Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
1.3. Kiến trúc ngăn xếp giao thức của mạng cảm biến không dây
1.3.5. Lớp ứng dụng
Lớp ứng dụng bao gồm các ứng dụng chính cũng như một số chức năng quản lý. Ngoài các chương trình ứng dụng cụ thể cho mỗi ứng dụng thì các chức năng quản lý và xử lý truy vấn cũng nằm ở lớp này.
Ngoài các chức năng truyền thông trong ngăn xếp phân lớp thì các mạng cảm biến không dây cũng được trang bị các chức năng để hỗ trợ hoạt động cho các giải pháp khác được đề xuất. Trong một mạng cảm biến không dây, mỗi thiết bị cảm biến được trang bị một đồng hồ cục bộ. Mỗi sự kiện có liên quan đến sự hoạt động của thiết bị cảm biến bao gồm cảm nhận, xử lý và truyền thông được kết hợp với thông tin định thời được điều khiển thông qua các đồng hồ cục bộ. Vì người dùng quan tâm đến thông tin phối hợp từ nhiều cảm biến, nên thông tin định thời có liên quan đến dữ liệu ở mỗi thiết bị cảm biến cần phải được thống nhất. Ngoài ra, mạng cảm biến không dây có thể sắp xếp thứ tự chính xác các sự kiện được cảm nhận bởi các cảm biến phân tán từ đó mô hình hóa chính xác môi trường vật lý. Những yêu cầu đồng bộ này đã dẫn đến sự phát triển các giao thức đồng bộ thời gian trong các mạng cảm biến không dây.
Sự tương tác chặt chẽ với các hiện tượng vật lý đòi hỏi phải có các thông tin vị trí có liên quan. Các mạng cảm biến không dây kết hợp chặt chẽ với các hiện tượng vật lý ở môi trường xung quanh. Thông tin thu thập được cần phải được kết hợp với vị trí của các nút cảm biến để cung cấp cái nhìn chính xác về trường cảm biến. Ngoài ra, các mạng cảm biến không dây có thể
được sử dụng để theo dõi các đối tượng nhất định trong các ứng dụng giám sát. Các ứng dụng này đòi hỏi thông tin vị trí để đưa vào các thuật toán theo dõi. Ngoài ra, các dịch vụ dựa trên vị trí và các giao thức truyền thông cũng yêu cầu thông tin vị trí. Do đó, các giao thức định vị đã được đưa vào ngăn xếp truyền thông.
Cuối cùng, một số giải pháp quản lý cấu trúc liên kết cũng cần phải có để duy trì kết nối và vùng phủ sóng của mạng cảm biến không dây. Các thuật toán quản lý cấu trúc liên kết cung cấp các phương thức hiệu quả cho việc triển khai mạng nhằm kéo dài thời gian tồn tại của mạng và phủ sóng thông tin một cách hiệu quả. Ngoài ra, các giao thức điều khiển cấu trúc liên kết giúp xác định các mức công suất truyền cũng như thời gian hoạt động của các nút cảm biến để tối thiểu năng lượng tiêu thụ trong khi vẫn đảm bảo kết nối mạng. Cuối cùng, các giao thức phân nhóm được sử dụng để tổ chức mạng thành các cụm nhằm cải thiện khả năng mở rộng và cải thiện thời gian tồn tại của mạng.
Bản chất sự phụ thuộc vào từng ứng dụng của các mạng cảm biến không dây đã xác định một số thuộc tính đặc trưng riêng so với các giải pháp mạng truyền thống. Mặc dù những nghiên cứu và triển khai ban đầu của các mạng cảm biến không dây tập trung chủ yếu vào việc truyền dữ liệu trong môi trường không dây nhưng một vài lĩnh vực ứng dụng mới của mạng cảm biến không dây cũng đã xuất hiện. Chúng bao gồm các mạng cảm biến và điều khiển không dây, trong đó mỗi nút cảm biến có thêm các thiết bị truyền động để chuyển đổi thông tin cảm nhận được thành các hành động để tác động đến môi trường và các mạng cảm biến đa phương tiện không dây hỗ trợ lưu lượng đa phương tiện bao gồm các thông tin âm thanh và hình ảnh. Ngoài ra, hiện trường mạng cảm biến không dây gần đây đã được áp dụng vào trong các môi trường hạn chế như thiết lập mạng dưới nước, trong lòng đất và tạo ra
các mạng cảm biến không dây dưới nước và trong lòng đất. Những lĩnh vực nghiên cứu mới này đặt ra những thách thức mới bổ sung mà chưa được quan tâm xem xét bởi một số giải pháp đã được phát triển cho các mạng cảm biến không dây truyền thống.
Sự linh hoạt, khả năng chịu lỗi, cảm nhận độ trung thực cao, chi phí thấp và một số đặc điểm triển khai nhanh chóng của các mạng cảm biến không dây đã tạo ra nhiều lĩnh vực ứng dụng mới cho việc cảm nhận từ xa. Trong tương lai, một loạt các lĩnh vực ứng dụng này sẽ làm cho các mạng cảm biến trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Tuy nhiên, việc thực hiện các mạng cảm biến này cần phải đáp ứng được các yếu tố như khả năng chống lỗi, khả năng mở rộng, chi phí, phần cứng, sự thay đổi cấu trúc liên kết mạng, môi trường và năng lượng tiêu thụ. Bởi vì những ràng buộc này rất nghiêm ngặt và đặc thù cho các mạng cảm biến nên các kỹ thuật mạng Ad-hoc không dây mới là rất cần thiết. Nhiều nhà nghiên cứu hiện đang tham gia vào việc phát triển các công nghệ cần thiết cho các lớp khác nhau của ngăn xếp giao thức mạng cảm biến.