HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG 1
----------

BÀI TẬP CÁC MẠNG ADHOC KHÔNG DÂY

Tên học phần : CÁC MẠNG THÔNG TIN
VÔ TUYẾN
Mã học phần : TEL1403
Giảng viên

: NGUYỄN VIẾT ĐẢM

Sinh viên

: NGUYỄN THẾ DƯƠNG

Mã Sinh viên : B18DCVT075

Hà Nội, ngày 22 tháng 5 năm 2022


Nguyễn Thế Dương-B18DCVT075

Các mạng thông tin vô tuyến

MỤC LỤC
Câu 1. Định nghĩa mạng adhoc khơng dây.......................................................................2
Câu 2. Trình bày các nguyên lý và các thách thức khi thiết kế mạng adhoc không
dây..............................................................................................................................................2

1


Nguyễn Thế Dương-B18DCVT075

Các mạng thông tin vô tuyến

Câu 1. Định nghĩa mạng adhoc không dây
Mạng adhoc không dây là tập hợp các nút khơng dây tự lập cấu hình để tạo nên
một mạng mà không 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 thơng qua các giải thuật điều khiển phân bố)

Hình 1 - Mạng adhoc
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
Câu 2. Trình bày các nguyên lý và các thách thức khi thiết kế mạng adhoc không
dây
Đặc trưng cơ bản của một mạng adhoc khơng dây là khơng có hạ tầng nên hầu
hết các nguyên 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
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
2


Các mạng thông tin vô tuyến


Nguyễn Thế Dương-B18DCVT075

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 trọng 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 các nút đều có thể thông 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 không 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
cơng 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 quá trình định tuyến. Các nút có thể gửi trực tiếp các gói đến
nơi nhận cuối cùng thông 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 không 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 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 thông 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
3


Nguyễn Thế Dương-B18DCVT075

Các mạng thông tin vô tuyến

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 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.

4