Mạng vô tuyến không dây (20)

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG =====***===== BÁO CÁO BÀI TẬP CÁC MẠNG THƠNG TIN VƠ TUYẾN TÌM HIỂU VỀ MẠNG ADHOC KHÔNG DÂY Họ tên sinh viên : Lê Minh Duẩn Mã sinh viên : B18DCVT055 Giảng viên : Nguyễn Viết Đảm Năm học : 2021-2022 HÀ NỘI – 5/2022 Mục lục Định nghĩa mạng ADHOC không dây? Trình bày nguyên lý thách thức thiết kế mạng không dây ADHOC Định nghĩa mạng ADHOC không dây? Mạng ad hoc không dây tập hợp nút khơng dây tự lập cấu hình để tạo nên mạng mà không cần hỗ trợ hạ tầng thiết lập trước (hình 5.1) Không cần hạ tầng, máy di động tự xử lý điều khiển nhiệm vu nối mạng cần thiết (thường thông qua giải thuật điều khiển phân bố) Mạng ad hoc Định tuyến đa chặng nút trung gian làm nhiệm vụ chuyển tiếp gói đến nơi nhận cuối cho phép cải thiện thông lượng mạng hiệu suất nguồn Có thể đưa hai định nghĩa liên quan đến ad hoc: 1) “ tạo hay sử dụng cho vấn đề đặc thù hay tức (2) “được cấu thành từ thứ khả dụng tức thì” Các định nghĩa thể hai lợi của mạng ad hoc chúng tạo cho ứng dụng đặc thù từ nút mạng khả dụng Các mạng khơng dây ad hoc có tính khác khơng địi hỏi lắp đặt bảo dưỡng mạng hạ tầng tốn Ngoài chúng bền vững tinh chất phân bố, dự phịng nút khơng có điểm cố đơn Chúng lắp đặt lập lại cấu hình dễ ràng Các đặc tính đặc biệt quan cho ứng dụng quân nhiều nghiên cứu hỗ trợ (DARPA: (Defense) Advanced Research Projects agency) Rất nhiều nguyên lý thiết kế mang tính đột phá cho mạng ad hoc định nghĩa nghiên cứu Tuy nhiên đạt nhiều tiến thập niên gần thông tin không dây nói chung mạng ad hoc nói riếng, hiệu thiết kế tối ưu hiểu biết vể khả mạng cịn Trình bày ngun lý thách thức thiết kế mạng không dây ADHOC không dây Đặc điểm mạng ad hoc không dây khơng có hạ tầng hầu hết nguyên lý thiết kế thách thức bắt nguồn từ đặc điểm Ta minh họa khơng có hạ tầng cách so sánh với mạng không dây phổ biến khác như: mạng tổ ong mạng WLAN Các hệ thống tổ ong chia vùng địa lý thành ô đầu cuối di động ô kết nối thông tin với trạm gốc đặt tâm ô nối đến mạng hữu tuyến đường truc Vì khơng có kết nối trực tiếp đầu cuối di động Tất kết nối thông tin phải qua trạm gốc theo định tuyến chặng Các trạm gốc mạng đường trục thực chức nối mạng bao gồm nhận thực, định tuyến gọi chuyển giao Hầu hết mạng WLAN có kiến trúc chặng tập trung: nút di động kết nối thông tin trực tiếp với điểm truy nhập tập trung nối đến mạng interrnet đừơng trục điểm truy nhập thực tất chức điều khiển nối mạng cho tất nút di động Trái lại mạng ad hoc không 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 Chẳng hạn đê cải thiện độ tin cậy, khả định cỡ dung lượng, rát nhiều mạng ad hoc không dây tạo nên hạ tầng đường trục từ tập nút mạng Nếu nút tập đường trục rời mạng, mạng lập lại cấu hình đường trục Như vậy, mạng ad hoc khơng dây tạo lập kết cấu để cải thiện hiệu mạng nhiên kết cấu yêu cầu thiết kế mạng Việc khơng có cấu trúc chuẩn phổ biến mạng hữu tuyến Tất nhiên hầu hết mạng vùng đô thị (MAN) mạng vùng rộng (WAN) bao gồm interrnet có cấu trúc ad hoc Tuy nhiên tính chất quảng vá kênh vô tuyến mạng ad hoc không dây làm nên điểm khác biệt so với mạng hữu tuyến Đặc biệt, đủ công 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 SINR liên kết định hiệu thông tin liên kết: tốc độ số liệu xác suất gói hay BER Thơng thường liên kết có SINR thấp khơng sử dụng hiệu qua dẫn đến có kết nối phần mạng thấy hình 5.1 Tuy nhiên nút thích ứng với SINR băng cách sử dụng điều chế thích ứng hay điều khiển công suất Các giá trị SINR liên kết khác minh họa đường có độ rộng khác hình 5.1 Như mặt lý thuyết tất nút thông tin trực tiếp đến nút khác Tuy nhiên khoảng cách nút mạng xa điều kiện truyền sóng khơng tốt nhiễu mạnh Thì chúng khơng thể kết nối trực tiếp với Két 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 qua 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 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 thiêt 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 càu 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 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 Thực chất theo cách đó, hạn chế lượng ảnh hưởng lên tất giao thức mạng cần tối ưu hóa tiêu thụ lượng cho tất khía cạnh thiết kế mạng ... lục Định nghĩa mạng ADHOC không dây? Trình bày nguyên lý thách thức thiết kế mạng không dây ADHOC Định nghĩa mạng ADHOC không dây? Mạng ad hoc không dây tập hợp nút khơng dây tự lập cấu... mạng không dây ADHOC không dây Đặc điểm mạng ad hoc khơng dây khơng có hạ tầng hầu hết nguyên lý thiết kế thách thức bắt nguồn từ đặc điểm Ta minh họa khơng có hạ tầng cách so sánh với mạng không. .. nhiều so với kênh không dây đơn chặng hệ thống tổ ong mạng WLAN Đây số khó khăn cần hỗ trợ yêu càu tốc độ số liệu cao trễ nhỏ (như video) mạng không dây ad hoc Các mạng không dây ad hoc với số