6. Đóng góp của luận văn
1.4. Đặc điểm của mạng cảm biến không dây ảnh hƣởng đến vấn đề định tuyến
tuyến
Các mạng cảm biến không dây phải thực hiện việc chuyển tiếp các bản tin đến nút gốc nên các mạng này có nhiều đặc điểm gần giống với những mạng khác. Mạng cảm biến không dây gần giống với mạng MANET ở một số phƣơng diện nhƣ mạng tự tổ chức, đa chặng, phân tán và kết cấu hạ tầng mạng thƣờng xuyên thay đổi. Những đặc điểm tƣơng đồng này kết hợp với những đặc điểm riêng của mạng cảm biến không dây đã ảnh hƣởng nhiều đến việc thiết kế các giao thức định tuyến. Những ảnh hƣởng này bao gồm:
Một mạng cảm biến không dây thƣờng bao gồm một số lƣợng lớn các nút cảm biến đƣợc phân bố ngẫu nhiên với mật độ cao trong trƣờng cảm biến. Do đó, rất khó có thể xây dựng một cơ chế đánh địa chỉ toàn cầu cho mạng cảm biến không dây bởi vì điều này sẽ không hiệu quả và khó để quản lý.
Các nút cảm biến thƣờng đƣợc triển khai ngẫu nhiên và chúng ít đƣợc bảo trì. Do đó, các mạng cảm biến không dây phải tự cấu hình, tự phục hồi và vận hành theo cách phân tán.
Các nút cảm biến bị hạn chế về nguồn năng lƣợng, khả năng xử lý, phạm vi truyền thông và dung lƣợng bộ nhớ. Ngoài ra, các mạng cảm biến không dây khác hẳn với các mạng MANET bởi vì nguồn pin của nút cảm biến chỉ đƣợc triển khai một lần và không đƣợc nạp lại.
Mặc dù khả năng di động của các nút bị hạn chế nhƣng cấu trúc liên kết mạng lại luôn thay đổi bởi vì các nguyên nhân sau: Các nút cảm biến có thể phải liên tục tiếp xúc với một môi trƣờng khắc nghiệt dẫn đến việc hƣ hỏng các nút cảm biến; Các nút cảm biến có thể hết năng lƣợng; Bộ thu phát vô tuyến của nút cảm biến có thể đang ở chế độ ngủ; Chất lƣợng liên kết vô tuyến không ổn định do ảnh hƣởng bởi các mạng không dây khác sử dụng cùng một dải tần số.
Các mạng cảm biến không dây chủ yếu đƣợc thiết kế để thu thập thông tin với các dòng dữ liệu chỉ theo một chiều từ các nút cảm biến đến nút gốc. Đặc điểm này có thể phân biệt mạng cảm biến không dây với các mạng khác (đặc biệt là mạng MANET).
Những đặc điểm này dẫn đến nhiều thách thức khi thiết kế giao thức định tuyến cho mạng cảm biến không dây.
1.5. Phần cứng cho mạng cảm biến không dây
Cấu trúc phần cứng của một nút mạng cảm biến không dây đƣợc minh họa trong hình 1.11 bao gồm bốn thành phần chính.
Hình 1.11: Các thành phần chính trong cấu trúc phần cứng của một nút cảm biến không dây.
Thiết bị truyền thông: Thiết bị này cho phép các nút cảm biến có khả năng
truyền thông với nhau. Thiết bị truyền thông là một bộ thu phát vô tuyến đƣợc kết nối với một anten.
Bộ vi điều khiển: Bộ vi điều khiển điều khiển các hành vi hoạt động của nút
cảm biến. Nó là một bộ vi xử lý nhỏ trên đó chạy phần mềm của nút mạng cảm biến.
Bộ cảm biến: Cho phép các nút cảm biến có khả năng tƣơng tác với thế giới
vật lý.
Hình 1.12: Bo mạch MicaZ của hãng Crossbow Technology.
Hình 1.12 minh họa các thành phần cơ bản của một nền tảng phần cứng điển hình, đó là bo mạch mẫu thử nghiệm MicaZ của hãng Crossbow Technology. Nó bao gồm bộ vi điều khiển, nguồn điện, bộ thu phát vô tuyến và các kết nối mở rộng để kết nối với các cảm biến. Nguồn năng lƣợng là một bộ pin gồm hai tế bào pin AA. Bộ thu phát vô tuyến đƣợc gắn ở phía bên trong của bo mạch. Hệ thống sử dụng một ăng-ten bên ngoài gắn liền với bo mạch. Bo mạch không chứa bất kỳ một cảm biến nào. Các cảm biến có thể đƣợc gắn với bo mạch thông qua các kết nối mở rộng. Vì vậy chúng ta có thể sử dụng bo mạch nhƣ một hệ thống tạo mẫu cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Ví dụ ở trên là một bo mạch mẫu đƣợc sử dụng khi thử nghiệm với mạng cảm biến không dây. Với những sản phẩm ứng dụng cuối cùng thì các phần cứng của nút cảm biến thƣờng đƣợc tích hợp trên cùng một sản phẩm, làm cho phần cứng nhỏ gọn hơn. Chúng ta sẽ tập trung đến các thành phần phần cứng cơ bản của một nút cảm biến đó là: Thiết bị truyền thông, bộ vi điều khiển, các cảm biến và nguồn điện.