nghiÊn cỨu nÂng cao hiỆu nĂng giao thỨc ĐỊnh tuyẾn...
Post on 27-Apr-2018
229 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGUYỄN THỊ THANH TÂM
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC
ĐỊNH TUYẾN AODV CHO MẠNG MANET
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Hà Nội, tháng 12 năm 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGUYỄN THỊ THANH TÂM
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC
ĐỊNH TUYẾN AODV CHO MẠNG MANET
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số: 60.48.15
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Lê Anh Ngọc
Hà Nội, tháng 12 năm 2015
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và kết quả trình bày
trong luận văn được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực chưa từng được
ai công bố trước đây.
Hà Nội, tháng 12 năm 2015
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Thanh Tâm
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa ........................................................................................................
Lời cam đoan .........................................................................................................
Mục lục ...................................................................................................................
Danh mục các chữ viết tắt ................................................................................................
Danh mục các bảng, lưu đồ ..............................................................................................
Danh mục các hình vẽ ......................................................................................................
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET ............................................ 3
1.1. Giới thiệu chung về mạng MANET ............................................................. 3
1.1.1. Khái niệm cơ bản ......................................................................................... 3
1.1.2. Lịch sử phát triển .......................................................................................... 4
1.2. Đặc điểm của mạng MANET ....................................................................... 4
1.3. Kiểu kết nối và chế độ hoạt động ................................................................. 5
1.3.1. Các kiểu kết nối topo mạng .......................................................................... 5
1.3.2. Chế độ hoạt động.......................................................................................... 6
1.4. Phân loại mạng MANET .............................................................................. 7
1.4.1. Theo giao thức .............................................................................................. 7
1.4.2. Theo chức năng ............................................................................................ 8
1.5. Ứng dụng của mạng MANET ...................................................................... 9
1.5.1. Lĩnh vực quân sự .......................................................................................... 9
1.5.2. Nội bộ ......................................................................................................... 10
1.5.3. Personal Area Network (PAN) .................................................................. 10
1.5.4. Ứng dụng trong lĩnh vực y tế, chăm sóc sức khỏe ..................................... 11
1.5.5. Ứng dụng trong tìm kiếm, cứu trợ ............................................................. 11
1.6. Kết luận chƣơng 1 ....................................................................................... 11
CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC
AODV CHO MẠNG MANET .......................................................................... 13
2.1. Một số thuật toán định tuyến cơ bản trong mạng MANET .................... 13
2.1.1. Thuật toán Vectơ khoảng cách (Distance Vector) ..................................... 13
2.1.2. Thuật toán trạng thái liên kết (Link State) ................................................. 14
2.2. Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET ....................... 15
2.2.1. Giao thức định tuyến theo bảng ghi (Table-Driven Routing Protocol) ..... 16
2.2.2. Giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu (On-Demand Routing
Protocol) ............................................................................................................... 16
2.2.3. Giao thức định tuyến kết hợp (Hybrid Routing Protocol) ......................... 17
2.3. Một số giao thức định tuyến cơ bản trên mạng MANET ........................ 17
2.3.1. Giao thức DSDV (Destination Sequence Distance Vector) ..................... 17
2.3.2. Giao thức DSR (Dynamic Source Routing) ............................................... 18
2.4. Giao thức định tuyến AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector) ... 25
2.4.1. Cơ chế khám phá tuyến (Route Discovery) ............................................... 25
2.4.2. Cơ chế duy trì thông tin định tuyến (Route Maintenance) ........................ 28
2.5. Giao thức cải tiến N-AODV ....................................................................... 29
2.5.1. Giới thiệu N-AODV ................................................................................... 30
2.5.2. Cơ chế hoạt động của N-AODV ................................................................ 31
2.5.3. Chi phí cho toàn bộ gói tin điều khiển ....................................................... 34
2.6. Kết luận chƣơng 2 ....................................................................................... 35
CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIAO THỨC AODV
CẢI TIẾN CHO MẠNG MANET .................................................................... 36
3.1. Thiết lập mô phỏng mạng MANET trong NS-2 ....................................... 36
3.1.1. Tạo các node mạng trong MANET ............................................................ 36
3.1.2. Hoạt động của node di động ....................................................................... 38
3.1.3. Cấu hình node di động trong NS-2 ............................................................ 39
3.1.4. Tạo sự di chuyển của node trong NS-2 ...................................................... 40
3.1.5. Tạo các đường truyền không dây (air interface) trong MANET ............... 41
3.1.6. Tạo ngữ cảnh chuyển động ........................................................................ 42
3.1.7. Tạo diện tích mô phỏng .............................................................................. 42
3.1.8. Tạo các thực thể giao thức và các nguồn sinh lưu lượng ........................... 43
3.1.9. Tạo các dạng chuyển động theo mẫu ......................................................... 44
3.2. Cài đặt giao thức N-AODV trên NS-2 ....................................................... 46
3.2.1. Cài đặt giao thức N-AODV ........................................................................ 46
3.2.2. Tích hợp N-AODV vào trong bộ NS-2 ...................................................... 46
3.3. Tiến hành mô phỏng, đánh giá kết quả ........................................................ 47
3.3.1. Thiết lập các thông số mô phỏng ................................................................... 47
3.3.2. Kịch bản mô phỏng ...................................................................................... 50
3.3.3. Các độ đo được dùng đánh giá hiệu năng .................................................. 53
3.3.4. Kết quả mô phỏng, đánh giá ...................................................................... 54
3.4. Kết luận chƣơng 3 ....................................................................................... 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 66
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 67
1. Kịch bản TCL thực hiện mô phỏng cho mạng MANET ............................ 67
2. Kịch bản AWK phân tích kết quả mô phỏng .............................................. 69
3. Mã nguồn N-AODV ....................................................................................... 71
BẢNG KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Ý nghĩa
MANET Mobile Ad-hoc NETwork
DSDV Destination Sequenced Distance Vector
TORA Temporally Ordered Routing Algorihm
DSR Dynamic Source Routing
OLSR Optimized Link State Routing
AODV Ad hoc On-Demand Distance Vector
SUSAN Adaptive Survivable Network
DARPA Defense Advanced Research Projects Agency
IETF Internet Engineering Task Force
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
LSA Link State Advertisment
LSDB Link State Database
WRP Wireless Routing Protocol
GSR Global State Routing
CBRP Cluster Based Routing Protocol
ZPR Zone Routing Protocol
ZHLS Zone-based Hierarchical Link State Routing Protocol
RREQ Route Request
RREP Route Reply
RRER Route Error
DCF Distributed Coordination Function
DANH MỤC CÁC BẢNG, LƢU ĐỒ
Bảng 2.1. Thông tin lưu trữ trong Route Cache tại thời điểm 1 .................................. 22
Bảng 2.2. Thông tin lưu trữ trong Route Cache tại thời điểm 2 .................................. 22
Bảng 2.3. Thông tin lưu trữ trong Route Cache tại thời điểm 3 .................................. 23
Bảng 2.4. Thông tin lưu trữ trong Route Cache tại thời điểm 4 .................................. 23
Bảng 3.1. Các tham số của mô hình Random Waypoint .............................................. 45
Bảng 3.2. Các tham số cố định trong mô phỏng .......................................................... 49
Bảng 3.3. Các tham số mô phỏng khi vận tốc chuyển động chậm ............................... 49
Bảng 3.4. Các tham số mô phỏng khi vận tốc chuyển động nhanh.............................. 49
Bảng 3.5. Các tham số mô phỏng khi vận tốc thay đổi ................................................ 50
Lưu đồ 2.1. Cơ chế xử lí khám phá tuyến tại node của DSR ...................................... 20
Lưu đồ 2.2. Cơ chế xử lí khám phá tuyến tại node của AODV .................................. 27
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Minh họa mạng MANET.............................................................................. 3
Hình 1.2. Biểu đồ mạng MANET ................................................................................ 4
Hình 1.3. Mạng máy chủ di động ................................................................................. 5
Hình 1.4. Hình minh hoạ mạng có các thiết bị di động không đồng nhất . .................. 6
Hình 1.5. Chế độ IEEE-ad hoc .................................................................................... 6
Hình 1.6. Chế độ cơ sở hạ tầng. ................................................................................... 6
Hình 1.7. Single-hop ..................................................................................................... 7
Hình 1.8. Multi-hop ..................................................................................................... 7
Hình 1.9. Mô hình mạng phân cấp ............................................................................. 8
Hình 1.10. Mô hình mạng Aggregate. .......................................................................... 9
Hình 1.11. Minh họa mạng di động tùy biến trong quân sự . ....................................... 10
Hình 1.12. Ứng dụng PAN . ......................................................................................... 11
Hình 2.1. Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET ............................ 16
Hình 2.2. Mô hình mạng MANET gồm 12 node ........................................................ 21
Hình 2.3. Node S phát gói tin RREQ đến các node lân cận A, E, F ............................ 22
Hình 2.4. Node A, F phát gói tin RREQ đến các node F, B, A, K, G .......................... 22
Hình 2.5. Node B, K, G phát gói tin RREQ đến các node C, G, H, K ......................... 23
Hình 2.6. Node H, C phát gói tin RREQ đến các node lân cận I, D, J ......................... 23
Hình 2.7. Node D phát gói tin RREP về node S theo đường đã khám phá ................. 24
Hình 2.8. Minh họa cơ chế duy trì thông tin định tuyến ............................................. 25
Hình 2.9. Các trường trong gói tin RREQ ................................................................... 26
Hình 2.10. Các trường trong gói tin RREP .................................................................. 28
Hình 2.11. Lỗi chuyển phát RREP ............................................................................... 30
Hình 2.12. Định dạng gói tin RREQ. ........................................................................... 32
Hình 2.13. Định dạng gói tin R-RREQ. ....................................................................... 32
Hình 2.14. Chuyển gói tin R-RREQ từ node đích tới node nguồn . ............................ 33
Hình 3.1. Cấu trúc của bộ NS-2 . ................................................................................. 36
Hình 3.2. Cấu tạo node di động mô phỏng trong NS-2 ................................................ 37
Hình 3.3. Các mô hình truyền thông trong NS-2 ......................................................... 43
Hình 3.4. Di chuyển của một node theo mô hình Random Waypoint ......................... 45
Hình 3.5. Giao diện khi chạy lệnh “make” tạo file đối tượng . .................................... 46
Hình 3.6. Dịch N-AODV ra file đối tượng mô phỏng . ............................................... 47
Hình 3.7. Một phần nội dung file kịch bản di chuyển sinh tự động ........................... 48
Hình 3.8. Một phần nội dung file lưu lượng mạng sinh tự động ................................ 48
Hình 3.9. Giao diện mô phỏng trên NS-2 với Nam ..................................................... 53
Hình 3.10. Thực thi awk script để phân tích kết quả file trace .................................... 54
Hình 3.11. Kết quả phân tích file trace ........................................................................ 55
Hình 3.12. Biểu đồ phần trăm gói tin được phân phát thành công . ............................. 56
Hình 3.13. Biểu đồ trễ đầu cuối trung bình của các gói dữ liệu ................................... 56
Hình 3.14. Biểu đồ thông lượng dữ liệu trung bình . ................................................... 57
Hình 3.15. Biểu đồ tải định tuyến chuẩn hóa . ............................................................. 57
Hình 3.16. Biểu đồ phần trăm gói tin được phân phát thành công ............................... 58
Hình 3.17. Biểu đồ trễ đầu cuối trung bình của các gói dữ liệu . ................................. 59
Hình 3.18. Biểu đồ thông lượng dữ liệu trung bình . ................................................... 59
Hình 3.19. Biểu đồ tải định tuyến chuẩn hóa . ............................................................. 60
Hình 3.20. Biểu đồ phần trăm gói tin được phân phát thành công . ............................. 61
Hình 3.21. Biểu đồ trễ đầu cuối trung bình của các gói dữ liệu . ................................. 61
Hình 3.22. Biểu đồ thông lượng dữ liệu trung bình . ................................................... 62
Hình 3.23. Biểu đồ tải định tuyến chuẩn hóa . ............................................................. 62
66
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Anh
[1]. Arun Kumar B. R, Lokanatha C. Reddy, Prakash S. Hiremath (2008),
Performance Comparison of Wireless Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols,
International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.8 No.6.
[2]. Geetha Jayakumar, Gopinath Ganapathy (2007), Performance Comparison of
Mobile Ad Hoc Network Routing Protocol, International Journal of Computer Science
and Network Security, VOL.7 No.11.
[3]. Georgy Sklyarenko (2005), AODV Routing Protocol, Seminar Technische
Informatik, Takustr. 9, D-14195 Berlin, Germany.
[4]. Stefano Basagni, Marco Conti, Silvia Giordano, Ivan Stojmenovic (2004), Mobile
Ad Hoc Networking, Copyright © 2004 by the Institute of Electrical and Electronics
Engineers.
[5]. Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa (2008), Ad Hoc Mobile
Wireless Network, Copyright © 2008 by Taylor & Francis Group, LLC
[6]. Tao Lin (2004), Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols: Methodologies and
Applications, Blacksburg, Virginia.
[7]. Yinfei Pan, Suny Binghamton (2006), Design Routing Protocol Performance
Comparison in NS2: AODV comparing to DSR as Example.
[8]. Yu-Chee Tseng, Wen-Hua Liao, Shih-Lin Wu (2002), Mobile Ad Hoc Networks
and Routing Protocols, Handbook of Wireless Networks and Mobile Computing,
Edited by Ivan Stojmenovic´Copyright© 2002 John Wiley & Sons, Inc, Chapter 17.
[9]. G. Jose Moses, D. Sunil Kumar, Prof.P.Suresh Varma and N.Supriya (2012), “A
Simulation Based Study of AODV, DSR, DSDV Routing Protocols in MANET Using NS-
2” International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software
Engineering, Volume 2, Issue 3.
[10]. Neerja Khatri, Arvind Kumar (2012), “”Analysing Performance of AODV routing
protocol in MANET – A survey”, International Journal of Engineering Research &
Technology (IJERT), ISSN: 2278-0181, Vol. 1 Issue 3.
[11]. NS, The UCB/LBNL/VINT Network Simulator (NS),
http://www.isi.edu/nsnam/ns/, 2004.
top related