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

------

MÔN HỌC
CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Đề tài :
“Mạng Adhoc không dây”
Giảng viên: THẦY NGUYỄN VIẾT ĐẢM

Họ và tên:

Hà Long Quyền

Lớp :

D18CQVT05-B

Mã sinh viên:

B18DCVT341

STT:

56

Hà Nội, tháng 5/2022

Mục lục
I. Mạng Adhoc không dây ................................................................... 3
1. Định nghĩa ...................................................................................... 3
2. Ứng dụng ........................................................................................ 4
3. Ưu nhược điểm của mạng adhoc không dây ................................. 6
II. Các nguyên lý và các thách thức thiết kế mạng ad hoc không
dây
1. Các nguyên lí ................................................................................. 8
2. Các thách thức thiết kế ................................................................. 10

2|Page


I. Mạng Adhoc không dây
1. Định nghĩa
Mạng ad hoc 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
(Hình 1). Khơng cần hạ tầng, các máy di động tự mình xử lý điều khiển cũng như
các nhiệm vu nối mạng cần thiết (thường thông qua các giải thuật điều khiển phân
bố).

Hình 1: Mạng adhoc

Có thể đưa ra hai định nghĩa liên quan đến ad hoc:
1) “ được tạo ra hay được sử dụng cho các vấn đề đặc thù hay tức thì”.
2) “được cấu thành từ bất cứ thứ gì khả dụng tức thì”.
Các định nghĩa này thể hiện được hai lợi chính của của các mạng ad hoc là chúng
có thể được tạo ra cho các ứng dụng đặc thù và từ bất cứ nút mạng khả dụng. Các
mạng khơng dây ad hoc cũng có các tính năng khác như khơng địi hỏi lắp đặt và
bảo dưỡng mạng hạ tầng tốn kém. Ngoài ra chúng cũng rất bền vững do tinh chất

phân bố, dự phòng nút và khơng có các điểm sự cố đơn. Chúng có thể được lắp đặt
và lập lại cấu hình dễ ràng.
Tóm lại, Mạng ad hoc 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 không yêu cầu thiết bị hạ tầng mạng điển hình, chẳng hạn như bộ định
tuyến khơng 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.

3|Page


2. Ứng dụng
Bản chất tự lập cấu hình và khơng cần hạ tầng khiến cho các mạng không dây ad
hoc trở nên hấp dẫn đối với nhiều ứng dụng mặc dù điều này có thể phải trả giá
bằng giảm cấp hiệu năng rất lớn. Không cần hạ tâng là một mong muốn rất lớn đối
với các hệ thống thương mại giá thành thấp, vì nó tránh được đầu tư lớn cho xây
dựng và vận hành mạng, nhất là giá thành triển khai tăng cùng với sự thành công
của mạng.
Dưới đây sẽ đề cập đến một số ứng dụng của mạng adhoc không dây :
Các mạng số liệu
Các mạng số liệu không dây ad hoc trước hết hỗ trợ trao đổi số liệu giữa các máy
tính xách tay, máy tính cầm tay, các PDA và thiết bị thơng tin khác. Nói chung các
mạng số liệu này nằm trong ba loại dựa trên vùng phủ: các mạng LAN, các mạng
MAN và các mạng WAN.
Các mạng LAN dựa trên hạ tầng mạng rất phổ biến hiện nay và cung cấp hiệu năng
tốt với giá thành thấp. Tuy nhiên các mạng số liệu không dây ad hoc có một số ưu
điểm so với các mạng số liệu dựa trên ha tầng. Trước tiên vì chỉ cần một điểm truy
nhập kết nối đến hạ tầng hữu tuyến đường trục nên sẽ giảm giá thành và các u
cầu lắp đặt. Ngồi ra trong khi khơng hiệu quả khi các nút phải kết nối qua một
điểm truy nhập hay trạm gốc trong các mạng không dây dựa trên hạ tầng, thì các

thiết bị khơng dây cạnh nhau trong mang ad hoc khơng dây có thể trao đổi thông
tin trực tiếp chứ không cần định tuyến qua một nút trung gian.
Các WAN không dây ad hoc cần thiết cho các ứng dụng trong đó hạ tầng mạng cần
thiết để bao phủ các vùng rộng lớn quá tốn kém hoặc không thể triển khai. Chẳng
hạn các mạng cảm biến có thể rơi vào các vùng xa xơi trong đó không thể phát
triển hạ tầng.
Các mạng nhà
Các mạng nhà được dự kiến để hỗ trợ thông tin gữa các máy tính PC, laptop, PDA,
điện thọai khơng dây, các thiết bị thông minh, các thiết bị giám sát và an ninh, các
thiết bị điện tử dân dụng và các hệ thống giải trí tại mọi vị trí bên trong và xung
quanh nhà. Các mạng này có thể tạo nên các phịng thơng minh có thể cảm biến
con người và sự di động cùng như điều chỉnh ánh sáng, sưới ấm một cách phù hợp,
cũng như tạo ra các “căn nhà khả tri” trong đó các bộ cảm biến và các máy tính của
mạng được sử dụng để hỗ trợ cuộc sống cuả các người già và người khuyết tật.
Mạng trong nhà cũng bao gồm :

4|Page


 Các hệ thống video hay các hệ thống giám sát bằng cảm biến thông minh để
kết hợp, giải nghĩa số liệu và cảnh báo cho chủnhà cũng như cảnh sát hay
lực lượng cứu hỏa về các hiện tượng bất thường.
 các thiết bị thông minh cộng tác với nhau sử dụng internet để điều khiển từ
xa, cập nhật phần mềm và lập lịch bảo dưỡng.
 các hệ thống giải trí cho phép truy nhập đầu VCR, bộ chuyển đổi truyền
hình hay PC từ mọi hệ thống video và dàn âm thanh sterrio trong nhà.
Các mạng thiết bị
Các mạng thiết bị hỗ trợ các kết nối không dây cự ly ngắn giữa các thiết bị. Các
mạng này được dự kiến trước hết là để thay thế các kết nối bất tiện bằng cáp bằng
các kết nối không dây. Như vậy sẽ loại bỏ được cáp nối và các conectơ giữa và

máy di động, modem, đầu nghe, PDA, máy tính, máy in, máy chiếu, các điểm truy
nhập mạng và các thiết bị khác. Các các công nghệ động lực cho các mạng này là
các công nghệ vô tuyến giá thành thấp có khả năng nối mạng như Bluetooth,
Zigbee và UWB (Ultrra-wide Band). Các cơng nghệ vơ tuyến được tích hợp trong
các thiết bị điện tử thương mại để cung cấp khả năng nối mạng giữa các thiết bị.
Các mạng cảm biến
Các mạng cảm biến bao gồm các nút nhỏ có khả năng cảm biến, tính tốn và nối
mạng vơ tuyến, như vậy các mạng này quy tụ của ba công nghệ quan trọng. Các
mạng cảm biến có tiềm năng rất lớn cho các các ứng dụng dân sự và quân sự. Các
bộ cảm biến này có thể được sử dụng đẻ nhận dạng và theo dõi các mục tiêu và
cũng có thể được sử dụng như là tuyến đầu tiên phát hiện các kiểu tấn công khác
nhau. Các mạng này cũng có thể hỗ trợ sự chuyển động của các xe khơng người
lái.
Các thí dụ về các mạng cảm biến cho môi trường nhà bao gồm: các công tơ điện,
khi đốt và nước cho phép đọc được từ xa bằng các kết nối không dây. Sự sử dụng
rông rãi các thiết bị đo đơn giản trong nhà có thể hỗ trợ nhận dạng và điều chỉnh
các thiết bị trong nhà như: điều hồ khơng khi, lị sưởi bằng nước nóng, là các thiết
bị tiêu thụ nhiều điện và khí ga.
Hệ thống điều khiển phân tán
Mạng Ad hoc không dây cũng cho phép các ứng dụng điều khiển phân tán bằng
các máy móc, các bộ cảm biến và các bộ dẫn động từ xa liên kết với nhau thông
qua các kênh thông tin không dây. Các mạng như vậy cho phép điều phối các khối
di động không người điều khiển và giảm đáng kể chi phí bảo trì và lập lại cấu hình
so với các hệ thống điều khiển phân tán sử dụng các kết nối thông tin hữu tuyến.

5|Page


Mạng ad hoc khơng dây có thể được sử dụng để hỗ trợ điều khiển phối hợp nhiều
xe trong một hệ thống đường cao tốc tự động, điều khiển từ xa q trình sản xuất

và các q trình cơng nghiệp và phối hợp các xe quân sự được vận chuyển bằng
hàng không (Airborne Vehicle) không người điều khiển.

3. Ưu nhược điểm của mạng adhoc không dây
 Ưu điểm :
Các lợi ích của mạng ad hoc không dây bao gồm:
 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 khơng 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.

6|Page


 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.

7|Page


II. Các nguyên lý và các thách thức thiết kế mạng ad
hoc khơng dây
1. Các ngun lí
Đặc điểm căn bản nhất của một mạng ad hoc không dây là không có hạ tầng và vì
thế hầu hết các ngun lý thiết kế cũng như các thách thức bắt nguồn từ đặc điểm
này. Ta có thể minh họa sự khơng có hạ tầng này bằng cách so sánh với các mạng
không dây phổ biến khác như: các mạng tổ ong và các mạng WLAN. Các hệ thống
tổ ong chia vùng địa lý thành các ô và các đầu cuối di động trong một ô kết nối
thông tin với một trạm gốc đặt tại tâm ô được nối đến mạng hữu tuyến đường truc.
Vì thế khơng có kết nối trực tiếp giữa các đầu cuối di động.
Tất cả kết nối thông tin đều phải qua trạm gốc theo định tuyến một chặng. Các
trạm gốc và mạng đường trục thực hiện các chức năng nối mạng bao gồm nhận
thực, định tuyến cuộc gọi và chuyển giao. Hầu hết các mạng WLAN đều có kiến
trúc một chặng tập trung: các nút di động kết nối thông tin trực tiếp với điểm truy
nhập tập trung được nối đến mạng interrnet đường trục. và điểm truy nhập thực
hiện tất cả các chức năng điều khiển và nối mạng cho tất cả các nút di động. Trái

lại mạng ad hoc 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 và định tuyến có thể sử dụng
các nút mạng trung gian để chuyển tiếp.
Mạng ad hoc có thể tạo nên một cấu trúc hay một phân cấp nút, hoặc cố định hoặc
động. Chẳng hạn đê cải thiện độ tin cậy, khả năng định cỡ và dung lượng, rát nhiều
mạng ad hoc không dây tạo nên một hạ tầng đường trục từ một tập con các nút
trong mạng. Nếu một nút trong tập con đường trục này rời mạng, mạng có thể lập
lại được cấu hình đường trục. Như vậy, mạng ad hoc 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. Tuy nhiên tính chất quảng bá của các kênh vơ tuyến trong
các mạng ad hoc không dây làm nên điểm khác biệt so với các mạng hữu tuyến.
Đặc biệt, nếu đủ công suất phát, mọi nút đều có thể phát tín hiệu trực tiếp đến một
nút khác. Nếu công suất cố định, thông thường SINR của liên kết giữa hai nút
thông tin sẽ giảm khi khoảng cách giữa các nút này giảm, ngoài ra SINR thay đổi
ngẫu nhiên do điều kiện truyền sóng và nhiễu.

8|Page


Các giá trị SINR của các liên kết khác nhau được minh họa bằng các đường có độ
rộng khác nhau trên hình 2. Như vậy về mặt lý thuyết tất cả các nút 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 hoặc nhiễu mạnh. Thì có thể
chúng khơng thể kết nối trực tiếp với nhau.

Két nối mạng cũng có thể thay đổi nêu các nút mạng nhập hoặc rời mạng và có thể
điều khiển được sự kết nối này bằng cách thích ứng cơng suất phát của mạng hiện
thời khi xuất hiện của một nút mới. Tính linh hoạt trong kết nối liên kết nhận được
từ việc thay đổi các thông số liên kết như công suất và tốc độ số liệu liên quan rất
lớn đến qua trình định tuyến. Các nút có thể gửi trực tiếp các gói đến nơi nhận cuối

cùng thông qua định tuyến một chặng chừng nào SINR còn lớn hơn một ngưỡng
tối thiểu nào đó.
Tuy nhiên thơng thường đối với định tuyến một chặng SINR rất kém vì thế phương
pháp này có thể gây ra nhiễu quá lớn đến các nút xung quanh. Trong hầu hết các
mạng khơng dây ad hoc 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 theo hàm mũ, nên việc
sử dụng các chuyển tiếp trung gian có thể giảm đáng kể tổng công suất phát (tổng
công suất phát cần thiêt cho nút nguồn và các nút chuyển tiếp) để truyền dẫn một
gói từ đầu cuối đến đầu cuối.
9|Page


Định tuyến đa chặng sử dụng các nút trung gian là tính năng then chốt của một
mạng khơng dây ad hoc: nó cho phép thơng tin giữa các nút nằm phân tán theo
vùng địa lý và hỗ trợ khả năng định cỡ cũng như điều khiển phân bố. Tuy nhiên
điều này sẽ dẫn đến việc hỗ trợ tốc độ số liệu cao và trễ nhỏ khó khăn hơn nhiều so
với các kênh không dây đơn chặng trong các hệ thống tổ ong và các mạng WLAN.
Đây là một trong số các khó khăn khi cần hỗ trợ các yêu càu tốc độ số liệu cao và
trễ nhỏ (như video) trên mạng không dây ad hoc.

2. Các thách thức thiết kế
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. 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 khơng dây định cỡ đến các mạng kích cỡ lớn vẫn còn 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 toán năng lượng,
nhưng việc có các nút chuyển vào chế độ ngủ sẽ phức tạp hóa điều khiển và định
tuyến. Thực chất theo một cách nào đó, hạn chế năng lượng ảnh hưởng lên tất cả
các giao thức mạng và vì thế cần tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng cho tất cả các khía
cạnh thiết kế mạng.
10 | P a g e


 Các thách thức chính mà mạng adhoc phải đối mặt :
 Tiết kiệm năng lượng: Nod trong mạng Adhoc được trang bị số lượng pin hạn
chế.
 Cấu trúc liên kết mạng khơng có cấu trúc hoặc thay đổi theo thời gian: Do tính
di động, điều đó làm cho cấu trúc liên kết mạng thường khơng có cấu trúc và
làm cho q trình tối ưu hóa trở nên khó khăn.
 Khả năng mở rộng: Trong một số trường hợp, sẽ có một số lượng lớn các nút.

 Chất lượng truyền thơng thấp: Nhìn chung, mạng khơng dây kém tin cậy hơn
mạng có dây. Ngồi ra, chất lượng của mạng có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu
tố môi trường.
 Trong các mạng adhoc khơng dây, gói dữ liệu là khơng an tồn. Thơng qua
xác thực hàng xóm, người dùng có thể biết nó lân cận người dùng thân thiện
hay thù địch. Để bảo mật gói tin, chúng ta phải sử dụng kỹ thuật mã hóa dữ
liệu.
 QoS của mạng adhoc khơng dây khơng chỉ phụ thuộc vào tài ngun có sẵn
mà cịn phụ thuộc vào tỉ lệ tính di động của các nguồn. Ba hạn chế chính liên
quan đến chất lượng dịch vụ là Băng thông ràng buộc, Cấu trúc liên kết động
của mạng, Khả năng xử lý và lưu trữ hạn chế của các nút di động.

11 | P a g e