6. Những đóng góp của luận văn
1.3. Kiến trúc ngăn xếp giao thức của mạng cảm biến không dây
Kiến trúc ngăn xếp giao thức được sử dụng bởi Sink và các nút cảm biến được minh họa ở hình 1.2. Kiến trúc ngăn xếp giao thức này là sự kết hợp giữa vấn đề năng lượng và vấn đề định tuyến có quan tâm đến năng lượng, các giao thức tổng hợp dữ liệu và truyền thông hiệu quả năng lượng qua môi trường không dây. Kiến trúc ngăn xếp giao thức bao gồm lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu, lớp mạng, lớp giao vận và lớp ứng dụng, cũng như các
mặt phẳng đồng bộ, mặt phẳng định vị, mặt phẳng quản lý cấu trúc liên kết mạng, mặt phẳng quản lý công suất, mặt phẳng quản lý di động và mặt phẳng quản lý nhiệm vụ. Lớp vật lý xác định các yêu cầu cần thiết đó là các kỹ thuật điều chế, truyền dẫn, tiếp nhận dữ liệu. Bởi vì môi trường có nhiễu và các nút cảm biến có thể di động, nên lớp liên kết có trách nhiệm đảm bảo việc truyền thông tin cậy nhờ các kỹ thuật điều khiển lỗi và quản lý truy nhập kênh thông tin thông qua lớp MAC để hạn chế tối đa xung đột với các bản tin quảng bá của nút lân cận. Tùy thuộc vào các nhiệm vụ cảm biến thì các chương trình ứng dụng khác nhau có thể được xây dựng và được sử dụng trên lớp ứng dụng. Lớp mạng quan tâm đến việc định tuyến dữ liệu từ lớp giao vận. Lớp giao vận giúp duy trì dòng dữ liệu nếu ứng dụng mạng cảm biến yêu cầu. Thêm vào đó là các mặt phẳng quản lý năng lượng, di động và quản lý nhiệm vụ để giám sát năng lượng tiêu thụ, sự di chuyển và sự phân phối nhiệm vụ giữa các nút cảm biến. Những mặt phẳng này giúp các nút cảm biến phối hợp với nhau trong việc cảm nhận môi trường và giảm tổng năng lượng tiêu thụ.
Mặt phẳng quản lý năng lượng quản lý việc sử dụng năng lượng của một nút cảm biến. Ví dụ, nút cảm biến có thể tắt bộ thu của nó sau khi nhận được một bản tin từ một nút lân cận. Điều này nhằm tránh việc nhận được các bản tin trùng lặp. Ngoài ra, khi mức năng lượng của một nút cảm biến xuống thấp thì nút cảm biến sẽ thông báo quảng bá đến các nút lân cận để các nút lân cận biết rằng năng lượng của nó đang ở mức thấp và nó không thể tham gia vào việc định tuyến các bản tin. Năng lượng còn lại chỉ để dành riêng cho việc cảm nhận và truyền dữ liệu của riêng nút đó. Mặt phẳng quản lý di động phát hiện và đăng ký sự di chuyển của các nút cảm biến, do đó một tuyến đường đến người dùng cuối luôn luôn được duy trì và các nút cảm biến có thể theo dõi các nút lân cận của chúng. Bằng việc nhận biết các nút lân cận thì các nút cảm biến có thể cân bằng giữa việc sử dụng năng lượng và nhiệm vụ của chúng. Mặt phẳng quản lý nhiệm vụ cân bằng và lập lịch các nhiệm vụ cảm nhận cho một khu vực cụ thể. Không phải tất cả các nút cảm biến trong khu vực đó được yêu cầu thực hiện nhiệm vụ cảm nhận ở cùng một thời điểm. Kết quả là, một số nút cảm biến thực hiện nhiều nhiệm vụ hơn các nút khác, tùy thuộc vào mức năng lượng của chúng. Những mặt phẳng quản lý này là cần thiết để các nút cảm biến có thể làm việc cùng nhau sao cho chúng đạt được hiệu quả cao nhất về năng lượng, về định tuyến dữ liệu trong mạng cảm biến và chia sẻ tài nguyên giữa các nút cảm biến. Nếu không có các mặt phẳng quản lý này thì mỗi nút cảm biến chỉ có thể làm việc riêng lẻ. Từ góc độ toàn mạng thì sẽ hiệu quả hơn nếu các nút cảm biến có thể cộng tác với nhau, nhờ đó thời gian tồn tại của mạng có thể được kéo dài.