HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

KHOA VIỄN THƠNG 1

BÀI TẬP CÁC MẠNG THƠNG TIN
VƠ TUYẾN
GIẢNG VIÊN
NHĨM MƠN HỌC
SINH VIÊN
MÃ SINH VIÊN
LỚP

: NGUYỄN VIẾT ĐẢM
: 03
: HỒ THỊ MINH ANH
: B18DCVT012
: D18CQVT04-B

Hà Nội - 5/2022


Câu 1: Định nghĩa ad hoc không dây.
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. Không cần hạ tầng,
các máy di động tự mình xử lý điều khiển cũng như các nhiệm vu nối mạng cầnthiết (thường
thông qua các giải thuật điều khiển phân bố).

Hình 1. Mạng ad hoc
Câu 2: Trình bày nguyên lí và các thách thức thiết kế mạng ad hoc khơng dây.
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 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, ráp 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
1


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. Việc khơng có cấu
trúc chuẩn cũng phổ biến trong các mạng hữu tuyến. 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. SINR của liên kết quyết định hiệu năng thông tin của liên
kết: tốc độ số liệu và xác suất mất gói hay BER. Thơng thường các liên kết có SINR rất
thấp khơng được sử dụng do hiệu năng qua kém dẫn đến chỉ có kết nối một phần trong
mạng như thấy trên 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 của các liên kết khác nhau
được minh họa bằng các đường có độ rộng khác nhau trên hình 1. 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 q xa hoặc điều kiện truyền sóng khơng tốt hoặc nhiễu mạnh. Thì có
thể chúng khơng thể kết nối trực tiếp với nhau. Kết nối mạng cũng có thể thay đổi nếu 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 cịn lớn hơn một ngưỡng tối
thiểu nào đó. Tuy nhiên thông 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.

2


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.
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.
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 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 không 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
3


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