Giao thức GEAR (Geographic and Energy - Aware Routing – định tuyến theo địa lý có nhận biết năng lƣợng) dùng sự nhận biết về năng lƣợng và các phƣơng pháp thông báo thông tin về địa lý tới các nút lân cận. Việc định tuyến thông tin theo vùng địa lý rất có ích trong các hệ thống xác định vị trí, đặc biệt là trong WSN. Ý tƣởng này hạn chế số lƣợng các yêu cầu ở truyền tin trực tiếp bằng cách quan tâm đến một vùng xác định hơn là gửi các yêu cầu đến toàn mạng. GEAR cải tiến hơn giao thức truyền tin trực tiếp ở điểm này, và vì thế dự trữ đƣợc nhiều năng lƣợng hơn.
Trong giao thức GEAR, mỗi nút giữ một chi phí dự đoán (estímate cost) và một chi phí học (learned cost) trong quá trình đến đích qua các nút lân cận. Chi phí dự đoán là sự kết hợp của năng lƣợng còn dƣ và khoảng cách đến đích. Chi phí học là sự cải tiến của chi phí dự đoán, giải thích cho việc định tuyến xung quanh các hốc trong mạng. Hốc xảy ra khi một nút không có bất kỳ một nút lân cận nào gần đích hơn so với nó. Trong trƣờng hợp không có hốc nào thì chi phí dự đoán bằng chi phí học. Chi phí học đƣợc truyền ngƣợc lại một bƣớc mỗi khi có gói tin nào đó đến đích, để điều chỉnh việc định tuyến cho gói tiếp theo.
Giải thuật này gồm hai giai đoạn:
- Chuyển tiếp gói tin đến vùng đích: GEAR dùng cách tự chọn nút lân cận dựa trên sự nhận biết về năng lƣợng và vị trí địa lý để định tuyến gói đến vùng đích. Sau khi nhận đƣợc gói tin, một nút kiểm tra các nút lân cận của nó xem có có nút nào gần vùng đích hơn nó không. Có hai trƣờng hợp cần quan tâm:
+ Khi tồn tại nhiều nút lân cận gần đích hơn: GEAR sẽ chọn bƣớc tiếp theo là nút lân
cận gần đích nhất trong số các nút đó.
+ Khi tất cả các nút đều xa đích hơn (nghĩa là có vùng trống): trƣờng hợp này, GEAR
chọn một trong số các nút lân cận để chuyển tiếp gói tin dựa trên chi phí học. Lựa chọn này sau đó đƣợc cập nhật theo tổng chi phí học trong quá trình truyền gói tin. - Chuyển tiếp gói tin bên trong vùng đích: Nếu gói tin đƣợc chuyển đến vùng đích, nó
166
có giới hạn . Khi mật độ cảm biến không cao, sử dụng flooding có giới hạn rất phù hợp. Trong các mạng có mật độ cảm biến cao, chuyển tiếp địa lý đệ quy hiệu quả hơn flooding có giới hạn. Vùng đích đƣợc chia thành 4 vùng nhỏ và tạo ra 4 bản copy của gói tin. Quá trình chuyển tiếp và chia nhỏ này đƣợc tiếp tục cho đến khi trong vùng chỉ còn một nút (hình 4.26).
Hình 4.26.Chuyển tiếp địa lý đệ quy trong GEAR
Để thỏa mãn các điều kiện, sử dụng giải thuật chuyển tiếp địa lý đệ quy để truyền gói tin trong vùng này. Tuy nhiên, với những vùng mật độ thấp, chuyển tiếp địa lý đệ quy đôi khi không hoàn thành, định tuyến vô tác dụng trong một vùng đích rỗng trƣớc khi số bƣớc nhảy mà gói đi qua vƣợt quá giới hạn.
4.4 Kết chƣơng
Định tuyến trong mạng cảm biến không dây là một nhiệm vụ khó khăn, do phải tìm đƣợc phƣơng pháp định tuyến phù hợp với các đặc tính cố hữu của WSN. Các giao thức định tuyến trong WSN đều có một mục đích chung là kéo dài thời gian sống của mạng.
Nhìn chung, các kỹ thuật định tuyến đƣợc phân loại dựa trên cấu trúc mạng thành ba dạng: các giao thức định tuyến ngang hàng, các giao thức định tuyến phân cấp và các giao thức định tuyến theo vị trí. Tùy thuộc vào hoạt động của giao thức, mỗi giao thức lại có thể đƣợc chia thành các dạng nhƣ: định tuyến đa đƣờng, định tuyến theo yêu cầu, định tuyến dựa trên thỏa thuận hoặc định tuyến dựa trên chất lƣợng dịch vụ.
Để lựa chọn giao thức định tuyến phù hợp, cần dung hòa giữa vấn đề tiết kiệm năng lƣợng và tiết kiệm chi phí truyền thông với ƣu và nhƣợc điểm của mỗi cơ chế định tuyến.
Các giao thức định tuyến cho WSN cần tiếp tục đƣợc nghiên cứu phát triển để cải thiện hơn nữa thời gian hoạt động của mạng cũng nhƣ chất lƣợng hoạt động.
167
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 4
1. Nêu cách sử dụng địa chỉ và tên trong mạng cảm biến? 2. Nêu nhiệm vụ của quản lý địa chỉ?
3. Trình bày vấn đề phân phối và ấn định địa chỉ? 4. Trình bày cách quản lý tên và địa chỉ trong WSN?
5. Trình bày cách thức đánh địa chỉ theo địa nội dung và theo địa lý? 6. Nêu các thách thức cho vấn đề định tuyến trong WSN?
7. Nêu các chiến lƣợc định tuyến trong WSN?
8. So sánh định tuyến ngang hàng và định tuyến phân cấp? 9. Trình bày một số giao thức định tuyến ngang hàng? 10. Trình bày một số giao thức định tuyến phân cấp? 11. Trình bày một số giao thức định tuyến theo vị trí?
168