Lựa chọn phương thức MAC chủ yếu dựa trên ựặc ựiểm của mạng WSNs. Nhiều giải thuật ựược nêu lên ựể giải quyết vấn ựề chia sẻ truy cập. Các giải thuật hướng ựến sự cân bằng giữa chất lượng cao nhất của việc ra quyết ựịnh và overhead ựể có ựược các quyết ựịnh nàỵ
Giao thức phân chia cố ựịnh (Fixed-Assignment Protocols): Mỗi
node ựược chia một lượng cố ựịnh xác ựịnh trước tài nguyên kênh truyền. Dùng tài nguyên này một cách riêng biệt mà không bị tranh chấp với các node khác. Các giao thức thường dùng là ựa truy cập chia theo tần số (FDMA), ựa truy cập chia theo thời gian (TDMA), và ựa truy cập chia theo mã (CDMA).
FDMA (Frequency-Division Multiple Access): giao thức ựược dùng
trong hệ thống vô tuyến ựể chia sẻ phổ tần số. Băng thông ựược chia làm nhiều khoảng nhỏ. đa truy cập thực hiện bằng cách phân chia cho các node các tần số sóng mang khác nhaụ Băng thông dành cho mỗi node bị giới hạn ựể ựảm bảo không có can nhiễu, chồng lấn giữa các nodẹ
TDMA (Time-Division Multiple Access): Kỹ thuật truyền dẫn số cho
phép lượng node thông tin cùng truy cập một kênh tần số mà không bị can nhiễụ Bằng cách chia tần số thành nhiều khe thời gian (time slots) và phân cho mỗi node một khe xác ựịnh. Việc thu- phát tạo thành vòng tròn khép kắn. Tại mỗi thời ựiểm chỉ có một node sử dụng kênh truyền.
trên kỹ thuật trải phổ cho phép nhiều node cùng sử dụng kênh truyền ựồng thờị Hệ thống phát ra một tắn hiệu kết hợp với tắn hiệu gần giống như nhiễu ựể tạo ra tắn hiệu băng thông rộng hơn so với băng thông tắn hiệu gốc. Việc dùng tắn hiệu giống với nhiễu làm cho tắn hiệu khó phát hiện, khó giải ựiều chế tắn hiệu gốc.
Giao thức phân chia theo nhu cầu (Demand Assignment Protocols):
Mục tiêu chắnh của các giao thức phân chia theo nhu cầu là cải thiện việc sử dụng kênh truyền bằng cách chia dung lượng kênh cho các node theo cách tối ưu hay gần như tối ưụ Không giống các giao thức phân chia cố ựịnh, dung lượng kênh truyền ựược chia ựộc quyền cho một node nào ựó mà không cần xác ựịnh trước nhu cầu thông tin hiện tại của nodẹ Giao thức phân chia theo nhu cầu bỏ qua các node ở trạng thái nghỉ và chỉ xem xét các node sẵn sàng phát. Kênh truyền ựược chia thành những lượng thời gian riêng biệt theo từng nodẹ
ALOHA: ALOHA là một giao thức phân chia ngẫu nhiên ựơn giản
ựược phát triển nhằm ựiều chỉnh truy cập việc chia sẻ ựường truyền giữa các user ựang tranh chấp. Giao thức ựược phát triển cho mạng gói quảng bá mặt ựất (ground-based packet broadcasting networks) và ựược dùng kết nối các user trong mạng máy tắnh lớn. Truy cập kênh trong pure ALOHA là bất ựồng bộ hoàn toàn và ựộc lập với hoạt ựộng hiện tại của ựường truyền. Một node ựược cho phép phát dữ liệu ngay khi nó sẵn sàng. Sau khi phát dữ liệu, node lắng nghe trong một khoảng thời gian ựược qui ựịnh trước. Nếu node nhận ựược một thông ựiệp xác nhận (ACK) từ nơi nhận trước khi hết khoảng thời gian chờ, quá trình truyền coi như ựã thành công. ACK ựược phát ựi bởi thiết bị nhận sau khi nó xác ựịnh dữ liệu nhận là ựúng. Nếu không nhận ựược gói ACK xác nhận ựúng thì node cho rằng dữ liệu ựã bị mất do lỗi trên ựường truyền hay do ựụng ựộ, node sẽ truyền lạị Sau một số lần như vậy, dữ liệu vẫn sai thì node không phát lại nữạ
Trong ALOHA phân khe thời gian, kênh truyền ựược giới hạn truy cập làm giảm chiều dài khoảng ựụng ựộ do mỗi khe thời gian và các gói có ựộ dài bằng nhau, kết quả là làm tăng hiệu quả của kênh thông tin.
Mặc dù có sự cải thiện về ựặc tắnh, ALOHA vẫn có nhiều hạn chế khi lưu lượng tải tăng caọ Dẫn ựến sự phát triển các lớp giao thức truy cập môi trường mới, trước khi truyền, node có dữ liệu cần phát phải lắng nghe ựể xác
ựịnh kênh truyền có bận hay không.
3.1.3. Các giao thức MAC cho mạng WSNs:
Nhu cầu duy trì năng lượng là vấn ựề quan trọng nhất trong thiết kế giao thức MAC cho mạng WSNs. Nhiều nhân tố gây ra lãng phắ năng lượng, như overhead quá dài, lắng nghe trong trạng thái nghỉ, ựụng ựộ các gói, và nghe lén (overhearing).
đối tượng chắnh của giao thức MAC là giảm năng lượng hao phắ do ựụng ựộ, lắng nghe, nghe lén, và overhead quá dàị Các giao thức này ựược phân ra làm 2 nhóm: giao thức mới MAC dựa trên cơ sở có kế hoạch (schedule-based) và dựa trên tranh chấp (contention-based).
Schedule-based là lớp giao thức MAC truy cập kênh truyền dựa trên lịch trình sắp xếp sẵn. Kênh truyền ựược giới hạn cho một node tại một thời ựiểm bằng cách phân trước tài nguyên hệ thống cho riêng node ựó.
Contention-based tránh phân trước tài nguyên cho nodẹ Thay vào ựó, kênh truyền radio ựược chia sẻ cho tất cả các node và theo nhu cầụ Nhưng nhiều node cùng có nhu cầu sử dụng kênh truyền, kết quả là ựụng ựộ xảy rạ
Chức năng chắnh của giao thức lớp MAC dựa trên tranh chấp là tối thiểu hoặc tránh hoàn toàn ựụng ựộ.
Việc giải quyết ựụng ựộ thường ựạt ựược bằng cách dùng giải thuật phân tán, ngẫu nhiên ựể sắp xếp lại truy cập kênh truyền ựối với các node ựang tranh chấp. Ý tưởng căn bản ựể giảm ựi overhead là buộc các node phải vào trạng thái ngủ khi nó không hoạt ựộng. Tuy nhiên, trạng thái ngủ của các node mà không có sự phối hợp có thể làm việc thông tin giữa các node lân cận trở nên khó khăn.