Mạng vô tuyến không dây (6)

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG  BÀI TẬP HỌC PHẦN CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN MẠNG ADHOC KHÔNG DÂY Giảng viên: Nguyễn Viết Đảm Sinh viên: Đoàn Đức Tình Mã sinh viên: B18DCVT362 Nhóm mơn học: 03 Ngày nộp: 22/05/2022 Hà Nội - 2022 Mạng Ad-hoc không dây Câu 1: Định nghĩa mạng ad hoc không dây? Một mạng ad hoc tập nút (thiết bị) di động không dây tạo thành mạng tạm thời, mạng khơng cần sử dụng hạ tầng mạng hay hệ thống quản lý tập trung Các nút tự di chuyển ngẫu nhiên có khả tự tổ chức Điều làm cho topo khơng dây mạng ad hoc thay đổi nhanh chóng khơng thể đốn trước Mạng ad hoc mạng hoạt động mơ hình độc lập kết nối với tới mạng Internet Tính đa chặng, tính di động việc kích thước mạng lớn kết hợp với không đồng mặt thiết bị, băng thông lượng pin khiến cho việc thiết kế giao thức định tuyến đầy đủ cho mạng ad hoc thử thách khơng nhỏ Hình 1.1 Mạng Ad-hoc khơng dây Trên Hình 1.1 cho ta ví dụ hai nút mong muốn trao đổi gói liệu với nhau, việc trao đổi thông tin khơng thực trực tiếp mà phải thông qua nút trung gian Các đường không liên tục biểu thị khơng kết nối tỷ Đồn Đức Tình – B18DCVT362 Trang Mạng Ad-hoc khơng dây số tín hiệu nhiễu cộng tạp âm (SINR - Signal to Interference plus Noise Ratio) thấp Độ rộng đường lớn mức SINR cao Câu 2: Nguyên lý thách thức thiết kế mạng ad hoc khơng dây? Mạng ad hoc khơng dây khơng có hạ tầng hầu hết nguyên lý thiết kế thách thức bắt nguồn từ đặc điểm 2.1 Nguyên lý thiết kế Mạng ad hoc khơng dây có kết nối thơng 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 ad hoc tạo nên cấu trúc hay phân cấp nút, cố định động Tạo nên hạ tầng đường trục từ tập nút mạng để cải thiện độ tin cậy, khả định cỡ dung lượng Nếu nút tập đường trục rời mạng, mạng lập lại cấu hình đường trục Nếu đủ cơng suất phát, nút phát tín hiệu trực tiếp đến nút khác Nếu công suất cố định, thông thường SINR liên kết hai nút thông tin giảm khoảng cách nút giảm, SINR thay đổi ngẫu nhiên điều kiện truyền sóng nhiễu Các giá trị SINR liên kết khác minh họa đường có độ rộng khác (Hình 1.1) mặt lý thuyết tất nút 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 Các liên kết có SINR thấp không sử dụng hiệu dẫn đến có kết nối phần mạng Kết nối mạng thay đổi nêu nút mạng nhập rời mạng điều khiển kết nối cách thích ứng cơng suất phát mạng thời xuất nút Tính linh hoạt kết nối liên kết nhận từ việc thay đổi thông số liên kết công suất tốc độ số liệu liên quan lớn đến trình định tuyến Các nút gửi trực tiếp gói đến nơi nhận cuối thơng qua định tuyến chặng chừng SINR lớn ngưỡng tối thiểu Tuy nhiên thơng thường đối Đồn Đức Tình – B18DCVT362 Trang Mạng Ad-hoc khơng dây với định tuyến chặng SINR phương pháp gây nhiễu lớn đến nút xung quanh Trong hầu hết mạng khơng dây ad hoc 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 theo hàm mũ, nên việc sử dụng chuyển tiếp trung gian giảm đáng kể tổng công suất phát (tổng công suất phát cần thiết cho nút nguồn nút chuyển tiếp) để truyền dẫn gói từ đầu cuối đến đầu cuối Định tuyến đa chặng sử dụng nút trung gian tính then chốt mạng khơng dây ad hoc: cho phép thơng tin nút nằm phân tán theo vùng địa lý hỗ trợ khả định cỡ điều khiển phân bố Tuy nhiên điều 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 số khó khăn cần hỗ trợ yêu cầu tốc độ số liệu cao trễ nhỏ (như video) mạng không dây ad hoc 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 thông 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 cịn chưa rõ Đồn Đức Tình – B18DCVT362 Trang Mạng Ad-hoc không dây 2.2 Thách thức thiết kế - Giao thức định tuyến:  Các mạng adhoc di động di chuyển nút làm cho hình trạng mạng thường xuyên thay đổi gián đoạn,  Dung lượng liên kết không dây thay đổi khơng thể đốn trước nên thường xuyên xảy tượng gói tin - Thách thức lượng dung lượng:  Thiết bị thông tin di động bị hạn chế lượng điện có sẵn Do di động thường xuyên, họ kết nối với nguồn điện cố định Các thiết bị cấp điện pin nhỏ, pin cung cấp số lượng hạn chế lượng,  Do dung lượng bị giới hạn môi trường truyền thông, mạng vô tuyến gặp phải vấn đề băng thông Điều hạn chế số lượng thông tin truyền đo khoảng thời gian thời gian cụ thể - Khung quản lý lượng:  Trong mạng ad hoc, nút đồng thời nguồn liệu định tuyến chuyển tiếp liệu cho nút khác tham gia vào giao thức định tuyến kiểm soát cấp độ cao Ngồi ra, vai trị nút cụ thể thay đổi theo thời gian,  Khơng có thực thể tập trung điểm truy cập để kiểm sốt trì chế độ quản lý điện nút mạng, đệm liệu, đánh thức nút ngủ,  Bảo tồn lượng thường kèm với đánh đổi suy giảm hiệu năng, chẳng hạn băng thông thấp trễ lâu - Thách thức an ninh  Việc sử dụng kết nối vô tuyến không gian tự làm cho mạng ad hoc dễ bị công vào đường truyền thông tin, bao gồm từ việc nghe trộm thụ động đến việc mạo danh, phát lại tin sửa đổi tin truyền dẫn từ nút sang nút Đồn Đức Tình – B18DCVT362 Trang Mạng Ad-hoc không dây  Mạng ad hoc cần áp dụng kiến trúc mạng có tính phân tán, khơng nên có nút trung tâm, việc có nút trung tâm mạng ad hoc tạo điểm yếu đáng kể cho mạng, nút bị chiếm quyền cách trái phép tồn mạng bị đánh sập  Mặt khác, nút di chuyển môi trường thù địch (ví dụ chiến trường) khả bảo vệ vật lý tương đối khó khăn Trong trường hợp này, nút bị chiếm quyền điều khiển trái phép Do đó, việc truyền dẫn thơng tin cần có khả chống lỗi cao để tăng tính khả dụng mạng  Sự thay đổi thường xuyên topo mạng số lượng thành viên (tức nút thường xuyên tham gia vào rời khỏi mạng) Đồn Đức Tình – B18DCVT362 Trang .. .Mạng Ad-hoc không dây Câu 1: Định nghĩa mạng ad hoc không dây? Một mạng ad hoc tập nút (thiết bị) di động không dây tạo thành mạng tạm thời, mạng không cần sử dụng hạ tầng mạng hay hệ... thức thiết kế mạng ad hoc không dây? Mạng ad hoc không dây khơng có hạ tầng hầu hết nguyên lý thiết kế thách thức bắt nguồn từ đặc điểm 2.1 Nguyên lý thiết kế Mạng ad hoc khơng dây có kết nối... nhiều so với kênh khơng dây đơn chặng hệ thống tổ ong mạng WLAN Đây số khó khăn cần hỗ trợ yêu cầu tốc độ số liệu cao trễ nhỏ (như video) mạng không dây ad hoc Các mạng không dây ad hoc với số lượng