6. Cấu trúc của luận án
3.3. Thuật toán MSA (Mobile Sink Assisted):
Giả định rằng có một sink cố định và 4 sink di động được cho là có năng lượng không giới hạn [24], [79], [80]. Sự di chuyển của sink di động có thể được quyết định bởi sink cố định. Vì các nút được giả định là được triển khai ngẫu nhiên mỗi lần, để có cách thức di chuyển đồng bộ, các sink di động được thực hiện để di chuyển từ trung tâm đến bốn góc của khu vực cảm biến hình chữ nhật được triển khai. Số lượng các nút, diện tích triển khai, năng lượng ban đầu của các nút, phạm vi của các cảm biến,…có thể được thay đổi để có một kết quả mô phỏng mở rộng. Giả sử các cảm biến được phân bố ngẫu nhiên, sink di động có thể điều hướng mạng để thu thập các gói tin và chuyển tiếp dữ liệu tới sink cố định. Đường đi cho sink di động được giả định là không có trở ngại. Các sink di động được giả định có phạm vi truyền thông cao hơn, do đó nó có thể tiếp cận được nút cảm biến tĩnh.
Thuật toán MSA bao gồm ba giai đoạn: Giai đoạn phân cụm mạng, giai đoạn điều hướng sink di động, giai đoạn thu thập dữ liệu.
Giai đoạn phân cụm mạng
Mạng được phân chia thành các cụm bằng cách sử dụng thuật toán phân cụm LEACH. Khi các nút CH được chọn, sẽ phát ra tín hiệu để quảng cáo sự hiện diện của chúng trong phạm vi truyền thông của các CH. Dựa vào cường độ tín hiệu nhận được, mỗi nút thành viên sẽ chọn các CH mà chúng thuộc về. Các CH cũng gửi thông tin của chúng đến sink tĩnh. Bởi vì các nút cảm biến thành viên chỉ cần năng lượng thấp để truyền dữ liệu tới các nút CH. Các nút CH sẽ tổng hợp các dữ liệu và giữ nó trong bộ nhớ và chờ đợi các sink di động tiếp cận gần chúng để thu thập dữ liệu.
Giai đoạn điều hướng Sink di động
Một khi Sink cố định nhận được thông tin CH; nó thực hiện lập một kế hoạch đường dẫn để tìm số lượng cảm biến tối ưu để điều hướng mạng. Từ các CH có sẵn, sink cố định chọn từng CH một và bắt đầu đưa vào một nhóm cho đến khi thời gian vòng lại trong nhóm đó bị giới hạn bởi một thời hạn Td. Nếu thời gian cho mỗi vòng vượt quá Td thì một nhóm mới được tạo ra. Đối với mỗi nhóm, một sink di động được cấp phát. Nếu có nhiều sink di động ngay cả sau khi phân bổ cho mỗi nhóm, các nhóm được sắp xếp theo thứ tự giảm dần dựa trên thời gian của vòng và các sink di động được phân bổ cho nhóm cho đến khi số sink di động hết. Một khi các đường đi cho các sink di động được quyết định, chúng được thực hiện để di chuyển trên đường đi giữa các CH. Nếu có nhiều sink di động cho mỗi nhóm, thì mỗi sink di động bắt đầu từ các nút khác nhau.
Giai đoạn thu thập dữ liệu
Sink di động một khi đến gần nút CH, sẽ phát tín hiệu quảng bá yêu cầu nút CH gửi tất cả các dữ liệu lưu trữ đến sink di động. Nút CH sẽ chuyển tiếp tất cả các dữ liệu tổng hợp đến sink di động. Nút sink di động sẽ chuyển tiếp dữ liệu đến sink cố định. Sink cố định chuyển tiếp dữ liệu tới bất kỳ ứng dụng nào cần để xử lý dữ liệu. Việc triển khai nút được thực hiện ngẫu nhiên và chúng được giả định là đồng nhất. Các cụm được hình thành dựa trên cường độ tín hiệu thu được và hành vi chung của các nút. Năng lượng còn lại của các nút cũng được xem xét. Sự di động của các sink đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm tiêu thụ năng lượng. Các CH sẽ quyết định khoảng thời gian cho mỗi nút để gửi dữ liệu đến nó, sẽ được tổng hợp và chuyển đến các sink di động gần nhất. Các sink di động thu thập tất cả các dữ liệu cảm biến từ các CH, tổng hợp nó một lần nữa và cuối cùng chuyển tiếp đến sink cố định nơi người dùng có thể nhận được thông tin. Quá trình tổng hợp hai lần làm giảm tiêu thụ năng lượng tối thiểu so với mỗi CH truyền dữ liệu trực tiếp đến sink cố định. Nhưng mức năng lượng của các nút không cân bằng trong mạng là một yếu tố chính dẫn đến mất kết nối mạng, LEACH là một thuật toán định tuyến hiệu suất năng lượng truyền thống sử dụng kỹ thuật phân cụm. Ở đây, nhược điểm chính là trong khi lựa chọn các CH nó chỉ phụ thuộc vào một phương pháp xác suất và không xem xét mức năng lượng của các nút. Đó cũng là lý do làm giảm hiệu suất của MSA.