HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG I

CÁC MẠNG THƠNG TIN VƠ
TUYẾN

TÌM HIỂU VỀ MẠNG ADHOC KHƠNG DÂY

Giảng viên

: Nguyễn Viết Đảm

Thời gian nộp : 22/05/2022
Sinh viên

:Nguyễn Thu Phương

Mã sinh viên : B18DCVT327

Hà Nội, tháng 5/2022


MỤC LỤC
Câu 1: Định nghĩa mạng ADHOC không dây. ................................................. 3
Khái niệm: ......................................................................................................... 3
Ứng dụng ........................................................................................................... 3
Ưu nhược điểm của mạng ADHOC khơng dây: ........................................... 4
Câu 2: Trình bày ngun lý và thách thức khi thiết kế mạng không dây
ADHOC không dây ............................................................................................. 5

Câu 1: Định nghĩa mạng ADHOC không dây.
 Khái niệm:
Mạng ADHOC không dây là tập hợp các nút không dây tự lập cấu hình để tạo
nên một mạng mà khơng cần sự hỗ trợ của bất cứ một hạ tầng được thiết lập trước nào.
Khiđó, các máy di động tự mình xử lý điều khiển cũng như các nhiệm vụ nối mạng cần
thiết(thường thông qua các giải thuật điều khiển phân bố). Các đường không liên tục biểu thị
cho sự không kết nối được do SINR thấp Độ rộng các đường các lớn thì mức SINR càng
cao.

Hình 1: Mạng ADHOC
Mạng ADHOC không dây (WANET) là một loại mạng cục bộ (LAN) được xây
dựng tự phát để cho phép hai hoặc nhiều thiết bị không dây được kết nối với nhau mà
khơng u cầu thiết bị hạ tầng mang điển hình, chẳng hạn như bộ định tuyến không dây
hoặc điểm truy cập. Mỗi thiết bị trong mạng sẽ chuyển tiếp dữ liệu khơng dành cho chính
nó đến các thiết bị khác.
 Ứng dụng
-

Đáp ứng nhu cầu truyền thơng mang tính chất tạm thời: tại một địa điểm trong
một thời gian nhất định, như trong một cuộc hội thảo hay trong một lớp học, ...Việc


xây dựng một mạng mang tính chất tạm thời để truyền thông với nhau diễn ra trong
một thời gian ngắn. Nếu ta thiết lập một mạng có cơ sở hạ tầng, dù là mạng không
dây vẫn rất tốn kém về tài chính, nhân lực và cả về thời gian. Do đó, trong những
trường hợp này thì việc xây dựng một mạng di động ad-hoc là thích hợp nhất.
-

Hỗ trợ khi xảy ra thiên tai, hỏa hoạn: khi xảy ra thiên tai, hỏa hoạn ở một nơi nào
đó, cơ sở hạ tầng ở đó như máy chủ, các máy trạm và đường dây, ... có thể bị phá

hủy dẫn đến hệ thống mạng bị tê liệt là hồn tồn khó tránh khỏi. Vì thế, việc thiết
lập nhanh chóng một mạng có tính tin cậy mà khơng cần cơ sở hạ tầng để đáp ứng
nhu cầu truyền thông, giúp khắc phục, giảm tổn thất sau thiên tai, hỏa hoạn là cần
thiết. Mạng di động ad-hoc lại là một lựa chọn thích hợp cho những tình huống như
vậy.

-

Đáp ứng vấn đề truyền thơng tại những nơi xa trung tâm, các vùng sâu, vùng xa:
tại những nơi xa trung tâm, dân cư thưa thớt hay những vùng sâu, vùng xa, việc
thiết lập một mạng có cơ sở hạ tầng là rất tốn kém và khó khăn. Cho nên, ở những
nơi này, giải pháp được đưa ra là sử dụng mạng di động adhọc hay các mạng vệ
tinh.

-

Tính hiệu quả: trong một số ứng dụng nào đó, nếu sử dụng dịch vụ mạng có cơ sở
hạ tầng có thể hiệu quả khơng cao bằng việc dùng mạng di động adhọc. Ví dụ như
với một mạng có cơ sở hạ tầng, do được điều khiển bởi một base station nên các
nút mạng muốn truyền thông với nhau đều phải thơng qua nó. Ngay cả khi hai nút
mạng ở gần nhau, chúng cũng không thể trực tiếp truyền thông với nhau mà phải
chuyển tiếp qua một base station ở xa. Điều đó gây ra sự lãng phí thời gian và băng
thơng mạng. Trong khi đó, nếu sử dụng mạng di động ad-hoc thì việc truyền thơng
giữa hai nút mạng đó lại trở nên vơ cùng dễ dàng và nhanh chóng. Hai nút mạng
gần nhau có thể truyền thông trực tiếp với nhau mà không cần phải thông qua thiết
bị trung gian nào khác.
 Ưu nhược điểm của mạng ADHOC không dây:

 Ưu điểm:



-

Bởi vì các mạng adhoc khơng u cầu phần cứng cơ sở hạ tầng như điểm truy cập
hoặc bộ định tuyến không dây, các mạng này cung cấp phương thức giao tiếp trực
tiếp giữa khách hàng với khách hàng với chi phí thấp.

-

Mạng đặc biệt rất dễ cấu hình và cung cấp một cách hiệu quả để giao tiếp với các
thiết bị lân cận khi điều cốt yếu là thời gian và việc chạy hệ thống cáp là không khả
thi.

-

Các mạng adhoc thường được bảo mật để bảo vệ khỏi các cuộc tấn cơng, vì đặc
tính tạm thời, thường ngẫu hứng của chúng có thể khiến chúng dễ bị tấn công trước
các mối đe dọa bảo mật.

-

Mạng adhoc liên kết một số lượng nhỏ thiết bị có thể là lựa chọn thiết thực hơn so
với mạng dựa trên cơ sở hạ tầng truyền thống có thể kết nối nhiều thiết bị hơn.

 Nhược điểm:
-

Các thiết bị trong mạng adhoc không thể tắt tính năng phát sóng SSID giống như
các thiết bị ở chế độ cơ sở hạ tầng có thể. Do đó, những kẻ tấn cơng có thể tìm và
kết nối với một thiết bị đặc biệt nếu chúng nằm trong phạm vi tín hiệu.


-

Các tùy chọn bảo mật bị hạn chế do thiếu các dịch vụ cơ sở hạ tầng mạng, chẳng
hạn như quyền truy cập vào máy chủ RADIUS (dịch vụ người dùng quay số xác
thực từ xa) cho mục đích xác thực.

-

Mạng adhoc khơng dây khơng thể kết nối các mạng LAN có dây hoặc với internet
mà không cần cài đặt cổng mạng chuyên dụng.

-

Các thiết bị chỉ có thể sử dụng Internet nếu một trong số chúng được kết nối và chia
sẻ nó với những thiết bị khác. Khi bật tính năng chia sẻ internet, ứng dụng khách
thực hiện chức năng này có thể gặp sự cố về hiệu suất , đặc biệt nếu có nhiều thiết
bị được kết nối với nhau.

-

Chế độ adhoc yêu cầu sử dụng nhiều tài nguyên hệ thống điểm cuối hơn, vì bố cục
mạng vật lý thay đổi khi thiết bị được di chuyển xung quanh; ngược lại, một điểm
truy cập trong chế độ cơ sở hạ tầng thường đứng yên từ góc độ thiết bị đầu cuối.

Câu 2: Trình bày nguyên lý và thách thức khi thiết kế mạng không dây ADHOC
không dây


Đặc trưng cơ bản của một mạng adhoc không dây là khơng có hạ tầng nên hầu

hết các ngun lý thiết kế, các thách thức đều bắt nguồn từ đây. Mạng adhoc khơng dây
có kết nối thơng tin đồng cấp, các chức năng điều khiển và nối mạng được phân bố trong
tất cả các nút mạng; định tuyến có thể sử dụng các nút mạng trung gian để chuyển tiếp
Mạng adhoc có thể tạo nên một cấu trúc hay một phân cấp nút (cố định hoặc di động)
Chẳng hạn, để cải thiện độ tin cậy, khả năng định cỡ, dung lượng, rất nhiều mạng
adhockhông dây tạo nên một hạ tầng đường trục từ một tập con các nút trong mạng. Nếu
mộtnút trong tập con đường trục này rời mạng, mạng có thể lập lại được cấu hình đường
trục. Như vậy, mạng adhoc khơng dây có thể tạo lập kết cấu để cải thiện hiệu năng mạng.
Tuy nhiên, kết cấu này không phải là yêu cầu thiết kế căn bản của mạng. Hầu hết các
mạng MAN và WAN bao gồm cả Internet có cấu trúc adhoc. Tuy nhiên tính chất quan
rbá của các kênh vô tuyến trong mạng adhoc không dây làm nên điểm khác biệt so với
các mạng hữu tuyến. Nếu đủ cơng suất phát, mọi nút đều có thể phát tín hiệu trực tiếp
đến một nút khác. Nếu cơng suất cố định thì theo như thơng thường, SINR của liên kết
giữa hai nút thông tin sẽ giảm khi khoảng các giữa các nút này giảm, ngoài ra SINR thay
đổi ngẫu nhiên do điều kiện truyền sóng và nhiễu. SINR quyết định hiệu năng thông tin
của liên kết: tốc độ số liệu, xác suất mất gói hay BER. Thơng thường cá liên kết có SINR
rất thấp khơng được sử dụng do hiệu năng quá kém dẫn đến chỉ có kết nối một phần trong
mạng như trong hình 1. Tuy nhiên các nút có thể thích ứng với SINR bằng cách sử dụng
điều chế thích ứng hay điều khiển cơng suất. Các giá trị SINR được minh họa bằng các
đường có độ rộng khác nhau trên hình 1. Như vậy, về mặt lý thuyết, tất cả cácnút đều có
thể thơng tin trực tiếp đến một nút khác bất kỳ. Tuy nhiên, nếu khoảng cách giữa các nút
mạng quá xa hoặc điều kiện truyền sóng khơng tốt, nhiễu mạnh thì chúng khơng thể kết
nối trực tiếp với nhau. Kết nối mạng có thể thay đổi nếu các nút nhập hoặcrời mạng. Có
thể điều khiển được sự kết nối này bằng cách thích ứng công suất phát củamạng hiện thời
khi xuất hiện một nút mới. Tính linh họa trong kết nối liên kết nhận đượctừ việc thay đổi
các thông số liên kết như công suất, tốc độ số liệu liên quan rất lớn đến q trình định
tuyến. Các nút có thể gửi trực tiếp các gói đến nơi nhận cuối cùng thơng qua định tuyến
một chằng chừng nào SINR còn lớn hơn một ngưỡng cho phép. Tuy nhiên, SINR thường
rất kém đối với định tuyến một chặng. Vì vậy, phương pháp này cóthể gây nhiễu quá lớn
đến các nút xung quanh. Trong hầu hết các mạng adhoc khơng dây, các gói thường được

gửi từ một nút mạng đến nơi nhận cuối cùng thông qua định tuyến nhiều chặng bằng cách


chuyển tiếp qua các nút trung gian. Vì tổn hao đường truyền tỷ lệ với khoảng cách thoe
hàm mũ nên việc sử dụng chuyển tiếp trung gian có thể giảm đáng kể tổng công suất phát
(cho nút nguồn và các nút chuyển tiếp) để truyền dẫn một gói từ nguồn đến đích. Định
tuyến đa chặng sử dụng các nút trung gian là tính năng then chốt của một mạng adhoc
khơng dây: nó cho phép thơng tin giữa các nút nằmphân tán theo vùng địa lý, hỗ trợ khả
năng định cỡ, điều khiển phân bố. Tuy nhiên, điềunày cũng dẫn đến việc hỗ trợ tốc độ số
liệu cao, trễ nhỏ sẽ khó khăn hơn nhiều so với các kênh khơng dây đơn chặng trong các
hệ thống tổ ong, các mạng WLAN. Đây là mộttrong số các khó khăn của mạng adhoc
khơng dây.
Các mạng không dây ad hoc với số lượng các nút lớn cần phải có khả năng định
cỡ. Chìa khóa cho định cỡ là các giải thuật điều khiển mạng phân bố: các giải thuật điều
chỉnh hiệu năng tại chỗ theo điều kiện địa phương. Để loại bỏ việc sử dụng thông tin và
các tài nguyên điều khiển tập trung, các giao thức phải có thể định cỡ khi mạng phát
triển, vì chúng chỉ dựa trên thơng tin địa phương. Nghiên cứu khả định cỡ giao thức
trong các mạng không dây ad hoc chủ yếu tập trung lên tự tổ chức, định tuyến phân bố,
quản lý di động và an ninh. Cần lưu ý rằng các giao thức phân bố thường tiêu thụ khá
nhiều năng lượng trong quá trình xử lý tại chỗ và trao đổi bản tin. Vì thế cần cân nhắc
giữa khối lượng xử lý tại chỗ và phát thơng tin đến vị trí trung tâm để xử lý. Vấn đề này
đặc biệt rõ ràng trong các mạng cảm biến nơi mà các nút mạng gần nhau có các số liệu
tương quan và cũng cộng tác trong việc định truyền số liệu qua mạng. Hầu hết các nghiên
cứu thực nghiệm về khả năng định cỡ đều tập trung lên các mạng khá nhỏ (ít hơn 100
nút), trong khi đó rất nhiều các ứng dụng mạng ad hoc đặc biệt là các mạng cảm biến có
đến hàng trăm hoặc hàng nghìn nút và thậm chí nhiều hơn nữa. Vì thế khả năng của các
giao thức mạng không dây định cỡ đến các mạng kích cỡ lớn vẫn cịn chưa rõ.
Hạn chế năng lượng là một thách thức lớn khác trong mạng không dây ad hoc.
Các hạn chế này xuất phát từ việc các nút mạng được cấp nguồn từ pin không thể nạp
lại (chẳng hạn các mạng cảm biến). Các hạn chế năng lượng ảnh hưởng lớn lên lớn lên

các xem xét khi thiết kế. Trước hết khơng cịn khái niệm tốc độ số liệu vì chỉ một số
lượng bit hữu hạn là có thể được phát tại từng nút mạng trước khi pin chết. Cũng cần
cân nhắc giữa độ dài bit và tiêu thụ năng lượng sao cho bằng cách gửi đi các bit chậm
hơn sẽ duy trì năng lượng phát lâu hơn. Khai thác chờ có thể tiêu tốn khá nhiều năng


lượng, vì thế cần áp dụng chế độ ngủ để bảo tốn năng lượng, nhưng việc có các nút
chuyển vào chế độ ngủ sẽ phức tạp hóa điều khiển và định tuyến.