Chương này đã giới thiệu tổng quan về kiến trúc mạng cảm biến không dây và các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực dân sự, quân sự, y tế, môi trường... Đồng thời, chương này cũng trình bày được những vấn đề cần giải quyết của giao thức lớp MAC trong mạng cảm biến không dây. Qua đó ta thấy rõ được tầm quan trọng của các mạng cảm biến với cuộc sống, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ này sẽ hứa hẹn thêm nhiều ứng dụng mới của mạng cảm biến không dây.
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIAO THỨC MAC TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
2.1. Giới thiệu
MAC (Medium Access Control) có nghĩa nghĩa là “điều khiển truy cập môi trường”. Tức là, giao thức MAC được phát triển để giúp đỡ mỗi nút trong mạng WSNs quyết định xem khi nào và làm sao để truy nhập kênh truyền. Lớp giao thức MAC được xem như là lớp con trong tầng liên kết dữ liệu. MAC cung cấp các cơ chế đánh địa chỉ và điều khiển truy cập kênh (channel access), các cơ chế này cho phép các trạm cuối hoặc nút mạng liên lạc với nhau trong một mạng. Với đặc điểm của nút cảm biến và cấu trúc mạng WSNs, các nút cảm biến khi hoạt động sẽ tương tác với nhau để thực hiện nhiệm vụ truyền thông. Giao thức MAC đã và đang được nghiên cứu rộng rãi trong mạng cảm biến không dây nói riêng. Trong mạng WSNs, các nút cảm biến với tài nguyên hạn chế (bộ nhớ, năng lượng,…). Trong nhiều trường hợp, chúng được đặt ở những nơi khó tiếp cận. Cho nên, việc tối ưu năng lượng là yêu cầu quan trọng cho các giao thức nói chung, giao thức MAC trong mạng WSNs nói riêng. Bởi vì, sự tiêu thụ năng lượng sóng (quá trình truyền thông) chiếm phần lớn (chiếm trên 70%) trong toàn bộ năng lượng tiêu thụ của mỗi nút. Bên cạnh đó, với việc được đặt ngẫu nhiên trên thực tế, thì vùng phủ sóng của các nút gần nhau sẽ cho sự chồng chéo lên nhau. Do đó, việc xung đột tín hiệu là không tránh khỏi.
Chính vì vậy, thách thức chung trong mạng WSN là vấn đề xung đột do hai nút đồng thời gửi dữ liệu trên một kênh truyền, đó cũng là vấn đề cần giải quyết trong giao thức MAC. Cho nên, các đề xuất mới xây dựng và phát triển giao thức MAC trong WSNs cũng hướng đến mục tiêu tránh, giảm xung đột. Tức là, giao thức MAC cho WSNs phải đảm bảo truy cập hiệu quả cho kết nối
truyền thông, trong khi cũng cần thận trọng trong quản lý nguồn năng lượng được phân bổ cho các nút. Vấn đề này cũng được biết như sự định vị kênh hoặc đa truy nhập.
Giao thức MAC được phân loại theo chính sách truy cập kênh. Cho nên, chúng được chia thành hai loại là giao thức MAC dựa trên cạnh tranh và giao MAC dựa trên TDMA.