Khi các nút gửi dữ liệu hay các gói quản lý/ điều khiển trong CAP, chúng sử dụng giao
thức Slotted CSMA-CA. Giao thức không chuẩn bị cho các tình huống đầu cuối ẩn, ví dụ
nhƣ không có bắt tay RTS/ CTS. Để giảm xác suất xảy ra xung đột, giao thức sử dụng các trễ
ngẫu nhiên, đó là giao thức CSMA-CA (CSMA with Collision Avoidance - CSMA tránh
xung đột). Sử dụng các trễ ngẫu nhiên nhƣ vậy cũng là một phần của các giao thức đƣợc mô
tảtrong phần 3.5.1. Để mô tả hoạt động của nó một các chi tiết hơn, ta hãy xem hình 3.26.
Các khe thời gian tạo thành CAP đƣợc chia thành các khe thời gian nhỏ hơn, đƣợc gọi là các thời kỳ backoff. Một thời kỳ backoff có độ dài tƣơng đƣơng với 20 thời gian ký hiệu
kênh và các khe đƣợc xem xét bởi giao thức Slotted CSMA-CA chỉ là các thời kỳ backoff
này.
Thiết bị duy trì ba biến là NB, CW và BE. Biến NBtính số backoff, CWbiểu thị cỡ của
cửa sổ nghẽn mạng hiện thời và BElà số mũ backoff hiện thời. Dựa trên việc đến của gói tin
mới đƣợc truyền, các biến này có giá trị khởi tạo là NB = 0, CW = 2 và BE = macMinBE (với
= macMinBElà tham số của giao thức). Thiết bị đợi thời kỳ backoff tiếp theo và chọn một
số nguyên ngẫu nhiên nằm trong khoảng [0, 2BE–1]. Thiết bị đợi trong thời kỳ backoff
và thực hiện hoạt động cảm nhận sóng mang (nó có nghĩa nhƣ là kiểm tra kênh truyền có
rỗi không (CCA - Clear Channel Assessment)). Nếu môi trƣờng rỗi, thiết bị giảm CW, đợi
ranh giớicủa thời kỳ backoff tiếp theo và cảm nhận kênh truyền một lần nữa. Nếu kênh vẫn
rỗi thì thiết bị cho rằng nó đã thắng và bắt đầu truyền dữ liệu. Nếu các hoạt động CCA cho
biết môi trƣờng bận thì số backoff NBvà số mũ backoff BEtăng và CWđƣợc đặt trở lại CW
= 2. Nếu NB vƣợt quá ngƣỡng thì thiết bị sẽ giảm khung và thông báo lỗi. Nói cách khác,
thiết bị lại chọn một số nguyên nằm trong khoảng [0, 2BE–1] và đợi trong khe backoff.
127
Hình 3.26.Bắt tay giữa bộ điều phối và thiết bị khi thiết bị tìm kiếm gói tin 3.8 Kết chƣơng
Chƣơng này đã giới thiệu nhiệm vụ và các yêu cầu cơ bản của các giao thức truyền thông, bao gồm lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu. Một số giao thức MAC khác nhau cho WSN cũng đƣợc thảo luận ở chƣơng này. Tất cả các đặc tính quan trọng nhất đều đƣợc lựa chọn thiết kế với mục đích chính là tiết kiệm năng lƣợng, ngoài ra còn cần phải có đến độ trễ nhỏ, công suất cao. Không có giao thức MAC tốt nhất cho mọi trƣờng hợp. Lựa chọn đƣợc giao thức phù hợp phụ thuộc vào ứng dụng, tải, cách triển khai (mạng cảm biến mật độ thƣa thớt hay dày đặc) và hình thức tiêu thụ năng lƣợng của phần cứng ở phía dƣới, ví dụ nhƣ chi phí cho việc truyền tin, nhận tin, chuyển giữa các trạng thái, thời điểm thức, năng lƣợng thức dậy từ trạng thái ngủ…
128
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 3
1. Nêu dải tần làm việc của kênh vô tuyến?
2. Nêu các lƣu ý khi thiết kế bộ thu phát trong WSN?
3. Trình bày nhiệm vụ và các yêu cầu cơ bản của giao thức lớp liên kết?
4. Trình bày các đặc tính cơ bản của việc Điều khiển lỗitrong các giao thức lớp liên kết? 5. Phân tích các kỹ thuật điều khiển lỗi?
6. Phân tích chất lƣợngtuyến và ƣớc lƣợng chất lƣợng tuyến?
7. Nêu các yêu cầu ràng buộc thiết kế cho các giao thức MAC không dây?
8. Phân loại các giao thức MAC?
9. Trình bày vấn đề thiết bị đầu cuối ẩn/hiện? 10. Trình bày thủ tục bắt tay RTS/CTS trong MAC? 11. Nêu các giao thức MAC dựa trên sự ganh đua? 12. Nêu các giao thức MAC dựa trên lịch trình? 13. Trình bày giao thức MAC của IEEE 802.15.4?
129
CHƢƠNG 4. GIAO THỨC LỚP MẠNG Mục đích của chƣơng
Không thể phủ nhận rằng hoạt động định tuyến là một trong những hoạt động quan trọng nhất trong các giao thức lớp mạng của mạng cảm biến không dây. Mục tiêu đầu tiên của chƣơng này, là cung cấp cho ngƣời đọc những hiểu biết về một số khái niệm cơ bản liên quan
đến vấn đề định tuyến trong mạng cảm biến không dây.
Mục tiêu quan trọng thứ hai là giải thích những ràng buộc của một WSN (ví dụ nhƣ
năng lƣợng, ứng dụng) để từ đó có thể lựa chọn giao thức định tuyến phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Ngƣời đọc sẽ có hiểu biết về hoạt động cơ bản của một số giao thức định tuyến
trong mạng cảm biến.