Đào Đình Đồn

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

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

Họ tên sinh viên : ĐÀO ĐÌNH ĐỒN
Mã sinh viên :

B18DCVT101

Thời gian nộp:

22/05/2022

Giảng viên:

Nguyễn Viết Đảm

Hà Nội 05/2022
1


Đào Đình Đồn
Câu 1: Định nghĩa mạng ADHOC khơng 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

Câu 2: Trình bày nguyên lý và thách thức khi thiết kế mạng không dây 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).
2


Đào Đình Đồn
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 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 thông 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 khơng 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 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. Cần lưu ý rằng các giao thức phân bố thường tiêu thụ khá

3


Đào Đình Đồn
nhiều năng lượng trong q 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 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 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