kiệm năng lượng trong quá trình trao đổi thông tin của mạng Giao thức kiểm soát đa truy cập (MAC_Media Access Control) đã góp phần giảm thiểu năng lượng cho mạng cảm biến đáng kể [42] Giao thức sử dụng kỹ thuật lấy mẫu trường mở đầu khung dữ liệu Mỗi gói tin được đóng gói ở nút phát có trường mở đầu với mục đích đánh thức nút nhận Giả sử các nút đang trong trạng thái ngủ và năng lượng tiêu thụ một lượng rất nhỏ trường mở đầu này sẽ đảm bảo rằng nút nhận sẽ được đánh thức khi phần đầu của khung dữ liệu này được gửi tới nó Như vậy các nút thay vì thức để nghe thông tin thì sẽ ngủ và đợi cho đến khi có gói tin đến mới thức dậy để làm việc kỹ thuật này cung cấp một phương phức làm việc tiết kiệm năng lượng cho các nút cảm biến không dây Tuy nhiên giao thức có hạn chế là sẽ làm khung dữ liệu dài hơn gây hạn chế thông lượng và cũng làm tăng năng lượng tiêu thụ trong quá trình truyền thông
Trong một nghiên cứu khác giao thức kiểm soát truy cập trung bình được nghiên cứu phát triển nhằm giảm thiểu năng lượng tiêu thụ dùng cho mạng cảm biến không dây [43] Giao thức này dựa trên kỹ thuật lấy mẫu trường mở đầu khung dữ liệu kết hợp việc giảm thiểu thời lượng của phần mở đầu bằng cách khai thác hồ sơ về lịch trình lấy mẫu của những nút lân cận trực tiếp với mình Một nút sẽ có được bảng liệt kê khoảng thời gian lấy mẫu của các nút lân cận là các điểm đến thông thường của bản tin mà nó gửi đi Sử dụng thông tin này nút cảm biến sẽ truyền một gói tin vào đúng thời điểm với phần mở đầu đánh thức có kích thước tối thiểu Như vậy sẽ khắc phục được nhược điểm mà giao thức kiểm soát đa truy cập thông thường Các nút nhận không mất nhiều thời lượng cho việc xử lý mẫu trường mở đầu tiết kiệm được thông lượng qua đó giảm lãng phí năng lượng
1.2.2.3. Thách thức của vấn đề năng lượng trong mạng cảm biến không dây biến không dây
Vấn đề đảm bảo năng lượng để duy trì hoạt động ổn định lâu dài của mạng cảm biến không dây là thách thức rất lớn trong nghiên cứu phát triển và ứng dụng mạng cảm biến Thách thức có thể được nhìn nhận theo cấp độ nút và cấp độ mạng Những thách thức chính ở cấp độ nút là làm thế nào để giải quyết được bài toán công suất tiêu thụ kích thước vật lí chịu được các môi trường khắc nghiệt và giá thành hợp lí Vấn đề lớn nhất và quan trọng nhất ở đây là công suất tiêu thụ của nút cảm biến Mức tiêu thụ năng lượng ảnh hưởng đến hầu hết các vấn đề khác khi triển
khai mạng như việc thiết kế phần cứng phần mềm giao thức mạng và kiến trúc mạng Việc thiết kế phần cứng trong chế tạo cảm biến phải đảm bảo tối giản hóa kích thước và tối ưu hóa các chức năng Phần mềm điều hành hoạt động nút cảm biến phải tiết kiệm năng lượng thông qua các cơ chế hoạt động tiết kiệm năng lượng ví dụ như nút cảm biến có thể ngủ khi không cần hoạt động hay hoạt động hướng sự kiện
Mặc dù các giải pháp thu thập năng lượng từ môi trường cho nút cảm biến được phát triển với nhiều nguồn năng lượng nhưng không phải mọi nút cảm biến mọi vị trí đặt cảm biến cũng như mọi thời điểm điều kiện đều thích hợp cho việc thu thập năng lượng từ môi trường Mặt khác mật độ năng lượng của các nguồn năng lượng từ môi trường thường không liên tục hoặc nhỏ nên việc thu thập năng lượng cho nút cảm biến cũng chỉ mang tính bổ sung thêm năng lượng cho cảm biến mà chưa giải quyết triệt để được vấn đề năng lượng của nút cảm biến Đây là vấn đề không nhỏ và rất cần có những nghiên cứu phát triển để giải quyết
Trong khi thách thức cấp độ nút là cần giải quyết vấn đề quy mô nhỏ của nguồn tài nguyên sẵn có thì thách thức ở cấp độ mạng là cần giải quyết vấn đề ở quy mô lớn và khả năng tùy biến cao của mạng với sự ràng buộc chi phối bởi vấn đề năng lượng hạn chế Mạng cảm biến không dây có tiềm năng rất lớn về quy mô số lượng nút mạng và dữ liệu được tạo ra bởi mỗi nút Sự thay đổi về số lượng nút chức năng ứng dụng và yêu cầu người dùng đòi hỏi mạng phải có độ linh hoạt và tùy biến cao Nghiên cứu và phát triển những vấn đề quan trọng của mạng cảm biến như thiết kế các giao thức định tuyến các cơ chế lập lịch cho mạng để thực hiện các mục tiêu liên quan đến vùng phủ sóng tốc độ truyền dung lượng dữ liệu và chất lượng mạng … cần phải đặc biệt tính đến vấn đề năng lượng bởi nó liên quan trực tiếp đến tuổi thọ và hiệu năng mạng Ở cấp độ mạng năng lượng tiêu tốn chủ yếu là do truyền thông giữa các nút Vì vậy giao thức định tuyến phải xét đầy đủ đến các yếu tố liên quan đến vấn đề năng lượng của từng nút mạng và của toàn mạng Hơn nữa các nút cảm biến hạn chế về bộ nhớ nên giao thức định tuyến phải xác định và lựa chọn để giữ lại thông tin cần thiết về mạng các nút lân cận và loại bỏ các thông tin không cần thiết Việc lập lịch hoạt động cho mạng cảm biến không đồng nhất liên quan đến rất nhiều yếu tố như mục tiêu và các ràng buộc Như vậy việc tổ chức và quản lí mạng cần được xem xét thật kỹ lưỡng và làm thế nào để tối ưu hóa được năng lượng sử dụng nhằm tiết kiệm năng lượng và nâng cao tuổi thọ mạng Đây là vấn đề còn nhiều thách thức đối với nghiên cứu phát triển và ứng dụng mạng cảm biến không dây trong thực tế