Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
1.3. Kiến trúc ngăn xếp giao thức của mạng cảm biến không dây
1.3.2. Lớp liên kết dữ liệu
Lớp liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm ghép các dòng dữ liệu, phát hiện khung dữ liệu, điều khiển lỗi và điều khiển truy nhập kênh truyền. Nó đảm bảo sự tin cậy của các kết nối điểm - điểm và điểm - đa điểm trong mạng.
1.3.2.1. Điều khiển truy nhập kênh truyền
Giao thức MAC (Medium Access Control) trong mạng cảm biến đa chặng và tự tổ chức cần phải đạt được hai mục tiêu. Mục tiêu thứ nhất là tạo cơ sở hạ tầng mạng. Bởi vì hàng trăm nút cảm biến có thể nằm rải rác với mật độ cao trong một trường cảm biến, nên cơ chế MAC cần phải thiết lập các liên kết truyền thông để truyền dữ liệu. Điều này tạo thành cơ sở hạ tầng mạng cần thiết cho việc truyền thông không dây đa chặng và cung cấp khả năng tự tổ chức. Mục tiêu thứ hai là chia sẻ hiệu quả các tài nguyên truyền thông giữa các nút cảm biến. Những tài nguyên này bao gồm thời gian, năng lượng và tần số. Trong suốt một thập kỷ qua, một số giao thức MAC đã được phát triển cho các mạng cảm biến không dây để giải quyết những yêu cầu này.
Với bất kể một cơ chế truy nhập kênh truyền nào thì vấn đề hiệu quả năng lượng là vô cùng quan trọng. Một giao thức MAC chắc chắn phải hỗ trợ các chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng cho nút cảm biến. Việc bảo tồn năng lượng rõ ràng nhất là tắt bộ thu phát khi không cần thiết. Mặc dù phương pháp tiết kiệm năng lượng này dường như có lợi đáng kể cho việc tiết kiệm năng lượng nhưng nó có thể cản trở việc kết nối mạng. Sau khi bộ thu phát tắt thì nút cảm biến không thể nhận được bất kỳ gói tin nào từ các nút lân cận, bởi vì nó bị ngắt kết nối mạng. Ngoài ra, việc bật và tắt bộ thu phát vô tuyến đều có một chi phí về năng lượng tiêu thụ do các thủ tục khởi động và tắt bộ thu phát vô tuyến đều yêu cầu cả về phần cứng và phần mềm. Có một số chế độ hoạt động hữu ích khác cho nút cảm biến không dây tùy thuộc vào số lượng các trạng thái của bộ vi xử lý, bộ nhớ, bộ chuyển đổi A/D và bộ thu
phát. Mỗi chế độ này được đặc trưng bởi năng lượng tiêu thụ, thời gian trễ để chuyển đổi giữa các chế độ năng lượng đó.
1.3.2.2. Điều khiển lỗi
Một chức năng quan trọng của lớp liên kết dữ liệu là điều khiển lỗi (Error Control - EC). Hai chế độ quan trọng của phương thức điều khiển lỗi trong các mạng truyền thông là sửa lỗi trước (Forward Error Control - FEC), yêu cầu lặp lại tự động (Automatic Repeat Request - ARQ). Lợi ích của ARQ trong các ứng dụng mạng cảm biến bị hạn chế do việc tổn hao năng lượng khi truyền lại và việc giải mã cũng phức tạp hơn ở FEC, cũng như các khả năng sửa lỗi cần phải được xây dựng. Do đó, các mã điều khiển lỗi đơn giản với việc mã hóa và giải mã ít phức tạp có thể là các giải pháp hiện tại tốt nhất cho các mạng cảm biến. Để thiết kế một cơ chế như vậy thì điều quan trọng là phải hiểu rõ về các đặc tính kênh truyền.