MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY

Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Kỹ thuật HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY TEL 1430 KHOA VIỄN THÔNG 1 TS. NGUYỄN VIỆT HÙNG (CHỦ BIÊN) ThS. NGUYỄN THỊ THU HẰNG ThS. LÊ TÙNG HOA TS. NGUYỄN VIỆT HƯNG TS. NGUYỄN QUÝ SỸ TS. VŨ TRƯỜNG THÀNH Hà Nội - 2014PTIT Lời Mở Đầu i LỜI MỞ ĐẦU Các thiết bị cầm tay không dây đã và đang trở nên phổ biến và đóng một vài trò lớ n trong các hoạt động của xã hội loài người, cũng như đóng góp to lớn vào việc thay đổi cách mà loài người sống và làm việc. Các mạng thông tin vô tuyến truyền thống thường đòi hỏ i phải được phục vụ bởi một cơ sở hạ tầng mạng nào đó, ví dụ trong công nghệ 2G-GSM, 3G- WCDMA, 4G-LTE ứng dụng cho mạng diện rộng WAN, trong công nghệ WiMAX ứng dụ ng cho mạng đô thị MAN, trong công nghệ WiFi ứng dụng trong mạng cục bộ LAN. Mặ c dù xét kỹ thì đã có những cấu hình kỹ thuật cho phép các thiết bị trong các công nghệ nói trên kế t nối với nhau theo mô hình sơ khai của mạng Ad hoc. Khái niệm vê mô hình mạng Ad hoc lý tưởng theo nghĩa chặt là mạng không cần tới sự hỗ trợ của bất cứ hạ tầng cố định nào. Ngày nay cùng với việc thông minh hóa các thiết bị đầu cuối nói chung và các thiết bị di động cầm tay nói riêng, các thiết bị trong mạng cũng có khả năng thích ứng tự cấ u hình. Những điều này đã tạo nên sự trưởng thành của mạng Ad hoc, nơi mà người sử dụng có thể mong đợi các thiết bị cầm tay của họ có khả năng tự kết nối để tạo ra một mạng diện rộng, đảm bảo nhu cầu thông tin liên lạc của những người tham gia. Do vậy cuốn bài giảng “Mạng Ad hoc Không Dây” này ra đời với hi vọng cung cấp cho sinh viên những kiến thức liên quan đến một xu hướng lớn và tất yếu này của mạng thông tin vô tuyến. Cuốn bài giảng này được chia làm 8 chương trình bày về những khái niệm và đặc điểm cơ bản của m ạng Ad hoc cũng như những khía cạnh quan trọng trong việc thiết kế và sử dụng mạng Ad hoc. Các chương trong cuốn bài giảng bao gồm: Chương 1: Tổng Quang Mạng Ad hoc Không Dây Chương 2: Lớp Điều Khiển Truy Nhập Môi Trường Chương 3: Định Tuyến trong Mạng Ad hoc Chương 4: Lớp Truyền Tải trong các Mang Ad hoc Chương 5: Quản Lý Năng Lượng trong Mạng Ad hoc Chương 6: Các Vấn Đề QoS trong Mạng Ad hoc Chương 7: An Ninh trong mạng Ad hoc Chương 8: Ứng Dụng và Hướng Phát Triển của Mạng Ad hoc Đây là phiên bản đẩu tiên của cuốn bài giảng và tất nhiên không tránh được những sai sót. Rấ t mong nhận được ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp và các bạn sinh viên. NHÓM BIÊN SOẠNPTIT Mục Lục ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. i MỤC LỤC .................................................................................................................................. ii TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................................................... ix CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY ............................................ 1 1.1. Định nghĩa và khái niệm về mạng Ad hoc................................................................... 1 1.1.1. Mạng Ad hoc là gì ................................................................................................ 1 1.1.2. Sự khác nhau giữa mạng di động và mạng Ad hoc .............................................. 2 1.2. Một số công nghệ không dây cho Ad hoc.................................................................... 2 1.2.1. Công nghệ Bluetooth ............................................................................................ 3 1.2.2. Công nghệ IrDA ................................................................................................... 4 1.2.3. Công nghệ SWAP HomeRF ................................................................................. 5 1.2.4. Họ công nghệ IEEE 802.11-WiFi ........................................................................ 7 1.2.5. Họ công nghệ IEEE 802.16-WiMAX .................................................................. 9 1.2.6. Công nghệ 4G-LTE .............................................................................................. 9 1.3. Các đặc tính kỹ thuật của mạng Ad hoc .................................................................... 19 1.3.1. Các giao thức MAC ............................................................................................ 19 1.3.2. Định tuyến .......................................................................................................... 21 1.3.3. Điều khiển truyền tải .......................................................................................... 25 1.3.4. Chất lượng dịch vụ ............................................................................................. 26 1.3.5. Quản lý năng lượng ............................................................................................ 27 1.3.6. Các vấn đề về thiết kế liên lớp ........................................................................... 29 1.3.7. Các thử thách an ninh trong mạng Ad hoc không dây ....................................... 30 1.4. Tổng kết chương 1 ..................................................................................................... 31 1.5. Câu hỏi ôn tập chương 1 ............................................................................................ 31 1.6. Tài liệu tham khảo chương 1 ..................................................................................... 31 CHƯƠNG 2: LỚP ĐIỂU KHIỂN TRUY NHẬP MÔI TRƯỜNG ...................................... 33PTIT Mục Lục iii 2.1. Giới thiệu chung ........................................................................................................ 33 2.2. Những vấn đề quan trọng và cần thiết cho các giao thức lớp MAC .......................... 34 2.3. Phân loại giao thức MAC .......................................................................................... 36 2.3.1. Các giao thức MAC dựa trên sự hài lòng ........................................................... 38 2.3.2. Các giao thức MAC hài lòng với các cơ chế đặt chỗ ......................................... 38 2.3.3. Các giao thức MAC sử dụng anten tính hướng .................................................. 44 2.3.4. Các giao thức MAC đa kênh .............................................................................. 45 2.3.5. Các giao thức MAC tính đến năng lượng ........................................................... 49 2.4. Tổng kết chương 2 ..................................................................................................... 53 2.5. Câu hỏi ôn tập chương 2 ............................................................................................ 54 2.6. Tài liệu tham khảo chương 2 ..................................................................................... 54 CHƯƠNG 3: ĐỊNH TUYẾN TRONG CÁC MẠNG AD HOC .......................................... 55 3.1. Mở đầu ....................................................................................................................... 55 3.2. Những vấn đề thiết kế các giao thức định tuyến cho mạng Adhoc ........................... 57 3.2.1. Kiến trúc định tuyến ........................................................................................... 57 3.2.2. Hỗ trợ các liên kết đơn hướng ............................................................................ 57 3.2.3. Sử dụng siêu trạm ............................................................................................... 58 3.2.4. Định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) .................................................. 58 3.2.5. Hỗ trợ đa điểm .................................................................................................... 59 3.3. Định tuyến chủ động (Proactive) ............................................................................... 60 3.3.1. Giao thức định tuyến DSDV .............................................................................. 61 3.3.2. Giao thức định tuyến OLSR ............................................................................... 63 3.3.3. Giao thức định tuyến FSR .................................................................................. 65 3.4. Định tuyến theo yêu cầu ............................................................................................ 68 3.4.1. Giao thức định tuyến AODV .............................................................................. 68 3.4.2. Giao thức định tuyến DSR.................................................................................. 72 3.4.3. Giao thức định tuyến TORA .............................................................................. 74 3.4.4. Một số giao thức định tuyến theo yêu cầu khác ................................................. 76 3.5. Các giao thức định tuyến khác ................................................................................... 79PTIT Mục Lục iv 3.5.1. Giao thức định tuyến lai giữa giao thức định tuyển chủ động và theo yêu cầu.. 79 3.5.2. Giao thức định tuyến theo vị trí .......................................................................... 80 3.5.3. Giao thức định tuyến phân cấp ........................................................................... 80 3.6. Tổng kết chương 3 ..................................................................................................... 80 3.7. Câu hỏi ôn tập chương 3 ............................................................................................ 80 3.8. Tài liệu tham khảo chương 3 ..................................................................................... 81 CHƯƠNG 4: LỚP TRUYỀN TẢI TRONG MẠNG AD HOC ............................................ 83 4.1. Giới thiệu ................................................................................................................... 83 4.2. Những thách thức và vấn đề thiết kế TCP trong các mạng Ad hoc ........................... 83 4.2.1. Các thách thức .................................................................................................... 83 4.2.2. Các ràng buộc năng lượng .................................................................................. 88 4.2.3. Các mục tiêu thiết kế .......................................................................................... 88 4.3. Hiệu năng TCP trên mạng di động Ad Hoc (MANETs) ........................................... 89 4.3.1. Hiệu năng TCP ................................................................................................... 89 4.3.2. Các vấn đề khác .................................................................................................. 90 4.4. Giao thức truyền tải Ad Hoc ...................................................................................... 91 4.4.1. Phương pháp tiếp cận chia tách .......................................................................... 91 4.4.2. Phương pháp tiếp cận đầu cuối đến đầu cuối ..................................................... 92 4.4.3. Giao thức truyền tải Ad hoc (ATP) .................................................................. 100 4.4.4. Giao thức ATP .................................................................................................. 102 4.5. Giao thức truyền tải được ứng dụng điều khiển (ACTP)......................................... 108 4.6. Tổng kết chương 4 ................................................................................................... 109 4.7. Câu hỏi ôn tập chương 4 .......................................................................................... 110 4.8. Tài liệu tham khảo chương 4 ................................................................................... 110 CHƯƠNG 5: QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRONG MẠNG AD HOC............................. 111 5.1. Giới thiệu chung ...................................................................................................... 111 5.1.1. Tại sao quản lý năng lượng lại cần thiết đối với mạng Adhoc ......................... 111 5.1.2. Phân loại các chế độ quản lý năng lượng ......................................................... 112 5.1.3. Tổng quan về công nghệ pin ............................................................................ 113PTIT Mục Lục v 5.1.4. Nguyên lý xả pin .............................................................................................. 114 5.1.5. Ảnh hưởng của các đặc tính xả tới dung lượng pin .......................................... 115 5.1.6. Mô hình hóa pin................................................................................................ 121 5.1.7. Hệ Thống pin thông minh................................................................................. 123 5.2. Giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng ............................................................. 125 5.2.1. Giới thiệu chung ............................................................................................... 125 5.2.2. Giao thức đề xuất kiểm soát truy cập đường truyền tiết kiệm năng lượng ...... 126 5.3. Truyền chế độ quản lý công suất ............................................................................. 128 5.3.1. Quản lý công suất của mạng Ad Hoc ............................................................... 128 5.3.2. Giao thức định tuyến tính toán cân bằng chi phí năng lượng PCCB................ 131 5.3.3. Phân tích giao thức định tuyến PCCB .............................................................. 133 5.3.4. Giao thức MAC ................................................................................................ 133 5.3.5. Tiết kiệm năng lượng........................................................................................ 134 5.3.6. Chức năng đồng bộ hóa thời gian ..................................................................... 135 5.3.7. Chức năng tiết kiệm năng lượng ...................................................................... 135 5.3.8. Tiềm năng Tiết kiệm năng lượng ..................................................................... 137 5.4. Điều khiển công suất truyền tải ............................................................................... 138 5.4.1. Đáp ứng công suất truyền theo trạng thái của kênh ......................................... 139 5.4.2. Kỹ thuật MAC .................................................................................................. 139 5.4.3. Điều khiển liên kết logic................................................................................... 141 5.5. Giao thức AODV ..................................................................................................... 143 5.5.1. Giới thiệu chung về giao thức AODV .............................................................. 143 5.5.2. Tìm đường ........................................................................................................ 143 5.5.3. Bảo trì định tuyến ............................................................................................. 144 5.6 Định tuyến tính đến năng lượng cục bộ dựa trên AODV ............................................. 144 5.5.4. Giới thiệu .......................................................................................................... 144 5.5.5. Tìm đường ........................................................................................................ 144 5.5.6. Bảo trì định tuyến ............................................................................................. 144 5.6. Định tuyến tính đến công suất dựa trên AODV (PAR-AODV) .............................. 145PTIT Mục Lục vi 5.6.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 145 5.6.2. Tìm đường ........................................................................................................ 145 5.6.3. Bảo trì định tuyến ............................................................................................. 146 5.7. Định tuyến dự báo thời gian tồn tại dựa trên AODV (LPR-AODV) ....................... 146 5.7.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 146 5.7.2. Tìm đường ........................................................................................................ 146 5.7.3. Bảo trì định tuyến ............................................................................................. 147 5.8. Tổng kết chương 5 ................................................................................................... 147 5.9. Câu hỏi ôn tập chương 5 .......................................................................................... 148 5.10. Tài liệu tham khảo chương 5 ................................................................................ 148 CHƯƠNG 6: CÁC VẤN ĐỀ QOS TRONG MẠNG AD HOC ......................................... 150 6.1. Mở đầu ..................................................................................................................... 150 6.2. Thách thức khi triển khai QoS cho mạng ad hoc không dây ................................... 150 6.3. Phân loại giải pháp QoS........................................................................................... 153 6.3.1. Giải pháp lớp MAC .......................................................................................... 153 6.3.2. Giải pháp lớp mạng .......................................................................................... 154 6.4. QoS- Giao thức định tuyến vecto khoảng cách Ad Hoc On-demand ...................... 155 6.4.1. Mở rộng QoS cho giao thức AODV ................................................................. 155 6.4.2. Ưu và nhược điểm ................................................

Trang 1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÀI GIẢNG

MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY

TEL 1430

KHOA VIỄN THÔNG 1

TS NGUYỄN VIỆT HÙNG (CHỦ BIÊN) ThS NGUYỄN THỊ THU HẰNG

ThS LÊ TÙNG HOA

TS NGUYỄN VIỆT HƯNG

TS NGUYỄN QUÝ SỸ

TS VŨ TRƯỜNG THÀNH

Hà Nội - 2014

PTIT

Trang 2

Lời Mở Đầu

i

LỜI MỞ ĐẦU

Các thiết bị cầm tay không dây đã và đang trở nên phổ biến và đóng một vài trò lớn trong các hoạt động của xã hội loài người, cũng như đóng góp to lớn vào việc thay đổi cách

mà loài người sống và làm việc Các mạng thông tin vô tuyến truyền thống thường đòi hỏi phải được phục vụ bởi một cơ sở hạ tầng mạng nào đó, ví dụ trong công nghệ 2G-GSM, 3G-WCDMA, 4G-LTE ứng dụng cho mạng diện rộng WAN, trong công nghệ WiMAX ứng dụng cho mạng đô thị MAN, trong công nghệ WiFi ứng dụng trong mạng cục bộ LAN Mặc dù xét

kỹ thì đã có những cấu hình kỹ thuật cho phép các thiết bị trong các công nghệ nói trên kết nối với nhau theo mô hình sơ khai của mạng Ad hoc Khái niệm vê mô hình mạng Ad hoc lý tưởng theo nghĩa chặt là mạng không cần tới sự hỗ trợ của bất cứ hạ tầng cố định nào

Ngày nay cùng với việc thông minh hóa các thiết bị đầu cuối nói chung và các thiết bị

di động cầm tay nói riêng, các thiết bị trong mạng cũng có khả năng thích ứng tự cấu hình Những điều này đã tạo nên sự trưởng thành của mạng Ad hoc, nơi mà người sử dụng có thể mong đợi các thiết bị cầm tay của họ có khả năng tự kết nối để tạo ra một mạng diện rộng, đảm bảo nhu cầu thông tin liên lạc của những người tham gia Do vậy cuốn bài giảng “Mạng

Ad hoc Không Dây” này ra đời với hi vọng cung cấp cho sinh viên những kiến thức liên quan đến một xu hướng lớn và tất yếu này của mạng thông tin vô tuyến Cuốn bài giảng này được chia làm 8 chương trình bày về những khái niệm và đặc điểm cơ bản của mạng Ad hoc cũng như những khía cạnh quan trọng trong việc thiết kế và sử dụng mạng Ad hoc Các chương trong cuốn bài giảng bao gồm:

Chương 1: Tổng Quang Mạng Ad hoc Không Dây Chương 2: Lớp Điều Khiển Truy Nhập Môi Trường Chương 3: Định Tuyến trong Mạng Ad hoc

Chương 4: Lớp Truyền Tải trong các Mang Ad hoc Chương 5: Quản Lý Năng Lượng trong Mạng Ad hoc Chương 6: Các Vấn Đề QoS trong Mạng Ad hoc Chương 7: An Ninh trong mạng Ad hoc

Chương 8: Ứng Dụng và Hướng Phát Triển của Mạng Ad hoc Đây là phiên bản đẩu tiên của cuốn bài giảng và tất nhiên không tránh được những sai sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp và các bạn sinh viên

NHÓM BIÊN SOẠN

PTIT

Trang 3

ii

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU i

MỤC LỤC ii

TỪ VIẾT TẮT ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY 1

1.1 Định nghĩa và khái niệm về mạng Ad hoc 1

1.1.1 Mạng Ad hoc là gì 1

1.1.2 Sự khác nhau giữa mạng di động và mạng Ad hoc 2

1.2 Một số công nghệ không dây cho Ad hoc 2

1.2.1 Công nghệ Bluetooth 3

1.2.2 Công nghệ IrDA 4

1.2.3 Công nghệ SWAP HomeRF 5

1.2.4 Họ công nghệ IEEE 802.11-WiFi 7

1.2.5 Họ công nghệ IEEE 802.16-WiMAX 9

1.2.6 Công nghệ 4G-LTE 9

1.3 Các đặc tính kỹ thuật của mạng Ad hoc 19

1.3.1 Các giao thức MAC 19

1.3.2 Định tuyến 21

1.3.3 Điều khiển truyền tải 25

1.3.4 Chất lượng dịch vụ 26

1.3.5 Quản lý năng lượng 27

1.3.6 Các vấn đề về thiết kế liên lớp 29

1.3.7 Các thử thách an ninh trong mạng Ad hoc không dây 30

1.4 Tổng kết chương 1 31

1.5 Câu hỏi ôn tập chương 1 31

1.6 Tài liệu tham khảo chương 1 31

CHƯƠNG 2: LỚP ĐIỂU KHIỂN TRUY NHẬP MÔI TRƯỜNG 33

PTIT

Trang 4

Mục Lục

iii

2.1 Giới thiệu chung 33

2.2 Những vấn đề quan trọng và cần thiết cho các giao thức lớp MAC 34

2.3 Phân loại giao thức MAC 36

2.3.1 Các giao thức MAC dựa trên sự hài lòng 38

2.3.2 Các giao thức MAC hài lòng với các cơ chế đặt chỗ 38

2.3.3 Các giao thức MAC sử dụng anten tính hướng 44

2.3.4 Các giao thức MAC đa kênh 45

2.3.5 Các giao thức MAC tính đến năng lượng 49

CHƯƠNG 3: ĐỊNH TUYẾN TRONG CÁC MẠNG AD HOC 55

3.1 Mở đầu 55

3.2 Những vấn đề thiết kế các giao thức định tuyến cho mạng Adhoc 57

3.2.1 Kiến trúc định tuyến 57

3.2.2 Hỗ trợ các liên kết đơn hướng 57

3.2.3 Sử dụng siêu trạm 58

3.2.4 Định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) 58

3.2.5 Hỗ trợ đa điểm 59

3.3 Định tuyến chủ động (Proactive) 60

3.3.1 Giao thức định tuyến DSDV 61

3.3.2 Giao thức định tuyến OLSR 63

3.3.3 Giao thức định tuyến FSR 65

3.4 Định tuyến theo yêu cầu 68

3.4.1 Giao thức định tuyến AODV 68

3.4.2 Giao thức định tuyến DSR 72

3.4.3 Giao thức định tuyến TORA 74

3.4.4 Một số giao thức định tuyến theo yêu cầu khác 76

3.5 Các giao thức định tuyến khác 79

PTIT

Trang 5

iv

3.5.1 Giao thức định tuyến lai giữa giao thức định tuyển chủ động và theo yêu cầu 79

3.5.2 Giao thức định tuyến theo vị trí 80

3.5.3 Giao thức định tuyến phân cấp 80

CHƯƠNG 4: LỚP TRUYỀN TẢI TRONG MẠNG AD HOC 83

4.1 Giới thiệu 83

4.2 Những thách thức và vấn đề thiết kế TCP trong các mạng Ad hoc 83

4.2.1 Các thách thức 83

4.2.2 Các ràng buộc năng lượng 88

4.2.3 Các mục tiêu thiết kế 88

4.3 Hiệu năng TCP trên mạng di động Ad Hoc (MANETs) 89

4.3.1 Hiệu năng TCP 89

4.3.2 Các vấn đề khác 90

4.4 Giao thức truyền tải Ad Hoc 91

4.4.1 Phương pháp tiếp cận chia tách 91

4.4.2 Phương pháp tiếp cận đầu cuối đến đầu cuối 92

4.4.3 Giao thức truyền tải Ad hoc (ATP) 100

4.4.4 Giao thức ATP 102

4.5 Giao thức truyền tải được ứng dụng điều khiển (ACTP) 108

CHƯƠNG 5: QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRONG MẠNG AD HOC 111

5.1 Giới thiệu chung 111

5.1.1 Tại sao quản lý năng lượng lại cần thiết đối với mạng Adhoc 111

5.1.2 Phân loại các chế độ quản lý năng lượng 112

5.1.3 Tổng quan về công nghệ pin 113

PTIT

Trang 6

Mục Lục

v

5.1.4 Nguyên lý xả pin 114

5.1.5 Ảnh hưởng của các đặc tính xả tới dung lượng pin 115

5.1.6 Mô hình hóa pin 121

5.1.7 Hệ Thống pin thông minh 123

5.2 Giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng 125

5.2.1 Giới thiệu chung 125

5.2.2 Giao thức đề xuất kiểm soát truy cập đường truyền tiết kiệm năng lượng 126

5.3 Truyền chế độ quản lý công suất 128

5.3.1 Quản lý công suất của mạng Ad Hoc 128

5.3.2 Giao thức định tuyến tính toán cân bằng chi phí năng lượng PCCB 131

5.3.3 Phân tích giao thức định tuyến PCCB 133

5.3.4 Giao thức MAC 133

5.3.5 Tiết kiệm năng lượng 134

5.3.6 Chức năng đồng bộ hóa thời gian 135

5.3.7 Chức năng tiết kiệm năng lượng 135

5.3.8 Tiềm năng Tiết kiệm năng lượng 137

5.4 Điều khiển công suất truyền tải 138

5.4.1 Đáp ứng công suất truyền theo trạng thái của kênh 139

5.4.2 Kỹ thuật MAC 139

5.4.3 Điều khiển liên kết logic 141

5.5 Giao thức AODV 143

5.5.1 Giới thiệu chung về giao thức AODV 143

5.5.2 Tìm đường 143

5.5.3 Bảo trì định tuyến 144

5.6 Định tuyến tính đến năng lượng cục bộ dựa trên AODV 144

5.5.4 Giới thiệu 144

5.6 Định tuyến tính đến công suất dựa trên AODV (PAR-AODV) 145

PTIT

Trang 7

vi

5.7 Định tuyến dự báo thời gian tồn tại dựa trên AODV (LPR-AODV) 146

CHƯƠNG 6: CÁC VẤN ĐỀ QOS TRONG MẠNG AD HOC 150

6.1 Mở đầu 150

6.2 Thách thức khi triển khai QoS cho mạng ad hoc không dây 150

6.3 Phân loại giải pháp QoS 153

6.3.1 Giải pháp lớp MAC 153

6.3.2 Giải pháp lớp mạng 154

6.4 QoS- Giao thức định tuyến vecto khoảng cách Ad Hoc On-demand 155

6.4.1 Mở rộng QoS cho giao thức AODV 155

6.4.2 Ưu và nhược điểm 155

6.5 Mô hình QoS cho mạng không dây Ad Hoc 156

6.5.1 Các mô hình QoS 157

6.6 Mô hình QoS INSIGNIA 159

6.6.1 Hoạt động của mô hình INSIGNIA 160

6.6.2 Ưu và nhược điểm 162

6.7 Mô hình QoS INORA 162

6.7.1 Mô hình phản hồi kém 163

6.7.2 Mô hình phản hồi tốt dựa trên lớp 163

6.7.3 Ưu điểm 164

PTIT

Trang 8

Mục Lục

vii

CHƯƠNG 7: AN NINH TRONG MẠNG AD HOC 166

7.1 Mở đầu 166

7.2 Các yếu tố an ninh chính của mạng Ad hoc 166

7.2.1 Tính khả dụng (Availability) 167

7.2.2 Tính bảo mật (Confidentiality) 167

7.2.3 Tính toàn vẹn (Integrity) 167

7.2.4 Nhận thực (Authentication) 168

7.2.5 Chống từ chối (non-repudiation) 168

7.2.6 Chống phát lại (non-replay) 168

7.3 Các thách thức an ninh đặc trưng của mạng Ad hoc 168

7.4 Các giao thức thỏa thuận và phân phối khóa trong mạng ad hoc 170

7.4.1 Quản lý khóa trong các mạng vô tuyến 170

7.5 Các giao thức định tuyến an toàn 174

7.5.1 Các mô hình tấn công lớp mạng [9] 174

7.5.2 Các giao thức định tuyến an toàn 181

7.5.3 Định tuyến thống kê ngẫu nhiên 185

7.7 Câu hỏi và bài tập chương 7 187

CHƯƠNG 8: ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG AD HOC 191

8.1 Giới thiệu 191

8.2 Các ứng dụng điển hình 192

8.2.1 PAN 193

8.3 Các ứng dụng và các cơ hội 194

8.3.1 Các ứng dụng trong môi trường học thuật 194

8.3.2 Các ứng dụng quốc phòng 195

8.3.3 Các ứng dụng trong môi trường công nghiệp 196

PTIT

Trang 9

viii

8.3.4 Các ứng dụng chăm sóc sức khỏe 196

8.3.5 Các ứng dụng tìm kiếm và cứu hộ 197

8.3.6 Các mạng ad hoc xe cơ giới 197

8.4 Những thách thức 198

8.4.1 An ninh 200

8.5 Một số nghiên cứu nổi bật gần đây trong lĩnh vực 201

8.5.1 Các bộ cảm biến 201

8.5.2 Các mạng cảm biến Ad hoc vô tuyến 202

DANH MỤC HÌNH VẼ 204

DANH MỤC BẢNG 206

PTIT

Trang 10

Từ Viết Tắt

ix

TỪ VIẾT TẮT

Từ Viết Tắt Viết Đầy Đủ Nghĩa Tiếng Việt

A

utilizing Increasing ID numbers

Giao thức định tuyến Multicast trong mạng Ad hoc sử dụng số

nhận dạng tăng dần

cầu trong mạng ad hoc

Network

Định tuyến có xác thựccho

mạng ad hoc

đồng bộ

B

C

PTIT

Trang 11

x

mã

Network

Quản lý khóa tổng hợp cho

mạng ad hoc

mang

Collision Avoidance

Đa truy nhập cảm nhận sóng mang với tránh xung đột

Collision Detection

Đa truy nhập cảm nhận sóng mang với phát hiện xung đột

System

Hệ thống cơ sở hạ tầng xe cộ

hợp tác

D

Detection System

Hệ thống phát hiện xâm nhập

hợp tác phân bố

Power Control

Gán kênh động với điều khiển

năng lương

PTIT

Trang 12

Từ Viết Tắt

xi

riêng

F

tần số

G

Packet Sensing

Đa truy nhập phân bổ nhóm

với cảm nhận gói

tổng quát

PTIT

Trang 13

xii

H

Routing-driven Dynamic Key Management

Quản lý động hướng dẫn bằng định tuyến xác thực theo từng

chặng

trước chặng

I

dạng

PTIT

Trang 14

Từ Viết Tắt

xiii

thông tin có trước

M

trường

Vector

Vec tơ khoảng cách theo yêu cầu cho mạng Ad hoc phát

multicast

trường đa kênh

tính di dộng

động

cầu cho mạng Ad hoc đảm bảo

PTIT

Trang 15

xiv

N

theo yêu cầu

tối ưu

P

with Signaling

Điều khiển truy nhập môi trường có cảm nhận năng lượng với báo hiệu

vi

năng lượng

PTIT

Trang 16

Từ Viết Tắt

xv

Q

R

Routing protocol

Giao thức định tuyến nguồn theo yêu cầu của mạng ad hoc

an ninh

Vector

Vec to khoảng cách theo yêu cầu của mạng ad hoc an ninh

xác định

an ninh

Routing protocol

Giao thức định tuyến theo yêu cầu của mạng ad hoc hiệu quả

an toàn

PTIT

Trang 17

xvi

toàn

chữa

xứng

đường an toàn

khóa bảo mật

bảo mật

sẻ

T

Reserve Path Forwarding

Chuyển tiếp đường đặt trước dựa trên thông tin cấu hình

mạng

thời gian

PTIT

Trang 18

Từ Viết Tắt

xvii

tạm thời

protocol

Giao thức định tuyến theo yêu cầu an toàn không quan trắc

V

tầng

tiện

giao thông

Microwave Access

Hệ thống tương thích toàn cầu

cho truy nhập vô tuyến

Z

vùng

PTIT

Trang 19

xviii

PTIT

Trang 20

Chương 1: Tổng quan mạng Ad hoc không dây

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY

Nguyễn Việt Hùng

1.1 Định nghĩa và khái niệm về mạng Ad hoc

1.1.1 Mạng Ad hoc là gì

Một mạng ad hoc là một tập các nút (thiết bị) di động không dây tạo thành một mạng tạm thời, và mạng này không 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 không dây của mạng ad hoc có thể thay đổi nhanh chóng và không thể đoán trước được Mạng ad hoc là mạng có thể hoạt động trong một mô 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 đồng 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 không hề nhỏ Trên Hình 1.1 cho ta một ví dụ về hai nút mong muốn trao đổi các gói dữ liệu với nhau, việc trao đổi thông tin này có thể không được thực hiện trực tiếp mà phải thông qua những nút trung gian

Hình 1.1: Mạng di động ad hoc

Những người dùng di động sẽ muốn truyền thông trong các tình huống mà trong đó không hạ tầng mạng có dây cố định nào là có sẵn Ví dụ, một nhóm các nhà nghiên cứu trên đường tới một hội nghị có thể gặp tại sân bay và yêu cầu kết nối tới mạng diện rộng, các sinh viên có thể cần tương tác trong suốt bài giảng hay những nhân viên cứu hỏa cần kết nối tới xe cứu thương trên đường tới một trường hợp khẩn cấp Trong các tình huống đó, một tập các nút di động với các giao diện mạng không dây có thể tạo thành một mạng tạm thời mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ hạ tầng được thiết lập hay quản lý tập trung nào Ý tưởng hình thành một mạng giữa các nhà nghiên cứu, giữa sinh viên hay giữa các thành viên của một đội cứu hộ, những người mà có thể dễ dàng được trang bị với các thiết bị có khả năng kết nối với

Mạng ad hoc

PTIT

Tiêu đề	Mạng Ad Hoc Không Dây
Tác giả	TS. Nguyễn Việt Hùng, ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng, ThS. Lê Tùng Hoa, TS. Nguyễn Việt Hưng, TS. Nguyễn Quý Sỹ, TS. Vũ Trường Thành
Trường học	Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông
Chuyên ngành	IT
Thể loại	bài giảng
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	632,91 KB