Mạng vô tuyến không dây (1)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG I CÁC MẠNG THƠNG TIN VƠ TUYẾN TÌM HIỂU VỀ MẠNG ADHOC KHÔNG DÂY Giảng viên : Nguyễn Viết Đảm Thời gian nộp : 22/05/2022 Sinh viên :Nguyễn Thu Phương Mã sinh viên : B18DCVT327 Hà Nội, tháng 5/2022 MỤC LỤC Câu 1: Định nghĩa mạng ADHOC không dây Khái niệm: Ứng dụng Ưu nhược điểm mạng ADHOC không dây: Câu 2: Trình bày nguyên lý thách thức thiết kế mạng không dây ADHOC không dây Câu 1: Định nghĩa mạng ADHOC không dây  Khái niệm: Mạng ADHOC không dây tập hợp nút không dây tự lập cấu hình để tạo nên mạng mà không cần hỗ trợ hạ tầng thiết lập trước Khiđó, máy di động tự xử lý điều khiển nhiệm vụ nối mạng cần thiết(thường thông qua giải thuật điều khiển phân bố) Các đường không liên tục biểu thị cho không kết nối SINR thấp Độ rộng đường lớn mức SINR cao Hình 1: Mạng ADHOC Mạng ADHOC khơng dây (WANET) loại mạng cục (LAN) xây dựng tự phát phép hai nhiều thiết bị không dây kết nối với mà không yêu cầu thiết bị hạ tầng mang điển hình, chẳng hạn định tuyến không dây điểm truy cập Mỗi thiết bị mạng chuyển tiếp liệu khơng dành cho đến thiết bị khác  Ứng dụng - Đáp ứng nhu cầu truyền thơng mang tính chất tạm thời: địa điểm thời gian định, hội thảo hay lớp học, Việc xây dựng mạng mang tính chất tạm thời để truyền thơng với diễn thời gian ngắn Nếu ta thiết lập mạng có sở hạ tầng, dù mạng không dây tốn tài chính, nhân lực thời gian Do đó, trường hợp việc xây dựng mạng di động ad-hoc thích hợp - Hỗ trợ xảy thiên tai, hỏa hoạn: xảy thiên tai, hỏa hoạn nơi đó, sở hạ tầng máy chủ, máy trạm đường dây, bị phá hủy dẫn đến hệ thống mạng bị tê liệt hồn tồn khó tránh khỏi Vì thế, việc thiết lập nhanh chóng mạng có tính tin cậy mà không cần sở hạ tầng để đáp ứng nhu cầu truyền thông, giúp khắc phục, giảm tổn thất sau thiên tai, hỏa hoạn cần thiết Mạng di động ad-hoc lại lựa chọn thích hợp cho tình - Đáp ứng vấn đề truyền thông nơi xa trung tâm, vùng sâu, vùng xa: nơi xa trung tâm, dân cư thưa thớt hay vùng sâu, vùng xa, việc thiết lập mạng có sở hạ tầng tốn khó khăn Cho nên, nơi này, giải pháp đưa sử dụng mạng di động adhọc hay mạng vệ tinh - Tính hiệu quả: số ứng dụng đó, sử dụng dịch vụ mạng có sở hạ tầng hiệu khơng cao việc dùng mạng di động adhọc Ví dụ với mạng có sở hạ tầng, điều khiển base station nên nút mạng muốn truyền thông với phải thơng qua Ngay hai nút mạng gần nhau, chúng trực tiếp truyền thông với mà phải chuyển tiếp qua base station xa Điều gây lãng phí thời gian băng thơng mạng Trong đó, sử dụng mạng di động ad-hoc việc truyền thơng hai nút mạng lại trở nên vơ dễ dàng nhanh chóng Hai nút mạng gần truyền thơng trực tiếp với mà không cần phải thông qua thiết bị trung gian khác  Ưu nhược điểm mạng ADHOC không dây:  Ưu điểm: - Bởi mạng adhoc không yêu cầu phần cứng sở hạ tầng điểm truy cập định tuyến không dây, mạng cung cấp phương thức giao tiếp trực tiếp khách hàng với khách hàng với chi phí thấp - Mạng đặc biệt dễ cấu hình cung cấp cách hiệu để giao tiếp với thiết bị lân cận điều cốt yếu thời gian việc chạy hệ thống cáp không khả thi - Các mạng adhoc thường bảo mật để bảo vệ khỏi cơng, đặc tính tạm thời, thường ngẫu hứng chúng khiến chúng dễ bị công trước mối đe dọa bảo mật - Mạng adhoc liên kết số lượng nhỏ thiết bị lựa chọn thiết thực so với mạng dựa sở hạ tầng truyền thống kết nối nhiều thiết bị  Nhược điểm: - Các thiết bị mạng adhoc khơng thể tắt tính phát sóng SSID giống thiết bị chế độ sở hạ tầng Do đó, kẻ cơng tìm kết nối với thiết bị đặc biệt chúng nằm phạm vi tín hiệu - Các tùy chọn bảo mật bị hạn chế thiếu dịch vụ sở hạ tầng mạng, chẳng hạn quyền truy cập vào máy chủ RADIUS (dịch vụ người dùng quay số xác thực từ xa) cho mục đích xác thực - Mạng adhoc không dây kết nối mạng LAN có dây với internet mà không cần cài đặt cổng mạng chuyên dụng - Các thiết bị sử dụng Internet số chúng kết nối chia sẻ với thiết bị khác Khi bật tính chia sẻ internet, ứng dụng khách thực chức gặp cố hiệu suất , đặc biệt có nhiều thiết bị kết nối với - Chế độ adhoc yêu cầu sử dụng nhiều tài nguyên hệ thống điểm cuối hơn, bố cục mạng vật lý thay đổi thiết bị di chuyển xung quanh; ngược lại, điểm truy cập chế độ sở hạ tầng thường đứng yên từ góc độ thiết bị đầu cuối Câu 2: Trình bày nguyên lý thách thức thiết kế mạng không dây ADHOC không dây Đặc trưng mạng adhoc khơng dây khơng có hạ tầng nên hầu hết nguyên lý thiết kế, thách thức bắt nguồn từ Mạng adhoc khơng dây có kết nối thông tin đồng cấp, chức điều khiển nối mạng phân bố tất nút mạng; định tuyến sử dụng nút mạng trung gian để chuyển tiếp Mạng adhoc tạo nên cấu trúc hay phân cấp nút (cố định di động) Chẳng hạn, để cải thiện độ tin cậy, khả định cỡ, dung lượng, nhiều mạng adhockhông dây tạo nên hạ tầng đường trục từ tập nút mạng Nếu mộtnút tập đường trục rời mạng, mạng lập lại cấu hình đường trục Như vậy, mạng adhoc khơng dây tạo lập kết cấu để cải thiện hiệu mạng Tuy nhiên, kết cấu yêu cầu thiết kế mạng Hầu hết mạng MAN WAN bao gồm Internet có cấu trúc adhoc Tuy nhiên tính chất quan rbá kênh vơ tuyến mạng adhoc không dây làm nên điểm khác biệt so với mạng hữu tuyến Nếu đủ công suất phát, nút phát tín hiệu trực tiếp đến nút khác Nếu công suất cố định theo thơng thường, SINR liên kết hai nút thông tin giảm khoảng nút giảm, SINR thay đổi ngẫu nhiên điều kiện truyền sóng nhiễu SINR định hiệu thông tin liên kết: tốc độ số liệu, xác suất gói hay BER Thơng thường cá liên kết có SINR thấp khơng sử dụng hiệu dẫn đến có kết nối phần mạng hình Tuy nhiên nút thích ứng với SINR cách sử dụng điều chế thích ứng hay điều khiển công suất Các giá trị SINR minh họa đường có độ rộng khác hình Như vậy, mặt lý thuyết, tất cácnút thơng tin trực tiếp đến nút khác Tuy nhiên, khoảng cách nút mạng q xa điều kiện truyền sóng khơng tốt, nhiễu mạnh chúng khơng thể kết nối trực tiếp với Kết nối mạng thay đổi nút nhập hoặcrời mạng Có thể điều khiển kết nối cách thích ứng cơng suất phát củamạng thời xuất nút Tính linh họa kết nối liên kết nhận đượctừ việc thay đổi thông số liên kết công suất, tốc độ số liệu liên quan lớn đến q trình định tuyến Các nút gửi trực tiếp gói đến nơi nhận cuối thơng qua định tuyến chằng chừng SINR lớn ngưỡng cho phép Tuy nhiên, SINR thường định tuyến chặng Vì vậy, phương pháp cóthể gây nhiễu lớn đến nút xung quanh Trong hầu hết mạng adhoc không dây, gói thường gửi từ nút mạng đến nơi nhận cuối thông qua định tuyến nhiều chặng cách chuyển tiếp qua nút trung gian Vì tổn hao đường truyền tỷ lệ với khoảng cách thoe hàm mũ nên việc sử dụng chuyển tiếp trung gian giảm đáng kể tổng cơng suất phát (cho nút nguồn nút chuyển tiếp) để truyền dẫn gói từ nguồn đến đích Định tuyến đa chặng sử dụng nút trung gian tính then chốt mạng adhoc khơng dây: cho phép thông tin nút nằmphân tán theo vùng địa lý, hỗ trợ khả định cỡ, điều khiển phân bố Tuy nhiên, điềunày dẫn đến việc hỗ trợ tốc độ số liệu cao, trễ nhỏ khó khăn nhiều so với kênh không dây đơn chặng hệ thống tổ ong, mạng WLAN Đây mộttrong số khó khăn mạng adhoc khơng dây Các mạng không dây ad hoc với số lượng nút lớn cần phải có khả định cỡ Chìa khóa cho định cỡ giải thuật điều khiển mạng phân bố: giải thuật điều chỉnh hiệu chỗ theo điều kiện địa phương Để loại bỏ việc sử dụng thông tin tài nguyên điều khiển tập trung, giao thức phải định cỡ mạng phát triển, chúng dựa thông tin địa phương Nghiên cứu khả định cỡ giao thức mạng không dây ad hoc chủ yếu tập trung lên tự tổ chức, định tuyến phân bố, quản lý di động an ninh Cần lưu ý giao thức phân bố thường tiêu thụ nhiều lượng trình xử lý chỗ trao đổi tin Vì cần cân nhắc khối lượng xử lý chỗ phát thơng tin đến vị trí trung tâm để xử lý Vấn đề đặc biệt rõ ràng mạng cảm biến nơi mà nút mạng gần có số liệu tương quan cộng tác việc định truyền số liệu qua mạng Hầu hết nghiên cứu thực nghiệm khả định cỡ tập trung lên mạng nhỏ (ít 100 nút), nhiều ứng dụng mạng ad hoc đặc biệt mạng cảm biến có đến hàng trăm hàng nghìn nút chí nhiều Vì khả giao thức mạng khơng dây định cỡ đến mạng kích cỡ lớn chưa rõ Hạn chế lượng thách thức lớn khác mạng không dây ad hoc Các hạn chế xuất phát từ việc nút mạng cấp nguồn từ pin nạp lại (chẳng hạn mạng cảm biến) Các hạn chế lượng ảnh hưởng lớn lên lớn lên xem xét thiết kế Trước hết khơng cịn khái niệm tốc độ số liệu số lượng bit hữu hạn phát nút mạng trước pin chết Cũng cần cân nhắc độ dài bit tiêu thụ lượng cho cách gửi bit chậm trì lượng phát lâu Khai thác chờ tiêu tốn nhiều lượng, cần áp dụng chế độ ngủ để bảo toán lượng, việc có nút chuyển vào chế độ ngủ phức tạp hóa điều khiển định tuyến ... không dây ADHOC không dây Câu 1: Định nghĩa mạng ADHOC không dây  Khái niệm: Mạng ADHOC không dây tập hợp nút không dây tự lập cấu hình để tạo nên mạng mà không cần hỗ trợ hạ tầng... nghĩa mạng ADHOC không dây Khái niệm: Ứng dụng Ưu nhược điểm mạng ADHOC không dây: Câu 2: Trình bày nguyên lý thách thức thiết kế mạng không dây ADHOC không. .. bị trung gian khác  Ưu nhược điểm mạng ADHOC không dây:  Ưu điểm: - Bởi mạng adhoc không yêu cầu phần cứng sở hạ tầng điểm truy cập định tuyến không dây, mạng cung cấp phương thức giao tiếp