Tài liệu Le thi hong hiep

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THỊ HỒNG HIỆP TÌM HIỂU MỘT SỐ GIẢI PHÁP TRUYỀN VIDEO QUA CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CẢI TIẾN CỦA AODV TRÊN MẠNG MANET CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ: 60.48.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS VÕ THANH TÚ Thừa Thiên Huế, 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết quả đạt đƣợc trong luận văn là sản phẩm của quá trình học tập, nghiên cứu trong suốt khóa học của riêng cá nhân tôi. Nội dung của luận văn đƣợc trình bày là kết quả của cá nhân hoặc là kết quả tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác. Những kết quả nghiên cứu nào của cá nhân đều đƣợc chỉ rõ ràng trong luận văn. Các thông tin tổng hợp hay các kết quả lấy từ nhiều nguồn tài liệu khác đều đƣợc trích dẫn đầy đủ và hợp lý. Tất cả tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và đƣợc trích dẫn hợp pháp. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan của mình. Huế, tháng 06 năm 2016 Học viên Lê Thị Hồng Hiệp LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy, cô trong trƣờng Đại học Khoa học, Đại học Huế đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt khóa học. Cám ơn tập thể lớp KHMT 2014-2016 và đặc biệt là tới thầy giáo PGS.TS.Võ Thanh Tú, ngƣời thầy đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Cuối cùng, tôi xin đƣợc cảm ơn gia đình, bạn bè, những ngƣời thân yêu nhất của tôi. Mọi ngƣời luôn ở bên cạnh tôi, động viên, khuyến khích tôi vƣơn lên trong suốt khóa học. Do thời gian và điều kiện có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong sự góp ý của bạn bè, thầy cô và những ngƣời quan tâm đến đề tài này. Xin chân thành cảm ơn! Huế, tháng 06 năm 2016 Học viên Lê Thị Hồng Hiệp MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ............................................................................................................... Lời cảm ơn ................................................................................................................... Mục ục ......................................................................................................................... Danh mục các bảng ..................................................................................................... Danh mục các hình ...................................................................................................... Danh mục các chữ viết tắt .......................................................................................... MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET. .............................................................. 3 1.2. TỔNG QU N GI O THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET. ..... 4 1.2.1. Yêu cầu cơ bản đối với giao thức định tuyến. .......................................... 4 1.2.2. Phân loại. ................................................................................................... 5 1.2.3. Nhận xét về định tuyến trong mạng MANET ........................................... 6 1.3. VẤN ĐỀ TRUYỀN VIDEO TRÊN MẠNG MANET. ................................... 7 1.3.1. Giới thiệu chung. ...................................................................................... 7 1.3.2. Tốc độ đƣờng truyền có thể đạt đƣợc trong mạng NET. .................... 8 1.3.3. Ví dụ. ......................................................................................................... 9 1.3.4. Truyền video thích ứng. .......................................................................... 13 1.3.5. Truyền video trên MANETS.................................................................. 16 1.4. TIỂU KẾT CHƢƠNG 1. ............................................................................... 17 CHƢƠNG 2. CÁC GIAO THỨC CẢI TIẾN CỦA AODV VÀ GIẢI PHÁP TRUYỀN VIDEO TRÊN MẠNG MANET. ......................................................... 18 2.1. GI O THỨC ĐỊNH TUYẾN C X T ĐẾN CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG ẠNG NET QoS . ......................................................................... 18 2.1.1. Giới thiệu về giao thức định tuyến QoS.................................................. 18 2.1.2. Giao thức định tuyến ODV trên mạng NET.................................. 19 2.2. C C GI O THỨC ĐỊNH TUYẾN CẢI TIẾN CỦ ODV VÀ VẤN ĐỀ TRUYỀN VIDEO TH CH ỨNG. ......................................................................... 23 2.2.1. Giao thức định tuyến cải tiến: AQA-AODV. ......................................... 23 2.2.2. Truyền video sử dụng giao thức Q -AODV. ...................................... 35 2.2.3. Giao thức CA-AODV. ............................................................................ 42 2.3. TIỂU KẾT CHƢƠNG 2. ............................................................................... 45 CHƢƠNG 3 M PH NG ..................................................................................... 46 3.1. CHƢƠNG TRÌNH Ô PHỎNG NS2 ........................................................... 46 3.1.1. Giới thiệu về NS2.................................................................................... 46 3.1.2. C++ và OTcL .......................................................................................... 48 3.1.3. Các đặc tính của NS-2 ............................................................................. 51 3.2. CÀI ĐẶT MÔ PHỎNG GI O THỨC CẢI TIẾN Q -AODV.................. 51 3.2.1. Mô hình Random Waypoint và bộ tạo lƣu lƣợng CBR. ......................... 51 3.2.2. Đánh giá hiệu suất của giao thức AQA-AODV so với giao thức AODV... 54 3.3. TIỂU KẾT CHƢƠNG 3. ............................................................................... 63 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 65 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. ịch bản mạng và các thông số mô phỏng chính. ..................................... 9 Bảng 3.1. Chức năng của NS-2 ................................................................................ 46 Bảng 3.2. Các tham số của mô hình Random Waypoint ......................................... 53 Bảng 3.3. Cấu hình mạng mô phỏng kịch bản 3 ...................................................... 60 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET .......................... 5 Hình 1.2. Tranh chấp trong nội bộ đƣờng truyền và sự can thiệp MAC trong một chuỗi các nút. .............................................................................................................. 8 Hình 1.3. Thông lƣợng trung bình đạt đƣợc trong mạng MANET cho chuỗi 2Mbps (a), 11Mbps (b), 54Mbps (c), 96Mbps (d) ................................................................ 10 Hình 1.4. Tỷ lệ phần trăm số g i tin bị mất.............................................................. 11 Hình 1.5. Tỷ lệ phần trăm mất g i tin ở chế độ 802.11. .......................................... 12 Hình 1.6. Tỷ lệ mỗi nút gửi trong một chuỗi của 7 nút. ........................................... 12 Hình 1.7. Truyền video truyền thống. ...................................................................... 13 Hình 1.8. Kỹ thuật chuyển mạch dòng. .................................................................... 14 Hình 1.9. So sánh truyền video khả năng mở rộng (a) và truyền video thích ứng khả năng mở rộng (b). ...................................................................................................... 15 Hình 1.10. Sự xuống cấp của chất lƣợng video trong mạng không dây đa luồng. .. 16 Hình 2.1. Cơ chế xử lý khám phá định tuyến tại nút của giao thức AODV ............ 20 Hình 2.2. Hoạt động của thông điệp RREQ ............................................................. 21 Hình 2.3. Hoạt động của thông điệp RREP .............................................................. 22 Hình 2.4. Sơ đồ khối chức năng của AQA-AODV. ................................................. 25 Hình 2.5. Ví dụ về MANET với băng thông c sẵn của mỗi liên kết. ..................... 26 Hình 2.6. Sơ đồ của các nhiệm vụ liên quan trong giai đoạn ƣớc lƣợng băng thông. .... 28 Hình 2.7. Ví dụ về tính tranh chấp trong một luồng ................................................ 33 Hình 2.8. Thích ứng mở rộng video bằng AQA-AODV. ......................................... 38 Hình 3.1. Cấu trúc của NS-2 .................................................................................... 46 Hình 3.2. Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS-2 ...................................... 48 Hình 3.3. Kiến trúc của NS-2 ................................................................................... 48 Hình 3.4. C++ và OTcl: Sự đối ngẫu ....................................................................... 49 Hình 3.5. TclCL hoạt động nhƣ liên kết giữa A và B .............................................. 49 Hình 3.6. Di chuyển của một nút theo mô hình Random Waypoint ........................ 52 Hình 3.7. So sánh thông lƣợng cung cấp bởi một chuỗi 7-nút với tốc độ truyền tin khác nhau. ................................................................................................................. 55 Hình 3.8. So sánh tỉ lệ mất gói tin trong chuỗi 7-nút với tốc độ truyền dẫn khác nhau. .... 56 Hình 3.9. So sánh độ trễ trung bình trong chuỗi 7-nút với tốc độ truyền dẫn khác nhau. . 56 Hình 3.10. So sánh số kết nối thất bại a và Độ trễ thiết lập kết nối CSL (b) trong chuỗi 7-nút. ............................................................................................................... 57 Hình 3.11. So sánh thông lƣợng đạt đƣợc ứng chiều dài chuỗi. .............................. 58 Hình 3.12. So sánh tỉ lệ mất gói tin ứng với chiều dài chuỗi. .................................. 58 Hình 3.13. So sánh độ trễ trung bình End-to-End với chiều dài chuỗi. ................... 59 Hình 3.14. So sánh số kết nối thất bại a và độ trễ khi thực hiện kết nối (CSL) (b) ứng với số nút. ........................................................................................................... 59 Hình 3.15. So sánh tỉ lệ mất gói tin với tỉ lệ đƣờng truyền thay đổi. ....................... 61 Hình 3.16. So sánh độ trễ trung bình End-to-End với tỉ lệ đƣờng truyền thay đổi. . 61 Hình 3.17. So sánh thông lƣợng đạt đƣợc với tỉ lệ đƣờng truyền thay đổi. ............. 62 Hình 3.18. So sánh số kết nối thất bại a và Độ trễ thiết lập kết nối CSL (b) với tỉ lệ đƣờng truyền thay đổi ........................................................................................... 62 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ACK Acknowledgement AODV Adhoc On-demand Distance Vector AQA-AODV Adaptive QoS-Aware AODV protocol BWav Available Bandwidth BWconsumed Consumed Bandwidth CA-AODV Congestion Adaptive AODV Routing Protocol CBR Constant bit rate CCmax Maximum Contention Count CSL Connection Setup Latency IEEE International Electrical and Electronic Engineers MAC Media Access Control MANET Mobile Adhoc Network NS-2 Network Simulator 2 QoS Quality of Service reqBW Requested Bandwidth RERR Route Error RREP Route Reply RREQ Route Request RTS/CTS Request to Send/Clear to Send sid Session Identifier SNR Signal to Noise Ratio SVC Scalable Video Coding Thpacket Packet throughput UDP User Datagram Protocol MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển bùng nổ của các thiết bị di động nhƣ smartphone, laptop, tablet, các thiết bị sinh hoạt hằng ngày…, kéo theo nhu cầu kết nối các thiết bị di động ngày càng tăng lên. Tốc độ và khả năng kết nối linh hoạt là những tiêu chí hết sức quan trọng trong kết nối di động. Mạng di động đặc biệt – MANET (Mobile Ad-hoc Network) là một trong những công nghệ vƣợt trội đáp ứng nhu cầu kết nối đ 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 c tính di động cao. ột mạng NET đƣợc xây dựng, vận hành và duy trình dựa trên các node không dây cấu thành lên n . Để thiết lập các tuyến đƣờng giữa các node thì chúng ta sử dụng các giao thức định tuyến. Các giao thức định tuyến c thể quản lý đƣợc các tuyến đƣờng này cho dù cấu trúc mạng là động. Các giao thức định tuyến đều phải đòi hỏi sự hợp tác liên tục của các node trung gian để c thể xây dựng đƣợc các tuyến đƣờng. Bất cứ khi nào luồng của các đa phƣơng tiện dựa vào dữ liệu nhƣ video, âm thanh và văn bản đƣợc thực hiện thì việc lƣu thông sẽ nhiều hơn và mạng sẽ bị nghẽn trong các mạng tùy biến di động. Các giao thức định tuyến hiện nay không thể đối ph với tình trạng này. Quan sát cho thấy nghẽn mạng là lý do chính làm mất g i tin, trì hoãn lâu và không ổn định trong các video phân luồng. Hầu hết các giao thức định tuyến hiện nay không đƣợc thiết kế để thích ứng với việc kiểm soát tắc nghẽn. Cần c một giao thức định tuyến cải tiến của giải quyết các vấn đề trong việc truyền video trên mạng ODV để NET. Vì vậy với đề tài “Tìm hiểu một số giải pháp truyền video qua các giao thức định tuyến cải tiến của AODV trên mạng MANET” giúp chúng ta hiểu rõ về cách thức hoạt động của n .Cấu trúc luận văn gồm 3 chƣơng: - Chƣơng 1: Tổng quan. - Chƣơng 2: Các giao thức định tuyến cải tiến của AODV và giải pháp truyền video. Chƣơng 2 sẽ trình bày về giao thức AODV, các giao thức cải tiến của AODV và giải pháp truyền video qua các giao thức này. 1 - Chƣơng 3: ô phỏng và đánh giá. Chƣơng 3 sẽ tiến hành mô phỏng các kịch bản mạng để đánh giá hiệu năng của giao thức cải tiến AQA-AODV so với giao thức ODV. Sau đ thực hiện các kiểm tra mô phỏng mới nhằm chứng minh hiệu quả của giao thức AQA- ODV để hỗ trợ truyền tải video thích nghi hơn trong NETs. Do tìm hiểu trong một thời ngắn nên không thể tránh những sai sót, kính mong quý thầy cô và các bạn giúp đỡ g p ý để luận văn ngày càng hoàn thiện. 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN Chƣơng này trình bày các khái niệm tổng quan nhất về mạng tùy biến di động NET và đề cập đến vấn đề truyền video trên mạng MANET. 1 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET Là mạng dựa trên mô hình độc lập Ad hoc, các nút trong mô hình này giao tiếp trực tiếp với nhau mà không sử dụng một điểm truy cập nào. Do việc kết hợp giữa tính di động với mạng d hoc nên ngƣời ta thƣờng gọi là mạng MANET (Mobile Adhoc Networks). Mạng MANET có các đặc điểm chính sau: - Là tập hợp các nút di chuyển ngẫu nhiên và giao tiếp với nhau mà không cần sự giúp đỡ của bất kỳ cơ sở hạ tầng mạng nào. Cấu trúc mạng thay đổi tự động, vì bản chất di động của các nút. Đ là lý do NET đƣợc cho là mạng không dây có khả năng tự tổ chức và cấu hình. Với mục đích truyền thông, các nút sử dụng kênh không dây truy cập ngẫu nhiên để chuyển tiếp dữ liệu. Các nút vừa đ ng vai trò là một host đồng thời đ ng vai trò là một router có khả năng tìm kiếm, duy trì và định tuyến các gói dữ liệu cho các nút nằm trong vùng phủ sóng của nó. Chúng cộng tác với nhau và giúp chuyển tiếp dữ liệu giữa các nút. Nếu nút đích là ra khỏi phạm vi từ nút nguồn đang truyền dữ liệu, giao thức định tuyến sẽ tìm một con đƣờng khác thông qua các router trung gian để truyền dữ liệu từ nguồn đến đích. - Tất cả các nút đều ngang hàng và không c nút nào đ ng vai trò máy chủ trung tâm. - Các nút có thể gia nhập hay rời bỏ mạng bất kể khi nào do đ tạo ra sự thay đổi topology một cách liên tục. MANET phù hợp cho việc sử dụng trong tình huống mà mạng có dây hoặc mạng không dây dựa trên cơ sở hạ tầng không thể truy cập, quá tải, hƣ hỏng hoặc bị phá hủy nhƣ trong các trƣờng hợp khẩn cấp hoặc các nhiệm vụ cứu hộ, cứu trợ thiên tai và chiến thuật trên chiến trƣờng, hoặc thông thƣờng nhƣ các hội nghị trực tuyến, trong nghiên cứu mạng cảm biến. 3 1.2. GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 1.2.1. Yêu cầu cơ bản đối với giao thức định tuyến Cũng giống nhƣ mạng có dây truyền thống các kỹ thuật định tuyến đ ng g p vai trò đặc biệt quan trọng khi triển khai các hệ thống thông tin. Mạng MANET với những đặc điểm riêng có của mình đã nêu ở mục trên thì việc thiết kế các giao thức định tuyến phù hợp với một cấu hình mạng động với số lƣợng nút mạng lớn, các nút mạng có thể gia nhập hoặc rời mạng bất kỳ lúc nào cộng với việc hạn chế về tài nguyên mạng càng trở nên kh khăn hơn. Do đ , việc thiết kế một giao thức định tuyến có hiệu quả trong mạng MANET phải căn cứ vào một số yêu cầu sau: - Tốc độ hội tụ mạng nhanh: Do đặc tính di chuyển các nút dẫn tới cấu hình mạng thay đổi liên tục nên giao thức định tuyến phải đạt mức hội tụ, thống nhất các tuyến trong toàn topology một cách sớm nhất trƣớc khi có sự thay đổi mới. - Đảm bảo các cơ chế duy trì tuyến mạng trong điều kiện bình thƣờng mà hạn chế việc sử dụng tài nguyên mạng nhƣ băng thông, năng lƣợng. - Thuật toán định tuyến thông minh, tránh tình trạng lặp vòng trong quá trình yêu cầu tuyến dẫn đến lãng phí băng thông toàn mạng và năng lƣợng các nút. - Hạn chế tối đa việc quảng bá thông điệp điều khiển tuyến, chỉ khám phá tuyến khi thực sự có nhu cầu truyền gửi dữ liệu, nói một cách khác là các giao thức định tuyến hoạt động dựa trên yêu cầu. - Bảo mật: ôi trƣờng với những liên kết không dây rất dễ bị tấn công, khai thác thông tin, do đ mã h a và chứng thực là cách bảo mật thông thƣờng nhất đƣợc áp dụng hiện nay. Tuy nhiên, việc triển khai hệ thống PKI trong mạng MANET không có sự hỗ trợ bất cứ cở sở hạ tầng nào cũng đang là vấn đề còn nhiều kh khăn. - Xây dựng nhiều tuyến đƣờng cho cùng một đích redundant route : Giảm thiểu quá trình khám phá tuyến mới khi có một liên kết bị đứt thì có thể dùng tuyến dự trữ cho cùng một đích. - Hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ - QoS: Nhiều ứng dụng triển khai trên mạng Ad hoc yêu cầu đảm bảo chất lƣợng tín hiệu, đáp ứng thời gian thực cho nên không thể bỏ qua yêu cầu về mặt chất lƣợng dịch vụ trong giao thức định tuyến. 4 1 2 2 Phân oại Một trong những phƣơng pháp phổ biến nhất để phân loại các giao thức định tuyến cho mạng MANET là dựa trên cách thức trao đổi thông tin định tuyến giữa các nút. Theo phƣơng pháp này thì giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc đƣợc chia thành các loại sau: Các giao thức định tuyến theo bảng, định tuyến theo yêu cầu, và định tuyến lai ghép nhƣ trong Hình 1.1 dƣới đây [1]: Hình 1.1. Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET - Các giao thức định tuyến theo yêu cầu (on-demand): Quá trình khám phá tuyến bắt đầu khi có yêu cầu và kết thúc khi có tuyến đƣờng đƣợc tìm ra hoặc không tìm ra đƣợc tuyến do sự di chuyển của nút. Việc duy trì tuyến là một hoạt động quan trọng của định tuyến theo yêu cầu. So sánh với định tuyến theo bảng, sử dụng ít trƣờng để lƣu thong tin định tuyến là một ƣu điểm của định tuyến theo yêu cầu nhƣng việc phải bắt đầu lại quá trình khám phá tuyến trƣớc khi truyền dữ liệu gây trễ trong mạng. Các giao thức chủ yếu dạng này nhƣ: giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector Routing) và giao thức định tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source Routing), giao thức định tuyến theo thứ tự tạm thời TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm)... - Các giao thức định tuyến theo bảng (table-driven): Trong giao thức này mỗi nút luôn lƣu trữ một bảng định tuyến chứa các tuyến đƣờng tới các nút khác trong mạng. Định kỳ mỗi nút đánh giá các tuyến tới các nút trong mạng để duy trì 5 trạng thái kết nối. Mỗi khi có sự thay đổi cấu hình, các thông báo đƣợc quảng bá lan truyền trong toàn mạng để thông báo cho các nút cập nhật lại bảng định tuyến của mình. Với việc lƣu trữ sẵn có tuyến đƣờng làm cho tốc độ hội tụ mạng nhanh, tuy nhiên cơ chế định kỳ phát quảng bá thông tin tuyến làm tăng tải trong mạng. Các giao thức thức định tuyến theo bảng bao gồm: giao thức định tuyến không dây WRP (Wireless Routing Protocol), giao thức định tuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV (Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing), giao thức định tuyến trạng thái liên kết tối ƣu OLSR Optimized Link State Routing … - Các giao thức định tuyến lai ghép (hybrid): kết hợp ƣu điểm của 2 loại giao thức trên và khắc phục các nhƣợc điểm của chúng. Đƣợc sử dụng trong hệ thống mạng lớn có sự phân cấp từng khu vực với ứng dụng khác nhau để có thể linh động trong quá trình định tuyến. Các giao thức kiểu này bao gồm: ZRP (Zone Routing Protocol) và H RP Hybrid d Hoc Routing Protocol … 1.2.3. Nhận xét về định tuyến trong mạng MANET Do tính chất của mạng cũng nhƣ đặc điểm vật lý của thiết bị nên mạng MANET có thể gặp phải những vấn đề sau [3]: - Liên kết bất đối xứng: Liên kết trong NET là không đối xứng vì bản chất di động và liên tục di chuyển của các nút trong mạng. - Chi phí định tuyến: Các nút trong mạng MANET có bản chất di động, vị trí của n thay đổi liên tục nên có thể tạo ra các tuyến đƣờng khác nhau, có những đƣờng không sử dụng đến gây nên sự tăng chi phí trong định tuyến. - Nhiễu: Đây là vấn đề lớn về liên kết trong mạng NET, n liên quan đến đặc tính truyền dẫn của các thiết bị. Tín hiệu của thiết bị này có thể ảnh hƣớng đến quá trình truyền dẫn của các thiết bị khác. - Topo mạng động: Cấu trúc của một mạng không thể không đổi. Bản chất của các nút di động là không thể đoán trƣớc, nó có thể di chuyển hoặc ổn định, đặc tính của phƣơng tiện truyền thông có thể thay đổi. 6 1.3. VẤN ĐỀ TRUYỀN VIDEO TRÊN MẠNG MANET 1.3.1. Giới thiệu chung Vấn đề truyền video trong MANET là vấn đề thách thức nhất, nó chủ yếu bị ảnh hƣởng bởi những yếu tố nhƣ node di động, cấu trúc liên kết node thay đổi một cách linh hoạt, đa luồng kết nối, sự can thiệp của môi trƣờng truyền và rất nhiều các yếu tố khác nữa. Sự thay đổi linh hoạt trong cấu trúc liên kết gây ra mất kết nối định kỳ và dẫn đến việc mất gói tin lớn. Truyền video trong thời gian thực đòi hỏi kỹ thuật đặc biệt mà có thể cải thiện sự mất các gói dữ liệu trong mạng không đáng tin cậy. Sự phát triển trong thiết bị di động và kết nối mạng không dây cung cấp các nền tảng kỹ thuật cho việc truyền video qua mạng MANET. Thực hiện truyền video trên NET đã gặp nhiều thách thức, đƣợc giải quyết bằng các kỹ thuật khác nhau. Phần này nghiên cứu và xem xét nhiều vấn đề và các kỹ thuật khác nhau hiện nay cho việc truyền video trên MANET. Thay vì định tuyến lƣu thông trên một mạng lƣới bao gồm các thiết bị định tuyến kết nối với nhau, thì mạng MANET dựa trên tất cả các nút tham gia để nhận nhiệm vụ định tuyến và chuyển tiếp. Các nút có thể di chuyển một cách tùy ý.Kết quả là, sự khám phá và duy trì các tuyến đƣờng tối ƣu là một thách thức quan trọng đối với mạng MANET, bởi vì sự di chuyển nút có thể gây ra hiện tƣợng các liên kết bị phá vỡ và tái thiết lập tùy ý. Việc thực hiện truyền video trên MANETs gặp một loạt các thách thức do yêu cầu nghiêm ngặt về băng thông và độ trễ. Vấn đề đầu tiên xảy ra khi truyền video từ phƣơng tiện hữu tuyến vào phƣơng tiện vô tuyến, kết nối không dây thông thƣờng có tỷ lệ lỗi cao hơn rất nhiều và đặc tính không thể tính toán trƣớc thời gian truyền.Những thách thức quan trọng nhất vẫn xảy ra khi chúng ta cố gắng để truyền qua mạng không dây multihop “ ultihop wireless network” với các nút di động, do các vấn đề khám phá và duy trì các đƣờng truyền đáng tin cậy. Hơn nữa, đặc điểm và tính chất của mạng MANET biến thiên đáng kể do các cấu hình mạng thay đổi về đặc điểm kích thƣớc, mật độ và liên kết. Sự thay đổi linh hoạt trong cấu trúc liên kết gây ra mất kết nối định kỳ và dẫn đến việc mất gói tin lớn. Phần này phân tích các vấn đề quan trọng và những hạn chế trong việc cung cấp các dịch vụ truyền video qua mang MANET. Đặc biệt, vấn đề chất lƣợng đƣờng 7 truyền đƣợc nghiên cứu thông qua các mô phỏng, cho phép chúng ta biết đƣợc các lý do làm giảm chất lƣợng đƣờng truyền trong việc truyền các video trên mạng tuỳ biến di động ad-hoc (MANET). 1.3.2. Tốc độ đƣờng truyền có thể đạt đƣợc trong mạng MANET Một trong những hạn chế của mạng MANET là do khả năng di động linh hoạt của các node mạng nên chúng không thể truy cập đồng thời vào môi trƣờng. Đặc biệt hơn, khi một nút truyền dẫn một gói tin, các nút hàng xóm trong tầm đột nhiễu IR phải đứng yên. Thực tế này dẫn đến tốc độ truyền dữ liệu không dây giảm mạnh. Thậm chí nhiều hơn, khi mộtđƣờng truyền đƣợc thành lập, các nút phải hợp tác để chuyển tiếp các gói tin qua mạng, c nghĩa là băng thông c sẵn trên mỗi máy chủ đƣợc giới hạn không chỉ bởi các kênh truy cập mà còn bởi các kênh chuyển tiếp. Ngoài ra, cơ chế RTS / CTS tránh va chạm gói bổ sung thêm một số lƣợng đáng kể các g i giao thức trên không cũng làm giảm thông lƣợng mạng. ết quả dẫn đến tốc độ đƣờng truyền giảm mạnh. Một vấn đề khác đƣợc thể hiện là số lƣợng đƣờng truyền sẽ tăng khi thông lƣợng tối đa của một lƣu lƣợng giảm đáng kể, điều này không chỉ vì các g i giao thức trên không của lớp C mà còn vì sự can thiệp lẫn nhau giữa các gói tin của cùng một luồng. Hiệu ứng này đƣợc gọi là nội dòng Contention [9], Hình 1.2 minh họa vấn đề này trong một chuỗi các nút tĩnh [17]. Lƣu ý rằng phạm vi can thiệp thƣờng là cao hơn so với phạm vi truyền dẫn. Trong ví dụ này, truyền dữ liệu từ nút 4 đến nút 5 gây trở ngại đếnnhững truyền tải khác dọc theo chuỗi nút. Hình 1.2. Tranh chấp trong nội bộ đƣờng truyền và sự can thiệp MAC trong một chuỗi các nút. 8 1.3.3. Ví dụ Thông thƣờng, khi thực hiện truyền đa luồng dữ liệu phải thông qua rất nhiều nút trung gian rồi mới tới nút đích. Do đ đƣờng truyền mở rộng trên nhiều luồng sẽ tiêu tốn nhiều thời gian vào việc cạnh tranh giữa các nút trong mạng. Sau đ , số lƣợng g i tin chuyển tiếp trên cùng một đƣờng truyền sẽ giảm so với những g i tin trên một con đƣờng ngắn hơn. Để hiển thị các ảnh hƣởng của chiều dài đƣờng đi gây ra bởi sự tranh chấp trong nội bộ đƣờng truyền , một kịch bản chuỗi với độ dài chuỗi khác nhau đã đƣợc phân tích. Cấu trúc liên kết mạng và các thông số mô phỏng đƣợc mô tả trong Bảng 1.1. Kịch bản mô phỏng bao gồm các nút nằm trong một khoảng cách nhất định. Mô phỏng đã đƣợc thực hiện nhằm đánh giá mức giảm của thông lƣợng [17]. Cùng một topo mạng tuyến tính duy nhất gồm các nút khởi nguồn của đƣờng truyền là nút đầu tiên và điểm đến là nút cuối cùng và các g i tin đƣợc chuyển tiếp qua các nút trung gian. Trong kịch bản này, các nút chỉ nằm liền kề trong phạm vi truyền dẫn của nhau. Các kết quả mô phỏng đã thu đƣợc với một mức độ tin cậy 95%. Hình 1.3 mô tả sự giảm đáng kể của thông lƣợng tổng thể phụ thuộc vào tổng số các nút đƣợc tham gia vào các đƣờng dẫn đến đích. Bảng 1.1. ịch bản mạng và các thông số mô phỏng chính. Kịch bản mô phỏng Số nút Tùy chọn 216 Cấu trúc liên kết Tuyến tính tĩnh Thời gian mô phỏng 300s ĐT: CBR, 15 byte g i Mô hình mô phỏng Dung lƣợng kênh truyền 2, 11, 54 và 96 Loại hàng đợi Chiều dài hàng đợi Droptail 9 bps 50 Hình 1.3. Thông lƣợng trung bình đạt đƣợc trong mạng NET cho chuỗi 2Mbps (a), 11Mbps (b), 54Mbps (c) và 96Mbps (d ). Bằng cách so sánh giá trị tƣơng đối từ các hình 1.3a, hình 1.3b, hình 1.3c và hình 1.3d nó có thể thấy đƣợc sự khác biệt đáng kể của thông lƣợng chuỗi đạt đƣợc đối với chất lƣợng kênh truyền khác nhau chủ yếu là do sự kết nối vô tuyến và đặc thù của các đề án điều chế khác nhau. Ví dụ, trong khi truyền chuỗi 2 bps chỉ có hai nút, thông lƣợng tối đa là 1,53 bps chất lƣợng mạng hiệu quả. Các kết quả này hoàn toàn hợp lí và n đƣợc dùng trong việc phân tích mạng không dây và đặc biệt là khi đánh giá các dịch vụ có thể tiêu thụ một lƣợng lớn băng thông, chẳng hạn các dịch vụ đa phƣơng tiện. Thực tế này gây ra việc các g i tin bị mất tăng đáng kể (xem Hình 1.4). 10