biến yêu cầu các mô hình tập hợp dữ liệu dựa trên quá trình lấy mẫu theo chu kỳ hoặc tuân theo sự xuất hiện các sự kiện đặc trưng. Trong các ứng dụng khác, dữ liệu được lấy và lưu trữ, có thể được xử lý và tập hợp bởi node cảm biến trước khi được chuyển tiếp đến sink. Loại ứng dụng cảm biến thứ ba yêu cầu các mô hình dữ liệu hai hướng với sự tương tác hai chiều giữa các bộ cảm biến và các sink.
Việc cần thiết phải hỗ trợ nhiều mô hình dữ liệu đã làm tăng độ phức tạp trong vấn đề thiết kế định tuyến. Việc tối ưu hóa thuật toán định tuyến cho các yêu cầu dữ liệu đặc trưng của ứng dụng trong hỗ trợ các mô hình dữ liệu và phân phối quá trình ở mức cao nhất các hoạt động trong khả năng mở rộng, độ tin cậy, độ nhạy và sự hiệu quả về mặt năng lượng, trở thành một vấn đề quan trọng về kỹ thuật và thiết kế.
2.3. CÁC GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN BIẾN
KHÔNG DÂY
Vấn đề về định tuyến trong mạng cảm biến không dây là một thách thức lớn và được xem như là sự cân bằng giữa độ nhạy và tính hiệu quả, và là sự cân bằng giữa khả năng giới hạn trong giao tiếp và xử lý của các node cảm biến với mào đầu được yêu cầu. Trong mạng cảm biến không dây, mào đầu là yếu tố được quan tâm đầu tiên khi sử
Cao học kỹ thuật viễn thông K20-2 Trần Trọng Nam
dụng băng thông, tiêu hao công suất và các yêu cầu xử lý với các node cảm biến. Việc tìm ra một giải pháp để cân bằng các yêu cầu này một cách hiệu quả đã tạo nên những thách thức cơ bản về định tuyến. Ngoài ra, những đặc trưng cơ bản của mạng cảm biến không dây đã làm dấy lên câu hỏi về việc có hay không các giao thức định tuyến hiệu quả hiện đang được thiết kế cho mạng ad hoc để đáp ứng thách thức này.
Các thuật toán định tuyến cho mạng ad hoc có thể được phân chia theo cách thức mà thông tin được thu thập và duy trì, cũng như cách thức mà thông tin được sử dụng để tính toán đường đi dựa trên thông tin thu được. Ba giải pháp khác nhau có thể được xác định là định tuyến khởi tạo trước (proactive routing), định tuyến phản ứng (reactive routing) và định tuyến lai ghép (hybrid routing).
Giải pháp khởi tạo trước còn được gọi là “table driven”, dựa trên quá trình phát tán thông tin định tuyến theo chu kỳ để duy trì bảng định tuyến chính xác và ổn định cho tất cả các node của mạng. Cấu trúc của mạng có thể là cấu trúc phẳng hoặc phân cấp. Giải pháp định tuyến khởi tạo trước phẳng (flat proactive routing) có tiềm năng lớn trong việc tính toán đường đi tối ưu. Mào đầu được yêu cầu để tính toán đường đi có thể được giảm trong môi trường thay đổi liên tục. Định tuyến phân cấp phù hợp để đáp ứng các yêu cầu về định tuyến của các mạng ad hoc lớn.
Cao học kỹ thuật viễn thông K20-2 Trần Trọng Nam
Các giải pháp định tuyến phản ứng sẽ thiết lập các tuyến đến số lượng đích giới hạn theo yêu cầu. Các giải pháp này không duy trì thông tin toàn cầu cho tất cả các node của mạng. Vì vậy, các giải pháp này phải dựa vào quá trình tìm kiếm một tuyến động để thiết lập đường đi giữa nguồn và đích. Giải pháp này liên quan tới quá trình flooding. Giải pháp định tuyến phản ứng thay đổi tùy theo cách mà giải pháp này điều khiển quá trình xử lý flooding để giảm mào đầu cho quá trình liên lạc và theo cách tính toán và thiết lập lại tuyến khi có lỗi xảy ra.
Các giải pháp lai ghép dựa trên sự tồn tại của cấu trúc mạng nhằm thực hiện khả năng mở rộng và ổn định trong các mạng lớn. Trong các giải pháp này, mạng được tổ chức thành các cụm (cluster) liền kề lẫn nhau và được duy trì động, ví dụ như các node có thể tham gia hoặc rời bỏ các cụm đã đăng ký trước đó. Cụm cung cấp cấu trúc để có thể tận dụng nhằm đạt đến giới hạn về khả năng phản ứng của thuật toán định tuyến để có thể thay đổi trong môi trường mạng. Giải pháp định tuyến lai ghép có thể được thực hiện bằng cách sử dụng giải pháp định tuyến khởi tạo trước trong một cụm và giải pháp định tuyến phản ứng qua các cụm. Khó khăn chính là phải giảm số lượng mào đầu được yêu cầu để duy trì các cụm.
Cao học kỹ thuật viễn thông K20-2 Trần Trọng Nam
Nói chung, mào đầu của giao thức định tuyến thường tăng lên nhanh chóng khi kích thước mạng và sự thay đổi động tăng lên. Số lượng mào đầu lớn có thể chiếm hết tài nguyên mạng. Ngoài ra, các giao thức định tuyến truyền thống hoạt động trong các mạng lớn đều yêu cầu sự phối hợp giữa các nút thành phần, và trong một số trường hợp phương pháp flooding toàn cầu (global flooding) để duy trì các thông tin ổn định và chính xác được sử dụng để thực hiện định tuyến loop – free. Việc sử dụng các kỹ thuật này làm tăng thời gian hội tụ và số lượng mào đầu của giao thức định tuyến. Kết quả là, mặc dù các kỹ thuật này tương thích tốt trong các môi trường mà khả năng tính toán và liên lạc của các node mạng tương ứng với các node cảm biến, nhưng sự hiệu quả của các kỹ thuật này lại không đáp ứng được các yêu cầu về định tuyến trong mạng cảm biến không dây. Vì vậy, các giải pháp định tuyến mới được yêu cầu cho các mạng cảm biến với khả năng quản lý tốt giữa khả năng tối ưu và hiệu quả hoạt động.