Đề xuất giao thức MAC ưu tiên mới đảm bảo QoS cho mạng cảm biến không dây đa sự kiện

Bài viết đề xuất giao thức MAC ưu tiên sử dụng beacon tránh đầu cuối ẩn và cơ chế CSMA/CA dựa trên mức ưu tiên để giảm xung đột cho các sự kiện yêu cầu mức độ ưu tiên khác nhau trong mạng cảm biến không dây đa sự kiện. Kết quả mô phỏng cho thấy mạng cảm biến sử dụng giao thức đề xuất đáp ứng được yêu cầu đa sự kiện đa mức ưu tiên, cụ thể là giảm được thời gian trễ cho các loại gói tin, đảm bảo tỷ lệ truyền gói thành công tốt hơn và giảm năng lượng tiêu thụ trung bình khi có nhiều sự kiện đồng thời xuất hiện. Mời các bạn cùng tham khảo!

Đề Xuất Giao Thức MAC Ưu Tiên Mới Đảm Bảo QoS Cho Mạng Cảm Biến Không Dây Đa Sự Kiện Nguyễn Thị Thu Hằng, Nguyễn Chiến Trinh Nguyễn Tiến Ban Khoa Viễn Thông I, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng Email: hangntt@ptit.edu.vn.com, trinhnc@ptit.edu.vn, bannt@ptit.edu.vn gây xung đột làm giảm tỷ lệ truyền thành công kéo dài thời gian truyền lại sau cạnh tranh Để giải vấn đề truyền ưu tiên nhiều loại gói tin quan trọng, đảm bảo trễ nhỏ tỷ lệ truyền gói tốt, báo chúng tơi đề xuất giao thức MAC ưu tiên cho mạng cảm biến không dây đa kiện kết hợp chế beacon chế CSMA/CA theo mức ưu tiên gói tin (PMME – Priority MAC for MultiEvent wireless sensor network) Đóng góp báo sau: - Đề xuất kết hợp chế beacon chế CSMA/CA theo mức ưu tiên gói tin khác - Thực mô giao thức đề xuất PMME để đánh giá so sánh với hai giao thức QAEE MPQ khả đáp ứng yêu cầu kiện có mức ưu tiên khác mạng cảm biến không dây đa kiện Bài báo tổ chức tiếp sau: phần II mô tả chế hoạt động phân tích ưu nhược điểm hai giao thức MAC có xét mức ưu tiên QAEE MPQ Phần III giới thiệu giao thức MAC đề xuất PMME với hai chế cải tiến Phần IV đưa kết mô đánh giá Phần V kết luận báo Abstract— Trong báo này, đề xuất giao thức MAC ưu tiên sử dụng beacon tránh đầu cuối ẩn chế CSMA/CA dựa mức ưu tiên để giảm xung đột cho kiện yêu cầu mức độ ưu tiên khác mạng cảm biến không dây đa kiện Kết mô cho thấy mạng cảm biến sử dụng giao thức đề xuất đáp ứng yêu cầu đa kiện đa mức ưu tiên, cụ thể giảm thời gian trễ cho loại gói tin, đảm bảo tỷ lệ truyền gói thành cơng tốt giảm lượng tiêu thụ trung bình có nhiều kiện đồng thời xuất so với giao thức QAEE từ 10 đến 50%, giảm so với giao thức MPQ khoảng 6-9% Keywords- MAC ưu tiên, CSMA/CA, mạng cảm biến không dây đa kiện I GIỚI THIỆU Trong mạng cảm biến khơng dây đa kiện có nhiều loại kiện phân loại theo mức độ ưu tiên Mức độ ưu tiên cao thường kiện nghiêm trọng có tính khẩn cấp xảy mạng báo cháy nơng lâm nghiệp, rị rỉ khí độc công nghiệp, báo bão, động đất dự báo khí tượng Mức độ nghiêm trọng thường kiện đo đạc theo chu kỳ nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, cường độ sáng [1, 2] Những kiện có mức độ ưu tiên cao thường yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS-Quality of Service) cao kiện thông thường, cần đảm bảo truyền nhanh hơn, đáp ứng thời gian thực, độ tin cậy cao để đảm bảo thơng tin xác đồng thời yêu cầu việc truyền thông phải hiệu lượng Đã có nhiều giải pháp đảm bảo QoS đề xuất cho mạng cảm biến không dây sử dụng kỹ thuật MAC SMAC [3] TMAC [4] tập trung vào việc tiết kiệm lượng mạng, RIMAC [5] cải thiện hiệu mạng trễ tỷ lệ truyền gói, ERI-MAC giao thức bên nhận khởi hoạt sử dụng kỹ thuật ghép nhiều gói nhỏ thành gói lớn trước truyền để tiết kiệm lượng [6], Priority-based QoS có xét tới độ ưu tiên gói mạng song yêu cầu đồng nút [7], QAEE xét ưu tiên gói tin có hai mức độ ưu tiên gói cao vào thấp [8], MPQ có xét tới bốn mức độ ưu tiên cho gói tin [9] Những giải pháp cịn có hạn chế chưa đáp ứng yêu cầu đa mức ưu tiên có ưu tiên gói tin cịn để gói ưu tiên phải chờ đợi khoảng thời gian định hết cửa sổ tranh chấp để chọn gửi ưu tiên, đặc biệt tình khẩn cấp có nhiều gói cạnh tranh II NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN Một vài nghiên cứu thực để đảm bảo QoS cho mạng cảm biến không dây đa mức ưu tiên QAEE giao thức cho phép bên nhận khởi hoạt Nó xem xét hai mức ưu tiên gói tin cao thấp cho gói tin có độ ưu tiên cao truyền nhanh so với gói tin có độ ưu tiên thấp Trong giao thức này, nút nhận thức dậy theo chu kỳ đặn để nhận gói tin gửi từ nút gửi Sau thức dậy, nút lắng nghe môi trường truyền khoảng thời gian đảm bảo Tg sau gửi Wakeup-Beacon để báo cho nút gửi biết Sau truyền Wakeup-Beacon nút chờ khoảng thời gian Tw để nhận tồn Tx-Beacon (có thêm trường ưu tiên) nút gửi Các nút gửi Tx-Beacon chèn bit thơng tin độ ưu tiên gói tin trường NAV (Network Allocation Vector) Sau đó, nút đợi Rx-Beacon có bổ sung trường NAV từ nút nhận Trong đó, nút nhận nhận nhiều Tx-Beacon với nhiều mức ưu tiên khác chọn bên gửi dựa mức ưu tiên gói cao Sau đó, quảng bá RxBeacon mang địa bên gửi có mức độ ưu tiên cao chọn Dựa việc nhận Rx-Beacon này, nút chọn gửi phép gửi liệu nút khác không 123 hoạt động thời gian Ở chu kỳ sau có cạnh tranh nút có liệu chưa gửi thức dậy lại tiếp tục cạnh tranh cách ngẫu nhiên trước Hình mơ tả hoạt động truyền thơng SIFS (Short Interframe Space) khoảng thời gian yêu cầu để xử lý gói tin chuyển trạng thái vơ tuyến nút cảm biến QAEE có vài nhược điểm Thứ nhất, xét hai mức ưu tiên gói cao (1) thấp (0) Thứ hai, nút nhận phải chờ tới nhận tồn Tx-Beacon từ nút gửi tiến hành gửi Rx-Beacon cho phép gửi liệu Điều có nghĩa bên nhận nhận Tx-Beacon có mức ưu tiên cao phải chờ hết thời gian Tw Vì nút gửi dù có mức ưu tiên cao phải chờ đợi nút khác phải tiêu tốn thời gian chờ nhận Rx-Beacon Thứ ba, sau truyền xong liệu nút cịn lại (chưa gửi liệu) lại tiếp tục cạnh tranh ngẫu nhiên cửa sổ cạnh tranh gây nên lãng phí lượng Tw Tg Nút nhận TX: Wakeup Beacon RX: Tx Beacon (p=0) hai, việc gán giá trị p cứng nhắc khơng thực tế phải biết xác số nút gửi cạnh tranh Với nhược điểm tồn hai giao thức QAEE MPQ, thấy cần tiếp tục cải tiến giao thức MAC để cải thiện hiệu mạng, khắc phục nhược điểm nêu III Để đạt chất lượng truyền thơng theo mức ưu tiên, giao thức MAC đề xuất có hai thay đổi so với giao thức QAEE MPQ Một rút ngắn thời gian chờ để quyền gửi gói tin liệu, nút nhận nhận tin Tx-Beacon từ nút gửi nút nhận gửi tin RxBeacon chấp nhận cho nút gửi sau gửi WakeupBeacon gửi tin liệu, đồng thời Rx-Beacon có ý nghĩa thơng báo cho nút gửi khác tạm ngủ thời gian nút nhận nhận liệu Hai là, để ưu tiên nhận gói theo mức độ ưu tiên gói tin, giao thức MAC đề xuất cho phép nút gửi có chế gửi lại yêu cầu gửi TxBeacon với tần suất xuất gửi sau khe thời gian tỷ lệ với mức độ ưu tiên gói tin Chấp nhận Tx-Beacon có mức ưu tiên cao hết Tw RX: Tx Beacon (p=1) Tx: Rx Beacon (tới N1) RX: DATA TX: SIFS ACK A CÁC MỨC ƯU TIÊN Giao thức MAC ưu tiên đề xuất phân biệt loại gói tin có mức ưu tiên khác Bảng 1: Thức dậy Nút gửi (N1) Nghe RX: Wakeup Beacon TX: Tx Beacon (p=1) RX: Rx Beacon SIFS (tới N1) TX: DATA RX: Bảng Các mức ưu tiên gói ACK Phân loại liệu Khẩn cấp Ưu tiên cao Ưu tiên Khơng ưu tiên Gói tạo Nút gửi (N2) Nghe Gói tạo RX: Wakeup Beacon TX: Tx Beacon (p=0) TX: Phát RX: Rx Beacon (tới N1) GIAO THỨC MAC ƯU TIÊN CHO MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY ĐA SỰ KIỆN PMME Ngủ, NAV+ thời gian ngẫu nhiên Mức ưu tiên B KHUÔN DẠNG CÁC BẢN TIN BEACON Giao thức MAC đề xuất sử dụng khuôn dạng chung tin theo chuẩn IEEE 802.15.4 cho tin Wakeup-Beacon, Tx-Beacon Rx-Beacon với số trường đặc biệt tơ đậm Hình RX: Nhận Hình Mơ tả hoạt động truyền thơng giao thức QAEE-MAC MPQ cải tiến so với QAEE có xét tới bốn mức ưu tiên khác giảm trễ đáng kể cho gói tin có độ ưu tiên cao cách bên nhận nhận yêu cầu truyền Tx-Beacon có mức ưu tiên cao cho phép gửi xác nhận Rx-Beacon để truyền liệu mà chờ hết thời gian Tw Các gói tin có độ ưu tiên thấp phải chờ hết Tw Giao thức MPQ cịn có thêm chế CSMA/CA p-persistent với giá trị p gán tỷ lệ nghịch số nút gửi ns để dàn việc gửi TxBeacon giúp giảm bớt xung đột Tuy nhiên MPQ cịn có vài hạn chế Thứ nhất, gói tin có độ ưu tiên cao xử lý sớm, lại gói tin có độ ưu tiên thấp phải chờ tới hết thời gian chờ Tw xem xét để gửi Như nút có gói tin ưu tiên chưa phải có mức ưu tiên cao phải tiêu tốn thời gian chờ nhận Rx-Beacon Thứ FC SA FCS FC SA DA Priority FC SA DA NAV FC: Frame Control SA: Source Address Wakeup-Beacon NAV FCS Tx-Beacon FCS Rx-Beacon FCS: Frame Check Sequence DA: Destination Address NAV: Network Allocation Vector Hình Khn dạng tin Beacon SA địa nguồn mang liệu cần gửi tới đích có địa DA Trong tin Wakeup-Beacon, SA địa nút thu, tin sử dụng để phát quảng bá môi trường xung quanh nên khơng có địa đích DA cụ thể Trong tin TxBeacon, SA địa nút có liệu cảm biến muốn gửi đi, 124 DA địa nút thu, Priority mang thông tin mức ưu tiên liệu cảm biến cần gửi Trong Rx-Beacon, SA địa nút muốn nhận liệu, DA địa nút có liệu cảm biến chọn cho phép gửi o o C HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THỨC PMME Hình mơ tả hoạt động truyền thông giao thức PMME đề xuất với hai chế cải tiến chế chấp nhận Tx-Beacon sớm chế CSMA p-persistent thay đổi theo mức độ ưu tiên gói tin Nếu prand lớn giá trị pn chờ sau khe thời gian lại cảm nhận lại kênh truyền Trong đề xuất nhóm tác giả, để phù hợp với khác biệt mức độ ưu tiên liệu kiện khác nhau, gán giá trị pn khác theo tuyến tính, mức ưu tiên cao, giá trị pi ,n  Cơ chế chấp nhận Tx-Beacon sớm Tg Nút nhận TX: Wakeup Beacon n TX: ACK Thức dậy Nút gửi (N1) Nghe RX: Rx Beacon SIFS (tới N1) TX: Tx Beacon TX: DATA Nghe Gói tạo RX: Wakeup Beacon TX: Phát RX: Rx Beacon (tới N1) (2) RX: ACK Cảm nhận kênh truyền Ngủ, NAV+ thời gian ngẫu nhiên có xét mức ưu tiên Chờ sau CCA check delay Bận Rỗi RX: Nhận Hình Mơ tả hoạt động truyền thông giao thức PMME Chờ sau time slot t Cơ chế CSMA p-persistent thay đổi theo mức độ ưu tiên gói tin N Số ngẫu nhiên prand ≤ pn (pn ~ mức độ ưu tiên) Y Để ưu tiên gói tin có mức ưu tiên cao gói tin có mức ưu tiên thấp, giao thức PMME thay đổi chế CSMA p-persistent cho việc gửi tin Tx-Beacon với p thay đổi theo mức độ ưu tiên gói tin liệu tương ứng (Hình 4) Với chế này, nút gửi nhận Rx-Beacon cho phép nút gửi liệu, cảm nhận kênh truyền để định có gửi liệu hay không  Nếu kênh truyền rỗi so sánh số gieo ngẫu nhiên prand so sánh với giá trị xác suất pn (tỷ lệ với mức độ ưu tiên gói tin, mức độ ưu tiên cao pn lớn): o 1 Nếu kênh truyền bận nút tiếp tục cảm nhận môi trường truyền sau thời gian trễ lớp vật lý để cảm nhận xác mơi trường truyền dẫn có bận hay khơng (CCA check delay) quay lại bước so sánh Khe thời gian (time slot) cho p-persistent theo mức ưu tiên Gói tạo Nút gửi (N2) RX: Wakeup Beacon i ,n i 1 SIFS j p  RX: DATA (1) Trong i mức ưu tiên, n số mức ưu tiên Nếu tỷ lệ gói tin có mức ưu tiên khác gửi từ lớp mạng xuống ta có thêm điều kiện ràng buộc tổng giá trị pi phải để tránh xung đột tin yêu cầu gửi Tx-Beacon sau: Chấp nhận Tx-Beacon gửi Rx-Beacon RX: Tx: Tx Rx Beacon SIFS Beacon (tới N1) i n j 1 Để giảm thời gian chờ đợi cửa sổ cạnh tranh sau nút nhận gửi Wakeup-Beacon, giao thức PMME sử dụng chế gửi phản hồi chấp nhận nút gửi Tx-Beacon sớm việc gửi tin Rx-Beacon sau Bản tin đồng thời thông báo cho nút gửi khác biết để không gửi liệu khoảng thời gian NAV tới Như giao thức rút ngắn thời gian chờ Tw so với hai giao thức QAEE MPQ, đồng thời việc gửi sớm Rx-Beacon giúp nút gửi khác không tranh chấp môi trường truyền thời gian sau nên giúp tiết kiệm lượng cho toàn mạng Tw pn lớn Truyền Tx-Beacon Hình Cơ chế CSMA p-persistent theo mức độ ưu tiên gói tin PMME Như tin Tx-Beacon gói tin có độ ưu tiên cao có xác suất xuất lớn so với tin Tx-Beacon gói tin có độ ưu tiên thấp hơn, tỷ lệ chấp nhận cho nút gửi gói tin có mức độ ưu tiên cao cao Nếu prand nhỏ giá trị pn nút truyền Tx-Beacon 125 IV ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG DỰA TRÊN MÔ PHỎNG m ET   Pk  tk Trong phần này, thực mô đánh giá giao thức MAC đề xuất PMME với hai giao thức QAEE MPQ dựa phần mềm mô Castalia 3.3 [10] OMNeT++4.6 [11] sử dụng chuẩn thiết bị thu phát CC2420 [12] Bảng thơng số thiết lập chương trình mơ Các nút cảm biến có liệu để gửi (từ đến nút) rải ngẫu nhiên môi trường cảm biến, nút thu đặt trung tâm Mỗi nút gửi liệu với tốc độ gói/giây với tỷ lệ gói có mức độ ưu tiên khác nút tương đương Trong m biểu diễn số lượng trạng thái, k trạng thái vơ tuyến (có bốn trạng thái: trạng thái phát, trạng thái nhận, trạng thái nghe trạng thái ngủ) Pk công suất tiêu thụ lượng trạng thái k tk thời gian tồn trạng thái k  Bảng Các thơng số mơ Parameter Kích thước trường cảm biến Số lượng nút gửi liệu Băng thơng Kích thước gói Wakeup-Beacon Kích thước gói Tx-Beacon Kích thước gói Rx-Beacon Tiêu đề lớp MAC Giới hạn tối đa đệm MAC Số lần gửi yêu cầu truyền gói liệu tối đa lớp MAC maxTxRetries Tiêu đề lớp ứng dụng Kích thước gói DATA Kích thước gói ACK CCA Check Delay Time slot Tiêu đề khung vật lý Tw Khoảng thời gian nút nhận cảm nhận trước phát WakeupBeacon (Tg) Thời gian lắng nghe trước phát liệu pn (n=1-4) Tốc độ gửi liệu nút Tỷ lệ trung bình loại gói Số mẫu chạy Value 10m x 10m 1-7 250kb/s byte 14 byte 13 byte 11 byte 32 gói 10 byte 28 byte 11 byte 0,128ms 0,32ms byte 5ms Davr  6,7ms i 1 i N nhận trễ gói thứ nhận Mức ưu tiên×0,1 gói/giây 1/số mức ưu tiên mẫu/kịch ET TR  DS D (5) Trong N , Di tổng số gói đích 17ms  Hiệu tiêu thụ lượng: Hiệu tiêu thụ lượng đánh giá tỷ lệ nghịch lượng tiêu thụ trung bình cho việc truyền thành cơng bít liệu (µj/bit) Như lượng tiêu thụ hiệu tiêu thụ cao o Cơng thức tính lượng tiêu thụ trung bình E tính sau: E Trễ gói trung bình: Trễ gói tính tổng thời gian để truyền gói từ nút nguồn tới nút đích Ở ba giao thức thời gian trễ tính tổng thời gian thành phần: thời gian trễ truyền lan, thời gian nút gửi có gói liệu chờ nhận Wakeup-Beacon tới gửi gói yêu cầu TxBeacon (nếu xung đột lại gửi lại yêu cầu làm kéo dài thời gian trễ), thời gian chờ nhận Rx-Beacon tương ứng (thời gian kéo dài thêm NAV có gói khác truyền), thời gian gửi gói liệu thời gian chuyển đổi trạng thái khác Trễ gói trung bình trung bình trễ gói nhận đích cơng thức (3) o Cơng thức tính trễ gói trung bình Davr tính sau: N Những tham số hiệu đánh giá mô chúng tôi:  (4) k 1 i mà đích Tỷ lệ truyền gói thành cơng: Được tính tỷ số tổng số gói nhận nút đích N R (khơng tính số gói trùng lặp) tổng số gói gửi từ nguồn N S Psuccess  NR 100% NS (6) A HIỆU QUẢ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG Hình cho thấy lượng tiêu thụ trung bình để truyền thành công bit liệu với ba giao thức MAC tương ứng QAEE, MPQ PMME Có thể thấy số lượng nút gửi tăng lên lượng tiêu thụ trung bình sử dụng giao thức QAEE tăng lên nhanh với giao thức MPQ PMME lượng tiêu thụ trung bình tăng chậm Năng lượng tiêu thụ trung bình mạng sử dụng PMME giảm 10% đến 50% so với QAEE số nút gửi tăng từ đến 10 giảm 6-9% so với MPQ điều kiện mơ Điều (3) Trong ET, TR DS tổng lượng tiêu thụ, tổng số gói nhận kích thước gói tin liệu tính theo bit Tổng lượng tiêu thụ tính bằng: 126 có PMME sử dụng kết hợp chế tránh xung đột p-persistent việc xác nhận Rx-Beacon sớm nhận Tx-Beacon làm giảm thời gian thức vơ ích giúp tiết kiệm lượng cho mạng a) So sánh trễ gói trung bình chung loại gói Hình Năng lượng tiêu thụ trung bình (µj/bit) B TRỄ GĨI TRUNG BÌNH Trễ gói trung bình nút thu thể Hình 6a Có thể thấy số lượng nút gửi tăng thời gian để gói tới đích kéo dài có nhiều gói gửi xảy xung đột đường truyền QAEE sử dụng Tw để nhận đồng thời nhiều yêu cầu gửi phân loại yêu cầu theo thứ tự ưu tiên chấp nhận gói gửi có mức ưu tiên cao nhất, phải tiêu tốn thêm thời gian để nhận hết u cầu Ngồi ra, khung Tx-Beacon cạnh tranh môi trường truyền nên xảy xung đột dẫn đến việc phải truyền lại khung Và khơng phân biệt độ ưu tiên gửi yêu cầu nên xác suất xung đột cao chu kỳ gửi Với giải pháp đề xuất PMME, việc nhận yêu cầu gửi giảm đáng kể độ trễ so với Tw QAEE MPQ, sử dụng chế tránh xung đột p-persistent giúp giãn xung đột yêu cầu gửi Tx-Beacon, hiệu việc gửi liệu tăng, chế tránh việc gửi gửi lại nhiều lần yêu cầu gửi Tx-Beacon trước gói liệu thực truyền làm giảm trễ gửi gói trung bình Hình 6b cho thấy trễ trung bình gói tin có mức độ ưu tiên khác ba giao thức MAC Có thể thấy gói tin có mức ưu tiên cao có độ trễ nhỏ so với gói có mức ưu tiên thấp Độ trễ loại gói tin ưu tiên chạy giao thức PMME tốt so với gói tin chạy giao thức QAEE MPQ số nút cạnh tranh tăng, Trễ truyền gói ba giao thức tăng theo mức độ ưu tiên gói tin QAEE MPQ giả định chặt p tỷ lệ nghịch số nút gửi, số nút gửi xác suất gửi Tx-Beacon ln gói gửi khơng trì hỗn, PMME không phân biệt giá trị p với số nút gửi khác bị trì hỗn với thời gian theo xác suất Thực tế khơng thể biết xác số nút gửi liệu đồng thời thời điểm khác nên giả định PMME hợp lý b) So sánh trễ gói trung bình loại gói ưu tiên khác Hình Thời gian trễ trung bình gói tin sử dụng giao thức PMME so với sử dụng giao thức QAEE MPQ C TRỄ GÓI THEO MỨC ĐỘ ƯU TIÊN CỦA GÓI TIN Hình Thời gian trễ trung bình gói tin với mức ưu tiên khác (ms) 127 PMME Kết mô cho thấy giao thức đề xuất cải thiện đáng kể độ trễ truyền gói trung bình cho tất kiện, kiện yêu cầu mức ưu tiên cao có độ trễ thấp so với kiện yêu cầu mức ưu tiên thấp tăng tỷ lệ truyền gói thành công nhờ sử dụng chế tránh xung đột linh hoạt theo mức độ ưu tiên gói tin chế gửi phản hồi RxBeacon so với hai giao thức MAC có xét tới mức độ ưu tiên nghiên cứu trước QAEE MPQ Năng lượng tiêu thụ giảm đáng kể sử dụng chế gửi phản hồi Rx-Beacon tới nút gửi sớm kết hợp với lịch thức ngủ linh hoạt theo mức độ ưu tiên kiện Mục tiêu hướng tới nhóm nghiên cứu kết hợp xử lý ưu tiên lớp MAC lớp định tuyến để cải thiện hiệu cho mạng cảm biến khơng dây đa kiện đa bước Trễ gói theo mức độ ưu tiên gói tin PMME thể Hình Có thể thấy PMME gói có mức độ ưu tiên cao trễ gói nhỏ ngược lại Hiệu có áp dụng chế p-persistent với p thay đổi theo mức độ ưu tiên gói tin Gói tin có độ ưu tiên cao bị trì hỗn so với gói có độ ưu tiên thấp, kết hợp với chế nhận Tx-Beacon đến sớm nhất, thời gian trễ trung bình loại gói giảm đáng kể so với gói tin gửi theo chế QAEE MPQ Khi số nút gửi cạnh tranh cao độ phân biệt rõ Tuy nhiên ảnh hưởng giá trị truyền lại cho phép (maxTxRetries), nhiều khung Tx-Beacon sau thử truyền hết số lần cho phép bị hủy, thời gian trễ gói tính với gói tới đích nên làm giảm mức độ phân biệt trễ loại gói tin LỜI CẢM ƠN D TỶ LỆ TRUYỀN GÓI THÀNH CƠNG Nhóm nghiên cứu xin cảm ơn quỹ Motorola Solutions Foundation cấp học bổng Motorola tài trợ phần cho nghiên cứu nhóm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Y Liu, X Zhu, C Ma, L Zhang, “Multiple event detection in wireless sensor networks using compressed sensing,” in Proc ICT, Ayia Napa, Cyprus, May 8-11, 2011, pp 27-32, DOI: 10.1109/CTS.2011.5898935 [2] S Abdullah, S Bertalan, S Masar, A Coskun, I Castle, “A wireless sensor network for early forest fire detection and monitoring as a decision factor in the context of a complex integrated emergency response system,” in IEEE Workshop EESMS, Milan, Italy, Jul 24-25, 2017, DOI: 10.1109/ EESMS.2017.8052688 [3] W Ye, J Heidemann, D Estrin, “An energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks,” in: Proc 21st Annu Joint Conf IEEE Comput Commun Societies, New York, USA, Jun 23-27, pp 15671576, 2002 DOI: 10.1109/INFCOM.2002.1019408 [4] W Ye, J Heidemann, D Estrin, “Medium access control with coordinated adaptive sleeping for wireless sensor networks,” IEEE/ACM Trans Netw (ToN), vol 12, no 3, pp 493-506, 2004 DOI: 10.1109/TNET.2004.828953 [5] Y Sun, O Gurewitz, D.B Johnson, “RI-MAC: A receiver-initiated asynchronous duty cycle MAC protocol for dynamic traffic loads in wireless sensor networks, ” in: Proc 6th ACM Conf Embedded Netw Sensor Syst., USA, pp.1-14, 2008 DOI: 10.1145/1460412.1460414 [6] K Nguyen, V.H Nguyen, D.D Le, Y Ji, D.A Duong, S Yamada, ERIMAC, “An energy-harvested receiver-initiated MAC protocol for wireless sensor networks,” Int J Distrib Sensor Netw., vol 10, no 5, pp.1-8, 2014 DOI: 10.1155/2014/514169 [7] S C Kim, J H Jeon, and H J Park, “QoS aware energy-efficient (QAEE) MAC protocol for energy harvesting wireless sensor networks,” in Proc Int Conf Hybrid Information Technology, South Korea, pp 4148, 2012 DOI: 10.1007/978-3-642-32645-5_6 [8] H Kim and S.-G Min, “Priority-based QoS MAC protocol for wireless sensor networks,” in Proc IEEE Int Symp Parallel & Distributed Processing, Italy, May 23-29, pp 1-8, 2009 DOI: 10.1109/IPDPS.2009.5161184 [9] S Sarang, M Drieberg, A Awang, “Multi-priority based QoS MAC protocol for wireless sensor networks,” in: Proc 7th IEEE Int Conf Syst Eng and Technol (ICSET), Shah Alam, Malaysia, Oct 2-3, pp 54-58, 2017 DOI: 10.1109/ICSEngT.2017.8123420 [10] A Boulis, “Castalia: A simulator for wireless sensor networks and body area networks,” NICTA: National ICT Australia, 2011 [11] A Varga, OMNeT++ user manual version 4.6, OpenSim Ltd, 2014 [12] Texas Instruments “CC2420 single-chip 2.4 GHz RF transceiver,” Available [Online]: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2420.pdf (Truy nhập gần vào ngày 23/9/2018) Hình Tỷ lệ truyền gói thành cơng mạng sử dụng giao thức QAEE, MPQ PMME Hình cho thấy tỷ lệ truyền gói thành cơng ba giao thức QAEE, MPQ PMME Có thể thấy giao thức MAC ưu tiên đề xuất PMME giúp mạng hoạt động hiệu với tỷ lệ truyền gói thành cơng cao so với giao thức QAEE MPQ Việc sử dụng chế p-persistent giúp mạng tránh xung đột khơng đáng có sử dụng chế trì hỗn gói gửi theo xác suất Khi số lượng nút gửi tăng lên với QAEE mức độ xung đột tăng lên khiến tỷ lệ truyền gói thành cơng giảm xuống Số lần gửi lại yêu cầu truyền gói giới hạn thời gian sống gói tin không cho phép việc gửi lại thực nhiều lần dẫn đến sau nhiều lần yêu cầu gửi không thành cơng gói khơng thể tới đích trước hạn PMME tránh xung đột yêu cầu gửi việc gửi sớm RxBeacon, giúp gói tin chuyển tiếp tới đích với xác suất cao hơn, giúp tỷ lệ truyền gói thành cơng cao Với việc giãn yêu cầu gửi theo xác suất kết hợp với việc nhận Tx-Beacon gửi Rx-Beacon báo xác nhận nút gửi sớm, PMME nâng cao hiệu truyền gói, giúp gia tăng tỷ lệ truyền gói thành cơng cao hẳn QAEE cải thiện so với MPQ V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Trong báo này, đề xuất mô giao thức MAC ưu tiên cho mạng cảm biến không dây đa kiện 128 ... (tới N1) GIAO THỨC MAC ƯU TIÊN CHO MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY ĐA SỰ KIỆN PMME Ngủ, NAV+ thời gian ngẫu nhiên Mức ưu tiên B KHUÔN DẠNG CÁC BẢN TIN BEACON Giao thức MAC đề xuất sử dụng khuôn dạng... công cao hẳn QAEE cải thiện so với MPQ V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Trong báo này, đề xuất mô giao thức MAC ưu tiên cho mạng cảm biến không dây đa kiện 128 ... với lịch thức ngủ linh hoạt theo mức độ ưu tiên kiện Mục tiêu hướng tới nhóm nghiên cứu kết hợp xử lý ưu tiên lớp MAC lớp định tuyến để cải thiện hiệu cho mạng cảm biến không dây đa kiện đa bước