mạng cảm biến
Trong nghiên cứu phát triển và ứng dụng mạng cảm biến vấn đề quan trọng là hiệu năng mạng. Mạng cảm biến có thể thu thập dữ liệu tốt hay không là phụ thuộc vào phạm vi cảm biến và kết nối mạng của nó. Do đó, việc duy trì vùng phủ sóng cảm biến phù hợp và kết nối mạng hiệu quả là những yêu cầu thiết kế quan trọng đối với mạng cảm biến. Việc này liên quan trực tiếp và chặt chẽ với vấn đề năng lượng của các nút mạng. Vì vậy, sử dụng năng lượng tối ưu, hay giảm thiểu năng lượng tiêu hao do cảm biến và giao tiếp để kéo dài tuổi thọ mạng là một mục tiêu thiết kế quan trọng.
Một kỹ thuật phổ biến nhằm giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng và kéo dài tuổi thọ mạng là kết hợp đặt một số cảm biến ở chế độ nghỉ và các cảm biến khác ở chế độ hoạt động đảm nhiệm các tác vụ cảm biến và giao tiếp. Khi một cảm biến ở chế độ ngủ, nó sẽ tắt các thành phần tiêu thụ năng lượng ngoại trừ bộ hẹn giờ có mức tiêu thụ năng lượng rất thấp được bật để đánh thức cảm biến theo thời gian xác định [134]. Việc này giúp làm giảm thiểu đáng kể năng lượng tiêu thụ của các nút cảm biến [137]. Bên cạnh đó, trong tổ chức cấu trúc mạng dựa trên nhóm, mỗi nhóm sẽ chọn một nút đóng vai trò nhóm trưởng đảm nhiệm việc giao tiếp giữa các nút khác trong nhóm với các nhóm khác. Các trưởng nhóm thường được chọn theo nguyên tắc giảm thiểu tổng mức tiêu thụ năng lượng và đảm bảo duy trì thời gian sống của toàn mạng. Vai trò trưởng nhóm có thể được hoán đổi, xoay vòng giữa các cảm biến để cân bằng mức tiêu thụ năng lượng trong nhóm để tránh việc một nút làm trưởng nhóm quá lâu dẫn đến cạn kiệt năng lượng dẫn đến vô hiệu hóa nhóm, làm mất vùng phủ sóng do nhóm đảm nhiệm và phá vỡ các liên kết mạng gây ảnh hưởng xấu đến toàn mạng.
Lập lịch tối ưu cho mạng cảm biến là một phương pháp dựa trên cấu trúc mạng và phụ thuộc vào mục tiêu cần tối ưu hóa với các ràng buộc của ứng dụng để đưa ra lịch trình mạng tối ưu, nên cơ chế lập lịch rất đa dạng. Mặc dù cùng mục tiêu tối ưu nhưng cấu trúc mạng khác nhau hoặc các điều kiện ràng buộc khác nhau thì cơ chế lập lịch hoạt động cho mạng cũng khác nhau. Nhìn chung các mục tiêu tối ưu hóa trong mạng cảm biến thường đi cùng với hai vấn đề chính là tổng hợp dữ liệu và tiết kiệm năng lượng cho mạng. Việc lập lịch tối ưu cho mạng sẽ dựa trên sự kết hợp giữa cơ chế hoạt động tại mỗi nút cảm biến với các chế độ hoạt động như ngủ, đo lường, truyền thông và cơ chế hoạt động chung của toàn mạng để thực hiện mục tiêu tối ưu hóa bài toán ứng dụng. Trên thực tế, có nhiều cơ chế lập lịch cho mạng cảm biến, luận án đi sâu nghiên cứu một số cơ chế lập lịch phổ biến và thông dụng.
98