Nguyễn Cơng Đạt

BỘ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

BÁO CÁO MƠN HỌC

CÁC MẠNG THƠNG TIN VƠ TUYẾN
Đề: Tìm hiểu về mạng adhoc khơng dây

Nhóm môn học
Giảng viên
Sinh viên thực hiện
Mã sinh viên
Ngày nộp

:
:
:
:

03
Nguyễn Viết Đảm
Nguyễn Công Đạt
B18DCVT086
: 22/5/2022

Hà Nội – 2022


Nguyễn Công Đạt

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). 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

1


Nguyễn Cơng Đạt

Câu 2: Trình bày ngun lý và 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 không 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 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 quảng bá 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
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 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 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 cịn 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
2


Nguyễn Công Đạt


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 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.


3