Mụ tả tỏc vụ được đặt tờn (vớ dụ: interest) thường được xem vào trong mạng tại một số nốt (cú thể là chuyờn quyền như sink). Nốt sink tạo ra một trạng thỏi tỏc vụ mà nú sẽ được làm trong sau thời gian được xỏc định bởi thuộc tớnh duration.
Với mỗi tỏc vụ đang hoạt động, sink theo định kỳ quảng bỏ một
interest tới tất cả cỏc hàng xúm của nú (cỏc phương phỏp gửi interest hiệu quả
hơn sẽ được trỡnh bày sau). Interest khởi tạo này cũng chứa cỏc thuộc tớnh như miờu tả trong Mục 2.3.1. Thuộc tớnh interval xỏc định một tốc độ dữ liệu sự kiện (Do đú, tốc độ dữ liệu là 100 sự kiện trờn giõy trong vớ dụ đú). Tuy nhiờn, khụng giống với vớ dụ đú, thuộc tớnh interval trong interest khởi tạo này là lớn hơn nhiều. Vỡ cú tớnh thăm dũ, interest khởi tạo cú xu hướng xỏc
định xem cú nốt cảm biến nào phỏt hiện được động vật bốn chõn hay khụng. Bởi vậy, interest cú tớnh thăm dũ khởi tạo xỏc định một tốc độ dữ liệu thấp (vớ dụ: 1 sự kiện trờn giõy). Đõy khụng phải là sự lựa chọn duy nhất, nhưng nú thể hiện được sự cõn bằng cỏc yếu tốđể cú được hiệu năng tốt. Vỡ vị trớ nguồn khụng được xỏc định một cỏch chớnh xỏc, cỏc interest cần phải được quảng bỏ vượt ra ngoài phạm vi của mạng cảm biến. Kết quả là, nếu sink đó lựa chọn
được một tốc độ dữ liệu khởi tạo cao hơn, thỡ cú thể sẽ phải tiờu thụ năng lượng lớn hơn bởi phải quảng bỏ dữ liệu cảm biến rộng hơn. Tuy nhiờn, với tốc độ dữ liệu khởi tạo lớn cao hơn, thời gian đạt được kết quả khảo sỏt độ
chớnh xỏc cao lại giảm đi. Tốc độ dữ liệu cao hơn như mong muốn cú thểđạt
được bằng sự tăng cường (sẽ được trỡnh bày trong Mục 2.3.4). Bởi vậy,
interest khởi tạo được mụ tả như sau:
type = four-legged animal interval = 1 s
rect = [-100, 200, 200, 400] timestamp = 01:20:40 expiresAt = 01:30:40
Trước khi tụi mụ tả cỏch xử lý cỏc interest, tụi muốn nhấn mạnh rằng
interest là một trạng thỏi mềm mà sẽđược làm trong một cỏch định kỳ bởi cỏc
sink. Cỏc interest định kỳ từsink là cần thiết bởi vỡ cỏc interestđược truyền đi khụng tin cậy. Để làm trong một cỏch định kỳ interest, sink đơn giản gửi lại cựng một interest với thuộc tớnh timestamp tăng lờn 1 đơn vị.
Mọi nốt cảm biến duy trỡ một bộ nhớ đệm interest. Mỗi thành phần trong bộ nhớ đệm tương ứng với một interest riờng biệt. Hai interest là phõn biệt, trong vớ dụ tụi đưa ra, nếu thuộc tớnh type của chỳng khỏc nhau, hoặc cỏc thuộc tớnh rect là (cú thể khụng hoàn toàn) tỏch rời nhau. Mặt khỏc, hai
interest này khớp với nhau. Cỏc interest khụng chứa thụng tin về sink nhưng lại chứa thụng tin về nốt cảm biến ngay phớa trước chỳng. Định nghĩa về
interest phõn biệt cũng cho phộp sựtổng hợp interest. Hai interest I1 và I2 (với
type phõn biệt và hoàn toàn trựng khớp về thuộc tớnh rect nhưng khỏc nhau về
thuộc tớnh interval) cú thể (trong một số trường hợp) được thể hiện bằng một mục interest đơn.
Một mục interest trong bộ nhớ đệm chứa nhiều trường. Một trường
timestamp chỉ ra thời gian xảy ra sự so sỏnh khớp interest nhận được cuối cựng. Mục interest cũng chứa nhiều trường gradient (lờn tới 1 / 1 hàng xúm). Mỗi gradient chứa một trường tốc độ dữ liệu (do hàng xúm tương ứng yờu cầu và được kế thừa từ thuộc tớnh interval của interest). Trường duration chỉ
ra thời gian thực xấp xỉ của gradient và interest. Gradient được sử dụng cho quảng bỏ dữ liệu như miờu tả trong Mục 1.3.3. (Với cỏc ứng dụng bắt-sự kiện, mỗi gradient chứa một loại gradient thay thế tốc độ dữ liệu. Cú hai loại
gradient: một gradient thăm dũ và một gradient dữ liệu. Cỏc gradient thăm dũ cú xu hướng dành cho thiết lập và sửa đường dẫn trong khi cỏc gradient dữ liệu là dành cho việc gửi dữ liệu thật. Loại gradient mặc định là thăm dũ).
Khi một nốt cảm biến nhận được một interest, nú kiểm tra xem interest
cú tồn tại trong bộ nhớđệm khụng. Nếu khụng cú interest nào tồn tại, nốt cảm biến tạo một mục interest và xỏc định cỏc trường của mục interest từ interest
nhận được. Mục này chứa một gradient đơn trỏ tới hàng xúm mà từ đú nốt cảm biến nhận được interest, với tốc độ dữ liệu sự kiện nhất định. Trong vớ dụ, một hàng xúm của sink sẽ tạo ra một mục interest với một gradient của một sự kiện trong 1 giõy hướng tới sink. Bởi vậy, cần phải phõn biệt từng hàng xúm riờng. Bất kỳ bộ định danh hàng xúm đơn nhất cục bộ nào cũng cú thể ỏp dụng được. Nếu cú mục interest trựng khớp, nhưng khụng cú gradient
nào cho nốt gửi interest, nốt cảm biến sẽ thờm một gradient hướng tới hàng xúm đú và cập nhật cỏc trường timestamp, duration sao cho phự hợp. Cuối cựng, nếu cú cả mục interest và gradient, nốt cảm biến chỉ đơn giản là cập nhật cỏc trường timestamp và duration.
Gradient hết hạn sẽ bị loại bỏ ra khỏi mục interest của nú, nhưng khụng phải tất cả cỏc gradientđều hết hạn cựng một thời điểm. Vớ dụ, nếu hai
sink gửi cỏc interest phõn biệt với cỏc thời gian hết hạn khỏc nhau, một số nốt cảm biến trong mạng cú thể cú một mục interest với những thời gian hết hạn
gradient khỏc nhau. Khi tất cả cỏc gradient trong một mục interest hết hạn, mục interest sẽ bị loại bỏ khỏi bộ nhớđệm.
Sau khi nhận được một interest, một nốt cảm biến cú thể quyết định gửi lại interest tới một số hàng xúm của nú. Với cỏc hàng xúm của nú, interest (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
này xuất hiện ở dạng nguyờn thủy từ nốt gửi, mặc dự một sink ở xa cú thể là nguồn gốc thực sự phỏt sinh ra interest. Với giao tỏc cục bộ hoàn toàn như
cỏc interest nhận được đều được gửi lại. Bằng cỏch sử dụng bộ nhớ đệm
interest, một nốt cảm biến cú thểlờđi một interest nhận được nếu nốt mới gửi lại một interest trựng khớp.
Thường thỡ cú nhiều lựa chọn cho cỏc hàng xúm để gửi lại interest. Lựa chọn đơn giản nhất là quảng bỏ lại bản tin interest tới tất cả cỏc hàng xúm. Lựa chọn này là hợp lý trong sự vắng mặt của thụng tin về cỏc nốt cảm biến mà cú thể thỏa món interest. Trong vớ dụ tụi đưa ra, cũng cú thể cú khả năng thực hiện định tuyến theo địa lý interest hoặc giới hạn phạm vi quảng bỏ
intersest, bằng cỏch sử dụng một số kỹ thuật đó được miờu tả trong tài liệu [RF04, RF05, RF06, RF07], để tiết kiệm năng lượng. Cuối cựng, trong một mạng cảm biến khụng di động, một nốt cảm biến cú thể sử dụng dữ liệu lưu trong bộ nhớ đệm để định hướng cỏc interest. Vớ dụ, nếu để đỏp ứng một
interest trước đú, một nốt cảm biến nghe từ một số hàng xúm C dữ liệu được gửi bởi một số cảm biến trong vựng xỏc định bởi thuộc tớnh rect, nú cú thể
hướng bản tin interest này tới C, mà khụng quảng bỏ tới tất cả cỏc hàng xúm.
Sau khi cỏc interest đó được quảng bỏ, tất cả cỏc nốt cảm biến thiết lập cỏc gradient (Hỡnh 2.2). Khỏc với mụ tả đơn giản (Hỡnh 2.1(b)), mọi cặp nốt cảm biến là hàng xúm của nhau đều thiết lập một gradient hướng tới nhau, như một hệ quả cốt yếu của cỏc giao tỏc cục bộ. Một interest khụng chứa thụng tin về một sink. Do đú, khi một nốt cảm biến nhận được một interest, nú khụng cú khả năng xỏc định được cú truyền interest ngược lại nốt cảm biến khụng bởi vỡ sẽ xảy ra hiện lượng lặp, interest được truyền đi bằng cỏch sử dụng một đường khỏc, hoặc interest giống hệt như vậy sẽ được sinh ra từ
một sink khỏc. Gradient lưỡng-hướng như vậy cú thể khiến một nốt cảm biến nhận được một bản sao của cỏc sự kiện tốc độ dữ liệu thấp từ mỗi một hàng xúm của nú. Tuy nhiờn, kỹ thuật này cú thể giỳp khụi phục nhanh hơn những
đường bị lỗi hoặc tăng cường những đường theo kinh nghiệm tốt hơn, và khụng xảy ra những hiện tượng lặp dai dẳng.
Thường thỡ một gradient bao gồm một giỏ trị và một hướng để gửi đi cỏc sự kiện. Trong một mạng cảm biến, giỏ trị gradient là tốc độ dữ liệu. Mụ hỡnh Directed Diffusion giỳp cho nhà thiết kế cú thể tự dọ gắn những ngữ
nghĩa khỏc nhau cho cỏc giỏ trị gradient (vớ dụ, cỏc gradient tốc độ bỏo cỏo sự
kiện trong mạng cảm biến của chỳng ta, cỏc gradient forwarding theo xỏc xuất trong cỏc mạng cảm biến khỏc cho cõn bằng tải, cỏc gradient thăm dũ và dữ liệu trong cỏc ứng dụng bắt-sự kiện).
Những quy tắc quảng bỏ interest và ngữ nghĩa gradient mụ tả trong phần này là dành cho một loại tỏc vụ riờng. Thường thỡ một mạng cảm biến cú thể hỗ trợ nhiều loại tỏc vụ khỏc nhau. Những quy tắc quảng bỏ interest và ngữ nghĩa gradient cú thể khỏc nhau đối với những loại tỏc vụ khỏc nhau. Vớ dụ, một loại tỏc vụ cú dạng “Đếm số lượng động vật bốn-chõn phõn biệt trong hỡnh chữ nhật R phỏt hiện được sau T giõy” cú thể khụng phự hợp với cỏc
interest là tương tự (vớ dụ, mục interest, quy tắc phõn phối lại interest). Tụi dự định chọn lọc những sự tương tự này vào trong một cơ sở truyền tin (diffusion substrate) tại mỗi nốt sao cho những nhà thiết kế mạng cảm biến cú thể sử
dụng một thư viện cỏc kỹ thuật quảng bỏ interest cho những loại tỏc vụ khỏc nhau.
2.2.3. Truyền bỏ dữ liệu.
Sau khi một nốt cảm biến trong vựng xỏc định nhận được một interest, nốt cảm biến lập lịch cho những cảm biến cục bộ tuyển tập mẫu (để tiết kiệm năng lượng, cỏc cảm biến được tắt cho đến khi được lập lịch). Trong luận văn này, tụi khụng thảo luận chi tiết nhưng thuật toỏn phỏt hiện mục tiờu. Núi một cỏch ngắn gọn, những thuật toỏn này chỉ đơn giản là khớp những mẫu súng lấy mẫu với một thư viện mẫu đó được chuẩn bị trước (dựa trờn quan sỏt rằng tiếng động phỏt ra và sự rung chuyển mặt đất gõy ra bởi bước chõn của động vật bốn chõn là khỏc với, vớ dụ, loài người). Súng lấy mẫu đó cho cú thể khớp với súng lưu trữ ở những mức độ khỏc nhau, nờn những thuật toỏn thường kốm theo một mức độ tin cậy với sự khớp nhau đú. Ngoài ra, cường độ của súng lấy mẫu cú thểđại khỏi chỉ ra khoảng cỏch tới nơi phỏt sinh tớn hiệu cho dựng cú thể là khụng cú hướng.
Một nốt cảm biến, mà phỏt hiện một mục tiờu, tỡm trong bộ nhớ đệm
interest của nú một mục interest trựng khớp. Trong vớ dụ này, một mục được coi là khớp với mục tiờu nếu thuộc tớnh rect của nú bao hàm ước lượng vị trớ của mục tiờu và thuộc tớnh type của nú khớp với type của mục tiờu. Đến khi tỡm thấy một mục, nốt cảm biến tớnh toỏn tốc độ sự kiện yờu cầu cao nhất cựng với tất cả cỏc gradientđi ra của nú. Sau đú nốt cảm biến lập lịch cho hệ
cảm biến con của nú sinh ra mẫu sự kiện với tốc độ sự kiện cao nhất đú. Trong vớ dụ này, tốc độ dữ liệu khởi tạo là một sự kiện trờn giõy cho đến khi
cú sự ỏp dụng sự tăng cường. Cũng giống như một nốt nguồn, nốt cảm biến thực hiện gửi đơn (unicast) tới mỗi hàng xúm tương ứng với mỗi gradient đi ra của nú, một sự kiện mỗi giõy theo dạng:
type = four-legged animal //loại động vật nhỡn thấy instance = elephant //trường hợp của loại này location = [125, 220] //ước lượng vị trớ
intensity = 0.6 //ước lượng biờn độ tớn hiệu
confidence = 0.85 //độ tin cậy của ước lượng timestamp = 01:20:40 //thời gian khi sinh ra sự kiện
Với cỏc ứng dụng bắt sự kiện, khụng cú tốc độ dữ liệu rừ ràng. Một nguồn sinh ra dữ liệu mỗi khi những điều kiện nhất định được thỏa món. Dữ
liệu cú thểđược phõn chia thành hai loại: thăm dũ và khụng thăm dũ. Một sự
kiện được đỏnh dấu là thăm dũ nếu nguồn khụng cú gradient dữ liệu hoặc nguồn đó sinh ra sự kiện khụng thăm dũ bờn trong một cửa sổ thời gian (hoặc cỏc sự kiện). Cỏc sự kiện thăm dũ được gửi cựng với tất cả cỏc gradient đi ra trong khi cỏc sự kiện khụng thăm dũ được gửi đi chỉ cựng với cỏc gradient dữ
liệu.
Một nốt cảm biến mà nhận một sự kiện từ cỏc hàng xúm của nú cũng tỡm trong bộ nhớ đệm interest của nú một mục interest trựng khớp. Nếu khụng tồn tại sự trựng khớp nào, sự kiện sẽ bị loại bỏ. Nếu cú tồn tại, nốt cảm biến tỡm dữ liệu trong bộ nhớđệm (gắn với mục interest trựng khớp) một mục dữ liệu trựng khớp để phỏt hiện và bảo vệ khỏi bị lặp dữ liệu. Nếu một sự kiện nhận được khớp với một mục dữ liệu, sự kiện sẽ bị loại bỏ. Ngược lại, sự kiện nhận được sẽđược thờm vào bộ nhớ đệm dữ liệu và gửi lại cho cỏc hàng xúm của nốt cảm biến. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Một nốt cảm biến cũng cú thể kiểm tra bộ nhớ đệm dữ liệu của nú để
xỏc định tốc độ dữ liệu của cỏc sự kiện nhận được. Để gửi lại một sự kiện đó nhận được, nốt cảm biến cần kiểm tra danh sỏch gradient của mục interest
trựng khớp. Nếu cỏc gradient cú tốc độ dữ liệu lớn hơn hoặc bằng tốc độ của cỏc sự kiện nhận được, nốt cảm biến cú thể chỉ đơn giản là gửi sự kiện nhận
được tới những hàng xúm tương ứng. Tuy nhiờn, nếu cỏc gradient cú tốc độ
dữ liệu thấp hơn, nốt cảm biến cú thểchuyển đổi thấp xuống những gradient
phự hợp. Cụ thể, một nốt cảm biến cú thể đó nhận được dữ liệu ở tốc độ 100 sự kiện trờn giõy, nhưng một trong số gradient của nú (vớ dụ, được thiết lập bởi sink thứ hai phỏt sinh một tỏc vụ khụng phõn biệt với một tham sốinterval
lớn hơn) cú tốc độ 50 sự kiện trờn giõy. Trong vớ dụ này, nốt cảm biến cú thể
chỉ gửi mọi sự kiện lặp tới hàng xúm tương ứng.
2.2.4. Tăng cường cho quỏ trỡnh khởi tạo và lược bớt đường.
Trong vớ dụ của tụi, sink khởi đầu quảng bỏ một interest cho những sự
kiện tốc độ thấp (một sự kiện trờn giõy) và lặp đi lặp lại việc này. Tụi gọi những sự kiện này là thăm dũ, vỡ chỳng cú xu hướng thiết lập và khụi phục
đường đi. Tụi gọi những gradient thiết lập những sự kiện thăm dũ là những
gradient thăm dũ. Khi những nốt nguồn phỏt hiện một mục tiờu trựng khớp, chỳng gửi những sự kiện thăm dũ (cú thể theo nhiều đường) tới sink. Sau khi
sink nhận được những sự kiện thăm dũ này, nú củng cố ớt nhất một hàng xúm nhất định để “kộo xuống” dữ liệu thực (vớ dụ, cỏc sự kiện với tốc độ dữ liệu cao hơn cho phộp theo dừi mục tiờu chất lượng cao). Tụi gọi những gradient
thiết lập cho những sự kiện theo dừi chất lượng cao là những gradient dữ liệu.
Một vớ dụ của những quy tắc cục bộ điều khiển dữ liệu cho sự tăng cường là tăng cường bất kỳ hàng xúm nào mà từ đú một nốt cảm biến nhận
được một sự kiện thăm dũ phõn biệt. Để tăng cường hàng xúm này, sink gửi lại interest ban đầu nhưng với một tham sốinterval nhỏ hơn (vớ dụ, tốc độ dữ
liệu cao hơn):
type = four-legged animal interval = 10 ms
rect = [-100, 200, 200, 400] timestamp = 01:22:35 expireAt = 01:30:40
Với những ứng dụng bắt sự kiện, khụng cú thuộc tớnh interval nào cho việc phõn biệt giữa một interest mà một sự tăng cường. Do đú, tụi cài đặt một thụng điệp tăng cường khẳng định thay cho việc sử dụng thụng điệp interest
nguyờn thủy. Thụng điệp tăng cường này là tương tự với thụng điệp interest
nguyờn thủy nhưng khỏc nhau về loại thụng điệp.
Khi nốt hàng xúm nhận được sự tăng cường này, cần chỳ ý rằng nú đó cú một gradient hướng tới nốt tạo ra sự tăng cường này nhưng ở tốc độ sự
kiện thấp hơn tốc độ xỏc định trong interest này. Nếu tốc độ sự kiện mới này cũng cao hơn tất cả cỏc gradient đang tồn tại, nốt cảm biến cũng phải tăng