Định tuyến tin cậy trong mạng cảm biến không dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ĐỨC TỒN ĐỊNH TUYẾN TIN CẬY TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN NGỌC LAN HÀ NỘI - 2018 i Mục lục Mục lục i Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt iii Danh mục hình v Danh mục bảng vii Lời nói đầu Tóm tắt Abstract Chương 1: Tổng quan mạng cảm biến không dây 1.1 Các kịch mạng cảm biến 1.2 Mục tiêu tối ưu số liệu công nhận 1.3 Nguyên tắc thiết kế cho WSN 14 1.4 Các giao diện dịch vụ WSN 23 1.5 Khái niệm cổng 28 1.6 Kiến trúc mạng cảm biến 34 1.7 Các lớp chéo 35 1.8 Kết luận 42 Chương 2: Các giao thức định tuyến tin cậy 43 2.1 Giới thiệu 43 2.2 Các vấn đề độ tin cậy mạng cảm biến không dây 43 2.3 Tổng quan tin cậy truyền tải liệu mạng cảm biến 49 2.4 Phương pháp đề xuất 67 i 2.5 Kết luận 68 Chương 3: Giao thức RMST 69 3.1 Giới thiệu 69 3.2 Các lựa chọn kiến trúc 70 3.3 Kiến trúc RMST 74 3.4 Phân tích lần thử lại lớp MAC 81 3.5 Phân tích lớp truyền tải bước nhảy tới bước nhảy so với đầu cuối tới đầu cuối 83 3.6 Đánh giá RMST 85 3.7 Công việc liên quan 91 3.8 Kết luận 97 Kết luận 98 Tài liệu tham khảo 99 ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ABR Định tuyến dựa kết hợp ACK Xác nhận ADC Chuyển đổi tương tự số ARQ Yêu cầu ặp lại tự động ART Truyền tải tin cậy không đối xứng BIP Công suất thu phát quảng bá CSMA/ CA Đa truy nhập nhạy sóng mang tránh va chạm DHT Phân phối mớ lộn xộn DR Người dùng định DST Truyền tải nhạy cảm trễ DSR Định tuyến nguồn động DTSN Truyền tải phân phát cho mạng cảm biến EMI/RFI Nhiễu tần số vô tuyến điện từ ESRT Truyền tải tin cậy kiện tới sink FEC Hiệu chỉnh lỗi trước FFT Biến đổi Fourier nhanh IEEE Viện kỹ sư điện điện tử JPEG Nhóm chuyên gia chụp ảnh chung LBM Multicast theo vị trí LEACH Phân cấp cụm đáp ứng lượng thấp MAC Kiểm soát truy nhập trung bình MTU Đơn vị truyền tối đa NAT Dịch địa mạng OS Hệ điều hành OSI Kết nối hệ thống mở PGM Multicast chung thực dụng PORT Truyền tải đáng tin cậy hướng giá iii PSFQ Gửi chậm nhận nhanh QoS Chất lượng dịch vụ RAM Bộ nhớ truy cập tạm thời RDTS Dữ liệu dựa xóa liệu đáng tin cậy RMST Truyển tải đa đoạn tin cậy SACK Xác thực ACK SQL Truy vấn chuẩn ngôn ngữ SRM Khả mở rộng đáng tin cậy multicast SSA Thích ứng tín hiệu ổn định SSR Định tuyến ổn định tín hiệu TAG Tổ hợp dựa TCP Giao thức điều khiển truyền tải TTDD Dữ liệu hai tầng phổ biến UDP Giao thức liệu người dùng WFP Đợi gói WLAN Mạng khơng dây cục WSN Mạng cảm biến không dây iv Danh mục hình Hình 1.1 Ba dạng sink đơn giản, mạng cảm biến đơn bước nhảy Hình 1.2 Các mạng đa bước nhảy Hình 1.3 Đa nguồn đa sink Hình 1.4 Một sink di động qua mạng cảm biến Hình 1.5 Vùng nút cảm biến phát kiện 10 Hình 1.6 Hai khả đường cong nút vượt q tồn 14 Hình 1.7 Ví dụ tập hợp 17 Hình 1.8 Hai lựa chọn cho giao diện ứng dụng tới ngăn xếp giao thức 25 Hình 1.9 Một mạng cảm biến khơng dây với nút cổng, cho phép truy nhập từ xa qua Internet 29 Hình 1.10 Một trường hợp khai báo tới Alice cần định 31 Hình 1.11 u cầu thơng tin mạng cảm biến từ đầu cuối từ xa 31 Hình 1.12 Kết nối hai WSN với kênh qua Internet 33 Hình 1.13 Kiến trúc nút cảm biến 35 Hình 1.14 Kiến trúc WSN 36 Hình 2.1 Sự phân loại độ tin cậy WSN 46 Hình 2.2 Các chế xác nhận Explicit Implicit cho tái truyền 48 Hình 2.3 Cơ chế dư thừa sử dụng mã hóa xóa 49 Hình 2.4 Tỉ lệ thành cơng truyền đầu cuối tới đầu cuối 67 Hình 2.5 Tỉ lệ thành công sử dụng phục hồi trung hạn với EPX 68 Hình 3.1 Mối quan hệ RMST đến nút phổ biến 76 v Hình 3.2 Xác suất tới qua bước nhảy 82 Hình 3.3 Số lượng truyền cần gửi 10 mảnh qua 10 bước nhảy 85 Hình 3.4 Sơ đồ bố trí kiểm tra lưới điều khiển biểu diễn bán kính nút trung tâm đường từ nguốn tới sink ngược lại vi 86 Danh mục bảng Bảng 1.1 Sự khác kiến trúc OSI, WLAN WSN 37 Bảng 2.1 Sự so sánh giao thức truyền tải dựa truyền lại 66 Bảng 2.2 Sự so sánh kế hoạch dư thừa khác 66 Bảng 3.1 Số tổng cộng truyền cần gửi M mảnh qua N bước nhảy (với đệm/ không đệm) 84 Bảng 3.2 Đầu cuối tới đầu cuối xác thực ACK 87 Bảng 3.3 Bước nhảy tới bước nhảy xác thực NACK đệm 88 Bảng 3.4 Đầu cuối tới đầu cuối xác thực NACK 90 Bảng 3.5 Kiểm tra tỉ lệ lỗi cao 90 vii LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển vũ bão khoa học công nghệ phát triển mạng bao gồm mạng cảm biến không dây giá rẻ, tiêu thụ lượng nhiều chức nhận ý đáng kể Tuy nhiên, mạng cảm biến không dây phải đối mặt với thách thức, vấn đề nguồn lượng bị giới hạn Đã có nhiều nghiên cứu tập trung vào cải thiện khả sử dụng lượng hiệu lĩnh vực Trong tương lai không xa, ứng dụng mạng cảm biến không dây trở thành phần thiếu sống người phát huy điểm mạnh mà khơng phải mạng có mạng cảm biến không dây Dưới hướng dẫn tiến sĩ Trần Ngọc Lan, tơi tìm hiều đề tài “ Định tuyến tin cậy mạng cảm biến không dây” Luận văn chia làm ba chương gồm: Chương 1: Tổng quan mạng cảm biến không dây Chương 2: Những giao thức định tuyến tin cậy Chương 3: Giao thức RMST Tôi xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, dạy bảo tận tình thầy cô khoa điện tử viễn thông trường đại học Bách Khoa Hà Nội tiến sĩ Trần Ngọc Lan trình hướng dẫn tốt nghiệp Do thời gian nghiên cứu hồn thiện luận văn có hạn, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp từ thầy cô bạn Hà Nội, ngày 16 tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Đức Tồn Tóm tắt Luận văn bao gồm chương với nội dụng sau: Chương – Tổng quan mạng cảm biến không dây: Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng cảm biến không dây, lớp mạng cảm biến không dây Chương – Các giao thức định tuyến tin cậy: Phần giới thiệu tổng quan giao thức định tuyến tin cậy Chương – Giao thức RMST: Giới thiệu chi tiết giao thức RMST Nếu lưu trữ liệu nút làm lớp vận chuyển phục hồi bước nhảy, số dự kiến thử lại để di chuyển đoạn bước nhảy là: 𝑘−1 E[r(K)] = ∑∞ 𝑘=1 𝑘 𝑝ℎ (1 − 𝑝ℎ ) (3.7) Đối với trường hợp nhớ đệm, số lượng truyền dẫn liên kết khơn ngoan u cầu để có M mảnh H bước nhảy là: E [Tx(H,M)] = M N E [r (K)] (3.8) Điều quan trọng E[Tx(H,M)] phát triển nhanh với phương pháp không đệm M n tăng lên Ví dụ: giữ xác suất thành công có kết tích lũy Bảng 3.1 Những có ý nghĩa phân tích tìm kiếm tỷ lệ tổn thất loại bỏ lợi nhớ đệm lớp vận chuyển Chúng chứng minh phần cải thiện đáng kể cách nâng cao thử lại đếm cho ARQ lớp MAC Nếu giữ số mảnh số bước nhảy thay đổi xác suất cho thành công nhận đường cong hình 3.3 Tỷ lệ tổn thất trình bày cho lớp vận chuyển lớp MAC cần để có phần trăm lợi ích nhớ đệm sửa chữa bước nhảy tới bước nhảy để không quan trọng Nếu khơng có ARQ lớp MAC, tỷ lệ lớp vật lý cần phải thấp phần trăm Tỷ lệ tổn thất thấp phổ biến mạng có dây, khơng điển hình khơng dây 85 3.6 Đánh giá RMST Phần trình bày phân tích đơn giản độ tin cậy MAC mức độ truyền tải Chúng ta mô nghiên cứu việc thực RMST để đánh giá tương tác độ tin cậy lớp khác Phân tích cho thấy tầm quan trọng việc khôi phục bước nhảy tới bước nhảy, cư trú MAC lớp truyền tải (hoặc hai) Các thí nghiệm chạy ns-2 cách sử dụng lớp MAC 802.11 đạo khuếch tán gắn liền với nút không dây Các 802.11 MAC sử dụng khơng phải ARQ cho gói tin phát sóng ARQ cho gói unicast Sự khuếch tán có khả phân phát unicast tin nhắn MAC quảng bá Nó làm cách nhúng sở hữu địa nút gói Do khơng phải ARQ MAC unicast đạt cách phát sóng mạng lớp, làm giải địa unicast khuếch tán Các thông số thay đổi thí nghiệm bao gồm: Tỉ lệ lỗi: Điều đề cập đến lớp vật lý bị gói tin Trong ns-2, lỗi lớp vật lý tiêm gắn "mơ hình lỗi" cho nút Ba tỷ lệ lỗi sử dụng 86 thí nghiệm ban đầu: 0%, 1% 10% Một số thí nghiệm thực với tỷ lệ lỗi cao 20% 30% Đếm bước nhảy: Số bước nhảy cần thiết để qua lưới chữ nhật nút từ nguồn đến sink Bởi khuếch tán giao thức phát tuyến đường, điều thay đổi chút mô giới thực Số lần thử lại: Tham số áp dụng cho lớp MAC số ARQ Đó số lần thử lại lớp MAC cố trước từ bỏ truyền Kích thước Blob: Số byte truyền từ nguồn tới sink loạt mảnh Do số lượng lớn thí nghiệm có thể thực không gian vấn đề đa chiều này, ba số biến giữ liên tục: đếm bước nhảy (6 bước nhảy, 21 nút), thử lại (4), kích thước blob (5k) Mơ sử dụng lưới với nút giao tiếp với hàng xóm "ngay lập tức" (ví dụ nút trung tâm Hình 3.4 thấy tám hàng xóm) Nguồn đặt vị trí bên phải lưới sink đặt vị trí thấp bên trái Chúng ta chọn đơn giản topo để dễ đánh giá so sánh với phân tích Chúng ta thực RMST cảm biến nút kiểm tra lên kế hoạch để đánh giá tơ pơ thực tế 87 Các ghi mô tăng cường để đếm byte truyền, bao gồm CTS / RTS ACK byte ARQ dùng Các blob 5KB chia thành 50 100 byte mảnh chuyển từ nguồn tới sink qua lưới Tổng số byte truyền bao gồm kiểm sốt thơng điệp sử dụng khuếch tán để truyền bá quan tâm, củng cố đường dốc, trì quan tâm đường dốc theo thời gian Chúng ta chuẩn hóa tất kết cho chi phí gửi tin nhắn khơng có ARQ tầng truyền tải đầu, tức 87.818 byte Số đếm byte lý tưởng tính cách gửi tồn bộ 50 mảnh khơng có lỗi, khơng có MAC ARQ cấp khơng có kế hoạch truyền tải Số lượng bao gồm liên tục lưu lượng thông điệp trao đổi cách phổ biến để truyền bá lợi ích, thiết lập củng cố tuyến đường, không giữ trạng thái Nó bao gồm gói tin cao bao gồm tiêu đề xe kéo Điều cung cấp đường sở điều tốt mà đạt với độ tin cậy khơng cao Thí nghiệm mơ cá thể thể biến thể thấp lặp lại 10 lần để tính trung bình Thử nghiệm với tỷ lệ lỗi cao 10% lặp lại 20 lần 3.6.1 Vạch danh giới đầu cuối tới đầu cuối xác thực ACK Thử nghiệm tiến hành để thiết lập đường sở đạt với khuếch tán tiêu chuẩn mà không cần bổ sung lớp truyền tải Toàn tập hợp mảnh gửi đến khoảng thời gian đặn sink không đăng ký Kết tóm tắt bảng 3.2 88 Khơng đáng ngạc nhiên, khơng có lỗi lớp vật lý đầu liên quan đến việc gửi khung CTS / RTS ACK thực rõ ràng hàng Sử dụng ARQ, chí chọn lọc, bổ sung đáng kể đầu Hai cột bên phải cho thấy sử dụng xác thực ARQ hiệu khoảng 7% sử dụng ARQ cho gói ARQ chọn lọc hấp dẫn từ khía cạnh khác gói tin phát tuyến đường khơng có độ tin cậy tăng lên lớp MAC Điều cho phép lớp mạng (khuếch tán) để đưa định tốt tuyến đường tốt Kết cột không ARQ sụt giảm với tỷ lệ lỗi tăng lên Đây kết trực tiếp phân rã mũ theo độ mũ độ tin cậy thể hình 3.2 Rõ ràng, tỷ lệ lỗi trung bình cao, sử dụng ARQ lớp MAC, khơng có lớp truyền tải, có lợi 3.6.2 RMST với bước nhảy tới bước nhảy phục hồi đệm Trong thí nghiệm này, chạy lọc RMST chế độ nhớ đệm nút mạng lưới với NACK mạng Kết tóm tắt Bảng 3.3 Có hai kết đáng kể thử nghiệm So sánh cột cho ARQ xác thực ARQ từ thử nghiệm với kết thử nghiệm đầu tiên, thấy cải thiện trường hợp Điều dường cho thấy lớp vận chuyển bước nhảy tới bước nhảy phục hồi độ tin cậy có sẵn từ lớp MAC mạnh mẽ Tại thời gian, tập trung vào không ARQ tỷ lệ lỗi 10%, xem kết thú vị khác Sử dụng phục hồi bước nhảy tới bước nhảy 89 lớp truyền tải thay lớp MAC thêm 15% hiệu ARQ chọn lọc với tỷ lệ lỗi tương tự Kết làm cho xuất làm bước nhảy tới bước nhảy phục hồi lớp truyền tải thích hợp để làm Lớp MAC, nơi mà chi phí tin cậy trả cho gói unicast Phân tích nhật ký cho trường hợp cho thấy nhiều gói thăm dị khác gửi trước gia cố đường dẫn nguồn sink thiết lập Tuy nhiên, một đường thiết lập, phục hồi bước nhảy tới bước nhảy lớp truyền tải hiệu (khơng có ARQ đầu) Kết khơng ARQ (ở mức 10%) có phần rõ ràng ánh sáng phân rã hàm mũ xác suất đến số bước nhảy tăng tỷ lệ lỗi Tỷ lệ lỗi thoáng qua vượt 10% đường dẫn dài bước nhảy không phổ biến mạng cảm biến Các thông điệp lớp không vận chuyển sử dụng việc gia cố đường dẫn phải truyền từ sink tới nguồn Nếu xác suất thoả mãn đến vượt điểm định, khuếch tán có khó khăn thời gian bảo trì tuyến đường Một thí nghiệm thứ tư (xem đây) trình diễn kết phần 3.6.3 RMST với đầu cuối tới đầu cuối phục hồi Thử nghiệm chạy với lọc RMST chế độ không lưu trữ Chỉ phục hồi mạng lớp MAC cấu hình để sử dụng ARQ xác thực ARQ Việc phục hồi lớp truyền tải thực từ đầu đến cuối thông qua ACK gửi 90 dọc theo kênh sau từ sink tới nguồn Điều tương tự phục hồi vận tải truyền thống dây mạng Kết trình bày Bảng 3.4 Có hai quan sát quan trọng thực kết Trên đầu trang khơng có ARQ MAC, tỷ lệ lỗi 10% mơ khơng chấm dứt vịng 600 giây phân bổ Phân tích log cho thấy có nhiều lỗ mà yêu cầu NACK, có thời gian khó khăn làm cho từ sink đến nguồn Kết khơng đáng ngạc nhiên Nó đơn giản có nghĩa số loại bước nhảy tới bước nhảy yêu cầu cần thiết lớp MAC lớp truyền tải để thực đảm bảo phân phát Có kết quan trọng Nếu bạn so sánh hai cột cho ARQ xác thực ARQ với người thí nghiệm trước đó, bạn thấy khơng có thay đổi hiệu Phân tích đăng nhập so sánh tiết lộ ARQ lớp MAC xác thực ARQ làm NACK mà bước nhảy tới bước nhảy với đầu cuối tới đầu cuối NACK lớp truyền tải có khác biệt hiệu 3.6.4 Hiệu suất theo tỷ lệ lỗi cao 91 Mục đích thí nghiệm để tiếp tục kết phần ba thí nghiệm trước kết hợp MAC lớp truyền tải Trong mạng cảm biến, tổn thất tương quan nhiễu biểu lỗi tạm thời tỷ lệ cao Thử nghiệm thực đề án lựa chọn thực tốt với sai số 10% tỷ lệ Từ sơ đồ sử dụng ARQ lớp MAC, chọn người sử dụng ARQ chọn lọc Các chương trình khơng ARQ, trước tốt tất người khác, RMST chế độ lưu trữ MAC khơng có ARQ Kết tóm tắt bảng 3.5 Chúng ta thấy từ cột ARQ không vận chuyển lớp bước nhảy tới bước nhảy mà khơng có lớp MAC ARQ bị phá vỡ nơi 0,20 0,30 lỗi tỷ lệ Phân tích nhật ký cho thấy thơng điệp kiểm sốt tiêu chuẩn sử dụng khuếch tán tới củng cố trì đường thành công việc thành lập tuyến đường khả thi Với tỷ lệ lỗi 0,20 (xem dấu hoa thị bảng), đánh giá hiệu gây hiểu nhầm Phân tích log cho thấy số tiền vơ hạn thời gian (theo thứ tự phút) chi tiêu thiết lập tuyến đường khả thi Sự chậm trễ xem xét chấp nhận kiểm tra thực Lưu ý RMST chạy qua xác thực ARQ có nhiều hiệu tương tự hai chế độ nhớ đệm (bước nhảy tới bước nhảy) không đệm (đầu cuối tới đầu cuối) Có thêm số cân nhắc cần vấn đề Khi giao dịch với nhiều sink ứng dụng yêu cầu xử lý mạng nội bộ, thử nghiệm với giao thức độ tin cậy multicast dựa NACK, SRM PGM, chứng minh lợi để lưu trữ nút lựa chọn chiến lược 3.7 Cơng việc liên quan Có số lĩnh vực mà xem xét cho công việc liên quan: mạng cảm biến adhoc, TCP mạng không dây multicast kế hoạch truyền tải 3.7.1 Bộ cảm biến 92 Phần lớn cơng việc có liên quan đến độ tin cậy cảm biến mạng lưới liên quan đến việc khám phá bảo trì tuyến đường, truyền tải liệu đáng tin cậy Mạng ad-hoc di động sử dụng nhiều giao thức định tuyến liên quan đến việc tìm kiếm cao đường dẫn chất lượng Ví dụ: định tuyến thích nghi độ ổn định tín hiệu (SSA) cố gắng phân biệt tuyến đường chất lượng cao giám sát cường độ tín hiệu DSR phát tuyến đường thông qua lũ lụt, thường thực cách phát sóng mà khơng có ARQ Các tuyến đường chất lượng cao chọn thống kê nhiều thường xuyên TAG hệ thống tập hợp định tuyến dựa cho ad-hoc mạng cảm biến Việc xác định "những hàng xóm có khả năng" mối quan tâm lớn TAG, dựa vào kế hoạch nút giám sát chất lượng liên kết với cha mẹ chúng Khi nút thấy chất lượng (tỷ lệ mát) cha mẹ "Tồi tệ nhiều" so với phụ huynh tiềm khác, nút "cha mẹ lại" để cải thiện xác suất mát Điều giống với việc truyền dẫn thăm dò tin nhắn khuếch tán để khám phá đường tốt Khác thiết bị điều tra TAG việc sử dụng mạng nhớ đệm Việc lưu trữ TAG đề cập đến việc ghi nhớ "trạng thái" trẻ em (về giá trị sử dụng tập hợp) cung cấp sửa chữa cho gói tin cụ thể (TAG khơng đảm bảo vận chuyển liệu đáng tin cậy) Tuy nhiên thể nhớ đệm cải thiện mát cao lưới cảm biến PSFQ lớp truyền tải mơ hình cho mạng lưới cảm biến gần với công việc Nó đặc trưng bước nhảy tới bước nhảy phục hồi lỗi, yêu cầu sửa chữa qua NACK phân phối với tốc độ nhanh nguồn tốc độ truyền lưu trữ mạng PSFQ giả định để chạy lớp MAC không ARQ Hai kết quan trọng công việc họ việc phục hồi từ đầu đến cuối khơng thích hợp cho mạng cảm biến, hồi phục thực tốt lớp vận chuyển Sự thất bại hoàn toàn hồi phục cuối phù hợp với kết phân tích mơ 93 Chúng ta khác với gợi ý họ ARQ cung cấp tốt lớp vận chuyển thay MAC Nếu vận chuyển liệu dịch vụ mạng cảm biến hưởng lợi từ ARQ, sau làm cho tinh thần để đẩy ARQ cao lên số lượng lớn khả thi Tuy nhiên, mô phổ biến cho thấy thiếu định tuyến đáng tin cậy ngăn chặn hoạt động hoàn toàn mức cao tỷ lệ lỗi (hơn 30% bước nhảy) Nghiên cứu PSFQ làm không quan sát vấn đề chúng xem xét lý tưởng hóa, "đa dạng" multicast mơ thực định tuyến khỏi băng tần Bỏ qua vấn đề thiết lập tuyến đường, kết đồng ý với chúng nhớ đệm vận chuyển bước nhảy tới bước nhảy cải thiện hiệu suất, không tỷ lệ lỗi cao (30-70% họ quan sát), tỷ lệ thấp tới 10% Những kết luận khác dựa giả định cung cấp lượng hiệu lớp MAC với ARQ Chúng ta đồng ý RTS / CTS chế chế độ ad hoc 802.11 đắt cho hoạt động lâu dài địi hỏi phải nghe liên tục; xem xét công việc gần kế hoạch ARQ tiết kiệm lượng để giảm chi phí 3.7.2 TCP qua không dây Sự mở rộng TCP thành mạng không đồng bao gồm liên kết không dây mang lại số thú vị quan sát tính chất độ tin cậy không dây mạng Vấn đề rõ ràng giải điều tra TCP giả sử nguyên nhân gói tắc nghẽn mát liên kết Khi điều trường hợp, không dây, TCP hoạt động Một số giải pháp cho độ tin cậy bước nhảy tới bước nhảy cung cấp lớp liên kết mà không số lần thử cần thiết để cuối chuyển gói chuyển tiếp Những giả định khơng hồn tồn có liên quan mạng lưới cảm biến, nơi chi phí thử lớp liên kết xuất nút khơng cho gói liệu phải đưa vào tài khoản Các SACK (xác thực ACK) SMART nỗ lực để tinh chỉnh độ thơ tính chi tiết ACK tích lũy TCP Nghiên cứu TCP lớp liên kết nhận thức bao gồm việc sửa chữa liên kết 94 với tốc độ nhanh hơn thời gian chờ TCP thông báo rõ ràng, cho phép tổn thất không liên quan đến tắc nghẽn (tức gói tin bị giảm lớp liên kết) xác định để tái truyền thực mà khơng cần gọi điều khiển tắc nghẽn Giao thức Snoop đặt snoop agent trạm sở Các gói tin nhớ đệm Snoop từ người gửi xem lời cám ơn trùng lặp từ người nhận Họ cung cấp sửa chữa phần địa phương chắn người gửi từ việc kiểm soát tắc nghẽn cho tổn thất khơng dây Tuy nhiên, snoop cư trú trạm thường không áp dụng cho mạng lưới cảm biến đa kênh phân phối 3.7.3 Các lớp truyền tải multicast Các hệ thống phân phối multicast dựa IP thường giả định gói tin khơng thể tránh khỏi Thơng tin từ nguồn cụ thể thực lần liên kết, có nhóm đăng ký thành viên cư trú phân phối định tuyến trì giao thức thích nghi DVMRP PIM Những hiệu giới thiệu gặp khó khăn sử dụng unicast truyền thống phương pháp để hỗ trợ ứng dụng phân tán, chẳng hạn multicast thông tin đa phương tiện thời gian thực Số ba giao thức multicast mà đại diện cho lớp học khác giải pháp tin cậy là: RMTP, SRM, PGM Giao thức truyền tải đa tuyến đáng tin cậy dựa ACK giao thức để tránh vấn đề ACK tiếng âm kép thông qua hệ thống phân cấp nút mạng đặc biệt gọi định người nhận (DRs) DR nhận ACK từ nhiều lần xuống luồng gửi ACK tới DR dường lên đơn người gửi Họ làm nhớ đệm liệu mạng để đáp ứng tập nút đường xuống thiếu đoạn liệu Một số ý tưởng từ RMTP xuất để đồ tốt với chất phân bố mạng cảm biến Người ta nghĩ đến DRs người gửi ảo người nhận ảo Ngay nút đường xuống phân biệt DR người gửi thực Các nút đường lên 95 chúng gửi đến tập hợp nhỏ máy thu thực tế DRs Loại ẩn danh trách nhiệm phân phối xây dựng vào đạo phổ biến Giao thức multicast đáng tin cậy mở rộng, SRM, đảm bảo phân phối cuối liệu xếp cho tất thành viên nhóm multicast, thứ tự phân phát ACK tránh né tránh thực thông qua NACK, multicast người nhận không liên tục theo thứ tự số nhận thức Bởi NACK multicast, người nhận lưu trữ liệu lưu trữ câu hỏi khơi phục thiếu mảnh Một khía cạnh hấp dẫn SRM NACK dựa giao thức "theo yêu cầu" chất sửa chữa yêu cầu Một khía cạnh tiêu cực RMTP cho lưới cảm biến, nhiên, luồng điều khiển lưu lượng thông thường tỷ lệ mát Một vấn đề với SRM RMTP, điều khoản porting lưới cảm biến, phụ thuộc nghiêm ngặt vào RTT, có khác biệt lớn khơng dây PGM, multicast chung thực dụng, thương mại phát triển tiêu chuẩn độ tin cậy multicast Nó dựa chủ yếu vào công việc mạng thông qua định tuyến "PGM-aware" Đây chương trình dựa NACK NACK kiểm soát nhiều cách Khi người nhận nhận số thứ tự bị bỏ qua, thiết lập hẹn ngẫu nhiên lắng nghe cho phục hồi gói Bộ định tuyến PGM "cầu chì" NACK khơng chuyển tiếp NACK trùng lặp đường lên PGM cho phép lưu trữ mạng nội thông qua "các nhà sửa chữa địa phương định" (DLR) Một số ý tưởng PGM dường chuyển thành tốt kế hoạch vận chuyển cảm biến Định tuyến đường dẫn đảo ngược PGM từ người nhận đến bồn rửa chế sửa chữa đường dẫn gấu số giống với tăng cường đường dẫn khuếch tán đạo trình mơ hình sửa chữa Việc lưu trữ mạng cách nhận thức đường DLR phù hợp với chất phân bố lưới cảm biến thuật toán định tuyến Tuy nhiên, gia tăng kiểm sốt gói tin PGM khối lượng thực chi tiết làm cho thiết bị cảm biến cổng thẳng không thực tế 96 3.8 Kết luận Việc thực độ tin cậy tốt kiến trúc mạng cảm biến phân tán liên quan đến lớp vận chuyển lớp MAC Nó lợi ích để sử dụng MAC cấp ARQ cho kiểm sốt gói liệu unicast đường dẫn chọn để truyền liệu Các gói phát tuyến đường nên quảng bá mà khơng có chế độ tin cậy lớp MAC Việc khám phá định kỳ tuyến đường tốt phản ánh xác suất thống kê Để hỗ trợ phân phối đảm bảo mạng cảm biến, tỷ lệ lỗi cao, lớp vận chuyển dựa NACK chạy chọn lọc ARQ lớp MAC giải pháp thích hợp Chúng ta kết luận RMST tạo thành sở tốt để mở rộng ứng dụng khuếch tán trực tiếp vào yêu cầu phân phối đảm bảo phân mảnh / tái hợp Nó thúc đẩy điểm mạnh khuếch tán đồng thời giảm thiểu tối đa chi phí cần thiết Các nguyên tắc áp dụng việc tạo RMST áp dụng cho giao thức định tuyến mạng cảm biến khác Các ứng dụng yêu cầu xử lý mạng số sink có dung lượng lớn hưởng lợi từ khả RMST cấu hình động cho nhớ đệm 97 Kết luận Truyền tải liệu đáng tin cậy mạng cảm biến không dây vấn đề chịu ảnh hưởng lớp vật lý, lớp MAC, lớp mạng lớp truyền tải Bởi mạng cảm biến bị ràng buộc nguồn lực nghiêm ngặt triển khai tổ chức đơn lẻ, chúng khuyến khích xem lại hạ tầng truyền thống bị ràng buộc dịch vụ chuẩn hóa độ tin cậy RMST cung cấp phân phát đảm bảo phân mảnh / tái hợp cho ứng dụng yêu cầu chúng RMST giao thức NACK dựa lựa chọn mà cấu hình để lưu trữ sửa chữa mạng Các thách thức mạng cảm biến khơng dây kể đến là: chất lượng hệ thống, nhu cầu tảng kiến trúc, lượng truy nhập, truyền thông thời gian thực vấn đề bảo mật Đây vấn đề cần giải trình phát triển mạng cảm biến khơng dây Qua qúa trình nghiên cứu, luận văn nêu giao thức định tuyến tin cậy sử dụng mạng cảm biến không dây, đặc biệt RMST Hướng phát triển luận văn giải thách thức trình phát triển mạng cảm biến không dây 98 Tài liệu tham khảo: Holger Karl, Andreas Wilig, Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks, 2005 Kazem Sohraby, Daniel Minoli, Taieb Znati, Wireless Sensor Networks Technology, Protocols, and Applications, 2007 Waltenegus Dargie, Christian Poellabauer, Fundamentals of Wireless Sensor Networks Theory and Practice , 2010 Fred Stann, John Heidemann, RMST: Reialbe Data Transport in Sensor Network, 2003 S Lavanya, S Prakasm, Reliable Techniques for Data Transfer in Wireless Sensor Networks, 2014 Muhammad Adeel Mahmood, Winston Seah, Reliability in Wireless Sensor Networks: Survey and Challenges Ahead, 2012 Yogesh Sankarasubramaniam, Ozguz B Akan, Ian F Akyildiz, ESRT: Event to Sink Reliable Transport in Wireless Sensor Networks, 2003 Ian F Akyildiz, Mehmet Can Vuran, Wireless Sensor Networks, 2010 Ahmad Abed Alhameed Alkhatib, Gurvinder Singh Baicher, Wireless Sensor Network Architecture, 2012 10 Muhammad R Ahmed, Xu Huang, Dharmandra Sharma, Hongyan Cui, Wireless Sensor Network: Characteristics and Architectures, 2012 11 Farizah Yunus, Nor-Syahidatul N Ismail, Sharifah H S Ariffin, A A Shahidan, Norsheila Fisal, Sharifah K Syed-Yusof, Proposed Transport Protocol for Reliable Data Transfer in Wireless Sensor Network, 2011 12 M Kosanovic, M Stojcev, Reliable Transport of Data in Wireless Sensor Network, 2008 99 ... quan mạng cảm biến không dây: Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng cảm biến không dây, lớp mạng cảm biến không dây Chương – Các giao thức định tuyến tin cậy: Phần giới thiệu tổng quan giao thức định. .. hiều đề tài “ Định tuyến tin cậy mạng cảm biến không dây? ?? Luận văn chia làm ba chương gồm: Chương 1: Tổng quan mạng cảm biến không dây Chương 2: Những giao thức định tuyến tin cậy Chương 3: Giao... nhận Vì độ tin cậy vấn đề lớn mạng cảm biến 2.2 Các vấn đề độ tin cậy mạng cảm biến không dây Độ tin cậy định nghĩa "khả mạng để đảm bảo truyền liệu trạng thái liên tục thay đổi cấu trúc mạng" Phân