6. Cấu trúc của luận án
2.2.3 Giao thức định tuyến dựa trên dữ liệu (Data centric protocols)
Trong nhiều ứng dụng của mạng cảm ứng thì việc xác định số nhận dạng toàn cầu cho từng nút là không khả thi. Việc thiếu số nhận dạng toàn cầu cùng với việc triển khai ngẫu nhiên các nút gây khó khăn trong việc chọn ra tập hợp các nút chuyên dụng. Vì thế dữ liệu được truyền từ mọi nút trong vùng triển khai với độ dư thừa đáng kể, nên việc sử dụng năng lượng sẽ không hiệu quả. Do vậy, người ta đã đưa ra các giao thức định tuyến mà có khả năng chọn ra tập hợp các nút và thực hiện tập trung dữ liệu trong suốt quá trình truyền. Điều này đã dẫn đến ý tưởng về giao thức dựa trên dữ liệu. Trong giao thức định tuyến này, Sink gửi yêu cầu đến các vùng xác định và đợi dữ liệu từ các cảm biến đã được chọn trước trong vùng. SPIN là giao thức đầu tiên thuộc loại này mà đã đề cập đến việc dàn xếp dữ liệu giữa các nút để giảm bớt sự dư thừa dữ liệu và tiết kiệm năng lượng. Sau đó Directed Diffusion (truyền tin trực tiếp) được phát triển và là một giao thức rất đáng chú ý trong định tuyến dựa trên dữ liệu. 𝑃(𝑖)= { 𝑃𝑜𝑝𝑡 . 𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) 𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑎).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟)𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑎𝑑𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑏).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) 𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑢).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) 𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑢𝑙𝑡𝑟𝑎 − 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟 𝑛𝑜𝑑𝑒 (2.17)
2.2.3.1 SPIN (Sensor protocols for information via negotiation)
SPIN [56], [57] là giao thức cảm biến thông qua sự đàm phán dữ liệu. Mục tiêu chính của giao thức này đó là tập trung việc quan sát môi trường có hiệu quả bằng một số các nút cảm biến riêng biệt trong toàn bộ mạng. Nguyên lý của giao thức này đó là sự thích ứng về tài nguyên và sắp xếp dữ liệu. Ý nghĩa của việc đàm phán dữ liệu (data negotiation) này là các nút trong SPIN sẽ biết về nội dung của dữ liệu trước khi bất kỳ dữ liệu nào được truyền trong mạng. Nơi nhận dữ liệu quan tâm đến nội dung dữ liệu bằng cách gửi yêu cầu để lấy được dữ liệu quảng bá. Điều này tạo ra sự sắp xếp dữ liệu để đảm bảo rằng dữ liệu chỉ được truyền đến nút dữ liệu này. Do đó mà loại trừ khả năng bản tin kép và giảm thiểu đáng kể việc truyền dữ liệu dư thừa qua mạng. Việc sử dụng bộ miêu tả dữ liệu cũng loại trừ khả năng chồng chất vì các nút có thể chỉ giới hạn về loại dữ liệu mà chúng quan tâm đến. Mỗi nút có thể dò tìm tới bộ quản lý để theo dõi mức tiêu thụ năng lượng của mình trước khi truyền hoặc xử lý dữ liệu. Khi mức năng lượng còn lại thấp các nút này có thể giảm hoặc loại bỏ một số hoạt động như là truyền thông tin dữ liệu hoặc các gói. Chính việc thích nghi với tài nguyên làm tăng thời gian sống của mạng.
Tuy nhiên giao thức SPIN cũng có hạn chế khi mà nút trung gian không quan tâm đến dữ liệu nào đó, khi đó dữ liệu không thể đến được đích.
2.2.3.2 Truyền tin trực tiếp (Directed Diffusion)
Đây là giao thức trung tâm vào dữ liệu [58], [59] đối với việc truyền và phân bổ thông tin trong mạng cảm biến không dây. Mục tiêu chính là tiết kiệm năng lượng để tăng thời gian sống của mạng để đạt được mục tiêu này, giao thức này giữ tương tác giữa các nút cảm biến, dựa vào việc trao đổi các bản tin, định vị trong vùng lân cận mạng. Sử dụng sự tương tác về vị trí nhận thấy có tập hợp tối thiểu các đường truyền dẫn. Đặc điểm duy nhất của giao thức này là sự kết hợp với khả năng của nút để có thể tập trung dữ liệu đáp ứng truy vấn của sink để tiết kiệm năng lượng.
Thành phần chính của giao thức này bao gồm 4 thành phần: interest (thông tin yêu cầu), data message (các bản tin dữ liệu), gradient, reinforcements. Directed disffusion sử dụng mô hình publish- and subcribe trong đó một người kiểm tra (tại sink) sẽ miêu tả mối quan tâm (interest) bằng một cặp thuộc tính-giá trị.