Luận án Cải thiện hiệu năng mạng hình lưới không dây qua kỹ thuật định tuyến QOS

t không dây trong WMN dựa trên tiêu 
chuẩn IEEE 802.11 dưới tác động của nhiễu liên luồng và tranh chấp. Các điều 
kiện bổ sung như lưu lượng không bão hòa, kênh không lý tưởng được đưa vào mô 
hình nhằm tương thích với điều kiện môi trường thực tế và cho phép ước lượng 
tham số chất lượng liên kết. 
3.1 MỞ ĐẦU 
 Trong các mạng truyền thông không dây, chất lƣợng liên kết luôn là mối 
quan tâm lớn của các nghiên cứu do mối quan hệ trực tiếp tới bài toán hiệu năng và 
cung cấp QoS của mạng. Chất lƣợng liên kết trong WMN phụ thuộc vào một tập 
lớn các tham số bao gồm: mức nhiễu, tỷ lệ tổn thất, trễ và biến động trễ, băng thông, 
công suất truyền dẫn, miền truyền dẫn, tranh chấp và lƣu lƣợng tải. Trong đó, nhiễu 
và tác động của nhiễu đƣợc coi là thách thức lớn nhất do sự biến động và ràng buộc 
lớn với các tham số chất lƣợng còn lại. Nhiễu trong mạng xuất phát từ rất nhiều 
nguyên nhân nhƣ: sự chồng lấn của các sóng vật lý, sự chồng lấn tín hiệu gây ra gây 
lỗi dữ liệu truyền, hiện tƣợng tranh chấp kênh truyền và gây lỗi của các liên kết 
đồng thời. Vì vậy, tác động của nhiễu tới chất lƣợng liên kết rất phức tạp và cần 
đƣợc phản ánh chính xác nhằm hỗ trợ cho các quyết định chọn đƣờng tối ƣu để cải 
thiện hiệu năng WMN. 
 Mô hình giải tích để phân tích hiệu năng mạng IEEE 802.11 DCF bão hòa 
đầu tiên đƣợc đề xuất bởi Bianchi [16] dựa trên chuỗi Markov hai chiều để mô hình 
hóa thủ tục backoff. Mô hình của Bianchi đƣợc cộng đồng nghiên cứu chấp nhận và 
sử dụng rộng rãi do tính đơn giản nhƣng chính xác của nó. Vì vậy, một loạt các nhà 
 53 
nghiên cứu sử dụng mô hình này để phát triển các đề xuất bổ sung nhằm phù hợp 
hơn với hoạt động của IEEE 802.11 DCF và tiếp cận gần hơn với các điều kiện thực 
tế nhƣ: số lần truyền dẫn lại hữu hạn [27], lƣu lƣợng không bão hòa [75], [80], [93], 
kênh không lý tƣởng [81], đóng băng backoff [37], hay phân tích tổng quát [10] 
Tuy nhiên, các mô hình trên chỉ hiệu quả đối với các mạng đơn bƣớc khi tất cả các 
nút đều có thể truyền thông trực tiếp với nhau. Với cơ chế truyền thông đa bƣớc 
không dây nhƣ trong WMN, việc tính toán ma trận xác suất chuyển trạng thái theo 
mô hình giải tích dựa theo Bianchi trở nên rất phức tạp do số lƣợng các trạng thái 
tăng lên rất nhanh khi số lƣợng nút trong mạng lớn hơn hai nút [9], [109]. 
 Một hƣớng tiếp cận mô hình hóa khác cũng dựa trên chuỗi Markov để mô tả 
các trạng thái của nút và của kênh xung quanh một nút đƣợc đề xuất trong [73], 
[79], [106]. Mô hình giải tích này hoàn toàn có thể đƣợc áp dụng cho các phân tích 
trong mạng truyền thông đa bƣớc nhƣ WMN vì hai lý do chính nhƣ sau: (i) thay vì 
biểu diễn chi tiết thủ tục backoff, mô hình giải tích sử dụng hai mô hình biểu diễn 
trạng thái nút và trạng thái kênh xung quanh một nút và chỉ ra mối liên hệ giữa 
chúng, dẫn tới số lƣợng trạng thái trong các mô hình giảm và giảm thiểu độ phức 
tạp tính toán; (ii) mô hình giải tích thể hiện đƣợc đầy đủ ảnh hƣởng của các hiện 
tƣợng trong truyền thông đa bƣớc nhƣ hiện tƣợng tranh chấp do nút ẩn/hiện gây ra. 
Tuy nhiên, các mô hình giải tích đƣợc xây dựng theo tiếp cận này đều nhằm mục 
tiêu phân tích thông lƣợng của giao thức p-persistent MAC trong điều kiện biên hạn 
chế nhƣ: lƣu lƣợng mạng bão hòa và kênh lý tƣởng. Vì vậy, nhằm hƣớng tới mục 
tiêu phản ánh chất lƣợng liên kết không dây trong WMN dựa trên chuẩn IEEE 
802.11 tiếp cận điều kiện thực tế, chƣơng này trình bày một mô hình giải tích mới 
với các điều kiện tổng quát nhƣ: lƣu lƣợng mạng không bão hòa và kênh không lý 
tƣởng. Kết quả tính toán thu đƣợc từ mô hình giải tích là tiền đề xây dựng một tham 
số định tuyến mới trong WMN ở chƣơng tiếp theo của luận án. 
 Các nội dung trong chƣơng đƣợc bố cục nhƣ sau. Mục 3.2 khái quát cơ chế 
hoạt động và đặc tính của IEEE 802.11 DCF nhằm chỉ ra các tính chất mấu chốt sẽ 
đƣợc phản ánh trong mô hình giải tích. Các điều kiện bổ sung thích hợp với môi 
 54 
trƣờng hoạt động của mạng WMN sẽ đƣợc đƣa ra và tích hợp trong mô hình giải 
tích mới trình bày trong mục 3.3. Mục 3.4 trình bày các kết quả phân tích số và các 
thảo luận về các tham số hiệu năng truyền dẫn dƣới các điều kiện đầu vào khác 
nhau. Mục cuối cùng tóm tắt các điểm chính đã đƣợc thực hiện trong chƣơng và các 
kết quả mới đạt đƣợc. 
3.2 ĐẶC TÍNH CỦA IEEE 802.11 DCF 
 Giao thức điều khiển truy nhập phƣơng tiện IEEE 802.11 MAC đƣợc sử 
dụng để hợp tác và lập lịch giữa các nút tranh chấp nhằm giảm thiểu xung đột. Giao 
thức này định nghĩa hai phƣơng pháp truy nhập phƣơng tiện: hàm hợp tác phân tán 
DCF (Distributed Coordination Function) và hàm hợp tác điểm PCF (Point 
Coordination Function) [46]. DCF là phƣơng thức truy nhập cơ bản trong tiêu 
chuẩn IEEE 802.11 và không yêu cầu mạng hạ tầng. Khi các nút mạng không dây 
nằm trong miền truyền dẫn của các nút khác, chúng tạo nên một tập dịch vụ cơ bản 
BSS (Basic Service Set), và có thể truyền thông với các nút khác sử dụng DCF. Nếu 
BSS chỉ chứa các nút kết nối tùy biến thì đƣợc gọi là tập dịch vụ cơ bản độc lập 
IBSS (Independent Basic Service Set). Nhiều tập dịch vụ cơ bản BSS có thể đƣợc 
kết nối bởi một hệ thống phân bổ DS (Distribution System) để tạo ra tập dịch vụ mở 
rộng ESS (Extended Service Set) (hình 3.1). Đặc tính hoạt động của PCF và DCF sẽ 
đƣợc tóm tắt dƣới đây. 
 Hình 3.1: Kiến trúc và hàm phối hợp của IEEE 802.11 [46] 
 55 
 PCF là một phƣơng pháp truy nhập đƣợc xây dựng trên nền của DCF cho mô 
hình điều khiển tập trung. Mạng sử dụng PCF ấn định một nút trong mạng đóng vai 
trò nút điều phối để gửi các gói tin thăm dò các các nút khác. Hoạt động của PCF 
gồm các chu kỳ không có tranh chấp CFP (Contention Free Period) và chu kỳ có 
tranh chấp CP (Contention Period). Nút điều phối thực hiện toàn bộ quá trình gửi 
gói tin thăm dò tới các nút khác trong chu kỳ không có tranh chấp. Trong chu kỳ có 
tranh chấp, phƣơng pháp truy nhập kênh chuyển sang chế độ DCF. 
 Do đặc tính truyền thông đa bƣớc không dây và cơ chế điều khiển phân tán 
của WMN mà hàm hợp tác phân tán DCF là phƣơng pháp truy nhập phổ biến. IEEE 
802.11 DCF định nghĩa hai phƣơng thức truy nhập kênh: truy nhập kênh cơ bản và 
phƣơng thức RTS/CTS (Request-to-Send/Clear-to-Send). RTS/CTS là lƣợc đồ tùy 
chọn trong IEEE 802.11 DCF sử dụng các gói tin điều khiển RTS/CTS kích thƣớc 
nhỏ để chiếm kênh truyền trƣớc khi chuyển các gói dữ liệu lớn. Minh họa cho hoạt 
động của DCF trong chế độ truy nhập kênh cơ bản đƣợc chỉ ra trên hình 3.2 dƣới 
đây. 
 Hình 3.2: Lược đồ truy nhập kênh cơ bản trong CSMA/CA [46] 
 Trong hoạt động của IEEE 802.11 DCF, các mức ƣu tiên truy nhập kênh 
đƣợc sắp xếp từ cao tới thấp qua các khoảng thời gian liên khung IFs (InterFrame 
space) nhƣ: khoảng liên khung ngắn SIFS (Short InterFrame Space), khoảng liên 
khung hàm phối hợp điểm PIFS (PCF InterFrame Space), khoảng liên khung hàm 
phối hợp phân tán DIFS (DCF InterFrame Space). Độ dài một khe thời gian  
đƣợc định nghĩa là khoảng thời gian cần thiết để một nút bất kỳ phát hiện truyền 
dẫn của các nút khác trong miền cảm nhận và đƣợc sử dụng để tính toán các khoảng 
 56 
thời gian liên khung hoặc khoảng thời gian backoff. SIFS là khoảng thời gian đƣợc 
sử dụng để ƣu tiên truyền gói tin xác nhận ACK (Acknowledgment) của một gói tin 
dữ liệu, đáp ứng gói tin CTS cho gói tin RTS... Khoảng thời gian PIFS đƣợc sử 
dụng bởi các nút hoạt động trong chế độ PCF để truy nhập kênh, PIFS SIFS  . 
DIFS đƣợc sử dụng cho các nút hoạt động trong chế độ hợp tác phân tán DCF và 
đƣợc tính nhƣ sau: DIFS SIFS 2 . Do đặc điểm kiến trúc của mạng hình lƣới 
không dây, các nút đều hoạt động trong chế độ hợp tác phân tán nên phần tiếp theo 
sẽ sơ lƣợc nguyên tắc hoạt động này. 
 Hàm phối hợp phân tán DCF cho phép các nút tự tranh chấp quyền truy 
nhập môi trƣờng thông qua giao thức CSMA/CA. Mỗi nút phải cảm nhận môi 
trƣờng để xác nhận môi trƣờng rỗi trƣớc khi truyền gói tin. Cơ chế cảm nhận sóng 
mang gồm hai loại: cảm nhận sóng mang vật lý PCS (Physic Carrier Sense) tại giao 
diện vô tuyến và cảm nhận sóng mang ảo VCS (Virtual Carrier Sense) tại lớp 
MAC. PCS phát hiện các nút hoạt động thông qua phân tích các gói tin thu đƣợc và 
tình trạng hoạt động của kênh dựa trên cƣờng độ tín hiệu thu đƣợc. VCS đƣợc một 
nút sử dụng để thông báo thời gian kênh sẽ bị chiếm do truyền dẫn của nút đó tới 
các nút khác. Thông tin này đƣợc gửi thông qua một thủ tục bắt tay trƣớc phiên 
truyền dẫn gọi là cơ chế RTS/CTS. 
 Một nút có gói tin mới cần truyền sẽ thực hiện theo dõi trạng thái kênh và sẽ 
thực hiện truyền gói tin ngay lập tức nếu kênh đƣợc cảm nhận rỗi trong một khoảng 
thời gian lớn hơn DIFS. Trong trƣờng hợp một nút phát cảm nhận kênh bận, nút đó 
sẽ trì hoãn truyền dẫn và chờ trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên (cơ chế đếm 
lùi backoff). Tuy nhiên, khoảng thời gian đếm lùi này chỉ đƣợc thực hiện khi môi 
trƣờng đƣợc cảm nhận là rỗi trong khe thời gian trƣớc đó. Nếu khe thời gian phía 
trƣớc đƣợc cảm nhận là bận thì bộ đếm sẽ bị đóng băng (freezing) và chỉ đếm lùi 
khi môi trƣờng rỗi trở lại trong khoảng thời gian DIFS. Các nút tính toán thời gian 
đếm lùi dựa trên một hàm ngẫu nhiên thông qua cửa sổ tranh chấp CW (Contention 
Window) có độ dài xác định theo công thức (3.1). 
 57 
 time Random()  (3.1) 
 Trong đó, Random() là một biến ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng 
[0,CW]và  là độ dài một khe thời gian phụ thuộc vào đặc tính lớp Vật lý. Giá trị 
CW nằm giữa hai khoảng giá trị CWmin CW CW max ; với CWmin là giá trị nhỏ nhất 
đƣợc khởi tạo. Mỗi lần truyền dẫn lại đƣợc khởi tạo, CW cập nhật giá trị mới 
CW : 2(CW 1) 1 cho đến khi đạt tới giá trị CWmax , giá trị CW tăng lên đồng 
nghĩa xác suất xảy ra xung đột giảm xuống. Nếu truyền dẫn thành công, nút nhận 
gửi lại bản tin xác nhận ACK trong một khoảng thời gian SIFS và CW đƣợc khởi 
tạo lại với giá trị CWmin . Nếu nút gửi không nhận đƣợc bản tin ACK, lớp MAC tiếp 
tục thủ tục truyền lại cho tới khi nhận đƣợc ACK. Nếu số lần truyền dẫn lại vƣợt 
quá giá trị giới hạn (bằng 4 hoặc 7 tùy theo phƣơng thức truy nhập), gói tin sẽ bị 
hủy và CW đƣợc khởi tạo lại với giá trị CWmin . 
 Lƣợc đồ tùy chọn của IEEE 802.11 DCF sử dụng gói tin RTS/CTS gửi trƣớc 
phiên truyền dẫn để chiếm trƣớc tài nguyên kênh. Khi một nút nằm ngoài phạm vi 
cảm nhận của nút phát và trong miền truyền dẫn của nút thu cùng khởi tạo truyền 
dẫn tới nút thu sẽ gây ra xung đột. Hiện tƣợng nút ẩn (hidden node) này ảnh hƣởng 
nghiêm trọng tới mức sử dụng kênh trong môi trƣờng mạng truyền thông đa bƣớc 
không dây nhƣ WMN. Các gói tin RTS/CTS mang thông tin thời gian ƣớc tính của 
một truyền dẫn tới các nút khác nhằm thông báo tới các nút ẩn ngừng truy nhập 
kênh trong một khoảng thời gian. Thời gian trì hoãn của các nút không tham gia vào 
phiên truyền dẫn đƣợc tính toán thông qua trƣờng vectơ chỉ định mạng NAV 
(Network Allocation Vector) trong gói tin RTS. 
3.3 MÔ HÌNH GIẢI TÍCH IEEE 802.11 DCF 
3.3.1 Các điều kiện biên giả thiết 
 Các điều kiện giả thiết của mô hình giải tích đóng vai trò quan trọng liên 
quan trực tiếp tới mức độ chính xác của mô hình. Nhằm xây dựng mô hình giải tích 
 58 
IEEE 802.11 DCF trong mạng WMN, một số giả thiết sẽ đƣợc đƣa ra nhằm tƣơng 
thích với điều kiện mạng không bão hòa và chất lƣợng kênh không lý tƣởng phản 
ánh các tác động của nhiễu tới chất lƣợng liên kết. Trong mô hình giải tích đề xuất, 
xác suất tranh chấp thắng đƣợc bỏ qua do xét trƣờng hợp lƣu lƣợng mạng không 
bão hòa và giảm thiểu độ phức tạp tính toán. Một số ký hiệu sử dụng trong mô hình 
đề xuất đƣợc trình bày trong bảng 3.1. 
Bảng 3.1: Ký hiệu các tham số 
 Rt Bán kính miền truyền dẫn 
 Rs Bán kính miền cảm nhận 
 Tỷ số bán kính cảm nhận/bán kính truyền dẫn (alpha) 
  Hàm phân bố mật độ nút 
 M Số lƣợng nút trung bình trong miền cảm nhận của một nút 
 N Số lƣợng nút trung bình trong miền truyền dẫn của một nút 
 M H Số lƣợng nút trung bình trong miền nút ẩn 
 Th Thông lƣợng mạng 
  Độ dài của một khe thời gian vật lý 
  Tốc độ đến (lambda) 
  Tốc độ phục vụ 
 m Số lần truyền dẫn lại cực đại 
 pt Xác xuất một nút truyền một gói tin trong một khe thời gian 
 ps Xác xuất một nút truyền một gói tin thành công trong một khe thời gian 
 Pe Tỷ lệ lỗi bít (BER) 
 Lpacket Độ dài một gói tin (bit) 
 Xét một kịch bản mạng hình lƣới có các nút đƣợc phân bố nhƣ một quá trình 
Poisson hai chiều với mật độ  trong mặt phẳng. Xác suất để tìm thấy n nút trong 
một miền diện tích A là 
 n
 M M
 pe . (3.2) 
 n n!
 59 
 Trong đó, M là số nút trung bình trong miền diện tích A, M .A. 
 Giả thiết mạng hình lƣới có cơ chế đơn kênh, tất cả các nút đều có cùng các 
đặc tính vật lý nhƣ: bán kính truyền dẫn Rt , bán kính cảm nhận Rs đƣợc thể hiện 
trên hình 3.3. Ta chuẩn hóa Rs theo Rt nhƣ sau: Rt 1 và RRst với là 
biến. Số lƣợng trung bình các nút trong miền truyền dẫn và miền cảm nhận tƣơng 
 2 22
ứng là N và M. Vì vậy, NR  t và MRN  s . Lƣu lƣợng đến các nút đƣợc 
phân bố theo quá trình Poisson với tốc độ đến  (gói/s). 
 i j
 Hình 3.3: Mô tả truyền thông giữa nút phát và nút nhận 
 Một truyền dẫn thành công bao gồm xác suất phát thành công tại nút phát i, 
truyền dẫn thành công và quá trình nhận thành công tại nút thu j. Mỗi nút có miền 
cảm nhận với bán kính Rs và miền truyền dẫn Rt nhƣ trên hình 3.3. Sau quá trình 
backoff, khả năng phát thành công một gói tin của nút i phụ thuộc vào trạng thái 
kênh bận hoặc rỗi. Vì vậy, ta đặt xác suất của một nút truyền một gói tin trong một 
khe thời gian là pt và xác suất truyền dẫn thành công là ps . Để xác định khoảng 
thời gian tính toán, ta định nghĩa một khe thời gian ảo với độ dài ET  trên mỗi sự 
kiện xảy ra trong một khe thời gian. Sự kiện có thể là một truyền dẫn thành công, 
tranh chấp, ngắt kết nối hoặc không phản ứng. Các vấn đề này sẽ đƣợc trình bày chi 
tiết sau đây. 
 60 
3.3.2 Biểu diễn trạng thái nút qua mô hình giải tích 
 Hoạt động của các nút trong mạng IEEE 802.11 DCF không bão hòa đƣợc 
mô hình hóa bởi một chuỗi Markov chỉ ra trên hình 3.4. 
 Bốn trạng thái đƣợc biểu diễn trên hình 3.4 gồm: Idle (i) là trạng thái khi một 
nút không có các gói tin trong hàng đợi; Defer (d) là trạng thái khi một nút trì hoãn 
do trong miền cảm nhận của nó có các truyền dẫn khác hoặc trong tiến trình backoff 
hoặc đợi một truyền dẫn tiếp theo; Success (s) là trạng thái khi một nút có thể hoàn 
thành một truyền dẫn với một nút khác; Failure (f) là trạng thái khi một nút i không 
thể hoàn thành truyền dẫn với một nút khác. 
 Hình 3.4: Chuỗi Markov của mô hình nút 4 trạng thái 
 Các xác suất chuyển từ trạng thái Idle sang Idle, từ Idle sang Defer, từ Defer 
sang Success, từ Defer sang Failure, từ Defer sang Idle, từ Defer sang Defer, từ 
Success sang Defer và từ Failure sang Defer đƣợc ký hiệu tƣơng ứng 
p, p , p , p , p, p , p , p và đƣợc giải thích ngắn gọn dƣới đây. 
 ii id ds df di dd sd fs 
 Xác suất chuyển trạng thái từ trạng thái Idle sang trạng thái Idle có nghĩa là 
không có một truyền dẫn nào trong một khe thời gian ảo ET  . Khi lƣu lƣợng đến 
đƣợc phân bố theo quá trình Poisson với tốc độ  , ta có 
 .ET 
 peii . (3.3) 
 61 
 Mặt khác, một nút có một gói tin sẵn sàng để chuyển đi trong khe thời gian 
này, ta có xác suất chuyển từ trạng thái Idle sang trạng thái Defer là 
 .ET 
 pid 1 p ii 1 e . (3.4) 
 Nhƣ trên đã trình bày, việc truyền dẫn thành công một gói tin phụ thuộc vào 
ba yếu tố: tỷ lệ lỗi gói tin xảy ra trong thời gian truyền dẫn, phát gói tin thành công 
và nhận gói tin thành công. Trong mô hình này, ta xem xét trƣờng hợp kênh không 
 Lpacket
lý tƣởng khi tồn tại xác suất lỗi gói tin do các nguyên nhân lỗi bit. Đặt Pe là xác 
 LLpacket packet
suất lỗi gói tin của một gói có độ dài Lpacket (bit), ta có PPeb 1 (1 ) . Trong 
đó, xác suất lỗi bit Pb có thể xác định thông qua phƣơng pháp đo lƣờng. 
 Tại phía gửi, một sự kiện gửi gói tin thành công xác định khi một nút i truyền 
một gói tin DATA (hoặc gói tin RTS) trong một khe thời gian và tất cả các nút khác 
ngoại trừ nút i trong bán kính Rs không thực hiện truyền dẫn trong cùng khe thời 
gian. Xác suất của sự kiện này là một hàm của giá trị trung bình của các nút trong 
miền xung đột (M nút) và xác suất truyền dẫn pt . 
 n
 n 1 M M
 p1 M, pt p t 1 p t e . (3.5) 
 n 2 n!
 Giả thiết các nút có xác suất truyền dẫn độc lập với nhau thì xác suất của 
n 1 nút trong miền cảm nhận của nút i không truyền dẫn trong một khe thời gian là 
 n 1
 1 pt , với 1 pt là xác suất một nút không truyền dẫn trong một khe thời gian. 
Chỉ số n bắt đầu từ giá trị bằng 2 do nút i và nút j đều nằm trong miền cảm nhận 
xung đột. 
 Tại phía nút nhận, sau khi nhận đƣợc một gói tin, nút j gửi ngƣợc lại nút i 
gói tin ACK (hoặc gói tin CTS). Để hoàn thành thủ tục này, điều kiện thực tế là 
không tồn tại một truyền dẫn trong miền nút ẩn của nút i thực hiện truyền dẫn trong 
khoảng thời gian tổn thƣơng (vulnerable). Xác suất của sự kiện này là một hàm của 
 62 
số lƣợng nút trung bình trong vùng diện tích ẩn M H , xác suất truyền dẫn pt và 
khoảng thời gian ảnh hƣởng T . Ta có 
 T
 n  T
 n M pMtH
 H M H 
 p2 MH, p t , T  1 p t e e . (3.6) 
 n 0 n!
 n
 M M
 Trong đó, xác suất tìm thấy n nút trong miền M là H e H . 
 H n!
 Khoảng thời gian ảnh hƣởng của truy nhập cơ bản và truy nhập tùy chọn 
 TT DIFS  SIFS TT DIFS  SIFS
RTS/CTS là: basic DATA và RTS/ CTS RTS . 
Để tính toán số lƣợng nút trung bình trong miền ẩn, ta sử dụng các tính toán dựa 
trên phƣơng pháp hình học để tính vùng giao nhau SI của hai miền giới hạn bởi hai 
đƣờng tròn: (,)iRi và (,)jRj đƣợc chỉ ra trên hình 3.5. 
 22
 SI( x , R ij , R ) ii R jj R R ij R sin ij (3.7) 
 R2 x 2 R 2 R 2 x 2 R 2
 arccosi j , arccos j i 
 ij 
 22xRji xR
 Vùng diện tích nút ẩn SH đƣợc mô tả trên hình 3.5 phụ thuộc vào khoảng 
 2
cách x giữa nút i và nút j, SH()(,,) x R t S I x R t R s . Vì vậy, số lƣợng nút trung 
bình trong miền nút ẩn là MHH  S x . 
 Hình 3.5: Mô tả tính toán miền giao SI 
 63 
 Khi sử dụng cơ chế truy nhập tùy chọn RTS/CTS, xác suất chuyển từ trạng 
thái Defer sang trạng thái Success sẽ khác với trƣờng hợp truy nhập cơ bản. Vì vậy, 
ta chia xác suất chuyển pds này thành hai trƣờng hợp. Với cơ chế truy nhập cơ bản, 
ta có: 
 Prob{successful transmission } Prob.{ successful DATA} Prob.{ successful ACK} 
 LDATA LACK
 pxpNpds( ) 12 , t 1 p e pMxpT H , t , basic 1 p e . (3.8) 
 Với cơ chế RTS/CTS ta có: 
 Prob{successful transmission } Prob.{ successful RTS} Prob.{ successful CTS} 
 Prob.{successful DATA} Prob.{ successful ACK}
 LLLRTS CTSLDATA ACK
 pxpNpds() 1 ,1 t ppMxpT e . 2 H ,,.1 t rts / cts p e 1 p e 1 p e . (3.9) 
 Với giả thiết ban đầu, mỗi nút lựa chọn nút đích bất kỳ trong miền cảm nhận 
để thực hiện các phiên truyền dẫn với xác suất bằng nhau, số lƣợng nút trung bình 
trong một miền có bán kính x tỷ lệ theo x2 . Vì vậy, hàm mật độ xác suất theo 
 f x 2 x , 0 x R P
khoảng cách x giữa nút i và nút j là t , khi đó, xác suất DS có 
thể viết lại nhƣ sau 
 RRtt
 p fxpxdx( ). ( ) 2 xpxdx . ( ) . (3.10) 
 ds ds ds
 00
 Một phiên truyền dẫn không thành công nếu ở đó tồn tại một trong các 
truyền dẫn không thành công các bản tin nhƣ: RTS, CTS, DATA hoặc ACK. Vì 
vậy, xác suất chuyển trạng thái từ Defer sang Failure là 
 pdf p t p ds. (3.11) 
 Xác suất chuyển trạng thái từ Defer sang Idle là xác suất tìm thấy bộ đệm 
rỗng (không có gói tin cần chuyển đi) khi quá trình sau backoff của truyền dẫn trƣớc 
đã hoàn tất. Sử dụng lý thuyết hàng đợi mô tả xác suất chuyển này với  là tốc độ 
đến của gói tin và  là tốc độ phục vụ tại mỗi nút, ta có 
 64 
 
 1 if < . 
 pdi  
 else
 0
 (3.12) 
 Tốc độ phục vụ của nút là nghịch đảo của thời gian trung bình một gói tin 
tồn tại trong hệ thống đƣợc tính toán qua biểu thức 
 mi
 1 i 
 W 1. p p W 
 0  t t j . (3.13) 
  ij 00 
 i
 Trong đó, 1 pptt là xác suất một truyền dẫn trong một khe thời gi