z

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

BÀI TẬP MÔN HỌC
CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Giảng viên :

NGUYỄN VIẾT ĐẢM

Sinh viên :

TRẦN XUÂN HIẾU

Mã sinh viên: B18DCVT163
Nhóm MH:

03

Ngày nộp:

22/05/2022

HÀ NỘI - 2022


Trần Xuân Hiếu - B18DCVT163

1. Định nghĩa mạng ad hoc không dây
Mạng ad hoc không dây là một tập nút (thiết bị) di động không dây tạo thành một mạng
tạm thời, và mạng này khơng cần sử dụng bất kì hạ tầng mạng hay hệ thống quản lý tập
trung nào. Các nút có thể tự do di chuyển ngẫu nhiên và có khả năng tự tổ chức. Điều
này làm cho topo khơng dây của mạng ad hoc có thể thay đổi nhanh chóng và khơng thể
đốn trước được.
Mạng ad hoc là mạng có thể hoạt động trong một mơ hình độc lập hoặc có thể được kết
nối với tới mạng Internet. Tính đa chặng, tính di động và việc kích thước mạng lớn kết
hợp với sự không động nhất về mặt thiết bị, băng thông và năng lượng pin khiến cho
việc thiết kế một giao thức định tuyến đầy đủ cho mạng ad hoc là một thử thách khơng
hề nhỏ.

2.Trình bày các nguyên lý và các thách thức thiết kế mạng ad hoc không dây
2.1. Nguyên lý thiết kế mạng ad hoc khơng dây
Kiến trúc của mạng ad hoc có thể ở dạng phân cấp hoặc phẳng.
Trong mạng tổ chức có kiến trúc phẳng, mỗi địa chỉ được nhận dạng duy nhất và khơng
chứa bất kỳ thơng tin gì về một trạm nào khác, khơng cần quản lý tính di động vì tất cả
các nút có thể thấy nhau qua giao thức định tuyến. Các giải thuật định tuyến phẳng như
DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) và WRP (Wireless Routing Protocol),
các bảng định tuyến có thơng tin tới tất cả các trạm trong mạng tự tổ chức. Tuy nhiên
giải thuật định tuyến phẳng khơng có khả năng mở rộng tốt.
Để điều khiển tái sử dụng không gian kênh và giảm tiêu đề thông tin định tuyến, cần
triển khai cơ cấu phân cấp. Phân cụm là kỹ thuật thông dụng nhất được dùng trong kiến
trúc định tuyến phân cấp. Chia các trạm của mạng tự tổ chức thành một số cụm tách rời
hoặc phân cấp. Một nút được cử làm cụm chủ cho mỗi cụm, cụm chủ này chứa thông
tin của các thành phần trong cụm. Các nút không phải là cụm chủ được gọi là nút bình
thường. Khi một nút bình thường gửi gói, nút có thể gửi gói tới cụm chủ để gói được
định tuyến tiếp tới đích. Giao thức định tuyến phân cụm gồm CGSR (Clusterhead
Gateway Switch Routing) và CBRP (Cluster-Based Routing Protocol). Định tuyến phân
cấp liên quan tới việc phân cụm, quản lý địa chỉ và tính di động.

2.2. Các thách thức thiết kế mạng ad hoc không dây
Thiết bị thông tin di động bị hạn chế về lượng điện năng có sẵn. Do di động thường
xuyên, họ không thể được kết nối với một nguồn điện cố định. Các thiết bị này được cấp
điện bằng pin nhỏ, các pin này chỉ thể cung cấp một số lượng hạn chế năng lượng. Kết
quả là, các thiết bị di động cần phải giảm thiểu việc sử dụng năng lượng để tăng tuổi thọ
của chúng. Điều này đã thu hút sự chú ý của cộng đồng nghiên cứu và ngành cơng
nghiệp để thiết kế các thiết bị tiêu thụ ít điện năng hơn và có thể điều chỉnh cường độ
của các tín hiệu truyền thơng dựa trên khoảng cách giữa các điểm truyền thơng. Ngồi
ra, các kỹ thuật và các thuật tốn xử lý tín hiệu hiệu quả đang được phát triển sẽ giảm
được sử dụng năng lượng một cách đáng kể.
1


Trần Xuân Hiếu - B18DCVT163

Do dung lượng bị giới hạn của môi trường truyền thông, mạng vô tuyến gặp phải các
vấn đề về băng thông. Điều này hạn chế số lượng thông tin được truyền đo trong một
khoảng thời gian thời gian cụ thể. kỹ thuật truyền dẫn hiệu quả và sáng tạo cần phải
được phát minh ra để sử dụng băng thông hiệu quả và làm tăng dung lượng. Việc sử
dụng các kỹ thuật truyền dẫn hiệu quả chẳng hạn như CDMA, và cấu trúc của các cơ
chế truyền thơng di động là rất hữu ích trong việc sử dụng hiệu quả năng lực sẵn có. Tuy
nhiên, vẫn cịn cần nghiên cứu thêm trong lĩnh vực này để cung cấp các cơ chế hiệu quả
hơn cho việc sử dụng tốt hơn về băng thơng truyền thơng có thể sử dụng được trong môi
trường truyền thông không dây.
Do kém an tồn của mơi trường truyền thơng khơng dây, các mạng ad học không dây
dễ bị đe dọa an ninh hơn so với các mạng hữu tuyến . Để đạt được mức độ an ninh thông
tin mong muốn yêu cầu xử lý tiêu đề bổ sung, đó sẽ là một vấn đề lớn cho các nút di
động do năng lực xử lý hạn chế của chúng. Nó cũng địi hỏi thêm băng thông để truyền
dẫn được bảo đảm. Một số lượng đáng kể của nghiên cứu đã được thực hiện để phát
hiện các cơ chế để đảm bảo chuyển giao thông tin an tồn đồng thời khơng ngăn cấm

tiêu đề.
Với những tiến bộ trong công nghệ bán dẫn, con số cao hơn của các thành phần điện tử
có thể được đặt trên các con chip nhỏ hơn, điều này đã dẫn đến sự phát triển của thiết bị
di động mạnh hơn và ít tiêu thụ điện năng hơn. Do năng lực hạn chế của môi trường
không dây, việc giảm thiểu tiêu đề thông tin cho việc chuyển giao thông tin trong các
mạng ad học không dây đã trở thành một trong những thách thức lớn nhất và vượt trội
nhất. Để đảm bảo phân phối thông tin đúng, một đường dẫn cần phải được thiết lập giữa
nguồn và đích.
Hơn nữa, một thủ tục để đảm bảo việc chia sẻ các tài nguyên, chẳng hạn như băng thông,
đã được thành lập. Một trong những thách thức lớn nhất cho việc thiết kế giao thức định
tuyến cho các mạng ad hoc di động là xử lý các cấu trúc liên kết thường xuyên thay đổi
của các mạng này. Đối với một nút nguồn để gửi thơng tin đến một nút đích, nguồn phải
có khả năng tìm vị trí của nút đích cũng như các nút trung gian khác.
Nhưng do tính chất hay thay đổi, các thiết bị di động thay đổi vị trí thường xuyên. Kết
quả là, một tuyến được thành lập ở giai đoạn dầu của việc chuyển giao thông tin giữa
hai thiết bị di động có thể khơng giống nhau ở các giai đoạn sau của việc trao đổi thơng
tin. Để thích ứng với kịch bản rất năng động này các giao thứ tịnh tuyến phải năng động
và thích ứng trong tự nhiên và các nút phải cập nhật thông tin định tuyến mọi lúc. Giao
thức định tuyến cho các mạng điện thoại di động đặc biệt là về cơ bản có hai loại: chủ
động và phản ứng. Trong trường hợp của một cách tiếp cận chủ động, các nút cần phải
duy trì cập nhật thơng tin định tuyến cho tất cả các nút mọi lúc . Điều này đòi hỏi các
nút trao đổi thông tin định tuyến giữa chúng theo định kỳ. Trao đổi thông tin định tuyến
kịp thời và định kỳ sẽ đảm bảo sự sẵn có của các tuyến đường được làm mới. Hơn nữa,
do sự sẵn có ngay lập tức của các tuyến, khơng có thời gian sẽ bị lãng phí trong việc
thiết lập đường dẫn giữa thiết bị nguồn và đích. Điều này cuối cùng sẽ làm giảm thời
gian vận chuyển thông tin từ thiết bị nguồn đến thiết bị đích. Những bất lợi của phương

2



Trần Xuân Hiếu - B18DCVT163

pháp tiếp cận chủ động là chi phí cao do việc trao đổi định kỳ các thông tin định tuyến
giữa tất cả các thiết bị, ngay cả khi tất cả các tuyến đường có thể khơng được yêu cầu.
Trong trường hợp của một cách tiếp cận phản ứng, các tuyến đến đích được xác định
trên cơ sở theo yêu cầu. Ưu điểm của phương pháp này là các chi phí phát sinh sẽ được
giảm xuống chỉ khi các tuyến đường cần thiết sẽ được phát hiện. Khơng có nhu cầu trao
đổi thơng tin định kỳ giữa các thiết bị. Tuy nhiên, phương pháp này phải chịu sự thời
gian chờ đợi nhiều hơn bởi vì các tuyến sẽ khơng có sẵn ngay lập tức. Thiết lập đường
dẫn ban đầu mất một lượng thời gian lớn và trong thời gian này, khơng có gói tin nào
có thể được gửi đến đích do khơng có sẵn các tuyến. Để kết hợp những ưu điểm của các
phương pháp này, nhiều cơ chế định tuyến lai đã được đưa ra. Tuy nhiên, vấn đề của
việc tìm kếm các tuyến đường ngắn nhất với chi phí tối thiểu vẫn cịn là một thách thức
mở.

3