết quả mô
phỏng có thể được lưu trữ vào tệp vết (trace file) với khuôn dạng (format) được những
người phát triển NS định nghĩa trước hoặc theo khuôn dạng do người sử dụng NS quyết
định khi viết kịch bản mô phỏng. Nội dung tệp vết sẽ được tải vào trong các ứng dụng
khác để thực hiện phân tích. NS đã định nghĩa 2 loại tệp vết:
Nam trace file (file.nam): Chứa các thông tin về tô-pô mạng như: các nút mạng,
đường truyền, vết các gói tin; dùng để minh họa trực quan mạng đã thiết lập.
Trace file (file.tr): Tệp ghi lại vết của các sự kiện mô phỏng, tệp file dạng text,
có cấu trúc, dùng cho các công cụ lần vết và giám sát mô phỏng như: Gnuplot,
XGRAPH hay TRACEGRAPH.
Hình 3: Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS-2
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét