NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các nút mạng đến các giao thức trong
mạng Manet” với mục đích nghiên cứu các vấn đề sau:
 Đặc điểm, các kiểu kết nối và các cơ chế hoạt động
 Các giao thức dịnh tuyến trong Manet
 Mô phỏng, đánh giá sự ảnh hưởng của các nút mạng đến các giao thức
trong Manet dùng phần mềm NS2


1


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan toàn bộ nội dung báo cáo này là do em tự tìm hiểu
nghiên cứu dưới sự định hướng của cô giáo hướng dẫn. Nội dụng báo cáo không
sao chép và vi phạm bản quyền từ bất kì công trình nghiên cứu nào. Tất cả các tài
liệu tham khảo đều có nguồn gốc rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp.
Nếu những lời cam đoan trên không đúng, em xin chịu trách nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Lương Thị Nhàng

2


LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo Trịnh Thị Diệp, cô
đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm khóa luận và cũng là người đã
hướng dẫn em trong giai đoạn chuẩn bị nhận đề tài.

Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy, cô trong trường Đại học Công Nghệ
Thông Tin và Truyền Thông_ĐH Thái Nguyên. Thầy, cô đã dìu dắt, truyền lại cho
em không chỉ những kiến thức chuyên ngành mà còn dạy bảo em đạo làm người,
rèn luyện cho em nghị lực, cố gắng vươn lên, phát huy khả năng tư duy sáng tạo
trong mọi lĩnh vực.
Cuối cùng, em xin được cảm ơn gia đình, bạn bè, những người thân yêu nhất.
Mọi người luôn ở bên cạnh em, động viên, khuyến khích em vươn lên trong cuộc sống.
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Lương Thị Nhàng

3


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
LỜI CAM ĐOAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii
LỜI CẢM ƠN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
MỤC LỤC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv
DANH MỤC HÌNH VẼ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
LỜI NÓI ĐẦU. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1 Giới thiệu về mạng Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.1 Giới thiệu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.2 Một số các khái niệm cơ bản.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.3 Đặc tính của mạng không dây di động ad-hoc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1.4 Cấu trúc mạng Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.5 Các đặc điểm giao diện Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1.6 Lịch sử phát triển. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1.7 Các ứng dụng của Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2 Đặc điểm của Manet.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3 Kiểu kết nối và cơ chế hoạt động. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.1 Các kiểu kết nối topo mạng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.2 Chế độ hoạt động.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4 Phân loại Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4.1 Theo giao thức. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4.2 Theo chức năng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5 Kết luận chương. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Chương 2. ĐỊNH TUYẾN TRONG MANET. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4


2.1 Khái niệm định tuyến. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 Một số yêu cầu định tuyến. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3 Những loại định tuyến. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.1 Ðịnh tuyến Bellman-Ford.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.2 Định tuyến tìm đường. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.3 Định tuyến on-demand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.4 Định tuyến vùng.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4 Các giao thức định tuyến. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4.1 Phân loại giao thức định tuyến. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4.2 Các giao thức định tuyến cơ bản. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5 Giao thức định tuyến lai ghép.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.6 So sánh các định tuyến Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.1 So sánh các giao thức định tuyến cùng kiểu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.2 So sánh các giao thức định tuyến khác kiểu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.7 Kết luận chương.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Chương 3. MÔ PHỎNG SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NÚT MẠNG ĐẾN GIAO

THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1 Phân tích và lựa chọn phương pháp mô phỏng để đánh giá. . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2 Xác định các tham số cần đánh giá.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3 Thiết lập mô phỏng mạng Manet trong NS2.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.1 Mô hình không dây cơ bản trong NS2.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.2 Phân tích kết quả mô phỏng của NS-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.4 Mô phỏng đánh giá sự ảnh hưởng của các nút chuyển động đến hiệu suất
mạng Manet.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.4.1 Ngữ cảnh mô phỏng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.4.2 Các bước thực hiện trong xây dựng kịch bản. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.4.3 Kết quả mô phỏng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.4.4 Đánh giá ảnh hưởng của sự chuyển động của nút mạng đến hiệu suất của
5


các giao thức định tuyến.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.5 Kết luận chương.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
PHỤ LỤC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình mạng Manet đơn giản . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Hình 1.2 Minh họa mạng Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Hình 1.3 Biểu đồ mạng Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Hình 1.4 Các thành phần của mạng Manet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Hình 1.5 Ứng dụng PAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Hình 1.6. Mạng máy chủ di động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Hình 1.7. Hình minh hoạ mạng có các thiết bị di động không đồng nhất . . . . . . . 15
Hình 1.8. Chế độ IEEE-ad hoc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Hình 1.9. Chế độ cơ sở hạ tầng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Hình 1.10 Singal-hop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Hình 1.11. Multi-hop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Hình 1.12 Mô hình mạng phân cấp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Hình 1.13 Mô hình mạng Aggregate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Hình 3.1 Nút mạng di đông mô phỏng trong NS2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Hình 3.2. Các mô hình truyền thông trong NS2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Hình 3.3 Di chuyển một nút theo mô hình Random Waypoint. . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Hình 3.4 Di chuyển của 8 nút theo mô hình Random Walk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Hình 3.5 Mô hình tổng quát quá trình mô phỏng dùng NS2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Hình 3.6 Ví dụ minh họa về gnuplot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Hình 3.7 Diện tích mạng mô phỏng và các nút mạng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Hình 3.8. Cấu trúc tệp vết mô phỏng của giao thức AODV với . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Hình 3.9 Đồ thị tỷ lệ truyền gói thành công khi thay đổi thời gian mô phỏng . . . 54
6


Hình 3.10 Đồ thị tỷ lệ truyền gói thành công khi thay đổi số nút tham gia mô phỏng . 55
Hình 3.11 Đồ thị thông lượng khi thay đổi thời gian mô phỏng. . . . . . . . . . . . . . . . 56
Hình 3.12. Đồ thị thông lượng khi thay đổi số nút tham gia mô phỏng . . . . . . . . . 57
Hình 3.13 Đồ thị trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối khi thay đổi thời gian mô
phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Hình 3.14 Đồ thị trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối khi thay đổi số nút tham
gia mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Cấu trúc tệp vết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Bảng 3.2 Các trường thêm vào trong cấu trúc tệp vết phụ thuộc vào kiểu gói tin. . . . . 45
Bảng 3.3 Cấu hình mạng mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Bảng 3.4 Tỷ lệ phân phát gói tin thành công khi thay đổi thời gian mô phỏngRandom Waypoint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Bảng 3.5 Tỷ lệ phân phát gói tin thành công khi thay đổi số nút tham gia mô
phỏng- Random Waypoint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Bảng 3.6 Thông lượng khi thay đổi thời gian mô phỏng - Random Waypoint . . 56
Bảng 3.7 Thông lượng khi thay đổi thời gian mô phỏng - Random Waypoint . . 56
Bảng 3.8 Trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối khi thay đổi thời gian mô phỏng
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Bảng 3.9 Trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối khi thay đổi số nút tham gia mô
phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

7


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết

Thuật ngữ tiếng anh

Thuật ngữ tiếng việt

tắt
MANET

Mobile Adhoc Network

Mạng di động tùy biến không dây

MAN.E

Metro Area Network- Ethernet

Mạng đô thị sử dụng công nghệ
Ethernet


BTS

Base Transfer Station

Trạm thu phát gốc

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ chuyển mạch không đồng
bộ

IP

Internet Potocol

Giao thức internet

SFP

Small Form Factor

Modul quang SFP

IPTV

Internet Protocol TV


Giao thức truyền hình kết hợp mạng
viễn thông

DSDV

Destination Sequence Distance Vector Biến thể giao thức của định tuyến

DSLAM

 Digital

Subscriber Line

Bộ ghép kênh truy nhập đường dây
thuê bao số tập trung

Access Multiplexer
SDH

Synchronous Digital Hierachy

Hệ thống phân cấp số đồng bộ

AODV

Adhoc On-demand Distance Vector

Giao thức định tuyến AODV

DSDV


Destination-Sequenced Distance

Giao thức định tuyến DSDV

Vector
DSR

Dynamic Source Routing

Định tuyến nguồn động

NS-2

Network Simulator 2

Mô phỏng mạng NS2

OLSR

Optimized Link State Ruoting

Định tuyến tối ưu hoá

MAC

Media Access Control

Điều khiển truy cập


8


LỜI NÓI ĐẦU
Mạng di động đặc biệt Manet (Mobile Ad – hoc Network) là một trong
những công nghệ vượt trội đáp ứng được những nhu cầu kết nối giữa các thiết bị di
động cá nhân nhờ khả năng hoạt động không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng cố
định, với chi phí hoạt động thấp, triển khai nhanh và có tính di động cao.
Hiện nay mạng Manet vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi và đang được thúc
đẩy nghiên cứu nhằm cải tiến hơn nữa các giao thức định tuyến để mạng đạt được
hiệu quả hoạt động tốt hơn.
Xuất phát từ những lý do đó, cùng với sự định hướng của cô giáo Trịnh Thị
Diệp em đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các nút mạng đến các giao
thức trong mạng Manet”, với mục đích tìm hiểu về:
 Tổng quan về mạng Manet
 Định tuyến trong mạng Manet
 Mô phỏng sự ảnh hưởng của các nút mạng Manet
Do kiến thức chuyên ngành còn có phần hạn chế, nên chắc chắn đồ án
không tránh khỏi nhũng thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý của
thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

9


Chương 1.
TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET
1.1 Giới thiệu về mạng Manet.
Mạng tùy biến di động Manet (Mobile Adhoc Network) được cấu trúc từ
các node mạng không dây có đặc tính tự cấu hình và truyền thông đa bước, với rất

nhiều đặc tính riêng biệt của kiến trúc.
1.1.1 Giới thiệu.
Với hàng loạt các ưu điểm của công nghệ truyền thông không dây, các
mạng di động không dây đã được phát triển rất mạnh trong thời gian gần đây.
Mạng di động không dây có thể chia thành hai kiểu mạng: Mạng hạ tầng và mạng
không hạ tầng. Trong mạng hạ tầng, truyền thông giữa các phần tử mạng phụ
thuộc vào sự hỗ trợ của hạ tầng mạng, các thiết bị đầu cuối di động truyền thông
đơn bước không dây qua các điểm truy nhập (các trạm cơ sở) để tới hạ tầng mạng
cố định. Kiểu mạng không phụ thuộc hạ tầng còn được gọi chung là các mạng tùy
biến di động.
Bên cạnh các ưu điểm, Manet phải đối mặt với một loạt các thách thức do
chính cấu trúc mạng tạo ra ví dụ như: Tính tự trị của các node, điều hành phân tán,
định tuyến đa bước, cấu hình mạng động, công suất tiêu thụ và sự không ổn định
của môi trường, liên kết không dây, v..v
Để vượt qua các thách thức và hoàn thiện các giải pháp cho mạng Manet,
rất nhiều nhà nghiên cứu đã đề xuất các phương pháp mới nhằm cải thiện các vấn
đề còn tồn tại của Manet trên một loạt các khía cạnh, ví dụ như: Điều khiển truy
nhập phương tiện, định tuyến, quản lý tài nguyên, điều khiển công suất và bảo mật,
v..v. Trong các hướng đó, vấn đề cải thiện kỹ thuật định tuyến luôn được đặt ra
hàng đầu, do kỹ thuật định tuyến luôn được coi là yếu tố then chốt ảnh hưởng tới
hiệu năng mạng truyền thông nói chung và mạng Manet nói riêng. Thêm vào đó,
do tính phức tạp và đặc tính truyền thông đa bước trong môi trường truyền dẫn
không dây nên hàng loạt các vấn đề phức tạp liên quan tới kỹ thuật định tuyến vẫn
10


chưa được giải quyết triệt để và đang được tiếp tục cải thiện.

11



1.1.2 Một số các khái niệm cơ bản.
Ta cần hiểu Manet là từ viết tắt của cụm từ Mobile Ad hoc Netwok(mạng di
động tùy biến không dây).
- Mobile:
+ Hình trạng mạng có thể thay đổi được.
+ Các nút mạng có thể di chuyển linh động.
- Adhoc:
+ Hình trạng mạng được thiết lập tùy ý.
+ Không hạ tầng mạng,không server,không Accesspoint.
- Network:
+ Tất cả các nút mạng đều có chức năng và hoạt động như một router.
Mạng không dây di động ad-hoc (Mobile Ad-hoc Networks viết tắt là
Manet) là một loại mạng không dây trong đó các nút mạng (node) có thể di chuyển
tự do và không lệ thuộc vào bất kỳ nút mạng hay thiết bị mạng nào. Môi trường
mạng này có thể thiết lập dễ dàng ở bất kỳ nơi nào và không tốn nhiều chi phí.
Trong môi trường mạng không dây ad-hoc, hai nút mạng có thể liên lạc trực
tiếp với nhau nếu như chúng nằm trong vùng phủ sóng của nhau (radio
communication range). Ngược lại, nếu hai nút mạng xa nhau muốn trao đổi dữ liệu
với nhau thì chúng cần sự hỗ trợ của các nút mạng lân cận để chuyển tiếp thông
tin.

12


Hình 1.1 Mô hình mạng Manet đơn giản
Hiện có rất nhiều ứng dụng được triển khai trong môi trường mạng ad-hoc
như: Ứng dụng trong mạng sensor (sensor network) - phân bố các sensor trên 1
cánh đồng, một thành phố,… để thu thập dữ liệu (nhiệt độ, thời tiết, độ ẩm,..) gửi
về trung tâm, home network – người dùng có thể điều khiển các thiết bị trong nhà

của mình khi đang di chuyển trên đường, …
Mạng tùy biến di động là một tập hợp các thiết bị di động hình thành nên
một mạng tạm thời mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ sự quản lý tập trung hoặc
các dịch vụ hỗ trợ chuẩn nào thường có trên mạng diện rộng mà ở đó các thiết bị di
động có thể kết nối được. Các node được tự do di chuyển và thiết lập nó tùy ý. Do
đó, tốp mạng không dây có thể thay đổi một cách nhanh chóng và không thể dự
báo, nó có thể hoạt động một mình hoặc có thể được kết nối với Internet.
Manet là một tập hợp của những node mạng không dây, những node này có
thể được thiết lập tại bất kỳ thời điểm và tại bất cứ nơi nào. Mạng Manet không
dùng bất kỳ cơ sở hạ tầng nào. Nó là một hệ thống tự trị mà máy chủ di động được
kết nối bằng đường vô tuyến và có thể di chuyển tự do, thường hoạt động như một
13


router. Mạng Ad hoc di động (Manet) bao gồm các miền router kết nối lỏng với
nhau. Một mạng Manet được đặc trưng bởi một hoặc nhiều giao diện mạng Manet,
các giao diện được phân biệt bởi “khả năng tiếp cận không đối xứng” thay đổi theo
thời gian của nó đối với các router lân cận. Các router này nhận dạng và duy trì
một cấu trúc định tuyến giữa chúng. Các router có thể giao tiếp thông qua các kênh
vô tuyến động với khả năng tiếp cận không đối xứng, có thể di động và có thể
tham gia hoặc rời khỏi mạng bất kì thời điểm nào. Để giao tiếp với nhau, các nốt
mạng adhoc cần cấu hình giao diện mạng của nó với địa chỉ địa phương có giá trị
trong khu vực của mạng adhoc đó. Các nốt mạng adhoc có thể phải cấu hình các
địa chỉ toàn cầu có thể được định tuyến, để giao tiếp với các thiết bị khác trên
mạng Internet. Nhìn từ góc độ lớp IP, mạng Manet có vai trò như một mạng multihop lớp 3 được tạo thành bởi các liên kết. Do vậy mỗi nốt mạng adhoc trong mạng
Manet sẽ hoạt động như một router lớp 3 để cung cấp kết nối với các nốt khác
trong mạng. Mỗi nốt adhoc duy trì các tuyến tới các nốt khác trong mạng Manet và
các tuyến mạng tới các nốt đích ở ngoài mạng Manet đó. Nếu đã được kết nối với
mạng Internet, các mạng Manet sẽ trở thành mạng rìa (edge network), nghĩa là
biên giới của chúng được xác định bởi các router rìa (edge-router). Do bản chất

của các liên kết tạo nên mạng Manet, các nốt adhoc trong mạng không chia sẻ truy
nhập cho liên kết đơn báo hiệu đa điểm (multicast). Như vậy, trong mạng Manet
không dự trữ hay dành riêng liên kết đa điểm multicast và liên kết quảng bá
broadcast.

14


Hình 1.2 Minh họa mạng Manet

15


Hình 1.3 Biểu đồ mạng Manet
1.1.3 Đặc tính của mạng không dây di động ad-hoc.
 Một mạng Manet bao gồm các hạ tầng di động.
Ví dụ một router với nhiều host và thiết bị truyền thông vô tuyến ở đây
được gọi là các nốt (node), đang di chuyển tự do. Các nốt có thể được đặt trên máy
bay, tàu thủy, xe kéo, ô tô hoặc được mang theo người hay các thiết bị nhỏ, và có
thể bao gồm nhiều host trên một router. Một mạng Manet là một hệ thống các nốt
di động tự trị. Hệ thống có thể hoạt động độc lập hoặc có thể có cổng để giao tiếp
với mạng cố định. Trong chế độ tiếp với mạng cố định, mạng Manet hoạt động
như một mạng “đuôi” liên kết với một mạng internet cố định. Các mạng “đuôi”
truyền lưu lượng xuất phát và đến các nốt trong mạng, nhưng không cho phép
truyền lưu lượng ngoài chuyển tiếp qua mạng. Các nốt mạng Manet bao gồm các
bộ phát và bộ thu sử dụng ăng ten mọi hướng để phát quảng bá hoặc ăng ten định
hướng để phát điểm-điểm có thể điều chỉnh được hoặc kết hợp các loại ăng ten
này. Tại một thời điểm nào đó, tùy thuộc vào vị trí của các nốt và vùng phủ sóng
16



bộ thu và bộ phát của chúng, mức công suất phát và mức nhiễu đồng kênh, một kết
nối vô tuyến dưới dạng ngẫu nhiên, đồ thị nhiều chặng hay mạng adhoc tồn tại
giữa các nốt. Cấu hình adhoc này có thể thay đổi theo thời gian khi các nốt di
chuyển hoặc điều chỉnh các thông số thu phát của chúng.
 Thay đổi đồ hình mạng liên tục.
Một trong những đặc trưng quan trọng của môi trường mạng không dây
di động ad-hoc là sự thay đổi trạng thái thường xuyên và nhanh chóng của các
nút mạng cũng như các liên kết giữa các nút mạng. Một nút mạng có thể gia nhập
hoặc không phụ thuộc vào bất kỳ một cấu trúc mạng nào sẵn có cũng như sự quản
lý tập trung tại bất kỳ một nút mạng nào. Các nút mạng có vai trò ngang nhau và
hoạt động độc lập nhau. Các nút mạng phải tự thiết lập các thông tin cần thiết cho
chính mình (địa chỉ mạng, thông tin định tuyến,...) khi gia nhập vào mạng cũng
như tự điều chỉnh thông tin khi mạng thay đổi. Do đó, giao thức định tuyến trong
môi trường mạng này phải hỗ trợ cơ chế tự thiết lập, cập nhật và quản lý các thông
tin cần thiết cho các nút mạng.

17


 Môi trường mạng không dây.
Nhìn chung, các nút mạng trong môi trường mạng không dây sử dụng tần
số radio hoặc hồng ngoại (infrared) để trao đổi dữ liệu với nhau. Các thiết bị
không dây như thế có thể kể đến là: Laptop, pocket PC, PDA, điện thoại di động,
sensor, các thiết bị vệ tinh, … Mặc dù, các thiết bị khác nhau ở tầng vật lý nhưng
khi cùng tham gia trong cùng một môi trường mạng không dây thì dùng chung một
băng tần để trao đổi dữ liệu. Trong môi trường không dây này, các thiết bị đều chịu
những hạn chế như:
 Băng thông thấp.
 Môi trường tuyền thông có độ tin cậy thấp.

 Hạn chế về năng lượng, bộ nhớ, khả năng tính toán.
Điều đặc biệt là mỗi node trong mạng đóng vai trò như một Router-điều này
đồng nghĩa với việc chia sẻ mạng ngang hàng của mỗi node và khả năng mở rộng
phạm vi hoạt động của mạng.
Ngoài ra mạng Ad-Hoc còn dùng một số kỹ thuật liên quan đến các vấn đề
kỹ thuật dùng để truyền thông vô tuyến và nó có những đặc tính:
+ Tính không đồng nhất giữa các thiết bị.
+ Đặc trưng lưu lượng mạng.
+ Di chuyển của các nút trong một tuyến.
1.1.4 Cấu trúc mạng Manet.
 Các thành phần của mạng Manet.
Do các đặc điểm của mạng Manet (di động, vô tuyến, không dự tính trước)
nên việc xác định các thành phần của một mạng Manet là rất khó khăn, nếu không
nói là không thể trong một số trường hợp nhất định.
Mạng Ad-Hoc có cấu trúc và biến đổi cấu trúc một cách thường xuyên, cấu
trúc mạng có tính chất tạm thời, các nút liên kết với nhau theo kiểu mạng ngang
hàng, các nút có vai trò như nhau và có chức năng tìm kiếm, duy trì và định tuyến.
18


Hình 1.4 Các thành phần của mạng Manet
Tại một thời điểm mạng Manet có thể bao gồm một số nốt nào đó, nhưng tại
thời điểm sau đó mạng này có thể chia thành nhiều mạng Manet. Sau đó nó lại có
thể nhập lại thành một nhóm mới các node và tạo thành mạng Manet lớn hơn.
Các router nhất định trong một mạng Manet có thể kết nối với các vùng định tuyến
khác nhau. Các router này được gọi là router biên BR (border router) và chúng
thường chạy nhiều giao thức định tuyến. Các router biên có nhiệm vụ lựa chọn
thông tin định tuyến để thông báo giữa các vùng định tuyến liên quan đến nhau.
Router biên cũng cho thấy các router có thể tiếp cận được thông qua nó. Khi các
thành viên trong mạng Manet thay đổi thì kết nối của các router biên trong mạng

Manet cũng thay đổi. Do vậy, rất khó để router biên có thể thể hiện tập hợp cố định
các nốt tiếp cận được (reachable node). Nó có thể lựa chọn không thông báo bất kì
thông tin định tuyến nào về mạng Manet đó cho các vùng định tuyến khác.
 Bản chất hoạt động của mạng Manet.
Các nguyên lý thiết tiếp dựa trên gói đặc biệt thích hợp áp dụng kế lõi giao
19


thức IP như kết nối mạng Manet. Tuy nhiên, cần có thêm một số chức năng bổ
sung không kết nối (connectionless) và chuyển đổi với trường hợp mạng động như
mạng sung để đáp ứng những thử thách và cơ hội trong mạng Manet...

20


1.1.5 Các đặc điểm giao diện Manet.
Giao diện Manet là được phân biệt bởi khả năng tiếp cận không đối xứng
theo thời gian của nó (ví dụ: SBI) trong số các router lân cận.
 Những khó khăn đối với mạng Manet.
Các đặc điểm của mạng Manet dẫn đến nhiều thử thách dưới nhiều hình
thức do vậy cần phải có giao thức hoạt động riêng cho mạng Manet.
Các vấn đề cần lưu ý như:
 Định tuyến/Quản lí các nodes.
 Tính di động của các nodes.
 Tính bảo mật.
 Công suất tiêu thụ.
 Băng thông.
 Mật độ các nodes.
 Xung đột.
 Mô phỏng và kinh nghiệm thực tế.

 Sự tương tác giữa các lớp.
 Mối liên hệ giữa các router Manet cạnh nhau và vùng lân cận mở
rộng của các router.
Việc xác định quá trình quyết định sự có mặt của các router bên cạnh, sự
tiếp tục có mặt và kết thúc có mặt là một thử thách lớn đối với mạng Manet. Mối
liên hệ giữa các router cạnh nhau rất khó xác định do các đặc điểm của giao diện
Manet. Hai nốt bất kì có thể là nốt lân cận hoặc không phải nốt lân cận và một số
cơ chế đơn giản đuợc sử dụng để xác định mối quan hệ nốt lân cận như: Chỉ nhận
gói đơn, tỉ lệ mất gói chấp nhận được và bắt tay đơn giản. RFC2461 thực hiện trao
đổi bản tin ban đầu để xác định mối quan hệ lân cận hoặc sự vắng mặt. Trong
mạng với giao diện Manet các loại mối quan hệ nốt lân cận cũng như các cơ chế

21


phát hiện và duy trì trạng thái của các mối liên hệ sẽ mở rộng hơn. Các giao diện
mạng vô tuyến có thể thực hiện truyền thông đơn hướng. Các mạng vô tuyến động
cũng có thể thực hiện phân phối các gói thay đổi lớn theo thời gian giữa các cặp
giao diện mạng do vậy tỉ lệ mất gói có thể không đủ để xác định mối quan hệ nốt
lân cận. Tương tự như vậy, khi các nốt di chuyển tương đối với nhau, tỉ lệ mất gói
cũ có thể không ảnh hưởng đến khả năng truyền thông trong tương lai. Router
Manet không thể chắc chắn được nhóm router Manet nào đó sẽ luôn có thể kết nối
tới được. Thay vào đó, các router Manet phải dò tìm và xác định ra các router lân
cận của nó và sau đó xử lý đối với sự thay đổi trong số các router lân cận này theo
thời gian.
 Số lượng router Manet trong một mạng Manet.
Số lượng router Manet trong một vùng định tuyến Manet là vấn đề rất quan
trọng. Số lượng này không phải là số lượng toàn bộ các nốt trong một mạng Manet
(do các router Manet có thể hỗ trợ một nhóm các nốt kết nối với nhau) mà là số
lượng router Manet có mặt trong một vùng định tuyến phẳng. Một giao thức Manet

số lượng router Manet có thể hợp thành mạng Manet cho trường hợp triển khai
điển hình thường được sử dụng thường xuyên hơn. Để đơn giản, ta có :
Mạng nhỏ : Từ 2 đến 30 routers Manet.
Mạng trung bình : Từ 30 đến 100 routers Manet.
Mạng lớn : Từ 100 đến 1000 routers Manet.
Mạng rất lớn : Nhiều hơn 1000 routers Manet.
 Bảo mật trong mạng Manet.
Mỗi router Manet có thể không biết trước các router lân cận của nó, nhưng
nó phải xác định quần thể các router lân cận và theo dõi sự thay đổi của các router
này như là sự thay đổi của mạng. Tương tự đối với các thành viên khác trong mạng
Manet các router Manet có thể rời mạng hoặc gia nhập vào một mạng Manet và do
đó mạng Manet này có thể chia nhỏ hoặc hòa nhập vào mạng khác. Ngoài vấn đề
này, nhiều router Manet được sử dụng để truyền thông qua các giao diện vô tuyến
22


và bản chất mở của giao diện vô tuyến cũng có nghĩa là các nốt gần nhau thường
có khả năng gửi và nhận các gói tin giao thức Manet.
Nếu không có các biện pháp bảo mật, các router Manet hoạt động với các
đặc điểm trên sẽ thể hiện các thông tin về giao thức và nhận các thông tin về giao
thức từ các nốt bên cạnh. Việc bảo vệ các router Manet khỏi các nốt xung quanh
có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các phương thức bảo mật bao gồm:
Mật khẩu chữ kí, đảm bảo nguyên vẹn dữ liệu và nhận thức thực thể ngang
cấp. Các tình huống triển khai mạng Manet khác nhau sẽ có các yêu cầu về bảo
mật khác nhau. Ví dụ, nếu một mạng Manet được triển khai cho quân đội thì việc
để lộ cấu hình mạng cho bất kì tổ chức nào đều không thể được chấp nhận còn đối
với mạng triển khai cho khu vực dân sự thì thông tin về cấu hình mạng sẽ ít quan
trọng hơn. Ngoài ra, các tình huống triển khai khác nhau có thể yêu cầu các cơ chế
khác nhau để giải quyết vấn đề bảo mật (ví dụ dùng mã khóa hoặc chứng thực chia
sẻ trước) và chính các router Manet có thể có những yêu cầu thêm (ví dụ công suất

tính toán cho việc tạo và kiểm tra các mật mã). Vì vậy, do sự đa dạng của các
router Manet và các tình huống triển khai, giao thức Manet cần cho phép nhiều cơ
chế bảo mật thích hợp khác nhau.

 Lịch sử phát triển.
- Manet trước đây còn được gọi là mạng vô tuyến gói, được tài trợ và phát
triển bởi DARPA trong những năm đầu thập niên 1970.
- Sau đó một mạng mới SUSAN đã được đề xuất bởi DARPA vào năm
1983 để hỗ trợ một mạng quy mô lớn hơn, và mạnh mẽ hơn. Trong thời gian này
Ad–hoc đã được sử dụng để mô tả một loại mạng theo tiêu chuẩn IEEE 802.11.
- Manet bây giờ được định nghĩa bởi IETF.
1.1.7 Các ứng dụng của Manet.
- Trong quân sự:
Trang thiết bị quân sự hiện nay thường chứa một số loại thiết bị máy tính.
Mạng lưới Manet sẽ cho phép quân đội để tận dụng lợi thế của công nghệ mạng phổ
23


biến để duy trì một thông tin mạng lưới giữa những người lính, xe cộ, và thông tin từ
bộ chỉ huy. Các kỹ thuật cơ bản của mạng ad hoc đến từ lĩnh vực này.
- Trong thương mại
Manetcó thể sử dụng trong cứu hộ nhằm nỗ lực cứu trợ những thiên tai. Vd:
Hoả hoạn, lũ lụt, động đất… Lĩnh vực cứu hộ làm việc trong môi trường khắc
nhiệt và nguy hiểm cho hạ tầng thông tin và tốc độ triển khai hệ thống nhanh thì
cần thiết. Thông tin được chuyển tiếp với các thành viên trong nhóm cứu hộ với
nhau bằng một thiết bị nhỏ cầm tay.
- Trong đời sống.
Mạng Manet có thể chủ động liên kết một mạng lưới đa phương tiện tức
thời và tạm thời nhờ sử dụng máy tính xách tay để truyền bá và chia sẽ thông tin
giữa các đại biểu tham dự như một hội nghị, lớp học. Một cách sử dụng khác của

loại mạng này là sử dụng trong gia đình để trao đổi trực tiếp thông tin với nhau.
Tương tự như vậy trong các lĩnh vực khác như taxi dân sự, thể thao, sân vận động,
thuyền và máy bay nhỏ…Manet tầm ngắn có thể đơn giản hoá việc truyền thông
giữa các thiết bị di động (PDA, laptop, cellphone). Những dây cáp được thay thế
bằng việc kết nối vô tuyến. Mạng Manet cũng có thể mở rộng chức năng truy cập
Internet như các mạng khác ví dụ như WLAN, GPRS, và USTM. PAN là một lĩnh
vực có tiềm năng ứng dụng đầy hứa hẹn của Manet phổ biến trong tương lai.

24


Hình 1.5 Ứng dụng PAN
1.2 Đặc điểm của Manet.
- Thiết bị tự trị đầu cuối (Autonomous terminal):
Trong Manet, mỗi thiết bị di động đầu cuối là một node tự trị. Nó có thể
mang chức năng của host và router. Bên cạnh khả năng xử lý cơ bản của một host,
các node di động này có thể chuyển đổi chức năng như một router. Vì vậy, thiết bị
đầu cuối và chuyển mạch là không thể phân biệt được trong mạng Manet.

- Phân chia hoạt động (Distributed operation):
Vì không có hệ thống mạng nền tảng cho trung tâm kiểm soát hoạt động của
mạng nên việc kiểm soát và quản lý hoạt động của mạng được chia cho các thiết bị
đầu cuối. Các node trong Manet đòi hỏi phải có sự phối hợp với nhau. Khi cần
thiết các node hoạt động như một relay để thực hiện chức năng của mình như bảo
mật và định tuyến.
25