BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

……..….***…………

ĐỖ ĐÌNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HIỆU NĂNG
GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV VÀ AOMDV
TRONG MẠNG MANET

Chuyên ngành: Cơ sở toán học cho tin học
Mã số: 62 46 01 10

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC

Hà Nội – 2017


Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Nguyễn Văn Tam
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS. TS. Nguyễn Gia Hiểu

Phản biện 1: PGS. TS. Lương Thế Dũng
Phản biện 2: PGS. TS. Ngô Quỳnh Thu
Phản biện 3: TS. Nguyễn Hoài Sơn

không đều trong mạng dẫn đến các vùng tắc nghẽn cục bộ. Vì vậy, cần cải
tiến cơ chế tìm đường của các giao thức định tuyến này nhằm giảm tắc nghẽn
gây ra bởi sự tập trung lưu lượng tại vùng trung tâm của mạng.
AODV là một trong các giao thức định tuyến tiêu biểu sử dụng chiến
lược định tuyến theo yêu cầu dạng vec tơ khoảng cách. Đã có nhiều đề xuất
cải tiến giao thức AODV. Trong số các đề xuất cải tiến này, có nhiều đề
xuất đã sử dụng phương pháp khai thác thông tin định tuyến xuyên tầng để
xây dựng cơ chế định tuyến với độ đo định tuyến mới thay cho độ đo số
chặng của giao thức AODV nhưng không hướng tới mục tiêu giảm tắc
nghẽn gây ra bởi thuật toán tìm đường ngắn nhất theo số chặng.
Đối với vấn đề định tuyến QoS, các giao thức định tuyến phải có khả
năng chọn đường phù hợp với yêu cầu QoS của dữ liệu. Tại mỗi nút mạng,
các luồng dữ liệu có yêu cầu QoS khác nhau có thể truyền theo các con
đường khác nhau. Các giao thức định tuyến đa đường là lựa chọn thích hợp
để tích hợp cơ chế định tuyến QoS.
AOMDV là một giao thức định tuyến đa đường điển hình của mạng
MANET. Trong thời gian qua, đã có nhiều đề xuất cải tiến giao thức này.
Tuy nhiên, vấn đề định tuyến theo yêu cầu QoS của các lớp chương trình
ứng dụng phân loại theo chuẩn ITU-T G.1010 vẫn chưa được giải quyết.
Với những lý do được phân tích ở trên, luận án này tập trung vào giải
quyết vào hai vấn đề chính: 1) Cải tiến giao thức định tuyến AODV nhằm
nâng cao hiệu năng mạng MANET có các vùng tắc nghẽn; 2) Cải tiến giao


2
thức định tuyến AOMDV nhằm hỗ trợ khả năng định tuyến QoS cho mạng
MANET.
Đối tượng, phạm vi và mục tiêu nghiên cứu
Luận án này lựa chọn các giao thức định tuyến trong mạng MANET là
đối tượng nghiên cứu với phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong phạm vi

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Các đề xuất cải tiến giao thức định tuyến AODV và AOMDV có ý nghĩa
khoa học trong hướng nghiên cứu về vấn đề định tuyến trong mạng
MANET. Với những kết quả đã đạt được về việc nâng cao hiệu năng định


3
tuyến, các đề xuất này có thể được sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theo
để cải tiến các giao thức định tuyến khác trong mạng MANET. Về mặt thực
tiễn, những kết quả của luận án có thể được sử dụng khi triển khai giao thức
định tuyến cho các mạng MANET có tần suất tắc nghẽn cao và cần đảm bảo
tính năng hỗ trợ yêu cầu QoS từ các chương trình ứng dụng.
Bố cục của luận án
Luận án được bố cục thành 3 chương
Chương 1 trình bày tổng quan về mạng MANET. Trong đó, tập trung
vào trình bày cơ chế hoạt động của hai giao thức AODV, AOMDV và các
nghiên cứu cải tiến đã đề xuất đối với hai giao thức này. Thông qua các lập
luận, phân tích để rút ra vấn đề trọng tâm cần cải tiến đối với hai giao thức,
xây dựng các luận điểm chính làm cơ sở cho các nghiên cứu toán học và thử
nghiệm trong các chương tiếp theo.
Chương 2 đề xuất ý tưởng cải tiến giao thức AODV và trình bày về các
vấn đề: phương pháp ước lượng độ trễ của liên kết trên cơ sở nguyên lý hoạt
động của công nghệ IEEE 802.11; những đề xuất cải tiến giao thức AODV
theo mô hình hoạt động định tuyến xuyên tầng với hoạt động chi tiết của mô
đun đo mức độ sử dụng kênh truyền, mô đun ước lượng tỷ lệ lỗi frame của
liên kết và mô đun định tuyến xuyên tầng; kiểm nghiệm và đánh giá kết quả
của các cải tiến đã đề xuất trên cơ sở mô phỏng và so sánh hiệu năng của
hai giao thức AODV-DM và AODV bằng phần mềm NS2.
Chương 3 trình bày ý tưởng cải tiến cho giao thức AOMDV, đề xuất
phương pháp phân lớp các ứng dụng theo yêu cầu QoS của chuẩn ITU-T

CSMA/CA theo cách tiếp cận xuyên tầng làm cơ sở cho cơ chế định tuyến
hướng tới mục tiêu giảm tắc nghẽn trong mạng MANET.
AOMDV là giao thức định tuyến đa đường được phát triển từ giao thức
AODV. Đã có những đề xuất cải tiến giao thức AOMDV theo cách tiếp cận
xuyên tầng nhằm hỗ trợ yêu cầu QoS của dữ liệu. Tuy nhiên, trong những
cải tiến này, việc phân lớp các lưu lượng dữ liệu của tầng Ứng dụng theo
yêu cầu QoS của chuẩn ITU-T G.1010 vẫn chưa được thực hiện. Điều này
dẫn đến mức độ hỗ trợ của thuật toán định tuyến theo yêu cầu QoS chưa
thực sự hiệu quả.
Với những lý do trên, những nội dung nghiên cứu tiếp theo của luận án
được xác định là: (1) Cải tiến giao thức định tuyến AODV nhằm nâng cao
hiệu năng mạng MANET có các vùng tắc nghẽn và (2) Cải tiến giao thức
định tuyến AOMDV nhằm hỗ trợ cơ chế định tuyến theo chất lượng dịch vụ
cho mạng MANET.
Một phần nội dung của chương này được công bố trong công trình [A1].


5
CHƯƠNG 2. CẢI TIẾN GIAO THỨC AODV NHẰM GIẢM TẮC
NGHẼN TRONG MẠNG MANET
2.1. Đề xuất ý tưởng cải tiến cho giao thức AODV
Để xác định được độ trễ của một con đường đầu cuối, kỹ thuật ước
lượng trễ dịch vụ của liên kết trên cơ sở nguyên lý hoạt động của cơ chế
DCF tại tầng MAC sử dụng công nghệ IEEE 802.11 được đề xuất. Giá trị
trễ này được truyền ngược lên tầng Mạng để tính trễ đầu-cuối của các con
đường tìm được. Giao thức AODV-DM được cải tiến từ giao thức AODV
sử dụng độ đo định tuyến là trễ đầu-cuối của đường nhằm tìm đường tránh
khỏi các vùng mạng bị tắc nghẽn.
2.2. Phương pháp ước lượng trễ của liên kết
Thời gian trễ để truyền thành công một frame qua một liên kết là thời