Các kỹ thuật định tuyến trong mạng cảm biến không dây

Một phần của tài liệu Nghiên cứu và thiết kế Mạng cảm biến không dây phục vụ cảnh báo trượt lở đất (Trang 25)

Do những đặc điểm riêng biệt mà định tuyến trong mạng cảm biến không dây phải đối mặt với rất nhiều vấn đề. Một số giải thuật mới đã được đưa ra để giải quyết vấn đề định tuyến dữ liệu trong mạng cảm biến không dây. Các thuật toán xây dựng

phải đáp ứng được các yêu cầu về ứng dụng và cấu trúc, cũng như các đặc điểm riêng của mạng. Mặc dù mạng cảm biến có khá nhiều điểm tương đồng so với các mạng tùy biến ad-hoc có dây và không dây nhưng chúng cũng có một số các đặc tính duy nhất mà tạo cho chúng tồn tại thành mạng riêng.

Có nhiều cách phân loại các giao thức chọn đường trong WSN. Ngoài cách phân chia làm ba loại giao thức là định tuyến trung tâm dữ liệu, định tuyến phân cấp

định tuyến dựa vào vị trí. Việc chọn đường trong WSN còn có thể được chia thành chọn đường ngang hàng, chọn đường phân cấp và chọn đường dựa theo vị trí tùy thuộc vào cấu trúc mạng. Để khái quát, có thể sử dụng phân loại theo cấu trúc mạng và cơ chế hoạt động của giao thức (tiêu chuẩn chọn đường) như hình 2.7.

Hình 2. 6: Phân loại giao thức chọn đường trong WSN.

Giao thức định tuyến trung tâm dữ liệu: hay còn gọi là giao thức phân tuyến ngang hàng, trong đó các nút có vai trò như nhau. Trong mạng ngang hàng mỗi nút cảm biến có một vai trò giống nhau và các nút cảm biến kết hợp với nhau để thực hiện nhiệm vụ của mạng. Do số lượng các nút cảm biến là lớn, nên không khả thi để chỉ định một định dạng toàn cầu cho mỗi nút. Trong giao thức định tuyến này, các nút cơ sở gửi truy vấn đến một số vùng và chờ đợi dữ liệu từ vị trí cảm biến trong vùng được lựa chọn. Các giao thức SPIN, Directed diffusion là các giao thức cơ bản dựa trên định tuyến tập trung dữ liệu và tiết kiệm năng lượng thông qua việc tích hợp dữ liệu và loại bỏ sự dư thừa dữ liệu.

Giao thức định tuyến phân cấp: Trong loại giao thức này các nút mạng tự tổ chức thành các cụm, các nút cảm biến có năng lượng cao hơn đóng vai trò là nút chủ được sử dụng để xử lý và gửi thông tin trong khi các nút có năng lượng thấp hơn được sử dụng để cảm nhận, thu thập dữ liệu và truyền về các nút chủ trong cụm. Việc tạo thành các cụm có khả năng làm giảm tiêu thụ năng lượng và kéo dài thời gian sống của mạng. Mục đích chính của giao thức này là để duy trì hiệu quả việc tiêu thụ năng lượng của các nút cảm biến bằng việc đặt chúng trong giao tiếp đa chặng (multihop) trong một cụm cụ thể và bằng việc thực hiện tập trung và hợp nhất dữ liệu để giảm số

Giao thức chọn đƣờng trong WSN Cấu trúc mạng Chế độ hoạt động Chọn đường ngang hàng Chọn đường phân cấp Chọn đường theo vị trí Chọn đường hỏi/ đáp Chọn đường đa đường Chọn đường theo yêu cầu Chọn đường theo QoS Chọn đường liên kết

bản tin được truyền đến trạm gốc. Sự hình thành các cụm chủ yếu dựa trên năng lượng dự trữ của nút và vùng lân cận của nút so với các nút chủ của cụm. Giao thức định tuyến tương thích năng lượng thấp LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierachy) là một trong số những cách tiếp cận định tuyến phân cấp đầu tiên cho mạng cảm biến. Ý tưởng của LEACH là động lực cho rất nhiều giao thức định tuyến phân cấp sau này phát triển.

Giao thức định tuyến dựa vào vị trí: Hầu hết các giao thức định tuyến cho mạng cảm biến đều yêu cầu thông tin về vị trí của các nút cảm biến, để có thể tính toán khoảng cách giữa hai nút xác định, từ đó ước lượng được năng lượng cần thiết. Trong giao thức định tuyến này, vị trí của các nút có thể thu được bằng cách trao đổi các bản tin giữa các nút lân cận hoặc lấy trực tiếp thông qua hệ thống định vị toàn cầu nếu nút được trang bị một bộ thu GPS công suất nhỏ. Việc dùng thông tin vị trí vào định tuyến góp phần sử dụng hiệu quả năng lượng và tiết kiệm năng lượng cho toàn mạng. Giao thức GAF và GEAR là những giao thức cơ bản thuộc loại giao thức định tuyến dựa vào vị trí.

Một phần của tài liệu Nghiên cứu và thiết kế Mạng cảm biến không dây phục vụ cảnh báo trượt lở đất (Trang 25)