Giao thức thụng tin qua sự thỏa thuận (SPIN) là họ cỏc giao thức dựa trờn thỏa thuận để phỏt thụng tin trong mạng WSNs. Đối tượng chớnh của cỏc giao thức này là tớnh hiệu quả của việc phỏt thụng tin từ một node nào đú đến tất cả cỏc node khỏc trong mạng. Giao thức đơn giản như Flooding và Gossiping thường được đề suất để phỏt thụng tin trong mạng WSNs. Flooding yờu cầu mỗi node sẽ gửi một bản sao của gúi dữ liệu đến tất cả cỏc node lõn cận cho đến khi thụng tin được gửi đến tất cả cỏc node trong mạng. Mặt khỏc, Gossiping sử dụng tớnh ngẫu nhiờn để giảm số bản sao của gúi dữ liệu và yờu cầu chỉ cú một node nhận được một gúi dữ liệu và sau đú chuyển tiếp đến một node được lựa chọn ngẫu nhiờn.
Cả hai giao thức Flooding và Gossiping đều sử dụng cỏc nguyờn tắc chuyển tiếp đơn giản và khụng đũi hỏi cấu hỡnh phức tạp. Tuy nhiờn, hai giao thức này cú sự trễ gúi lớn làm giảm chất lượng của mạng và lưu lượng tải, gõy sự bựng nổ lưu lượng và chồng lấn cỏc gúi trong cựng một vựng phõn bố. Cỏc giao thức đơn giản như Flooding và Gossiping đều khụng tớnh đến nguồn năng lượng hiện tại làm giảm một cỏch đỏng kể thời gian sống của mạng.
Để giải quyết nhược điểm của cỏc giao thức truyền thống người ta sử dụng giao thức định tuyến SPIN. Nguyờn lý cơ bản của họ giao thức này là sự thỏa thuận dữ liệu và sự thớch nghi tài nguyờn mạng. Nguyờn lý như sau:
Thỏa thuận dữ liệu (data negotiation) yờu cầu cỏc node phải “học” nội dung của dữ liệu trước khi cú bất kỳ dữ liệu nào được phỏt giữa cỏc node mạng. SPIN sử dụng data naming (dữ liệu đặt tờn), theo đú cỏc node tiến hành kết hợp metadata (siờu dữ liệu) với dữ liệu tạo ra dữ liệu mụ tả để thực hiện thỏa thuận trước khi phỏt dữ liệu thực tế. Cỏc node thu khi nhận được gúi quảng cỏo nếu muốn nhận gúi dữ
Lờ Thị Thanh Huyền 10A-ĐTVT-VH
liệu thực phải gửi một gúi yờu cầu cho node nguồn. Nhờ đú, gúi dữ liệu thực chỉ được gửi đến cỏc node quan tõm, hạn chế khả năng bị bựng nổ lưu lượng như trong Flooding và giảm đỏng kể lưu lượng dư thừa trong mạng. Hơn nữa, việc sử dụng cỏc dữ liệu meta descriptor loại bỏ khả năng overlap, vỡ cỏc node chỉ yờu cầu dữ liệu cần quan tõm.
Sự thớch ứng tài nguyờn (Resource adaptation) cho phộp cỏc node sử dụng giao thức SPIN điều chỉnh hoạt động theo trạng thỏi năng lượng hiện tại. Mỗi node trong mạng cú thể theo dừi sự tiờu thụ năng lượng trước khi phỏt hay xử lý dữ liệu. Khi mức năng lượng xuống thấp, node sẽ giảm hay ngừng hoàn toàn cỏc hoạt động như việc chuyển tiếp gúi dữ liệu đến cỏc node khỏc. Và cỏc node cú năng lượng nhiều hơn sẽ tiến hành chuyển tiếp gúi tin. Do đú, SPIN giỳp kộo dài thời gian sống của mạng.
SPIN thực hiện việc thỏa thuận và truyền dữ liệu thụng qua 3 dạng thụng điệp sau:
Dạng thụng điệp đầu tiờn là gúi ADV, được dựng để quảng cỏo cho gúi dữ liệu mới mà node muốn phỏt. Node cú dữ liệu sẽ phỏt gúi ADV chứa mụ tả dữ liệu đến cỏc node lõn cận.
Dạng thụng điệp thứ hai là gúi REQ, được dựng để yờu cầu node nguồn phỏt gúi dữ liệu đó quảng cỏo trước đú. Một node mạng nhận được gúi ADV và thể hiện mong muốn nhận gúi dữ liệu thực bằng cỏch phỏt đi thụng điệp REQ.
Dạng thụng điệp thứ 3 là DATA, chứa dữ liệu thực. Gúi DATA thường cú kớch thước lớn hơn cỏc gúi ADV và REQ. Việc hạn chế cỏc gúi dư thưa làm giảm đỏng kể năng lượng tiờu thụ tại cỏc node.
Hoạt động cơ bản của giao thức SPIN được minh họa chi tiết trờn hỡnh 4.6. Node nguồn A, phỏt gúi ADV quảng cỏo gúi dữ liệu mà nú muốn phỏt. Node B nhận được gúi ADV này. Node B thể hiện mong muốn nhận gúi dữ liệu được quảng cỏo theo như mụ tả của trong gúi ADV. Vi thế node B gửi gúi REQ cho node A. Sau đú node A gửi gúi dữ liệu thực cho node B. Node B sau khi nhận được gúi dữ liệu lại phỏt gúi ADV cho cỏc node C, D, E, F, G. Giả sử chỉ cú 3 node C, E, G quan tõm đến gúi này. Cỏc node này phỏt thụng điệp REQ cho node B. Ngay sau đú node B gửi dữ
Lờ Thị Thanh Huyền 10A-ĐTVT-VH
liệu cho cỏc node C, E, G. Quỏ trỡnh cứ tiếp tục diễn ra cho đến khi gúi dữ liệu đến được đớch mong muốn.
Hỡnh 4.6. Hoạt động cơ bản của giao thức SPIN.