Tổng quan quản lý mạng lưới không dây

Mạng lưới không dây (WMNs) có nguồn gốc từ mạng chiến thuật trong quân sự và đã nổi lên như một công nghệ chủ chốt cho mạng không dây thế hệ tiếp theo.Mạng lưới không dây là mạng đa bước nhảy peertopeer, nơi mà các nút không dây được kết nối với lưới các mối liên kết và hợp tác với nhau để định tuyến các gói.Mạng lưới không dây (WMNs) có khả năng thiết lập và duy trì các kết nối lưới để tạo thành một mô hình lưới tự tổ chức, tự cấu hình, với các nút trong mạng tự động thiết lập một mạng ad hoc.

TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI

KHÔNG DÂY WMNs

Giảng viên : Dương Thị Thanh Tú

Nhóm sinh viên: Nguyễn Ngọc Thúy

Trần Mạnh Tiến

Nguyễn Công Tiến

Nguyễn Thị Thúy Trang

GIỚI THIỆU WMNs

CÁC THÀNH PHẦN TRONG WMNs CÁC ĐẶC ĐIỂM

QUẢN LÝ MẠNG TRONG WMNs

KẾT LUẬN

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

NỘI DUNG CHÍNH

1 GIỚI THIỆU WMNs

Hình 1: Kiến trúc mạng lưới không dây WMNs

 Mạng lưới không dây (WMNs) có nguồn gốc từ mạng chiến thuật trong quân sự và đã nổi lên như một công nghệ chủ chốt cho mạng không dây thế hệ tiếp theo.

 Mạng lưới không dây là mạng đa bước nhảy peer-to-peer, nơi mà các nút không dây được kết nối với lưới các mối liên kết và hợp tác với nhau để định tuyến các gói

 Mạng lưới không dây (WMNs) có khả năng thiết lập và duy trì các kết nối lưới để tạo thành một mô hình lưới tự tổ chức, tự cấu hình, với các nút trong mạng tự động thiết lập một mạng ad hoc

1 GIỚI THIỆU WMNs

 Hầu hết các node trong mạng lưới không dây không kết nối với các cơ sở hạ tầng của mạng có dây.

 Mạng lưới không dây (WMNs) có khả năng thích nghi nhanh khi có thiết bị fail bằng cách thay đổi tuyến đường vận chuyển các gói tin xung quanh các nút bị hỏng

 Mạng lưới không dây (WMNs) có khả năng mở rộng cao, cho phép thêm vào mạng thiết bị định tuyến để hỗ trợ khách hàng hơn và bao quát một vùng địa lý rộng lớn hơn Khả năng mở rộng phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước của mạng, kiến trúc của nó, topology,mô hình mạng chi tiết, mật độ nút, số kênh, và truyền tải điện năng…

1 GIỚI THIỆU WMNs

2 CÁC THÀNH PHẦN TRONG WMNs

 Các thiết bị trong mạng lưới không dây của ba phần:

 Lưới Router (MRS) ( mesh router)

 Điểm Lưới truy cập (Maps) (mesh access point)

 Lưới khách (MC) (mesh client)

 Mesh router ít có tính di động thực hiện chức năng

định tuyến và cấu hình

 Mesh router có thể được chia thành 2 phần: mesh

gateway ( cổng lưới), role tĩnh Có chức năng

gateway/ bright có thể tích hợp các mạng lưới không

dây với mạng có dây hoặc các mạng không dây khác

và cung cấp kết nối với internet

2 CÁC THÀNH PHẦN TRONG WMNs

 Lưới các router tạo thành nền tảng cho lưới client

 Các mesh router có thể có nhiều giao diên khác nhau để tạo kết nối đa đường

 Rowle tĩnh là các nút có thể chuyển tiếp lưu lượng đến các nút lưới ( mesh node) khác

 Điểm lưới truy cập là các nút cung cấp kết nối cục bộ đầu tiên đến mesh client

2 CÁC THÀNH PHẦN TRONG WMNs

 Các mesh client thường có duy nhất 1 giao diện giữ chức năng giao tiếp với các lưới nhỏ hơn chúng có thể

là các thiết bị di động không dây như: máy tính xách tay hay điện thoaij di động

2 CÁC THÀNH PHẦN TRONG WMNs

3 CÁC ĐẶC ĐIỂM

Hình 3: Ví dụ về một kiến trúc WLAN Mạng Lưới

 Lưới points mesh (Mesh point MP) là các điểm chuyển tiếp lưu lượng nhưng không cung cấp vùng phủ sóng không dây cho trạm di động (MS).

 Các MP đang sử dụng các dịch vụ của mạng lưới không dây (WLAN Mesh) để giao tiếp với các MP khác trong mạng

 Họ có thể đóng vai trò như một điểm truy cập (Mesh Access Point MAP) hoặc gateway (Mesh Point Portal: MPP) mà mục đích để tích hợp WMNs với nhiều mạng không dây hiện có như hệ thống di động, mạng cảm biến không dây, hệ thống không dây với độ trung thực (Wi-Fi), (WiMAX)…

3 CÁC ĐẶC ĐIỂM

 WMNs giúp người dùng luôn luôn-on-line ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào

 Cung cấp các kết nối không dây trên một phạm vi rộng, có công suất truyền tải thấp ,và chi phí sử dụng trên kiến trúc

đa bước nhảy

 Mở rộng vùng phủ sóng không dây hiện có hoặc kết nối những người sử dụng từ xa vào mạng internet mà không có hoặc không sử dụng dây mạng đường trục

 Các mắt lưới không dây có thể được triển khai bằng cách sử dụng các loại giao diện không dây khác nhau

3 CÁC ĐẶC ĐIỂM

 Các mesh node có thể sử dụng các kênh tần số trực giao or trùng nhau để truyền dữ liệu trong mạng với

độ nhiễu thấp điều này cải thiện hiệu suất và chi phí của các chức năng định

 Có tính linh hoạt và hiệu quả đưa một lượng lớn người sử dụng trực tuyến

 Khả năng mở rộng, kết nối, chất lượng dịch vụ, an ninh, dễ sử dụng, tính tương thích và khả năng tương tác cao

3 CÁC ĐẶC ĐIỂM

 Mạng WMNs được ứng dụng rất rộng rãi: trong các hộ gia đình, trong doanh nghiệp, WMNs cũng có thể được áp dụng cho các hệ thống giao thông vận tải WMN …

3 CÁC ĐẶC ĐIỂM

4.1 QUẢN LÝ DI ĐỘNG

 Mục tiêu của quản lý di động là để cung cấp một sự hỗ trợ liên tục của thời gian thực cũng như các dịch

vụ phi thời gian thực cho một thuê bao người đang di chuyển Hỗ trợ, xử lý trễ thời gian và mất gói

 Nó sẽ được kết nối chặt chẽ với chất lượng dịch vụ (QoS) để hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực trong điều kiện mạng lưới dày đặc

4.1 QUẢN LÝ DI ĐỘNG

 Quản lý di động liên quan đến việc quản lý hai hình thức của di động di động:

 Các thiết bị di động đầu cuối - nơi mà các thiết bị đầu cuối di động (MT) hoạt động trong và giữa các miền mạng có quyền truy cập vào các dịch vụ viễn thông không có bất kỳ tổn thất gói dữ liệu và sựchuyển giao với thời gian đáp ứng tối thiểu

 Di động cá nhân - nơi mà các thuê bao có được dịch vụ một cách công khai trong bất kỳ mạng hay thiết bị đầu cuối nào trên cơ sở khả năng nhận dạng thuê bao và mạng để cung cấp các dịch vụ liên quan

Hình 4: kiến trúc lớp quản lý di động đầu cuối trong mạng lưới không dây đa vô tuyến (MR-WMN).

4.1 QUẢN LÝ DI ĐỘNG

Đề cậ

p đến quá trình m

à c

ác thiết

bị đầ

u cuố

i d

i độn

g tha

y đ

ổi điể

m b

ắt đầ

u gắn vào

mạng

•Đả

m bảo, bảo tr

ì c

ủa mộ

t phiê

n liê

n l

ạc liên tụ

c v

ới mộ

t thuê bao k

hi đang d

i chuy

ển

chuyể

n vùng

•

Đề cậ

p đến quá trình m

à c

ác thiết

bị đầ

u cuố

i d

i độn

g tha

y đ

ổi điể

m b

ắt đầ

u gắn vào

mạng

•Đả

m bảo, bảo tr

ì c

ủa mộ

t phiê

n liê

n l

ạc liên tụ

c v

ới mộ

t thuê bao k

hi đang d

i chuy

ển

chuyể

n vùng

c khu vực địa lý

;

•Khả năng bảo m

ật v

à x

ác thự

c thôn

g tin và QoS

•

Đề cậ

p đến quá trình tì

i củ

a thiế

t b

ị đầu cu

ối d

i độn

g thuê bao chuyể

n vùng

trong vòng cá

c khu vực địa lý

;

•Khả năng bảo m

ật v

à x

ác thự

c thôn

g tin và QoS

i gọ

i điện thoạ

i và thiết

bị đầ

u cuối

di động củ

a ngườ

i nhận cu

ộc gọi

•quá trình m

à m

ột tuyến đường được tạo ra hiệu quả giữa c

ác thiết

bị đầ

u cuối

di động

ngườ

i gọ

i điện thoạ

i và thiết

bị đầ

u cuối

di động củ

a ngườ

i nhận cu

ộc gọi

Tối ưu hóa

tuyến đường

Tối ưu hóa

tuyến đường

4.1 QUẢN LÝ DI ĐỘNG

4.2 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

 Mục tiêu của quản lý năng lượng trong WMNs thay đổi với các nút mạng

 Các bộ định tuyến lưới không hạn chế về năng lượng tiêu thụ; quản lý năng lượng nhằm mục đích kiểm soát kết nối, nhiễu, tái sử dụng phổ, và topo

 Ngược lại với lưới định tuyến, mesh client được kỳ vọng sử dụng năng lượng hiệu quả Vì vậy , yêu cầu quản

lý năng lượng WMNs để tối ưu hóa cả về hiệu suất và kết nối, mà kết quả trong một vấn đề phức tạp

 Một vài phần trăm công suất của các thiết bị các thiết bị trong mạng được sử dụng hiệu quả Điều này có nghĩa rằng việc tiêu thụ năng lượng không giảm khi lưu lượng thấp và rằng nó sẽ có thể tiết kiệm một lượng lớn năng lượng chỉ bằng cách tắt các phần tử mạng không cần thiết

 Cách hiệu quả nhất để bảo toàn năng lượng trong WMN là kết hợp các giải pháp hiệu quả nhất trong ba lớp thấp: lớn mạng, lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý

 Việc tiết kiệm năng lượng cao nhất đạt được khi quy hoạch mạng lưới và quản lý được xử lý cùng một lúc.

4.2 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

•quá trình địn

h tuy

ến tro

ng mạng yê

u cầ

u t

êu tốn một lượng lớ

n nă

ng lượng,

•các

kỹ thuậ

t khác nha

u đư

a ra nhằ

m t

ết kiệm nă

ng lượng cho mạ

ng khô

à không giảm bớ

•Clustering lự

a chọn ngư

ời đứng đầ

u nhó

m trong m

độ năng

lượng trong mạng lư

ới không dâ

y c

ó thể là

m giảm tỷ lệ tê

u th

ụ nă

ng lượng

•quá trình địn

h tuy

ến tro

ng mạng yê

u cầ

u t

êu tốn một lượng lớ

n nă

ng lượng,

•các

kỹ thuậ

t khác nha

u đư

a ra nhằ

m t

ết kiệm nă

ng lượng cho mạ

ng khô

à không giảm bớ

•Clustering lự

a chọn ngư

ời đứng đầ

u nhó

m trong m

độ năng

lượng trong mạng lư

ới không dâ

y c

ó thể là

m giảm tỷ lệ tê

u th

ụ nă

ng lượng

Lớp mạng

4.2 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

•Cung cấ

p m

ột c

ơ c

hế hợp

lý đ

ể chia

sẻ năng lượng tr

uy cậ

p gi

ữa các nút khá

c

•MAC đóng mộ

t v

ai t

rò quan trọ

ng trong vi

ệc tối đ

a hó

a hi

ệu quả năng lượng của

nút

•Lớp Dat

a Link là rấ

t qua

n trọng đ

ể quản

lý nă

ng lượng c

ho Wireless Mesh

Networks

•Phầ

n lớ

n cá

c nghiê

m nă

ng lượng d

ựa trê

n chu

ẩn

802.11 ho

ặc TD

MA

để cải tế

n và tế

t kiệm năng

lượng tố

t hơn

•Cung cấ

p m

ột c

ơ c

hế hợp

lý đ

ể chia

sẻ năng lượng tr

uy cậ

p gi

ữa các nút khá

c

•MAC đóng mộ

t v

ai t

rò quan trọ

ng trong vi

ệc tối đ

a hó

a hi

ệu quả năng lượng của

nút

•Lớp Dat

a Link là rấ

t qua

n trọng đ

ể quản

lý nă

ng lượng c

ho Wireless Mesh

Networks

•Phầ

n lớ

n cá

c nghiê

m nă

ng lượng d

ựa trê

n chu

ẩn

802.11 ho

ặc TD

MA

để cải tế

n và tế

t kiệm năng

lượng tố

t hơn

Lớp liên kết dữ liệu

4.2 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

thực hiện t

ruy

ền thông phần c

ứng trong mạng

•

thuậ

t toán điề

u khiể

n to

po mạng đ

ã được chứng minh

là một cá

ch

để đạt

ng MWN

s

•

Kiểm so

át các cấ

u tr

úc liê

n kế

t v

à qu

á trình truyền tải nă

ng lượ

ng đượ

c s

ử

dụng rộng rãi nhấ

t, đ

ơn giản nhưn

g rấ

t hiệu quả đ

ể t

ết kiệm năng lượng

•

thực hiện t

ruy

ền thông phần c

ứng trong mạng

•

thuậ

t toán điề

u khiể

n to

po mạng đ

ã được chứng minh

là một cá

ch

để đạt

ng MWN

s

•

Kiểm so

át các cấ

u tr

úc liê

n kế

t v

à qu

á trình truyền tải nă

ng lượ

ng đượ

c s

ử

dụng rộng rãi nhấ

t, đ

ơn giản nhưn

g rấ

t hiệu quả đ

ể t

ết kiệm năng lượng

Lớp vật lý

4.2 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

Các thông tin thu được thông qua giám sát mạng có thể được sử dụng bởi các quản trị viên hệ thống để giải quyết các vấn đề tồn tại, kế hoạch bảo trì và tương lai của hệ thống, vv Ngoài ra, các thông tin giám sát cũng

có thể được sử dụng bởi các giao thức chạy trong WMNs để tối ưu hóa riêng hiệu suất

Giám sát mạng lưới bao gồm hai bước chính : đo lường và thu thập Trong giai đoạn đo lường, hiệu suất của các nút được đánh giá, trong khi ở giai đoạn thu thập, các dữ liệu được thu thập và phân tích dựa trên tình trạng mạng lưới tổng thể

 Những giai đoạn có thể được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận khác nhau

4.3 GIÁM SÁT MẠNG

Phản hồi: chỉ khi được yêu cầu,dữ liệu chỉ được truyền khi một sự kiện xảy ra kiên quyết,không cung cấp

Chủ động: hệ thống tích cực thu thập và phân tích mạng thường xuyên để phát hiện lỗi và dự đoán trạng thái tiềm năng và hiệu suất mạng.

Chủ động: hệ thống tích cực thu thập và phân tích mạng thường xuyên để phát hiện lỗi và dự đoán trạng thái tiềm năng và hiệu suất mạng.

4.3 GIÁM SÁT MẠNG

Thu thập tập trung

• Tại một điểm dữ liệu duy nhất tập hợp tất cả các thông tin liên quan đến tình trạng mạng lưới từ một tập hợp các điểm được giới hạn trong mạng

• Việc tập trung xử lý và phân tích dữ liệu trên một nút duy nhất cản trở khả năng mở rộng của hệ thống

• Tại một điểm dữ liệu duy nhất tập hợp tất cả các thông tin liên quan đến tình trạng mạng lưới từ một tập hợp các điểm được giới hạn trong mạng

• Việc tập trung xử lý và phân tích dữ liệu trên một nút duy nhất cản trở khả năng mở rộng của hệ thống

Thu thập phân tán

• Bao gồm một hệ thống các nhà quản lý hàng đầu và cấp trung và các giám sát dưới cấp

• Cải thiện khả năng mở rộng và có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách phát triển các giao thức hợp tác giữa các nút nằm ở cấp hệ thống cấp bậc dưới cùng

• Bao gồm một hệ thống các nhà quản lý hàng đầu và cấp trung và các giám sát dưới cấp

• Cải thiện khả năng mở rộng và có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách phát triển các giao thức hợp tác giữa các nút nằm ở cấp hệ thống cấp bậc dưới cùng

4.3 GIÁM SÁT MẠNG

Hình 5: kiến trúc giám sát mạng WMNs

4.3 GIÁM SÁT MẠNG

5 KẾT LUẬN

 Để đảm bảo mạng hoạt động tốt với các yêu cầu được đưa ra thì việc quản lý mạng là hoạt động không thể thiếu Trong WMNs cũng vậy, quản lý mạng là vô cùng cần thiết Ở mỗi khía cạnh quản lý khác nhau thì các kỹ thuật và các biện pháp lần lượt được đưa ra nhằm thúc đẩy mạng phát triển

 Quản lý di động cần tập trung trong quản lý chuyển giao, quản lý vị trí và tối ưu hóa tuyến đường

 Quản lý năng lượng : sử dụng hiệu quả năng lượng trong ba lớp tầng dưới của mạng

 Giám sát mạng tập trung vào việc đo lường và thu thập thông tin trong mạng, luôn luôn lắm bắt, xử lý các tình huống diễn ra trong mạng

6 Các tài liệu tham khảo

mesh networks ”

2 Ricardo Pinto, “ WMM - Wireless Mesh Monitoring ”

3 Sarra MAMECHAOUI, Fedoua DIDI and Guy PUJOLLE “ A SURVEY ON ENERGY EFFICIENCY FOR WIRELESS MESH NETWORK ”

management in next-generation all-IP-based wireless systems ”

5 Vinod Mirchandani and Ante Prodan, “ Mobility Management inWireless Mesh Networks ”

6 Ouldooz Baghban Karimi,” EFFICIENT RESOURCE UTILIZATION IN ADVANCED WIRELESS NETWORKS ”