Cĩ rất nhiều thơng số cần quan tâm khi thiết kế giao thức MAC. Một số vấn đề quan trọng nhưđộ trễ, khả năng lưu thơng, tính chắc chắn, khả năng mở rộng, tính ổn định và sự cơng bằng trong đối sử với các node được quan tâm nhất trong giao thức MAC.
ðộ trễ (Delay):
Thời gian trễ là lượng thời gian cần thiết để gĩi dữ liệu được xử lý bởi lớp MAC trước khi nĩ
được phát thành cơng. Trễ khơng chỉ phụ thuộc vào lưu lượng tại trong mạng mà cịn do lựa chọn thiết kế giao thức MAC. ðối với các ứng dụng khắc khe về thời gian, giao thức MAC cần phải cung cấp lượng biên trễđảm bảo cho các ứng dụng cĩ được QoS (chất lượng dịch vụ) đáp ứng yêu cầu.
Cĩ 2 dạng đảm bảo thời gian trễ là xác suất (probanilistic) và tất định (deterministic).Thời gian trễ
theo xác suất được mơ tả bởi một giá trị kỳ vọng, độ lệch và khoảng tin cậy. Thời gian trễ tất định
đưa ra một số trạng thái cĩ thểđốn trước được giữa thơng điệp đến và thơng điệp truyền đi. Do
đĩ, tất định đảm bảo mộ biên trên cho thời gian truy cập. Sự tất định là yêu cầu quan trọng trong các hệ thống thời gian thực, ởđĩ sự chính xác của ứng dụng liên quan mật thiết thời gian hoạt
động riêng ở các lớp dưới.
Lưu lượng (Throughput):
Lưu lượng được định nghĩa là tốc độ thơng điệp được lưu thơng trong hệ thống. Nĩ thường được
đo bằng thơng điệp trên giây hay bit trên giây. Trong mơi trường khơng dây, lưu lượng là phần dung lượng kênh truyền được dùng cho truyề dữ liệu. Lưu lượng tăng lên khi tại trong hệ thống tăng lên. Vấn đề quan trọng của giao thức MAC là phải làm tối đa lưu lượng kênh truyền trong khi độ trễ tin là nhỏ nhất.
ðộ chắc chắn (Robustness):
ðộ chắc chắn là sự kết hợp của sự tin cậy, linh động và các yêu cầu phụ thuộc khá, phản ánh mức
độ của giao thức trong việc đối phĩ với lỗi và thơng tin sai. ðạt được sự chắc chắn trong mạng thời gian thực như WSNs là rất khĩ khăn, vì nĩ phụ thuộc vào tính chất của các yếu tố gây hư
hỏng cho đường truyền và các node.
Khả năng mở rộng (Scalability):
Mở rộng là khả năng của hệ thống đáp ứng được các đặc điểm mà khơng quan tâm đến kích thước mạng hay số node cùng tranh chấp. Trong mạng WSNs, số node là rất lớn, hàng ngàn thậm chí hàng triệu node. Khả năng mở rộng trở thành một nhân tố quan trọng. ðây là thách thức, đặc biệt trong mơi trường thay đổi theo thời gian như mạng khơng dây. Việc nhĩm các node cảm biến vào các cluster cho phép thiết kế các giao thức đa truy cập với khả năng mở rộng cao.
Tính ổn định (Stability):
Tính ổđịnh là khả năng hệ thống thơng tin điều khiển được sự dao động của tải qua một khoảng thời gian dài hoạt động. Một giao thức MAC ổn định phải cĩ thểđiều khiển tải tức thời, để khơng
xét theo khía cạnh trễ hay lưu thơng trong mạng. Cịn tính ổn định là về mặt trễ, nếu thời gian chờ
cĩ giới hạn biên. Về mặt lưu thơng trong mạng, giao thức MAC ổn định nếu lưu thơng khơng bị
tắt nghẽn khi tải tăng lên.
Sự cơng bằng (Fairness):
Một giao thức MAC được xem là cơng bằng nếu nĩ phân chia dung lượng kênh truyền đều cho tất cả các node tranh chấp mà khơng giảm quá mức lưu lượng mạng. ðạt được sự cơng bằng giữa các node tranh chấp là cĩ sự ngang bằng về QoS và tránh những tình huống một vài node được nhiều hơn các node cịn lại.
Cĩ nhiều trường hợp, mạng phải thích ứng các nguồn lưu lượng đa dạng với các kiểu khác nhau và địi hỏi về QoS cũng khác nhau. ðể thích ứng với các nhu cầu tài nguyên khơng đồng nhất, các node được chia trọng số khác nhau để phản ánh việc phân chia tài nguyên trong mạng. Sự cơng bằng được tính dựa trên phân chia trọng số. Một giao thức MAC được xem là cơng bằng một cách tỉ lệ nếu nĩ khơng tăng tài nguyên cho node nào đĩ, trong khi lại giảm tỉ lệ phục vụ cho node khác dưới mức tỉ lệ phân chia của nĩ.
Hiệu suất sử dụng năng lượng:
Một node cảm biến được trang bị một hay nhiều cảm biến, các vi xử lý nhúng với khả năng hạn chế, và giao tiếp trên dãy tần radio (nhưđã được giới thiệu ở chương 3). Những node cảm biến này được cấp nguồn pin dung lượng nhỏ. Khơng giống như các mạng khơng dây khác, mạng WSNs thường được triển khai ở những mơi trường khơng định hướng, gây khĩ khăn cho việc thay đổi nguồn pin. Những hạn chế này tác động trực tiếp đến thời gian sống của node. Như vậy việc tiết kiệm năng lượng trở thành một phần quan trọng trong WSNs để kéo dài thời gian hoạt
động của mạng.
Một khả năng cĩ thểđược là giảm tiêu thụ năng lượng tại node bằng cách dùng các mạch điện cơng suất thấp. Sự tích hợp các chip trong thiết kế node cảm biến là bước cần thiết để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Tuy nhiên, hiệu quả sẽ giảm nếu khả năng xử lý và thơng tin của các node hoạt động khơng hiệu quả. ðểđạt được điều này địi hỏi thiết kế các giao thức liên lạc cĩ khả năng quản lý năng lượng.
Hiệu quả sử dụng năng lượng là một vấn đề quan trọng nhất trong thiết kế giao thức MAC cho WSNs. Cĩ nhiều yếu tốảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng của lớp MAC:
• Sựđụng độ (Collision): xảy ra khi cĩ 2 hay nhiều node cùng phát tại một thời điểm. Phát lại gĩi bị hư sẽ làm tăng năng lượng tiêu thụ.
• Trạng thái lắng nghe (idle listening)
• Overhearing: khi node nhận được các gĩi dành riêng cho các node khác. • Overhead điều khiển gĩi
• Chuyển đổi (frequent switching): thay đổi các trạng thái hoạt động khác nhau cĩ thể gây hao phí năng lượng. Hạn chế số lần chuyển đổi giữa chếđộ hoạt động-ngủ của node cĩ thể
tiết kiệm năng lượng hiệu quả.
Giao thức lớp liên kết dữ liệu sử dụng năng lượng hiệu quả khi loại bỏ hay ít nhất là làm giảm hao phí năng lượng từ các nguồn nên trên. Hơn nữa hiệu quả cĩ thể nâng lên bằng cách dùng các sơđồ quản lý năng lượng thơng minh tập trung khơng chỉ tại các node mà cịn ở các nguồn tiêu thụ năng lượng khác.