Ứng dụng công nghệ tác tử trong giao thức định tuyến AODV cải thiện hiệu năng cho mạng Manet

 công một gói tin trên một liên kết bao gồm cả truyền 
hiện để hoàn thành các tác vụ theo yêu cầu và được 
 lại. Chi phí của một tuyến đường là tổng chi phí của 
gọi là vòng đời của tác tử.
 các liên kết của nó.
 Việc ứng dụng công nghệ tác tử trong định 
 Để xác định ETX, mỗi nút gửi các gói tin FA 
đường người ta đề xuất sẽ có các tác tử tại nút mạng. 
 tới các nút láng giềng, dựa vào số gói tin FA gửi đi 
Khi nút mạng đó yêu cầu khám phá lộ trình thì tác 
 và nhận được. Mỗi nút biết được tỉ lệ của gói tin 
tử tại nút mạng đó sẽ gửi gói tin yêu cầu đến các nút 
 gửi đi và nhận được. Lần lượt ký hiệu df là xác xuất 
mạng khác để kích hoạt tác tử tại nút mạng đó. Gói 
 gửi một gói tin thành công và dr là xác suất nhận 
tin này thường gọi là tác tử Forword Agent (FA). 
 được gói tin thành công. Do đó xác xuất dự kiến 
Tác tử tại nút nhận được gói tin này sẽ thực hiện 
 một truyền nhận thành công trên một liên kết là df x 
một số xử lý theo yêu cầu và gửi lại một bản tin trả 
 dr. Số lần truyền dự kiến trên một kết nối được xác 
lời đến tác tử yêu cầu. Bản tin này thường được gọi 
 định theo công thức:
là tác tử Back Agent (BA). Tác tử yêu cầu sẽ dựa 
 ETX(1)= 1/(df xdr) (2.1)
vào thông tin của BA để xử lý.
 ETX của tuyến đường d là tổng các ETX tại 
 Trong giai đoạn khám phá lộ trình hai tác tử 
 mỗi liên kết thuộc d
FA và BA gửi cùng với các gói tin RREQ và RREP 
 ETXd = / ETX 1 (2.2)
để cập nhật thông tin về chi phí cho lộ trình. Cấu __iild!
 Việc lựa chọn tuyến đường dựa trên thông tin 
trúc của các gói tin FA và BA được mô tả như sau:
 về số lần truyền dự kiến trên mỗi kết nối được đánh 
 Tác tử FA: 
 giá là thích hợp hơn so với số chặng. Các kết quả 
 Bảng 2.1. Cấu trúc tác tử FA. mô phỏng trong [7] cho thấy thông lượng và hiệu 
 ID Src_ID Dest_ID năng mạng MANET được cải thiện rõ rệt khi sử 
 16 bits 8 bits 8 bits dụng chi phí ETX so với số chặng. 
 Tuy nhiên, chi phí ETX có hạn chế khi chỉ xem 
trong đó: 
 xét số lần truyền dự kiến mà chưa xem xét đến tốc 
 ID: Số thứ tự yêu cầu khám phá lộ trình.
 độ truyền dữ liệu (ảnh hưởng của trễ truyền dẫn).
 Src_ID: Địa chỉ nút nguồn .
 Để cải thiện các hạn chế của ETX. Chi phí 
 Dest_ID: Địa chỉ đích.
 ETT (Expected transmission time) sau đó đã được 
 Tác tử BA: đề xuất bởi [8] bằng cách tích hợp tốc độ truyền dữ 
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 65
ISSN 2354-0575
liệu của liên kết. Để dễ hiểu hơn ETT được xác định chuyến qua bước 2.
bằng ETX (số lần truyền dự kiến trên mỗi liên kết) Bước 2: Nếu trong bảng định tuyến của nút 
nhân với băng thông của liên kết để thu được chi phí đang xét có chứa đường đi đến đích, thì sẽ kiếm 
thời gian cần thiết cho việc truyền một gói tin trên tra giá trị DSN trong nút chứa thông tin về đường 
một liên kết. Ký hiệu S là kích cỡ của gói tin (ví dụ đi với số DSN trong gói RREQ. Nếu số số DSN 
1024 byte) và B là băng thông trên liên kết l. ETT trong RREQ lớn hơn thì nó sẽ không sử dụng thông 
 tin của bảng định tuyến mà tiếp tục gửi các gói tin 
của liên kết l được xác định theo công thức sau:
 quảng bá tới các nút láng giềng (tránh lặp). Ngược 
 ETT(l)=ETX(l) x (S/B) (2.3)
 lại, nó sẽ phát đơn hướng gói RREP kèm theo tác tử 
 Việc sử dụng băng thông liên kết vào tính toán BA ngược trở lại nút láng giềng để báo đã nhận gói 
chi phí của đường đi, chi phí ETT chịu rằng buộc từ RREQ. Trong gói RREP ngoài các thông tin về địa 
chất lượng mỗi liên kết. chỉ nguồn, đích, DSN, Hop count, TTL, thông tin 
 Từ các nghiêm cứu [1][4][7][8] tôi thực hiện về chi phí cho lộ trình cũng dược gửi kèm báo về. 
ứng dụng hai tác tử là FA và BA vào trong giao thức Trường hợp không chứa đường đi đến đích chuyển 
AODV. Dựa trên chi phí thời gian dự kiến truyền qua bước 3.
của lộ trình khám phá được khi giao thức AODV Bước 3: Nếu trong bảng định tuyến không có 
yêu cầu khám phá lộ trình. Lộ trình nào có chi phí đường đi đến đích, nó tính chi phí dự kiến tại nút 
thấp nhất sẽ được chọn là lộ trình tốt nhất. đang xét và cộng thêm vào chi phí dự kiến của lộ 
 trình; Đồng thời thiết lập một đường đi từ nó đến 
 nút nguồn bằng cách ghi nhận địa chỉ của nút láng 
3. Thiết lập tác tử nâng cao hiệu năng định tuyến 
 riềng mà nó nhận gói tin RREQ. Thông tin này 
trong giao thức AODV
 sẽ được lưu lại trong một khoảng thời gian để gói 
A. Mô hình thiết lập tác tử trong giao thức AODV
 RREQ tìm đường đến đích và gói RREP phản hồi 
 Giải pháp này sử dụng hai tác tử là FA và BA 
 lại nút nguồn.
để điều khiển quá trình khám phá lộ trình của giao Quá trình này sẽ lặp tuần tự cho đến khi xác 
thức. định được lộ trình đến đích. Trong quá trình trả về 
 gói RREP, một nút có thể nhận nhiều gói RREP, khi 
 đó nó sẽ ưu tiến sử lý gói RREP có số DSN lớn nhất, 
 trong trường hợp có cùng số DSN thì nó sẽ chọn gói 
 RREP có tổng chi phí dự kiến truyền nhỏ nhất; Sau 
 đó sẽ cập nhật các thông tin cần thiết vào bảng định 
 tuyến của nó. Hình 2.3 dưới đây cho thấy rõ hơn về 
 cơ chế khám phá lộ trình của giải pháp đưa ra dựa 
 trên cơ chế khám phá lộ trình của giao thức định 
 tuyến AODV.
 C. Duy trì lộ trình định tuyến.
 Hình 2.2. Mô hình hoạt động của tác tử FA và BA. Theo cơ chế hoạt động của giao thức AODV 
 là không biết thông tin về các nút láng giềng mà chỉ 
 Trong đó, tác tử FA được gửi cùng với gói tin cần dựa vào các thông tin trong bảng định tuyến. 
yêu cầu khám phá lộ trình RREQ, tác tử BA được Vì vậy, khi một nút nhận thấy rằng next hop (chặng 
gửi kèm theo gói tin phản hồi RREP để xác định kế tiếp) của nó không thể tìm thấy, nó sẽ phát gói 
lộ trình. Chức năng chính của hai tác tử là thu thập tin RERR khẩn cấp với số DSN bằng số DSN trước 
thông tin và tính toán chi phí trên mỗi tuyến đường đó cộng thêm 1 và gửi đến tất cả các nút láng giềng 
để xác định lộ trình tốt nhất. đang ở trạng thái hoạt động. Những nút đó sẽ tiếp 
 tục chuyến gói tin đến các nút láng giềng của nó. 
B. Giai đoạn khám phá lộ trình: Cứ tiếp tục như vậy cho đến khi tất cả các nút trong 
 Bước 1: Xét các gói tin RREQ và FA được mạng ở trạng thái hoạt động nhận được gói tin 
gửi đi đã được xử lý chưa? Nếu đã xử lý thì sẽ loại RERR.
bỏ gói tin RREQ và không xử lý gì nữa. Ngược lại 
66 Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology
 ISSN 2354-0575
 Mức độ các gói tin được gửi từ nút nguồn thành 
 công tới nút đích, tỷ lệ phát gói tin là tỉ lệ phần trăm 
 tổng số gói tin được gửi thành công đến đích trên 
 tổng số gói tin được gửi đi từ nút nguồn. Sử dụng 
 tham số PDR (Packet Delivery Ratio) trung bình, là 
 tỉ lệ phần trăm tổng số gói dữ liệu do các nút Sd đích 
 nhận được trên tổng số gói dữ liệu do các Ss nguồn 
 gửi trên toàn mạng trong toàn bộ tiến trình thực hiện 
 một mô phỏng. Tỷ lệ phân phối gói tin trung bình, 
 ký hiệu là PDR, được xác định như sau:
 S
 PDR = d × 100% (3.1)
 Ss
 trong đó 
 Sd là tổng số gói tin dữ liệu nhận thành công đến 
 đích trong toàn bộ tiến trình mô phỏng. 
 Ss là tổng số gói tin dữ liệu gửi bởi các nút nguồn 
 trong toàn bộ tiến trình mô phỏng.
 b) Thời gian trễ trung bình
 Thời gian trễ là khoảng thời gian (tính theo 
 giây (s)) gói tin di chuyển từ nút nguồn đến nút 
 đích. Chúng tôi sử dụng tham số thời gian trễ trung 
 bình - là tổng thời gian trễ trên tổng số gói tin nhận 
 Hình 2.3. Thuật toán khám phá lộ trình đề xuất. được ở nút đích (không tính các gọi bị mất). Thời 
 gian trễ trung bình, ký hiệu là Delaytb, được xác 
 Sau khi nhận được thông báo này, các nút sẽ định như sau: n
 / TTds-
xóa tất cả các đường đi có chứa nút bị hỏng, đồng = i = 1 _i
 Delaytb S (3.2)
thời có thể sẽ khởi động lại quá trình khám phá lộ d
 Trong đó:
trình nếu có nhu cầu định tuyến đến nút bị hỏng 
 T là thời điểm gửi gói tin tại nguồn; 
bằng cách gửi thêm một gói RREQ với số DSN mà d
 T là thời điểm nhậngói tin tại đích;
nó biết trước đó cộng thêm 1 đến các nút láng giềng s
 S là số gói tin gửi-nhận thành công.
để tìm đường đến đích. d
 c) Thông lượng trung bình
4. Các tiêu chí đánh giá mức độ tiêu thụ năng Thông lượng của các nút là tích của số gói tin 
lượng và dung lượng mỗi gói tin trong một đơn vị thời 
 Trong quá trình sử dụng mạng MANET thông gian thực hiện bởi các nút. Chúng tôi sử dụng tham 
thường, các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng tại số thông lượng trung bình là tích số gói tin truyền-
các nút mạng như: số lượng gói tin đi qua nút, thông nhận thành công và dung lượng mỗi gói tin thực 
lượng hay thời gian trễ được đánh giá theo các công hiện bởi các nút trên tổng số thời gian thực hiện mô 
thức đã biết [9,10]. Do đó, để đánh giá mức độ tiêu phỏng. Đơn vị tính là bit/giây (bps). Thông lượng 
thụ năng lượng trong mạng MANET quân sự chúng trung bình, ký hiệu là Thoughput, được xác định 
tôi đề xuất công thức để xác định các tiêu chí đánh như sau:
giá việc sử dụng năng lượng cho các nút chính SP SK#
 Thoughput = d (3.3)
cần thay đổi để phù hợp với mục tiêu và cấu trúc T
của mạng. Chúng tôi xác định các tiêu chí đánh giá trong đó:
mức độ tiêu thụ năng lượng trên tập nút SP cụ thể T là thời gian mô phỏng mạng; 
như sau: K là kích thước gói tin;
a) Tỷ lệ phát gói tin thành công
 Sd là số gói tin gửi-nhận thành công.
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 67
ISSN 2354-0575
5. Mô phỏng và phân tích kết quả 2 đều giảm đi. Tuy nhiên với giao thức AODV tỉ 
 Trong phần này, chúng tôi thiết lập mô phỏng lệ phân phối gói tin giảm nhanh khi số lưu lượng 
và đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng của các nút truyền tăng lên 15.
mạng chính dựa trên các tiêu chí: Trễ trung bình, 
Thông lượng và Tỉ lệ phân phối gói tin trên phần 
mềm mô phỏng NS2 phiên bản 2.34 theo ba kịch 
bản sau:
 1. Đánh giá hiệu năng các nút mạng trong giao 
thức AODV của mạng MANET;
 2. Đánh giá hiệu năng các nút mạng trong giao 
thức AODV có tác tử di động trong mạng MANET. 
(A-AODV)
 Bảng 1. Các tham số mô phỏng
 Tham số Giá trị
 Vùng mô phỏng 1.000 m x 1.000 m Hình 4b. Thông lượng trung bình
 Số nút di động 1.000
 Số nút SP 100 Thí nghiệm thứ 2, Hình 4b, Kêt quả mô 
 Loại lưu lượng CBR phỏng cho thấy thông lượng truyền của giao thức 
 Thông lượng truyền 11 Mbit /s A-AODV đề xuất vẫn luôn lớn hơn thông lượng 
 Kích thước gói tin 1024 byte truyền của giao thức AODV. Điều đó phản ánh cho 
 Thời gian mô phỏng 50 giây thấy khi thời gian trễ giảm thì thông lượng truyền 
 tốt hơn là đúng.
 Lớp MAC 802.11b
 Hình 4c. Trễ trung bình
 Hình 4a. Tỉ lệ phân phối gói tin
 Thí nghiệm thứ 3, Hình 4c, Trong mô phỏng 
 Thí nghiệm đầu tiên, Hình 4a, chúng tôi tiến chúng tôi thực hiện đánh giá hiệu năng của hai giao 
hành đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng dựa trên thức AODV và A-AODV. Kết quả cho thấy giao 
tiêu chí: Tỉ lệ phân phối gói tin. Kết quả mô phỏng thức A-AODV có thời gian trễ thấp hơn so với giao 
đánh giá hiệu năng của hai giao thức dựa trên tỉ lệ thức AODV. Điều này hoàn toàn đúng với đề xuất. 
phân phối gói tin. Kết quả cho thấy tỉ lệ phân phối Việc lựa chọn lộ trình theo tổng chí phí dự kiến là 
gói tin của giao thức đề xuất có ứng dụng tác tử có tốt hơn nên tốc độ truyền dữ liệu cao hơn làm giảm 
tỉ lện phân phối gói tin tốt hơn. Với số lưu lượng tắc nghẽn trong hệ thống. Tuy nhiên, khi tăng số lưu 
truyền là 5 thì tỉ lệ thành công là hơn 99%. Khi số lượng truyền phát lên thì thời gian trễ cũng tăng lên 
lưu lượng truyền tăng lên thì tỉ lệ phân phối của cả nhưng vẫn thấp hơn so với giao thức AODV.
68 Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology
 ISSN 2354-0575
6. Kết luận mạng. Kết quả mô phỏng cho thấy khi ứng dụng 
 Trong bài báo này, chúng tôi ứng dụng tác công nghệ tác tử vào trong giao thức AODV làm 
tử di động vào trong giao thức AODV của mạng hiệu năng của mạng tốt hơn. Điều này phù hợp với 
MANET để nâng cao hiệu năng hoạt động của yêu cầu thực tế của mạng MANET.
Tài liệu tham khảo
 [1]. Cung Trọng Cương, Nguyễn Thúc Hải, Võ Thanh Tú, “Một thuật toán cải tiến sử dụng tác tử di 
 động nâng cao hiệu quả giao thức định tuyến AODV”, Các công trình nghiên cứu, phát triển và ứng 
 dụng CNTT-TT, tr. 51-58, 2014.
 [2]. Baria Vanrajkumar Dineshkumar, “Improvement of Aodv Routing Protocol Based On Wireless 
 Networks“, International Journal of Engineering ResBArch and Applications, tr. 1-3, 2012.
 [3]. Binternational, “Performance Analys0069s of AODV and QAODV Protocol”, Journal of 
 Emerging Engineering ResBArch and Technology, tr. 54 – 57, 2014.
 [4]. D. S. J. De Couto, D. Aguayo, J. Bicket, and R. Morris, “A High Throughput Path Metric for Multi-
 Hop Wireless Routing,” in Int. Conf. on Mobile Computing and Networking (ACM Mobicom’03), 
 pp.134–146, 2003.
 [5]. Hashimoto et al., “Evaluation of Mobile Agent-Based Service Dissemination Schemes in 
 MANETs”, Networking and Computing (ICNC) International Conference on, Osaka, Publisher by 
 IEEE, pp. 257 - 260, 2011.
 [6]. Ishizuka et al., “A Mobile Agent Creation Mechanism for Service Collection and Dissemination in 
 Heterogeneous MANETs”, Networking and Computing (ICNC) International Conference, Okinawa, 
 Publisher by IEEE, pp. 321 – 322, 2012.
 [7]. S. Sharma and N. Sharma, “Provisioning of quality of service in MANETs by performance 
 analysis and comparison of AODV and OLSR,” Proceedings of 2011 International Conference on 
 Computer Science and Network Technology, Harbin, Publisher by IEEE, pp. 2341-2344, 2011.
 [8]. R. Draves, J. Padhye, and B. Zill, “Routing in Multi-Radio, MultiHop Wireless Mesh Networks”, 
 Int. Conf. on Mobile Computing and Networking (ACM Mobicom’04), pp. 114–128, 2004.
 [9]. RFC3561, “https://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt”, accepted 19/10/2014.
 [10]. RFC4728, “https://www.ietf.org/rfc/rfc4728.txt”, accepted 19/10/2014.
 APPLYING ELECTRONIC TECHNOLOGY IN AODV METHOD OF IMPROVING 
 PERFORMANCE FOR MANET NETWORK
Abstract:
 Mobile ad hoc network (MANET)is a special wireless network, with the advantage of being able to 
operate independently regardless of the fixed network infrastructure. , low cost, fast deployment and high 
mobility. Known for protocols such as Ad hoc On-Demand Distance Vector - AODV, Dynamic Source 
Routing – DSR... with the aim of improving the performance of the protocol in the MANET network. In this 
paper, we apply agent technology that can move from one network node to another that controls the AODV 
routing protocol in the network to improve the performance in the MANET network. We conducted an 
effective evaluation of the application of agent technology in the AODV protocol on the Network Simulator 
2(NS2) simulation software version 2.34. Experimental results show that the application of mobile agent 
technology enhances network performance, reduces latency, and improves packet transmission rates at 
network nodes.
Keywords: Mobile Ad-hoc Network MANET.
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 69