Đồ án Nghiên cứu và phát triển một số sản phẩm tính toán khắp nơi và di động (Ubiquitous and Mobile Computing)

Mạng Ad-hoc được đặc trưng bởi khả năng tự tổ chức ( Self – organizing ) thành một kiến trúc phẳng mà không cần có cơ sở hạ tầng hỗ trợ. Trong mạng Ad-hoc các node di chuyển tự do vì thế topo mạng có thể bị thay đổi một cách nhanh chóng và không thể dự đoán trước được. Hơn nữa các node trong mạng Ad-hoc bị giới hạn phạm vi truyền làm cho một node không thể giao tiếp trực tiếp với một node khác. Kết nối trong mạng Ad-hoc là kết nối không dây nên độ ổn định không cao dẫn tới việc mất gói tin trong khi truyền. Kèm theo đó là tính quảng bá của môi trường không dây khiến năng lượng sóng bị giảm nhanh, và dễ gây ra vấn đề xung đột trong mạng. Do đó khi truyền dữ liệu trên mạng Ad-hoc ta gặp rất nhiều khó khăn trong việc định tuyến, tìm đường đi từ nguồn tới đích và duy trì chất lượng của dữ liệu. Với thách thức đặt ra là tìm ra giao thức định tuyến phù hợp với môi trường mạng Ad-hoc em đã nghiên cứu các giao thức định tuyến cho mạng không dây tuỳ biến và tập trung vào nghiên cứu phát triển để tối ưu giao thức OLSR ( Optimize Link-State Protocol ) phục vụ cho mạng. Nội dung đề tài gồm các chương sau : • Chương 1 : Tổng quan về mạng Ad-hoc và các giao thức định tuyến trên mạng. • Chương 2 : Phương thức mã hóa và truyền dữ liệu trên mạng Ad-hoc. • Chương 3 : Giao thức định tuyến OLSR. • Chương 4 : Kết quả nghiên cứu, kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo.

doc87 trang | Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 2436 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Nghiên cứu và phát triển một số sản phẩm tính toán khắp nơi và di động (Ubiquitous and Mobile Computing), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, việc ứng dụng viễn thông và công nghệ thông tin vào các lĩnh vực của đời sống ngày một trở nên phổ biến. Mạng Internet, từ lúc sơ khai là mạng LAN có dây thông thường đến mạng không dây WLAN, WiMAX…. giờ đây đã quá đỗi quen thuộc trong đời sống của con người. Tuy nhiên mặt hạn chế là tính mọi lúc mọi nơi của mạng. Chính vì vậy, việc nghiên cứu phát triển ra một loại mạng giải quyêt được vấn đề này là nhu cầu thiết yếu, là thách thức không nhỏ đối với nhiều quốc gia và tổ chức trên thế giới. Mạng MANET ( Mobile Ad-hoc Network ) hay còn gọi là mạng Ad-hoc đã ra đời từ đó. Cùng hòa mình để đóng góp cho việc xây dựng và phát triển mạng Ad-hoc, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tham gia đề tài “ Nghiên cứu và phát triển một số sản phẩm tính toán khắp nơi và di động (Ubiquitous and Mobile Computing)”. Mục đích của đề tài là xây dựng và phát triển truyền thông đa phương tiện trên mạng Ad-hoc. Đề tài của em là một phần của dự án này. Nội dung đề tài này là đánh giá, xây dựng và tồi ưu thuật toán định tuyến trên mạng Ad-hoc. Do thời gian ngắn và kiến thức còn hạn chế nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót, sự đóng góp của em vào đề tài chưa được nhiều như mong đợi. Em rất mong có được sự thông cảm và góp ý của thầy cô cũng như bạn bè để sau này nếu có điều kiện tiếp tục nghiên cứu em sẽ hoàn thiện kiến thức và công việc của mình hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, tiến sĩ PHẠM VĂN TIẾN đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo em trong suốt quá trình tham gia đề tài cũng như làm đồ án. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, những người đã dạy dỗ em trong suốt năm năm học tại trường. Tôi xin cảm ơn các bạn phòng Lab411, những người đã cùng tôi tham gia để tài trong suốt thời gian qua. Hà Nội, tháng 5 năm 2009 Sinh viên Mai Hùng Cường TÓM TẮT ĐỀ TÀI Mạng Ad-hoc được đặc trưng bởi khả năng tự tổ chức ( Self – organizing ) thành một kiến trúc phẳng mà không cần có cơ sở hạ tầng hỗ trợ. Trong mạng Ad-hoc các node di chuyển tự do vì thế topo mạng có thể bị thay đổi một cách nhanh chóng và không thể dự đoán trước được. Hơn nữa các node trong mạng Ad-hoc bị giới hạn phạm vi truyền làm cho một node không thể giao tiếp trực tiếp với một node khác. Kết nối trong mạng Ad-hoc là kết nối không dây nên độ ổn định không cao dẫn tới việc mất gói tin trong khi truyền. Kèm theo đó là tính quảng bá của môi trường không dây khiến năng lượng sóng bị giảm nhanh, và dễ gây ra vấn đề xung đột trong mạng. Do đó khi truyền dữ liệu trên mạng Ad-hoc ta gặp rất nhiều khó khăn trong việc định tuyến, tìm đường đi từ nguồn tới đích và duy trì chất lượng của dữ liệu. Với thách thức đặt ra là tìm ra giao thức định tuyến phù hợp với môi trường mạng Ad-hoc em đã nghiên cứu các giao thức định tuyến cho mạng không dây tuỳ biến và tập trung vào nghiên cứu phát triển để tối ưu giao thức OLSR ( Optimize Link-State Protocol ) phục vụ cho mạng. Nội dung đề tài gồm các chương sau : Chương 1 : Tổng quan về mạng Ad-hoc và các giao thức định tuyến trên mạng. Chương 2 : Phương thức mã hóa và truyền dữ liệu trên mạng Ad-hoc. Chương 3 : Giao thức định tuyến OLSR. Chương 4 : Kết quả nghiên cứu, kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo. ABSTRACT Ad-hoc network is featured by “Self – Organizing” ability to flat architecture without the support of infrastructure. In Ad-hoc network the nodes are free move, so the topology may be change fast and can’t predict. Further, the nodes can’t communicate directly with the other because the nodes are limited transmission range. The connection in Ad-hoc nework is wireless connection thus the stability is not high and the data may be loss when transmission. The broadcast in wireless environment make the wave power reduced, and the collision in the network. The target of thesis is finding the routing protocol, that suit Ad-hoc network environment. I researched on the routing protocols for wireless sensor network and concentrated on developing OLSR (Optimize Link-State Protocol) . The thesis consist of : Chapter 1 : Overview Ad-hoc network and the routing protocols. Chapter 2 : Coding method and transport data in Ad-hoc network. Chapter 3 : OLSR – Optimize Link-State Protocol. Chapter 4 : The result of research, conclusion and next research course. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 TÓM TẮT ĐỀ TÀI 2 ABSTRACT 3 DANH SÁCH HÌNH VẼ 7 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT 10 CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC VÀ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG 11 1.1. Tổng quan về mạng Ad-hoc. 11 1.1.1. Giới thiệu. 11 1.1.2. Ứng dụng của mạng Ad-hoc. 12 1.1.2.1. Ứng dụng về môi trường. 13 1.1.2.2. Ứng dụng trong nông nghiệp. 14 1.1.2.3. Ứng dụng trong giao thông. 15 1.1.2.4 Ứng dụng trong quân sự. 16 1.1.3 Những khó khăn trong việc xây dựng mạng Ad-hoc. 17 1.2 Thiết kế mạng Ad-hoc. 18 1.2.1 Ý tưởng thiết kế. 18 1.2.2 Mô hình thiết kế. 21 1.3 Các giao thức định tuyến trên mạng Ad-hoc. 23 1.3.1 Các giao thức PROACTIVE. 24 1.3.2 Các giao thức REACTIVE. 25 1.3.3 Các giao thức HYBRID. 29 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG THỨC MÃ HOÁ VÀ TRUYỀN DỮ LIỆU TRÊN MẠNG AD-HOC 30 2.1 Chuẩn nén video H.264. 30 2.1.1 Giới thiệu chung về bộ codec H.264. 30 2.1.1.1 Encoder. 31 2.1.1.2 Decoder. 32 2.1.2 Cấu trúc H.264. 33 2.1.2.1 Định dạng video. 34 2.1.2.2 Định dạng dữ liệu được mã hoá. 34 2.1.2.3 Slice. 35 2.1.2.4 Macroblock. 35 2.1.2.5 Ảnh tham chiếu. 36 2.1.2.6 Profile 38 2.1.3 Lớp mạng trừu tượng. 39 2.1.3.1 Cấu trúc của NAL unit. 40 2.1.3.1.1 NAL unit header. 40 2.1.3.1.2 Cấu trúc gói dạng byte stream. 42 2.1.3.2 Tập tham số 43 2.1.3.3 Trật tự của các NALU và liên kết tới các ảnh được mã hoá, đơn vị truy cập và chuỗi video. 45 2.1.3.3.1 Trật tự của PPS và SPS. 45 2.1.3.3.2 Trật tự của các đơn vị truy cập và gắn với chuỗi video được mã hóa. 47 2.1.3.3.3 Trật tự của các đơn vị NAL và ảnh được mã hóa và sự gán kết tới các đơn vị truy cập. 47 2.1.3.3.4 Dò tìm đơn vị NAL đầu tiên của 1 ảnh chính được mã hoá (primari codec picture ). 50 2.2 Chương trình VLC. 51 2.2.1 Giới thiệu. 51 2.2.2 Cài đặt và hoạt động. 52 CHƯƠNG 3. GIAO THỨC OLSR 57 3.1 Tổng quan. 57 3.2 Một số thuật ngữ. 58 3.3 Cấu trúc bản tin. 59 3.3.1 Định dạng gói tin cơ bản. 59 3.3.2 Định dạng bản tin Hello. 60 3.3.3 Định dạng bản tin TC ( Topology Control ). 62 3.3.4 Định dạng bản tin MID (Multiple Interface Declaration). 63 3.3.5 Định dạng bản tin HNA (Host and Network Associate). 63 3.4 Hoạt động. 64 3.5 Thông số cần quan tâm. 67 3.5.1 Link quality. 67 3.5.2 ETX-Expected Transmission Count. 68 3.6 Phân tích bảng định tuyến. 68 3.7 Cài đặt và sử dụng. 70 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU , KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 75 4.1 Mục tiêu nghiên cứu. 75 4.2 Thí nghiệm. 76 4.2.1 Thí nghiệm 1. 76 4.2.2 Thí nghiệm 2. 80 4.2.3 Thí nghiệm 3. 83 4.3 Kết luận chung. 85 4.4 Hướng nghiên cứu tiếp theo. 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô hình mạng Ad-hoc 11 Hình 1.2 Mô hình mạng WLAN thông thường 12 Hình 1.3 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong cảnh báo cháy rừng 13 Hình 1.4 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong cảnh báo động đất 14 Hình 1.5 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong nông nghiệp 15 Hình 1.6 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong giao thông 15 Hình 1.7 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong quân sự 16 Hình 1.8 Hidden terminals và Exposed terminal trong mạng Ad-hoc 17 Hình 1.9 Mô hình OSI và mô hình xuyên lớp 19 Hình 1.10 Quan hệ của các lớp trong thiết kế xuyên lớp 20 Hình 1.11 Ví dụ về một thiết kế xuyên lớp 21 Hình 1.12 Sơ đồ khối hệ thống 22 Hình 1.13 Các giao thức định tuyến trong mạng MANET 24 Hình 1.14 Phương thức ISM 27 Hình 1.15 Phương thức SRM 27 Hình 2.1 Sơ đồ bộ mã hoá H.264 31 Hình 2.2 Sơ đồ bộ giải mã H.264 33 Hình 2.3 Mô hình cấu trúc H.264 33 Hình 2.4 Luồng dữ liệu cơ bản H.264 34 Hình 2.5 Cấu trúc Slice 35 Hình 2.6 Profile trong H.264 35 Hình 2.7 Lớp NAL trong H.264 39 Hình 2.8 Đơn vị dữ liệu ứng với các lớp trong H.264 40 Hình 2.9 Cấu trúc dữ liệu phân mảnh 40 Hình 2.10 Loại dữ liệu chứa trong một đơn vị NAL 41 Hình 2.11 Cấu trúc gói NAL 42 Hình 2.12 Tập tham số 43 Hình 2.13 Sự liên kết giữa các tập tham số 44 Hình 2.14 Cơ chế truyền tập tham số ảnh 45 Hình 2.15 Cấu trúc đơn vị truy nhập 48 Hình 2.16 VideoLAN 51 Hình 2.17 Cài đặt chương trình VLC trên Windows 53 Hình 2.18 Chạy chương trình VLC trên Windows 53 Hình 2.19 Truyền Multimedia trên Windows 54 Hình 2.20 Cài đặt VLC trên Linux 54 Hình 2.21 Chạy VLC trên Linux 55 Hình 2.22 Truyền video trên Linux 55 Hình 2.23 Nhận video trên Linux 56 Hình 3.1 Định dạng gói tin 59 Hình 3.2 Định dạng bản tin Hello 61 Hình 3.3 Định dạng bản tin TC 62 Hình 3.4 Định dạng bản tin MID 63 Hình 3.5 Định dạng bản tin HNA 63 Hình 3.6 Truyền multi-hop sử dụng OLSR 64 Hình 3.7 Thiết lập đường link giữa hai node 65 Hình 3.8 Thiết lập mối quan hệ hàng xóm giữa hai node 65 Hình 3.9 Minh hoạ về MPR 66 Hình 3.10 Bảng định tuyến 67 Hình 3.11 Link quality 67 Hình 3.12 Phân tích bảng định tuyến 69 Hình 3.13 Cài đặt OLSR trên Windows 71 Hình 3.14 Chạy OLSR trên Windows 71 Hình 3.15 Cài đặt OLSR trên Linux 72 Hình 3.16 Chỉnh sửa cấu hình OLSR 73 Hình 3.17 Chương trình OLSR trên Linux và Windows 73 Hình 3.18 Mã nguồn chương trình OLSR 74 Hình 4.1 Mô hình trao đổi giữa OLSR và VLC 75 Hình 4.2 Bảng định tuyến đơn chặng 77 Hình 4.3 Bảng định tuyến đa chặng 78 Hình 4.4 Kiểm tra kết nối đa chặng 79 Hình 4.5 Tương tác giữa OLSR và VLC 80 Hình 4.6 Truyền Video 81 Hình 4.7 Nhận Video 82 Hình 4.8 Truyền video đa chặng 84 Hình 4.9 Mô hình hệ thống đa phương tiện trên mạng hỗn hợp 86 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT STT  Từ viết tắt  Thuật ngữ   1  AP  Access Point   2  ETX  Expected Transmission Count   3  ISM  Incremental Search Method   4  MPEG  Moving Picture Experts Group   5  MPR  Multipoint Relay   6  MS  Multipoit Relay Selector   7  MANET  Mobile Ad-hoc Network   8  NAL  Network Abstraction Layer   9  NALU  Network Abstraction Layer Unit   10  OSI  Open Systems Interconnection Reference Model   11  OLSR  Optimized Link State Routing Protocol   12  PLR  Packet Loss Rate   13  QP  Quantization Parameter   14  RTP  Real-time Transport Protocol   15  RTT  Rount Trip Time   16  SRM  Surroundings Repair Method   17  TCP  Transmission Control Protocol   18  UDP  User Datagram Protocol   19  VCL  Video Coding Layer   20  WLAN  Wireless Local Area Network   21  WiMAX  Wouldwide Interoperability for Microwave Access   CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC VÀ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG Tổng quan về mạng Ad-hoc. Giới thiệu. Mạng Ad-hoc ( MANET – Mobile Ad-hoc Network ) là mạng mobile tự tổ chức ( self-origanizing ) có đầy đủ tính năng của một mạng không dây thông thường. Các node trong mạng giao tiếp với nhau nhờ bộ thu phát không dây ( wireless transiver ) mà không cần bất cứ một cơ sở hạ tầng nào. Trong mạng Ad-hoc nhiều chuẩn không dây có thể cùng được triển khai một lúc. Chỉ cần hai thiết bị không dây là có thể xây dựng nên một mạng Ad-hoc.  Hình 1.1 Mô hình mạng Ad-hoc Đây là một đặc tính riêng biệt của mạng Ad-hoc so với mạng không dây thông thường ( trong mạng không dây thông thường, cac node giao tiếp với nhau thông qua các trạm vô tuyến cơ sở như Access Point…. ).  Hình 1.2 Mô hình mạng WLAN thông thường Trong mạng Ad-hoc, các node trao đổi thông tin trực tiếp với nhau hoặc thông qua các node trung gian chứ không thông qua trạm thu phát cơ sở ( AP, switch, router…). Khả năng tự trao đổi thông tin này là nhờ có sự triển khai giao thức định tuyến trên mỗi node. Ứng dụng của mạng Ad-hoc. Mạng Ad-hoc được mong đợi sẽ làm cách mạng hóa thông tin không dây trong một vài năm tới bằng việc bổ sung thêm vào các mô hình mạng truyền thống (như Internet, cellular networks, truyền thông vệ tinh – satellite communication). Mạng Ad-hoc cũng có thể được xem như những bản sao công nghệ của những khái niệm máy tính thường gặp. Bằng việc khám phá công nghệ mạng không dây Ad-hoc, những thiết bị cầm tay đủ chủng loại (như điện thoại di động, PDAs, máy tính xách tay, máy nhắn tin “pager”…..) và các thiết bị cố định (như các trạm vô tuyến cơ sở, các điểm truy cập Internet không dây, … ) có thể được kết nối với nhau, tạo thành mạng toàn cầu, khắp mọi nơi. Ứng dụng về môi trường. Ngày nay, do sự biến đổi về khí hậu và môi trường mà thiên tai như hạn hán, cháy rừng, mưa bão lũ lụt, động đất… có thể xảy ra bất cứ lúc nào.Việc dự báo, phòng chống thiên tai đang là vấn đề cấp bách cần được giải quyết trên toàn thế giới. Với việc vận dụng những tính năng của mạng Ad-hoc, con người đã từng bước tiếp cận và giải quyết được phần nào vấn đề này. Mạng Ad-hoc đã đưa ra được một số ứng dụng quan trọng như : Cảnh báo nguy cơ cháy rừng :  Hình 1.3 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong cảnh báo cháy rừng Một mạng Ad-hoc được tạo nên bằng cách phân tán các node cảm ứng trong rừng. Các node này có nhiệm vụ thu thập thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, khói, …. Các dữ liệu này được tổng hợp lại rồi truyền multihop về trung tâm điều khiển để giám sát, phân tích, đánh giá đưa ra các nhận định về khả năng có thể gây ra cháy hay không. Cảnh báo về động đất : các cảm biến về độ rung, dư địa chấn, …. Được phân tán rải rác tạo nên mạng Ad-hoc ở trên cũng như dưới mặt đất tại những nơi hay xảy ra động đất để ghi lại những thông tin có nguy cơ gây ra động đất nhằm giảm thiểu tối đa tác hại mà nó gây ra. Nhất là thiệt hại về người.  Hình 1.4 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong cảnh báo động đất Ứng dụng trong nông nghiệp. Trong nông nghiệp, người ta cũng có thể gắn các node sensor lên cây cối, hoa màu, gia súc, gia cầm và môi trường xung quanh để theo dõi về điều kiện tự nhiên, sự phát triển của chúng nhằm đưa ra các biện pháp chăm sóc thích hợp đạt kết quả tốt nhất. Ngoài ra người ta còn có thể điều khiển từ xa thông qua mạng Ad-hoc việc tưới tiêu, lau rửa chuồng trại, điều chỉnh nhiệt độ…… mà không cần phải ra tận nơi để làm.  Hình 1.5 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong nông nghiệp Ứng dụng trong giao thông.  Hình 1.6 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong giao thông Trong giao thông, người ta gắn các node sensor vào các phươn tiện để tiện cho việc kiểm tra, theo dõi và cảnh báo nguy cơ sảy ra sự cố như tai nạn, tắc đường… 1.1.2.4 Ứng dụng trong quân sự. Trong quân sự, người ta có thể thiết lập một mạng Ad-hoc để quản lý, giám sát trang thiết bị, vũ khí, khảo sát thực địa, điều khiển tên lửa, vũ khí hạt nhân ….. Ngoài ra, trong khi tham gia chiến đấu các phương tiện như xe tăng, trực thăng, tàu chiến… được gắn các thiết bị tạo nên mạng Ad-hoc để tiện liên lạc, theo dõi và phối hợp chiến đấu.  Hình 1.7 Ứng dụng mạng Ad-hoc trong quân sự Ngoài ra mạng Ad-hoc còn có một số ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực như y tế, công nghiệp, đời sống ( xây dựng hệ thống ngôi nhà thông minh ). Nói chung, những ứng dụng của mạng Ad-hoc được chia làm hai loại : Ứng dụng bằng cách xây dựng mạng Ad-hoc tĩnh : giám sát, quản lý, cảnh báo các nguy cơ về môi trường, hệ sinh thái, về chăn nuôi trổng trọt… Ứng dụng bằng cách xây dựng mạng Ad-hoc động : giám sát quản lý sự di chuyển của phương tiện giao thông, quân sự. Theo dõi sự di trú, phát tán của một số loài động thực vật như chim muông, hoang thú…. 1.1.3 Những khó khăn trong việc xây dựng mạng Ad-hoc. Khi xây dựng mạng Ad-hoc ta sẽ gặp phải những khó khăn thách thức sau : Kết nối mạng thiếu ổn định. Các thiết bị trao đổi thông tin với nhau chủ yếu trên các liên kết không dây nên độ tin cậy của đường truyền thấp hơn trong môi trường mạng có dây thông thường. Môi trường trưyền sóng không dây còn bị một số tác động của yếu tố môi trường như nhiễu, fading……. ảnh hưởng lớn đến kết nối mạng. Ngoài ra do sự di chuyển tự do của các node mạng nên dẫn đến topo mạng thay đổi làm mất các kết nối đang thực hiện. Hơn nữa, tính quảng bá của môi trường không dây khiến năng lượng sóng bị giảm nhanh, làm cho khoảng cách truyền bị giới hạn gây ra vấn đề hidden terminal và exposed terminal.  Hình 1.8 Hidden terminals và Exposed terminal trong mạng Ad-hoc Giới hạn về năng lượng. Do tính di động của mình nên các node trong mạng không thể kết nối trực tiếp tới nguồn năng lượng từ mạng lưới điện. Mỗi node sử dụng pin hoặc ắc quy làm nguồn nuôi. Tuy nhiên, các node thường có kích thước nhỏ kéo theo nguồn nuôi cũng phải nhỏ. Điều này làm cho thời lượng sử dụng của mỗi node bị giới hạn. Khó khăn trong việc bảo mật thông tin. Do môi trường kết nối là môi trường sóng nên mạng Ad-hoc dễ bị xâm nhập bởi các loại hình tấn công khác nhau như : nghe lén, bắt trộm gói tin, giả mạo, tấn công từ chối dịch vụ…. Thiết kế mạng Ad-hoc. 1.2.1 Ý tưởng thiết kế. Xuất phát từ mô hình OSI và mô hình TCP/IP của mạng Internet truyền thống, khi phát triển mạng Ad-hoc người ta cũng nghĩ đến việc thiết kế một mô hình chuẩn để phục vụ nghiên cứu và nâng cao tính hiệu quả của mạng. Với đặc trưng của mình, mạng Ad-hoc là mạng mobile tự tổ chức thành một không gian phẳng , các node mạng di chuyển tự do dẫn đến đường trưyền và chất lượng đường truyền thay đổi rất nhanh chóng và không thể dự đoán trước được. Do vậy rất khó để duy trì chất lượng đường truyền cũng như tốn rất nhiểu thời gian cho việc xác định các tuyến này nhất là trong ứng dụng multimedia và realtime.Ví dụ như khi truyền một gói tin rất khó để biết được chất lượng đường truyền tại mỗi thời điểm là như thế nào để đưa ra tỉ số nén vả tốc độ truyền hợp lý đảm bảo chất lượng vả sự “thực” của gói tin. Từ những mặt hạn chế này, người ta nghĩ đến việc thiết kế xuyên lớp cho mạng không dây nói chung và mạng Ad-hoc nói chung. Ý tưởng của thiết kế xuyên lớp là coi trọng sự tác động qua lại giữa các lớp không lân cận bằng cách trong thiết kế cho phép các lớp không lân cận vẫn có thể trao đổi thông tin cho nhau trong khi chức năng chính của lớp vẫn được đảm bảo. Việc thiết kế cross-layer nhằm mục đich: • Phản hồi được chất lượng kênh truyền từ phía thu về phía phát trong thời gian thực. • Phía phát nhận phản hồi từ phía thu và tính toán giá trị tương ứng với chất lượng kênh truyền tại thời điểm hiện tại.Việc nhận phả hồi từ phía thu sẽ kết hợp thêm thông tin được đưa lên từ tầng mạng (netwwork) như RTT (Round-Trip Time), PLR (Packet Loss Rate) để tính toán hợp lí thông số đầu vào cho bộ mã hóa. • Đồng thời phía phát sẽ lựa chọn các gói sẽ được phát lại dựa trên danh sách gói mất được yêu cầu từ phía thu và mức độ quan trọng của dữ liệu chứa trong gói mất ( khung I,P hay các tập tham số như SPS, PPS ) • Việc thay đổi tốc độ của phía phát dựa trên việc thay đổi giá trị QP ( quantisation parameter ) của bộ mã hóa. • Phiên làm việc có sự liên thông của 3 tầng : tầng ứng dụng (application layer), tầng truyền (transport layer), và tầng mạng (network layer). * Mô hình OSI và mô hình xuyên lớp :  Hình 1.9 Mô hình OSI và mô hình xuyên lớp Nhìn chung, mô hình OSI và mô hình xuyên lớp có nhiều điểm tương đồng nhau. Các lớp thường được xem xét trong mô hình là : Physical (PHY), Medium Access Control (MAC), Network (NET) và lớp Transport (TRA). Trong mô hình OSI các lớp có quan hệ chặt chẽ với nhau, hai lơp liền kề phụ thuộc lẫn nhau trong việc vận chuyể gói tin. Khi gói tin đi qua mỗi lớp nó sẽ được chèn thêm tiêu đề ( Header ) của mỗi lớp để vận chuyển và nhận dạng gói tin. Trong mô hình xuyên lớp các lớp được liên kết với nhu như hình 1.10 :  Hình 1.10 Quan hệ của các lớp trong thiết kế xuyên lớp Để hiểu rõ về quan hệ giữa các lớp, ta xem xét ví dụ sau :  Hình 1.11 Ví dụ về một thiết kế xuyên lớp Ở ví dụ này có thể thấy các lớp không liền nhau có thể tương tác với nhau, ví dụ lớp chuyển tải (transport) có thể sử dụng thông tin từ lớp data link là lớp không lân cận nó.Cơ chế trao đổi giữa các lớp không lân cận trong thực tế có thể sử d
Luận văn liên quan