Tài liệu Broadcast xác suất cho kỹ thuật Flooding trong mạng Manet

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ DƯƠNG LÊ MINH BROADCAST XÁC SUẤT CHO KỸ THUẬT FLOODING TRONG MẠNG MANET Chuyên ngành: Công nghệ thông tin Mã số : 1.01.10 LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. BÙI THẾ DUY Hà Nội - 2007 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT............................................................1 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................................2 CHƢƠNG MỞ ĐẦU .....................................................................................................3 CHƢƠNG I. MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY DI ĐỘNG ........................................6 1.1. Giới thiệu chung .....................................................................................................6 1.1.1. Lịch sử phát triển và phân loại mạng không dây ...............................................6 1.1.1.1. Các đặc trưng của truyền thông không dây.................................................7 1.1.1.2. Phân loại các mạng không dây ....................................................................8 1.1.2. Đặc điểm và ứng dụng của MANET ...............................................................10 1.1.2.1. Đặc điểm của MANET .............................................................................10 1.1.2.2. Các ứng dụng của MANET ......................................................................12 1.2. Một số vấn đề nổi bật của mạng adhoc di động .................................................14 1.2.1. Điều khiển hình trạng mạng.............................................................................14 1.2.1.1. Giới thiệu...................................................................................................14 1.2.1.2. Mô hình tiếp cận dùng trong điều khiển hình trạng mạng ........................15 1.2.2. Bảo tồn năng lượng ..........................................................................................16 1.2.2.1. Giới thiệu...................................................................................................16 1.2.2.2. Một số hướng xây dựng các kỹ thuật duy trì năng lượng .........................17 1.2.3. Định tuyến ........................................................................................................19 1.2.3.1. Giới thiệu...................................................................................................19 1.2.3.2. Một số đặc trưng của các nhóm giao thức ................................................20 1.2.4. An ninh trong mạng ad hoc..............................................................................23 1.2.4.1. Giới thiệu...................................................................................................23 1.2.4.2. Những nguy cơ tấn công và một số giải pháp phòng tránh ......................24 1.3. Kết luận chƣơng....................................................................................................27 CHƢƠNG II. FLOODING TRONG MANET VÀ PHƢƠNG PHÁP CẢI TIẾN .....28 2.1. Broadcast trong MANET và những vấn đề liên quan ......................................28 2.1.1. Broadcast trong MANET .................................................................................28 2.1.1.1. Một số ứng dụng .......................................................................................28 2.1.1.2. Flooding mù ..............................................................................................29 2.1.2. Dư thừa gói tin, tranh chấp và xung đột khi Broadcast ...................................30 2.1.2.1. Dư thừa hoạt động broadcast ....................................................................31 2.1.2.2. Tranh chấp broadcast ................................................................................32 2.1.2.3. Va chạm khi broadcast ..............................................................................33 2.1.3. Một số kỹ thuật Flooding cải tiến dùng cho Broadcast ...................................33 2.1.3.1. Flooding dựa trên phân cụm (clustering-based flooding) .........................33 2.1.3.2. Flooding dựa trên bộ đếm (counter-based flooding) ................................35 2.1.3.3. Flooding dựa trên khoảng cách (distance-based flooding) .......................35 2.1.3.4. Flooding dựa trên xác suất (probabilistic-based flooding) .......................37 2.2. Broadcast xác suất dùng trong kỹ thuật flooding ............................................37 2.2.1. Hiện tượng chuyển pha ....................................................................................37 2.2.1.1. Lý thuyết thẩm thấu ..................................................................................38 2.2.1.2. Đồ thị ngẫu nhiên ......................................................................................39 2.2.2. Ứng dụng hiện tượng chuyển pha vào kỹ thuật flooding ................................40 2.2.2.1. Mô hình lưới vuông (square grid model) ..................................................41 2.2.2.2. Mô hình bán kính cố định (fixed radius model) .......................................41 2.3. Kết luận chƣơng....................................................................................................42 CHƢƠNG III. THỬ NGHIỆM THÔNG QUA MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .....43 3.1. Giới thiệu về thử nghiệm thông qua mô phỏng .................................................43 3.2. Lựa chọn công cụ mô phỏng ................................................................................44 3.2.1. Một số công cụ mô phỏng phổ biến.................................................................44 3.2.2. Network simulator 2 (NS-2) ............................................................................45 3.3. Xây dựng các kịch bản mô phỏng .......................................................................46 3.3.1. Một số tham số chung cho các kịch bản ..........................................................46 3.3.2. Flooding xác suất trong điều kiện mạng lý tưởng ...........................................47 3.3.3. Flooding xác suất trong điều kiện mạng thực tế ..............................................47 3.3.4. Cài đặt kỹ thuật flooding theo xác suất trong NS-2.........................................48 3.4. Kết quả mô phỏng và đánh giá ............................................................................49 3.4.1. Một số cấu hình chung khi mô phỏng .............................................................49 3.4.2. Kết quả đầu ra của mô phỏng ..........................................................................49 3.4.3. Kết quả mô phỏng trong điều kiện lý tưởng ....................................................50 3.4.4. Kết quả mô phỏng trong điều kiện mạng thực ................................................52 3.5. Kết luận chƣơng....................................................................................................56 KẾT LUẬN ..................................................................................................................57 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................58 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AODV Ad hoc On-demand Distance Vector CDMA Code Division Multiple Access CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance Vectơ khoảng cách theo yêu cầu trong mạng ad hoc Đa truy cập phân chia mã Đa truy cập sóng mang với khả năng tránh đụng độ DARPA Defense Advanced Research Projects Cơ quan quản lý các dự án cao Agency cấp Bộ Quốc phòng Mỹ DSDV Destination-Sequence Distance Vectơ khoảng cách theo trình tự Vector đích GPS MANET MSC OLSR Global System for Mobile Communications Global Positioning System Mobile Adhoc Network Mobile switching centre Optimized Link State Routing OSI Open Systems Interconnection Hệ thống liên lạc di động toàn cầu Hệ thống định vị toàn cầu Mạng ad hoc không dây di động Trung tâm chuyển mạch Định tuyến trạng thái kết nối tối ưu Mô hình liên kết các hệ thống mở PAN PSTN Personal Area Network Public switched telephone network RTS/CTS TDMA UAV UGV WLAN WMAN WNIC Request To Send/Clear To Send Time Division Multiple Access Unmanned Airbone Vehicles Unmanned Ground Vehicles Wireless Local Area Network Wireless Metropolian Area Network Wireless Network Interface Card Mạng cá nhân Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Yêu cầu gửi/Làm sạch để gửi Đa truy cập phân chia thời gian Thiết bị tự trị trên không Thiết bị tự trị mặt đất Mạng không dây cục bộ Mạng không dây thành phố Cạc giao diện mạng không dây WPAN Wireless Personal Area Network Mạng không dây cá nhân GSM DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. Hai mô hình broadcast tối ưu trong MANET. Mỗi gạch nối biểu cho một liên kết giữa 2 nút. Nút trắng là nút nguồn, nút xám là nút broadcast lại. ..............31 Hình 2. Vùng hưởng lợi từ broadcast lại: A gửi một thông điệp broadcast và B quyết định xem có nên broadcast lại không. ..............................................................31 Hình 3. Bốn cụm B, C, F và J với ba hoặc bốn nút gateway.........................................34 Hình 4. Chuyển pha. ......................................................................................................38 Hình 5. Thẩm thấu khung (các cạnh mở được tô đậm) .................................................39 Hình 6. Thẩm thấu khối (các ô mở được tô đen)...........................................................39 Hình 7. Đồ thị con GB ....................................................................................................40 Hình 8. Mô hình lưới vuông (square grid model) .........................................................41 Hình 9. Mô hình bán kính cố định (fixed radius model) ...............................................41 Hình 10. Tỷ lệ sử dụng một số công cụ mô phỏng [11] ................................................44 Hình 11. Mạng không dây với điều kiện lý tưởng. Số lượng hàng xóm của mỗi node lần lượt là 4 và 8. ..............................................................................................51 Hình 12. Mạng thực: tỷ lệ thành công với 9 và 25 node, phạm vi truyền sóng 100m. 53 Hình 13. Mạng thực: tỷ lệ thành công với 25 và 100 node (với 100 node thì thử với tần suất phát tin là 5pkt/s và 8pkt/s), phạm vi truyền sóng 250m. .........................54 CHƢƠNG MỞ ĐẦU Lĩnh vực mạng không dây đang phát triển với tốc độ rất cao, đặc biệt là trong vòng một thập kỷ gần đây. Sự phát triển nhanh chóng của các ứng dụng không dây cũng như tính năng của các thiết bị ngày càng được nâng cao và giá thành thấp đã làm cho chúng ngày càng đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Ngày nay chúng ta có thể thấy sự hiện diện của các thiết bị di động ở khắp mọi nơi như máy tính xách tay, PDA, điện thoại di động… Rất nhiều ứng dụng và dịch vụ dành cho các thiết bị không dây đã và đang được phát triển và sử dụng. Người dùng có thể sử dụng các thiết bị không dây và các dịch vụ kết nối mạng tương ứng để thực hiện những công việc mà trước đây không thể làm được với các mạng hữu tuyến như vừa đi mua hàng, vừa duyệt web để so sánh giá cả; đọc email trong khi đang đi trên xe buýt hay có thể theo dõi tiến độ của dự án thông qua Internet trong khi đang ngồi ở quán cafe… Các kỹ thuật mạng không dây vẫn không ngừng được cải tiến để có thể đáp ứng tốt hơn yêu cầu của người dùng. Nếu dựa vào kiến trúc của mạng, chúng ta có thể phân chia mạng không dây thành hai loại: mạng không dây dựa trên cơ sở hạ tầng cố định và mạng adhoc. Loại thứ nhất là loại mạng không dây có cấu tạo dựa trên một số các nút và các gateway của mạng cố định hữu tuyến (các thiết bị không dây liên lạc với nhau và kết nối Internet thông qua một Access point chẳng hạn). Trong khi đó, mạng không dây đi động ad hoc có thể hiểu là một mạng được thiết lập trong trường hợp đặc biệt khi mà các thiết bị di động cần các ứng dụng mạng để hoạt động trong khi cơ sở hạ tầng mạng cố định không có sẵn hoặc không được sử dụng. Các nút trong mạng ad hoc là bình đẳng và liên lạc với nhau thông qua những nút trung gian khác trong mạng. Trong thời gian gần đây, công nghệ mạng ad hoc đang được quan tâm một cách đặc biệt vì vai trò quan trọng của nó trong những nhu cầu ứng dụng mới như thiết lập liên lạc giữa các thiết bị agent tự trị trong quân đội, thiết lập nhóm làm việc qua mạng trong bãi hoạt động ngoại khoá của các trường học hay như việc liên lạc hỗ trợ nhau giữa các xe hơi trên đường phố… Một trong những vấn đề đầu tiên gặp phải khi triển khai những ứng dụng của mạng ad hoc là việc mạng phải có khả năng tự cấu hình khi mà các node trong mạng được chuyển động tự do. Các node trong mạng phải tự động cập nhật bảng định tuyến của mình một cách thường xuyên để có thể giữ được liên lạc với các node khác trong mạng. Do tính di động của các node nên hình trạng của các mạng không dây ad hoc là không cố định. Chính vì lý do đó, hầu hết các thuật toán định tuyến hiện nay đều sử dụng kỹ thuật flooding để làm công việc lấy thông tin về các tuyến đường vì kỹ thuật này không đòi hỏi phải biết được hình trạng của mạng. Tư tưởng của kỹ thuật này là node gốc thực hiện việc broadcast các gói tin đến các node hàng xóm của nó. Đến lượt mình, các node này lại chuyến tiếp các gói tin đó đến các node hàng xóm khác cho đến khi mọi node trong mạng đều nhận được gói tin này. Một nhược điểm có thể nhìn thấy ngay đó là một node có thể nhận được nhiều gói tin giống nhau trong quá trình flooding. Vấn đề là ở chỗ, khi mà băng thông của kênh liên lạc không dây là rất hạn chế và số lượng của các node trong mạng là lớn thì việc có nhiều gói tin giống nhau như vậy sẽ làm lãng phí một lượng lớn băng thông và tài nguyên của các node trong mạng. Điều này dẫn đến nhu cầu cần phải có các biện pháp cải tiến nhằm giảm thiểu được sự dư thừa, lãng phí này. Một trong những giải pháp cải tiến kỹ thuật flooding chính là cách tiếp cận xác suất đối với broadcast. Thay vì việc chuyển tiếp mọi gói tin đến mình, mỗi node sẽ chỉ chuyển tiếp gói tin theo một xác suất nào đó. Như vậy, không phải node nào cũng chuyển tiếp gói tin đến các node hàng xóm của nó nhưng gói tin broadcast của node nguồn vẫn sẽ đến được tất cả các node trong mạng. Khi mà số lượng các node broadcast lại gói tin giảm đi thì rõ ràng số lượng gói tin dư thừa sinh ra trong quát trình flooding sẽ được giảm thiểu. Đây là một giải pháp tốt và hiệu quả cho vấn đề giảm tải băng thông của mạng adhoc. Việc tìm ra xác suất phù hợp với từng mô hình mạng và các tham số điều chỉnh liên quan có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc đưa các ứng dụng mạng ad hoc vào cuộc sống hàng ngày. Công việc tìm hiểu, nghiên cứu và thực thi giải pháp này là thiết thực và cần có sự đầu tư nghiên cứu lâu dài. Ở nước ta, hiện tại các công trình nghiên cứu về mạng di động không dây ad hoc là chưa nhiều và kết quả thu được còn hạn chế. Hiện nay, việc nghiên cứu những thuật toán, giao thức trên các mạng ad hoc không dây di động thực gặp rất nhiều khó khăn bởi khả năng thiết lập được những mạng này đòi hỏi nhiều công sức và tài chính. Do vậy, hầu hết các nghiên cứu này đều được thực hiện dựa trên các công cụ mô phỏng. Nhiều công cụ mô phỏng với tính chính xác cao đã được xây dựng và được đông đảo các nhà nghiên cứu sử dụng, các kết quả đạt được thông qua mô phỏng trên các công cụ này đã được đăng trên nhiều tạp chí khoa học lớn và có uy tín trên thế giới. Tuy nhiên, do sự phát triển ngày càng hoàn thiện của các công cụ mô phỏng nên các kết quả nghiên cứu vẫn cần phải được kiểm nghiệm lại một cách cẩn trọng hơn. Luận văn “Broadcast xác suất cho kỹ thuật flooding trong mạng MANET” đi vào nghiên cứu một trong những cải tiến ở mức thấp của các thuật toán định tuyến – kỹ thuật flooding theo xác suất - nhằm đưa ra được kết luận về tính khả thi của kỹ thuật cải tiến này trong việc góp phần cải thiện hiệu suất của hoạt động mạng. Việc triển khai thử nghiệm kỹ thuật này trong luận văn, không nằm ngoài xu hướng nghiên cứu chung, cũng đã được thực hiện dựa trên công cụ mô phỏng tin cậy và đã cho một số kết quả khá tốt. Về bố cục, nội dung của luận văn bao gồm 4 chương: Chương mở đầu. Giới thiệu mục đích của luận văn, phương pháp nghiên cứu và cách thức triển khai thử nghiệm. Chương 1. Trình bày tổng quan về mạng không dây: lịch sử phát triển, phân loại, khái niệm mạng MANET và các đặc trưng, ... Chương 2. Trình bày về broadcast trong mạng MANET, kỹ thuật flooding và một số cải tiến, nghiên cứu một số lý thuyết liên quan đến kỹ thuật flooding theo xác suất... Chương 3. Đề xuất một số mô hình thử nghiệm kỹ thuật flooding xác suất trong mạng MANET dựa trên phần mềm mô phỏng NS-2, triển khai mô phỏng và đánh giá các kết quả đạt được. Phần kết luận nêu tóm tắt các vấn đề đã trình trong các chương, đánh giá các kết quả đã đạt được và chưa đạt được, đồng thời đưa ra các định hướng nghiên cứu, phát triển tiếp theo. Ngoài bốn chương chính và phần kết luận, luận văn còn có thêm phần các danh mục là danh mục các từ viết tắt, danh mục hình vẽ và danh mục các tài liệu tham khảo để thuận tiện cho việc đọc và tìm hiểu nội dung của luận văn. CHƢƠNG I MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY DI ĐỘNG 1.1. Giới thiệu chung 1.1.1. Lịch sử phát triển và phân loại mạng không dây Nửa sau của thế kỷ XX đã chứng kiến những chuyển biến lớn trong lĩnh vực liên lạc điện tử, bao gồm sự xuất hiện của các mạng dữ liệu gói, sự phát triển của các mạng cục bộ tốc độ cao và đặc biệt là sự phát triển của các mạng truyền thông không dây di động với điển hình là mạng điện thoại di động và các hệ thống liên lạc vệ tinh. Trong vòng một thập kỷ gần đây, các công nghệ mạng không dây kể trên đã đi vào và trở thành một phần không thể thiếu của cuộc sống hiện đại. Lĩnh vực mạng không dây vẫn đang phát triển với tốc độ cao với nhiều ứng dụng mới được ra đời. Hiện nay, hầu hết các kết nối giữa các thiết bị không dây đều phải thông qua các nhà cung cấp với hạ tầng cơ sở dịch vụ mạng cố định. Hai ví dụ thường gặp là các máy điện thoại di động kết nối với nhau thông qua các trạm phát sóng của các nhà cung cấp dịch vụ; và các máy tính xách tay kết nối Internet thông qua một access point… Việc thiết lập các kết nối mạng không dây thông qua một cơ sở hạ tầng mạng cố định là cách mà chúng ta vẫn hay làm hiện nay, tuy nhiên thời gian cũng như giá thành để cài đặt một mạng như vậy lại không hề nhỏ. Ngoài ra, không phải trong điều kiện nào chúng ta cũng có thể cài đặt một hạ tầng cơ sở mạng cố định được, thậm chí là không thể cài đặt hoặc không thể cài đặt kịp. Chúng ta có thể kể ra ở đây một số ví dụ như việc thiết lập một mạng truyền video trên chiến trường; khi cứu hộ thiên tai cần phải có một mạng dùng để xác định vị trí của người cứu hộ; hoặc thậm chí là phải thiết kế một mạng không dây bởi vì giá thành thiết kế một mạng cố định là quá cao so với năng lực tài chính của chủ đầu tư… Để có thể thực hiện được việc cung cấp kết nối mạng và các dịch vụ tương ứng trong những tình huống như vậy, cần phải có một mạng kiểu ad hoc di động. Khái niệm “mạng di động ad hoc” (MANET) có thể hiểu là một mạng được thiết lập trong trường hợp đặc biệt khi mà các thiết bị tính toán di động cần các ứng dụng mạng để hoạt động trong khi cơ sở hạ tầng mạng cố định không có sẵn hoặc không được phép sử dụng. Thông thường, mạng sẽ chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn và chỉ phục vụ cho một công việc cụ thể. Mạng phải có khả năng tự cấu hình để có thể tương thích được với tính di động của các thiết bị, sự thay đổi liên tục của môi trường cũng như mục đích sử dụng của mạng [28]. Từ những đặc điểm như vậy, thực tế đặt ra cần phải có những yêu cầu thiết kế mới cho mạng ad hoc. Yêu cầu đầu tiên chính là mạng phải có khả năng tự cấu hình về địa chỉ cũng như về định tuyến. Sự liên lạc và truyền dữ liệu giữa những người dùng của mạng ad hoc phải luôn được đảm bảo trong suốt quá trình tồn tại của mạng. Ngoài ra, một số dịch vụ dựa trên vị trí trước đây chưa từng có trong các mạng hữu tuyến cũng cần phải được quan tâm nghiên cứu để có thể hỗ trợ được tính di động của mạng. Những năm gần đây, với sự hỗ trợ của các tiến bộ về công nghệ, hàng loạt các nghiên cứu để giải quyết các vấn đề trên đã được tiến hành. Tất cả các nghiên cứu này đều tập trung quanh việc xây dựng các thiết bị di động sao cho chúng có thể liên lạc được với nhau trong phạm vi truyền tín hiệu của mình và có khả năng tự động cấu hình, qua đó thiết lập một mạng ad hoc di động với đầy đủ tính linh động và hiệu quả. Theo cách này, không những các nút di động có thể liên lạc được với nhau, mà còn có thể nhận được các dịch vụ Internet thông qua một nút với vai trò Internet gateway. Khi mà mạng không dây ngày càng phát triển thì tính năng ad hoc ngày càng trở nên quan trọng và yêu cầu phải có các giải pháp công nghệ cũng như các nghiên cứu chuyên sâu để hỗ trợ tính năng này càng trở nên cấp thiết. 1.1.1.1. Các đặc trƣng của truyền thông không dây Hoạt động mạng không dây nói chung thường được hiểu là sử dụng các tín hiệu hồng ngoại hoặc sóng radio để chia sẻ thông tin và tài nguyên giữa các thiết bị. Do cấu tạo khác biệt ở tầng vật lý của các thiết bị mạng không dây, chúng ta có thể đưa ra một số đặc trưng chủ yếu của truyền thông không dây như sau [5]:  Khả năng bị nhiễu cao dẫn đến tính tin cậy thấp: các tín hiệu hồng ngoại rất dễ bị nhiễu bởi tác động của các nguồn nhiệt và ánh sáng mặt trời; trong khi các tín hiệu radio thường bị ảnh hưởng bởi các thiết bị điện khác ở gần.  Tốc độ truyền dữ liệu thường thấp hơn nhiều so với mạng hữu tuyến, dẫn đến chất lượng dịch vụ giảm, thời gian cài đặt hệ thống tăng lên và độ trễ lớn.  Các nút có tính di động nên hình trạng mạng (topology) luôn thay đổi.  Các thiết bị di động thường nhỏ gọn và phải dùng pin để có thể hỗ trợ được khả năng di động. Chính vì vậy kích thước ổ đĩa, bộ nhớ cũng như khả năng tính toán giảm.  Tùy thuộc vào thiết bị, khoảng cách và điều kiện của mạng mà việc cài đặt dịch vụ cho các mạng không dây gặp nhiều khó khăn và hạn chế hơn so với các mạng hữu tuyến.  Trong phạm vi của mạng không dây, mọi thiết bị đều có thể bắt được tín hiệu radio của mạng. Vì vậy, việc thực thi các chính sách an ninh đối với mạng không dây là rất khó và các hacker có thể dễ dàng tấn công hơn. 1.1.1.2. Phân loại các mạng không dây Hiện nay đang tồn tại khá nhiều kiểu mạng không dây. Có nhiều tiêu chí để phân loại các mạng này, điển hình là các phân loại dựa trên cấu tạo và kiến trúc mạng, phân loại dựa trên khả năng phủ sóng truyền thông, phân loại dựa trên công nghệ truy cập và phân loại dựa trên ứng dụng của mạng [5]. Phân loại dựa trên cấu tạo và kiến trúc mạng:  Mạng không dây dựa trên cơ sở hạ tầng cố định: loại mạng này có cấu tạo dựa trên một số các nút và các gateway của mạng cố định và hữu tuyến. Các dịch vụ của mạng được triển khai thông qua các nút và gateway cố định này. Điển hình của loại mạng này là mạng điện thoại di động. Mạng này được xây dựng dựa trên các bộ chuyển mạch xương sống của mạng PSTN (Public switched telephone network), các MSC (Mobile switching centre), các trạm phát sóng và các host di động. Mỗi nút có một vai trò riêng trong mạng và việc thiết lập các kết nối giữa các nút phải tuân theo một trình tự khá chặt chẽ.  Mạng ad hoc di động (MANET): mạng này được tạo ra một cách ngẫu nhiên thông qua sự phối hợp của một tập các nút độc lập với nhau. Giữa các nút không có sự phân chia rõ vai trò của chúng trong mạng mà thay vào đó, mỗi nút có thể tự đưa ra quyết định tính toán của riêng mình dựa vào tình trạng hiện tại của mạng chứ không dựa vào cơ sở hạ tầng mạng đã có. Trong mạng ad hoc, các nút đều có chức năng của một router và phải tham dự vào quá trình phát hiện và duy trì định tuyến giữa các nút. Phân loại dựa trên vùng phủ sóng:  Wireless Wide Area Networks (WAN không dây): đây là mạng hoạt động dựa trên cơ sở hạ tầng mạng cố định như các MSC và các trạm cố định. Các kết nối có thể được thiết lập giữa nhiều khu vực địa lý rộng lớn như các thành phố và thậm chí là các quốc gia thông qua các trạm phát sóng và các hệ thống về tinh được đảm bảo bởi các nhà cung cấp dịch vụ không dây. Mạng điện thoại đi động GSM là một mạng như vậy.  Wireless Metropolian Area Networks (MAN không dây): mạng này đôi khi cũng được coi là mạng không dây cố định. Mạng này cho phép thiết lập các kết nối băng thông rộng giữa các vị trí trong một thành phố với giá thành rẻ hơn nhiều so với việc đi cáp quang hoặc các đường lease line. Ngoài ra, người ta còn thường dùng mạng này để dự phòng trong trường hợp mạng hữu tuyến gặp sự cố.  Wireless Local Area Networks (LAN không dây): mạng cục bộ không dây cho phép người dùng thiết lập các kết nối không dây cục bộ, thường là trong sân bay, trong một công sở hay một văn phòng… Mạng LAN không dây cung cấp một hệ thống truyền thông linh hoạt dùng cho các công việc nhóm tạm thời, những khu vực yêu cầu dùng mạng nhưng không cho phép đi dây cáp hoặc dùng để bổ sung thêm chức năng có thể truy cập mạng ở mọi nơi cho mạng LAN đã có. Mạng cục bộ không dây có thể hoạt động theo hai chế độ: dựa trên hạ tầng cố định hoặc ad hoc. Trong chế độ hoạt động dựa trên hạ tầng cố định, các nút trong mạng kết nối đến các access point đóng vai trò như các cầu nối giữa các nút và backbone của mạng hiện tại. Trong chế độ ad hoc, các nút liên kết với nhau trong một khu vực nhỏ tạo thành một mạng mà không cần phải có access point. Phân loại dựa trên công nghệ truy cập:  Mạng GSM  Mạng TDMA  Mạng CDMA  Mạng vệ tinh  Mạng wi-fi  Mạng Hiperlan2  Mạng Bluetooth  Mạng hồng ngoại Phân loại dựa trên ứng dụng của mạng:  Mạng doanh nghiệp  Mạng gia đình  Mạng “chiến thuật”  Mạng sensor  Mạng lan tỏa  Mạng các thiết bị tự động 1.1.2. Đặc điểm và ứng dụng của MANET 1.1.2.1. Đặc điểm của MANET MANET, như đã được nói ở phần trước, là một loại mạng không dây nên nó được thừa hưởng hầu hết các đặc điểm phổ biến của loại mạng này. Ngoài ra, mạng MANET cũng có một số đặc điểm riêng mình, phản ánh bản chất đặc thù của mạng. Chúng ta có thể xem xét một số đặc điểm nổi bật của mạng MANET như sau [29]:  Không dây (wireless): các node liên lạc với nhau thông qua sóng radio hoặc tia hồng ngoại. Mỗi loại mạng (WPAN, WLAN, WMAN…) đều có các công nghệ không dây riêng của mình. Các công nghệ phổ biến hiện này là công nghệ Bluetooth dùng cho WPAN, IEEE 802.11a/b/g dùng cho WLAN, IEEE 802.16e dùng cho WMAN…  Đa bước truyền (Multihopping): mạng đa bước truyền là một mạng mà đường đi của gói tin từ nút nguồn đến nút đích sẽ phải qua nhiều nút trung gian khác. Trong mạng ad hoc, cá nút đều hoạt động như một router và có thể chuyến tiếp gói tin của các nút khác nhằm đảm bảo được việc chia sẻ thông tin giữa các nút vốn luôn di động trong mạng. Như vậy, mạng ad hoc không cần thiết phải có các router thực sự.  Tự tổ chức (self-organzation): các mạng ad hoc phải tự xác định cấu hình của mình dựa trên các tham số như đánh địa chỉ, định tuyến, phân cụm, khả năng xác định vị trí, điều khiển năng lượng… Trong một số trường hợp, một số nút (các nút xương sống) có thể phối hợp chuyển động với nhau và phân bố động sao cho có thể phủ sóng được những vị trí đã bị đứt liên lạc.  Bảo toàn năng lượng (energy conservation): hầu hết các nút trong mạng ad hoc (laptop, PDA, sensor…) đều rất hạn chế về năng lượng và hầu như không có khả năng tự nạp năng lượng. Do vậy, việc xây dựng các giao thức (MAC, định tuyến, xác định tài nguyên…) có tính đến tiết kiệm năng lượng được coi là một tiêu chuẩn thiết kế của MANET.  Khả năng mở rộng (scalability): trong một số ứng dụng, mạng ad hoc có thể phát triển lên đến hàng nghìn nút mạng. Đối với các mạng không dây dựa trên cơ sở hạ tầng mạng cố định thì khả năng mở rộng có thể được xử lý một cách đơn giản bằng việc sử dụng một kiến trúc phân cấp. Ngoài ra, hạn chế về tính di động của loại mạng này cũng có thể được xử lý một cách dễ dàng thông qua các kỹ thuật Mobile IP hoặc “local hanhoff”. Tuy nhiên, đối với mạng ad hoc thì khác. Do tính di động của các nút là cao hơn cũng như khả năng trợ giúp mạng bởi các thiết bị cố định là thấp nên loại mạng này không thể áp dụng được kỹ thuật mobile IP và không thể dựa vào một cấu trúc phân cấp cố định để giải quyết vấn đề. Do vậy, khả năng mở rộng đi đôi với tính di động cao cũng là một trong các tiêu chuẩn quan trọng trong thiết kế một mạng ad hoc.  Tính di động (mobility): các nút trong mạng ad hoc thường xuyên thay đổi vị trí của mình trong khi vẫn liên lạc với các nút khác ở trong mạng. Sự chuyển động như vậy của các nút làm cho hình trạng của mạng luôn luôn thay đổi. Vì vậy, mô hình mạng có tính di dộng có ảnh hưởng rất lớn đến việc chọn các giản đồ định tuyến thích hợp và qua đó cũng ảnh hưởng tới hiệu năng hoạt động của mạng.  An ninh (security): an ninh cho mạng không dây luôn là vấn đề nổi cộm. Rất nhiều giải pháp an ninh dành cho mạng không dây đã được mở rộng sang lĩnh vực ad hoc. Tuy nhiên, so với mạng không dây cố định, mạng ad hoc thậm chí còn dễ bị tấn công hơn. Cả tấn công chủ động và bị động (active and passive attacks) đề có thể dễ dàng thực hiện. Một kẻ tấn công chủ động thường có xu hướng phá hỏng các tác vụ như giả làm một nút hợp pháp để chặn điều khiển và các gói tin dữ liệu, sau đó đưa ra các gói dữ liệu giả, phá huỷ bảng định tuyến và cuối cùng là gây ra các tấn công từ chối dịch vụ… Chính sự phức tạp của các giao thức mạng ad hoc khiến cho việc dò tìm và xử lý các cuộc tấn công chủ động khó hơn nhiều so với mạng không dây cố định. Ngược lại, các tấn công bị động chỉ thực hiện được bên trong mạng ad hoc. Mạng không thể phát hiện được kẻ tấn công bị động. Các thông tin truyền đi trong mạng bị chúng giám sát và sau đó các thông tin nhạy cảm được truyền lại cho phía kẻ tấn công ở một nơi nào đó bằng một số kênh truyền thông đặc biệt, thường là có năng lượng thấp và rất khó để phát hiện ra. Để có thể chống lại được kiểu tấn công bị động này, cần phải có các kỹ thuật mã hoá mạnh và thiết kế mạng phải hết sức cẩn thận.  Khả năng tự trị của các nút: tất cả các nút trong mạng hoạt động độc lập với nhau và làm việc ở chế độ peer-to-peer. Mỗi nút tự tìm cách tạo ra dữ liệu cho mình để có thể hoạt động được ở trong mạng. 1.1.2.2. Các ứng dụng của MANET Việc khai thác tiềm năng của mạng ad hoc đã có từ khá lâu, ngay sau khi triển khai thành công mạng Arpanet và khi giới quân sự phát hiện ra khả năng của chuyển mạch gói không dây vào những năm 1970. Tuy nhiên, tiến trình phát triển ứng dụng của mạng ad hoc thực sự rất chậm chạp vì một lý do, đó là những ứng dụng ban đầu của nó không dành cho người dùng phổ thông. Các ứng dụng của mạng ad hoc lúc đó tập trung vào giải quyết các vấn đề như liên lạc trong chiến trường, cứu hộ hoặc thám hiểm… Hiện nay, một khái niệm ứng dụng mới đã nổi lên, giúp cho các ứng dụng của mạng ad hoc thâm nhập sang lĩnh vực các ứng dụng thương mại, đó chính là khái niệm “opputinistic adhoc networking”. Mạng ad hoc có khả năng mở rộng các mạng gia đình và các mạng nhà trường thành các mạng có khu vực phủ sóng lớn hơn; hoặc kết nối các khu vực khác nhau cần kết nỗi Internet khi mà hạ tầng mạng bị chia cắt bởi một lý do nào đó. Dưới đây xin giới thiệu hai ứng dụng phổ biến nhất của mạng ad hoc đó là mạng chiến trường (battlefield) và mạng Campus và ngoại ô [29]. Mạng chiến trường Trong các hoạt động quân sự tương lai, những agent tự trị như Unmanned Ground Vehicles (UGV) và Unmanned Airbone Vehicles sẽ là những công cụ hàng đầu cho các hoạt động tình báo, giám sát, tấn công, tên lửa đánh chặn, đánh giá thiệt hại, tìm kiếm cứu nạn và các hoạt động chiến lược khác. Thông thường, các agent này sẽ được nhóm lại thành từng đội ở mặt đất, trên biển hoặc trên không để có thể thực hiện được những nhiệm vụ phức tạp cần sự phối hợp của nhiều nhóm trên. Một trong những yêu cầu quan trọng để có thể hoàn thành nhiệm vụ đó chính là sự liên lạc giữa các thành viên của đội, giữa các đội với nhau và với thiết bị chỉ huy phải thực sự hiệu quả, tin cậy và có độ trễ thấp. Do tính chất đặc thù của công việc, các agent luôn luôn thay đổi vị trí và do đó cấu hình của mạng truyền thông giữa các agent và các đội cũng bị thay đổi theo. Khả năng tự cấu hình của các agent phải được thiết kế thật tốt để có thể giải quyết được vấn đề này. Đối với những hệ thống các agent tự trị lớn và phức tạp, như các mạng được thiết kế để có thể nắm được toàn cảnh chiến trường, giám sát vị trí quân định hay vị trí của thảm hoạ hạt nhân, sẽ có rất nhiều nhiệm vụ nhỏ được thực hiện trong một nhiệm vụ chung nhất. Trong trường hợp một hệ thống lớn như vậy, các liên lạc không dây ở chế độ ad hoc sẽ được hỗ trợ bởi hạ tầng mạng toàn cục (“Internet trên bầu trời”). Mạng toàn cục này thực tế không liên quan gì đến bản thân nhiệm vụ, nhưng nó có khả năng sử dụng rất nhiều tài vật của nhiệm vụ (các agent mặt đất, trên biển hay trên trời) để duy trì được các kết nối multihop. Để phát triển được kỹ thuật “Internet trên bầu trời” cần có ba công nghệ sau:  Kết nối không dây mạnh và hoạt động mạng có tính động cao của các agent và thiết bị tự trị.  Các agent thông minh, bao gồm: mã di động, cơ sở dữ liệu và thư viện phân tán, các router thông minh, các giao thức điều khiển, các dịch vụ di động …  Tổ chức dựa trên agent phân cấp không tập trung. Mạng Campus và ngoại ô Hai ứng dụng mạng không dây mới nổi lên sẽ dần đi vào cuộc sống hàng ngày của người dân sẽ được đề cập đến ở đây là ứng dụng liên lạc giữa các phương tiện giao thông trong môi trường ngoại ô và hoạt động mạng du cư Campus (Campus nomadic networking). Hiện nay, hầu hết các xe hơi đều có thể nối mạng điện thoại. Tuy nhiên, với các công nghệ không dây mới, hàng loạt các ứng dụng mới đã được ra đời. Bên trong xe hơi, liên lạc không dây khoảng cách ngắn (dùng công nghệ PAN chẳng hạn) sẽ giám sát và điều khiển các thành phần máy móc của xe. Một ứng dụng khác là khả năng liên lạc giữa các xe với nhau trên cùng đường đi. Các xe có thể thông báo cho nhau về tình trạng đường, cộng tác để tìm đường, chơi game video qua mạng và nhiều tương tác peer-to-peer khác. Các ứng dụng trên có thể được thực hiện bằng một mạng không dây multihop “cơ hội” (oppotunistic) được tạo ra giữa các xe. Kiểu mạng ad hoc này sẽ giúp làm giảm tải cho hạ tầng mạng không dây cố định ( các mạng 3G và hotspot) và cũng có thể dùng làm mạng dự phòng trong trường hợp cơ sở hạ tầng mạng cố định bị hỏng. Một ứng dụng khá hay nữa là mạng Campus, là mạng được thiết lập trong một vùng tương đối rộng như công viên, khu bãi công nghiệp, các phố buôn… Hiện nay, hầu hết các Campus đều được trang bị access point để cung cấp kết nối Internet cho các thiết bị di động. Tuy nhiên, access point có hạn chế là vùng phủ sóng có giới hạn. Do đó, không phải vị trí nào trong Campus cũng có thể có được liên lạc với access point. Cách giải quyết tốt nhất là các thiết bị di động sẽ tự động tìm và kết nối tới dịch vụ đang hoạt động nào tốt nhất. Ngoài ra, nhu cầu của người dùng không chỉ dừng lại ở đây. Ví dụ các sinh viên sẽ có nhu cầu kết nối với nhau thành những nhóm để có thể trao đổi tài liệu học tập, những người khác có thể chơi game, hoặc chia sẻ những nội dung cá nhân khác… Các công nghệ PAN mới như Bluetooth và IEEE 802.15 có thể được sử dụng để giải quyết các yêu cầu trên của người dùng. Hoạt động mạng ad hoc “cơ hội” đã trở thành một phương pháp hiệu quả để mở rộng diện phủ sóng của các access point. 1.2. Một số vấn đề nổi bật của mạng adhoc di động 1.2.1. Điều khiển hình trạng mạng 1.2.1.1. Giới thiệu Trong mạng MANET, các nút là các thiết bị di động hoạt động chủ yếu bằng pin và thường có bộ nhớ nhỏ. Các thiết bị này liên lạc với nhau (thường là) thông qua các tín hiệu radio. Mỗi nút do điều kiện về năng lượng cũng như công nghệ của mình đều chỉ có thể có một phạm vi phủ sóng nhất định. Các tín hiệu được phát ra bởi một nút có thể được thu nhận bởi các nút phụ cận nó (nằm trong phạm vi phủ sóng). Một nút u muốn gửi một thông điệp đến nút v thì có thể thực hiện theo 2 cách. Thứ nhất, nếu nút v nằm trong diện phủ sóng của nút u thì u có thể truyền gói tin trực tiếp đến nút v. Cách thứ hai là nút u có thể dùng các nút trung gian để chuyển tiếp gói tin đến nút v. Như đã biết ở trên, một trong các đặc điểm của mạng MANET là tính di động cao của các nút trong mạng. Một nút ở thời điểm này có thể đang nằm trong phạm vi có thể nhận tín hiệu của nút khác, nhưng ở thời điểm khác có thể đã di chuyển ra ngoài phạm vi đó. Ngoài ra, bản thân các nút có thể điều chỉnh phạm vi phủ sóng của mình hoặc tự chọn các nút dùng để chuyển tiếp các gói tin, nghĩa là có khả năng chọn các hàng xóm của mình. Do vậy, các liên kết giữa các nút trong mạng là không cố định khiến cho hình trạng của mạng luôn thay đổi. Việc liên lạc giữa các nút sẽ không thể theo một tuyến cố định từ khi thiết lập mạng cho đến khi huỷ bỏ mạng được. Đặc điểm trên của mạng adhoc đã đặt ra yêu cầu phải có các chiến lược điều khiển hình trạng mạng hiệu quả. Mục đích cơ bản của điều khiển hình trạng mạng trong mạng ad hoc chính là duy trì được khả năng kết nối mạng, tối ưu hoá thời gian tồn tại và thông lượng mạng, qua đó có thể tạo điều kiện cho việc thiết kế một giản đồ định tuyến hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng và bộ nhớ. 1.2.1.2. Mô hình tiếp cận dùng trong điều khiển hình trạng mạng Để có thể hiểu rõ hơn về điều khiển hình trạng mạng, chúng ta có thể giả sử một cách đơn giản rằng các nút trong mạng sẽ đứng yên trong một khoảng thời gian nào đó. Chúng ta lại giả sử rằng bán kính phủ sóng của các nút là như nhau và một liên kết được thiết lập giữa hai nút nếu như nút này nằm trong vùng phủ sóng của nút kia. Khi đó, một mạng ad hoc có thể được xem là một đồ thị đĩa đơn vị (unit disk graph). Như vậy, câu hỏi được đặt ra ở đây là liệu có thể thiết kế một mạng có dạng một đồ thị con liên thông của một đồ thị đĩa đơn vị sao cho có thể đảm bảo thực hiện được các mục đích cơ bản của điều khiển hình trạng mạng [28]. Rõ ràng là không phải tất cả các đồ thị con liên thông của đồ thị đĩa đơn vị đều có vai trò như nhau trong thiết kế mạng. Một trong những yêu cầu có thể thấy ngay đó là cần phải xây dựng một đồ thị con sao cho đường đi ngắn nhất giữa hai nút bất kỳ trong mạng con này không lớn hơn đường đi ngắn nhất giữa chúng trong mạng ban đầu. Một yêu cầu khác không kém phần quan trọng trong điều khiển hình trạng mạng không dây ad hoc đó là khả năng chịu lỗi. Để có thể đảm bảo được điều này, kiến trúc mạng bên dưới phải thoả mãn là một đồ thị k-liên thông với k>1, nghĩa là, với mỗi cặp nút trong mạng, có ít nhất k đường dẫn khác nhau kết nối chúng. Nếu chúng ta điều chỉnh phạm vi phủ sóng có bán kính thật lớn thì dĩ nhiên mạng con sinh ra sẽ thoả mãn điều kiện trên. Tuy nhiên, khi đó thì không thể đảm bảo được vấn đề tiết kiệm năng lượng để duy trì thời gian sống của các thiết bị không dây trong mạng. Do vậy, câu hỏi được đặt ra là làm thế nào để tìm được một bán kính phủ sóng nhỏ nhất sao cho đồ thị đĩa đơn vị cảm sinh là k-liên thông [28]. Một vấn đề nữa cần được quan tâm trong điều khiển hình trạng mạng ad hoc, đó là các thuật toán định tuyến. Các giao thức định tuyến có thể được chia thành hai loại: các giao thức dựa trên bảng và các giao thức dựa trên yêu cầu. Nói chung, việc phát hiện tuyến thường tiêu tốn khá nhiều tài nguyên mạng, do đó làm chậm thời gian phản hồi của mạng. Mặt khác, việc duy trì định tuyến thực sự có thể sẽ rất tốn kém trong vấn đề liên lạc và bộ nhớ hạn chế của các thiết bị không dây. Rất nhiều giải pháp định tuyến đã được đưa ra trong thời gian gần đây nhằm giải quyết vấn đề này, trong đó có một giải pháp phù hợp với trạng thái hình học tự nhiên của mạng ad hoc đa bước truyền và đang được rất nhiều người quan tâm là giải pháp “các giao thức định tuyến cục bộ hoá” (localized routing protocols) [28]. Định tuyến cục bộ hoá không yêu cầu các nút phải duy trì các bảng định tuyến cho riêng mình. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật của giải pháp này bởi vì nó rất phù hợp với các nút không dây di động với bộ nhớ nhỏ và năng lượng thấp. Một ưu điểm nữa của giải pháp này là dù hình trạng mạng adhoc có thay đổi bao nhiêu lần đi nữa thì các bảng định tuyến cũng không cần phải được tính lại, từ đó dẫn đến giảm đáng kể thời gian overhead. Ngoài ra, giải pháp này cũng cung cấp một sự thống nhất trong hoạt động của các nút trong mạng, nghĩa là tất cả các nút có thể thực thi cùng một giao thức để quyết định xem nút nào sẽ được chọn để chuyến tiếp gói tin. Tuy nhiên, để có thể thiết kế được giản đồ định tuyến cục bộ hoá là không hề dễ dàng và thậm chí là việc đảm bảo các gói tin có thể đến được đích cũng là một chuyện không hề đơn giản. Điều khiển hình trạng mạng là một vấn đề khó trong việc thiết kế và duy trì mạng ad hoc. Các nhà nghiên cứu đã đưa ra khá nhiều mô hình để có thể giải quyết các yêu cầu của vấn đề trên. Mỗi mô hình đều có ưu điểm và phạm vi ứng dụng riêng. Hiện nay, các nghiên cứu cải tiến và các giải pháp mới vẫn đang được tiến hành để có thể giải quyết triệt để vấn đề này. 1.2.2. Bảo tồn năng lượng 1.2.2.1. Giới thiệu Như ta đã biết, các nút trong mạng không dây đều là những thiết bị di động như các laptop, PDA, điện thoại di động… Tất cả các thiết bị này đều hoạt động dựa trên năng lượng của pin nhiên liệu, do đó thời gian sống của pin đã trở thành vấn đề đặc biệt quan trọng trong các hoạt động truyền thông giữa các thiết bị không dây và tính toán di động. Vấn đề này lại càng là một mối quan tâm đặc biệt đối với mạng ad hoc di động bởi vì các thiết bị di động trong mạng sẽ được triển khai sao cho thời gian sử dụng pin là lâu nhất với số lần nạp điện là ít nhất (thông thường là không được nạp lại). Công nghệ sản suất pin trong vòng một thập kỷ gần đây thực sự đã không theo kịp đươc các tiến bộ đạt được trong công nghệ truyền thông và tính toán di động. Khi mà công suất của pin không thể tăng một cách đáng kể thì mọi cố gắng trong vấn đề tiết kiệm năng lượng được đặt vào việc thiết kế các phần mềm và phần cứng. Một thiết bị di động được cấu tạo bởi rất nhiều phần cứng khác nhau, mỗi thành phần đều tiêu thụ một phần năng lượng của pin như CPU, màn hình, bộ nhớ, ổ cứng và đặc biệt là card mạng không dây (WNIC). Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng WNIC có thể tiêu thụ từ 10%-50% năng lượng của pin, điều này giải thích tại sao một máy notebook sẽ hết pin nhanh hơn nhiều khi sử dụng một WNIC [31]. Các nhà sản xuất phần cứng luôn không ngừng cái tiến công nghệ để có thể giảm được năng lượng tiêu thụ trên các thành phần phần cứng của mình. Vấn đề còn lại là phải xây dựng được các tiêu chuẩn, các kiến trúc về truyền thông và tính toán di động nhằm giảm thiểu hơn nữa việc tiêu thụ năng lượng của các thiết bị trong mạng ad hoc. 1.2.2.2. Một số hƣớng xây dựng các kỹ thuật duy trì năng lƣợng Trong mạng không dây, các thiết bị luôn phải cân đối giữa lượng dữ liệu mà ứng dụng sẽ gửi đi và năng lượng cần thiết để truyền được dữ liệu đó. Các kỹ thuật ở mức tầng ứng dụng có thể được sử dụng để giảm bớt các dữ liệu thừa được gửi vào mạng, qua đó sẽ giảm được mức năng lượng tiêu tốn cho việc này. Tuy nhiên, các hoạt động trao đổi thông tin diễn ra liên tục trong quá trình tồn tại của mạng, nên các dữ liệu thường xuyên được gửi đi trong mạng. Do vậy, vẫn cần phải áp dụng thêm các kỹ thuật khác trong truyền thông sao cho năng lượng tiêu thụ của toàn mạng được giảm thiểu. Để có thể đưa ra được các kỹ thuật phù hợp, trước tiên chúng ta cần phải quan tâm đến sự tiêu thụ năng lượng ở các tầng của chồng giao thức mạng. Tại tầng mạng, các giao thức định tuyến thông minh có thể được áp dụng để giảm bớt chi phí phụ trội (overhead) và đưa ra được các tuyến đường có chi phí năng lượng là nhỏ nhất. Tại tầng MAC, một số kỹ thuật tiết kiệm năng lượng có thể được áp dụng trong quá trình truyền và nhận dữ liệu. Một số kỹ thuật thông minh khác tại tầng này có thể ngừng quá trình truyền thông của một thiết bị nếu nó ở trạng thái nhàn rỗi [29]. Các hoạt động truyền thông là các hoạt động chủ yếu tiêu thụ năng lượng của thiết bị trong mạng. Thứ nhất là kiểu truyền thông điểm-điểm (point-to-point) giữa hai nút, đây là kiểu truyền thông cơ bản trong mạng ad hoc. Tại mỗi nút, việc truyền thông sẽ tiêu thụ năng lượng theo hai phần. Đầu tiên chính là năng lượng bị tiêu thụ khi mà thiết bị không dây được kích hoạt hoặc ở trạng thái nhàn rỗi. Phần thứ hai là hoạt động truyền một gói tin từ nút này đến nút kia sẽ tiêu thụ năng lượng của cả nút gửi và nút nhận. Kiểu truyền thông thứ hai trong mạng ad hoc là kiểu truyền thông đầu cuối-đếnđầu cuối (end-to-end). Kiểu truyền thông này được hỗ trợ bởi tất cả các nút tham gia vào quá trình duy trì tuyến đường và chuyển tiếp dữ liệu. Do đó, năng lượng tiêu thụ trên toàn mạng sẽ bao gồm toàn bộ những chi phí phụ trội của những công việc trong các giao thức định tuyến (thiết đặt tuyến đường, duy trì và phục hồi cũng như ảnh hưởng của việc chọn các tuyến đường đi qua các nút trung gian dùng để chuyến tiếp dữ liệu đến đích). Ngoài hai hoạt động trên, còn một hoạt động khác mà các thiết bị truyền thông không dây cũng tiêu thụ năng lượng của pin đó là khi nó ở trạng thái nhàn rỗi hoặc khi đang lắng nghe các kênh truyền [29]. Như vậy, vấn đề bảo tồn dữ liệu có thể được thực hiện bằng một trong hai cách sau: tiết kiệm năng lượng trong quá trình thực hiện truyền thông và tiết kiệm năng lượng trong giai đoạn nhàn rỗi của quá trình truyền thông. Chúng ta có thể thấy ngay