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

CÁC MẠNG THƠNG TIN VƠ TUYẾN
TÌM HIỂU VỀ MẠNG ADHOC KHÔNG DÂY

Giảng Viên

: NGUYỄN VIẾT ĐẢM

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ MINH THƯ
Mã sinh viên

: B18DCVT419

Lớp

: D18CQVT03-B

Nhóm

: 03

Hà Nội, năm 2022

1


Mục lục

Câu 1. Định nghĩa mạng adhoc không dây……………………………………………….2

Câu 2. Trình bày các nguyên lý và các thách thức khi thiết kế mạng adhoc không dây…2

1


Câu 1. Định nghĩa mạng adhoc không dây
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. Khi đó, 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)

Mạng ad hoc
Câu 2. Trình bày các nguyên lý và các thách thức khi thiết kế mạng adhoc không dây
Đặc điểm căn bản nhất của một mạng ad hoc khơng dây là khơng có hạ tầng và vì thế
hầu hết các nguyên 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

2


động kết nối thông tin trực tiếp với điểm truy nhập tập trung được nối đến mạng internet
đừơng 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 thông 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 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 adhoc
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 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 công suất phát, mọi nút đều có thể phát tín hiệu trực tiếp đến một nút khác. Nếu công 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 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, nhiễu mạnh thì chúng khơng thể kết nối trực tiếp với nhau. Kết nối mạng có
thể thay đổi nếu các nút nhập hoặc rời mạng. Có thể điều khiển được sự kết nối này bằng
cách thích ứng công suất phát của mạng hiện thời khi xuất hiện một nút mới. Tính linh họa
trong kết nối liên kết nhận được từ 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 có thể 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

3


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 nằm phân tán theo vùng địa lý,
hỗ trợ khả năng định cỡ, điều khiển phân bố. Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến việc hỗ trợ
tốc độ số liệu cao, trễ nhỏ sẽ khó khăn hơn nhiều so với các kênh không dây đơn chặng trong
các hệ thống tổ ong, các mạng WLAN. Đây là một trong số các khó khăn của mạng adhoc
không 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 thông 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 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
tốn 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

4