Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
1.4. Mô hình truyền thông trong mạng cảm biến không dây
Mô hình truyền thông cho các nút mạng cảm biến không dây có thể được chia thành ba loại: Điểm - Điểm, Điểm - Đa điểm và Đa điểm - Điểm. Mỗi mô hình truyền thông được sử dụng trong các trường hợp khác nhau. Nhiều ứng dụng sử dụng kết hợp các mô hình truyền thông này.
1.4.1. Mô hình truyền thông Điểm - Điểm
Mô hình truyền thông Điểm - Điểm xảy ra khi một nút mạng cảm biến không dây truyền thông với một nút mạng cảm biến không dây khác. Tuy nhiên, việc truyền thông có thể có liên quan đến các nút mạng cảm biến khác. Trong hình 1.3, hai nút mạng cảm biến không dây giao tiếp với nhau nhưng có hai nút mạng cảm biến khác liên quan đến quá trình truyền thông, bởi vì
chúng chuyển tiếp các gói tin giữa các điểm đầu cuối của quá trình truyền thông.
Hình 1.3: Mô hình truyền thông Điểm - Điểm trong mạng cảm biến không dây.
1.4.2. Mô hình truyền thông Điểm - Đa điểm
Mô hình truyền thông Điểm - Đa điểm được minh họa như ở hình 1.4. Mô hình này được sử dụng để gửi bản tin từ một nút tới một số nút khác và có thể là tất cả các nút khác trong mạng. Mô hình truyền thông này có thể được sử dụng để gửi một lệnh thiết lập đến các nút trong mạng.
Hình 1.4: Mô hình truyền thông Điểm - Đa điểm trong mạng cảm biến không dây.
Có nhiều hình thức truyền thông trong mô hình Điểm - Đa điểm. Tùy thuộc vào tình huống khác nhau thì yêu cầu độ tin cậy của bản tin gửi đi là khác nhau. Nếu yêu cầu độ tin cậy cao thì giao thức truyền thông có thể phải truyền lại các bản tin cho đến khi tất cả các nút nhận đã nhận thành công được gói tin. Nếu độ tin cậy không yêu cầu quá khắt khe thì giao thức truyền thông có thể không cần phải truyền lại bất kỳ bản tin nào và giao thức truyền thông coi kênh truyền thông đủ tin cậy để các bản tin có thể đến được các nút nhận.
Nhiều cơ chế và giao thức đã được thiết kế để thực hiện truyền thông Điểm - Đa điểm trong mạng cảm biến không dây. Dạng đơn giản của truyền thông Điểm - Đa điểm là mạng tràn lan. Điều này được thực hiện bằng cách từng nút quảng bá bản tin được gửi đi. Khi một nút lắng nghe được một bản tin quảng bá được phát từ một nút bên cạnh, nút này sẽ quảng bá lại bản tin tới tất cả các nút khác xung quanh nó. Để tránh việc gây nhiễu lên nhau, mỗi nút chờ đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi gửi lại các bản tin. Hiệu quả của cơ chế này là bản tin cũng đến tất cả các nút trong mạng, trừ các bản tin bị mất do nhiễu vô tuyến hoặc các xung đột vô tuyến.
Mặc dù một mạng tràn lan có thể làm việc tốt trong một số trường hợp nhưng nó không phải là cơ chế đáng tin cậy. Các bản tin bị mất do nhiễu hoặc xung đột cần được truyền lại. Để đạt được độ tin cậy trong truyền thông Điểm - Đa điểm thì giao thức truyền thông phải phát hiện được các bản tin bị mất và phát lại chúng.
1.4.3. Mô hình truyền thông Đa Điểm - Điểm
Mô hình truyền thông Đa điểm - Điểm thường được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các nút trong trường cảm biến. Với mô hình truyền thông Đa điểm - Điểm, một vài nút gửi dữ liệu đến cùng một nút. Nút này thường được gọi là Sink. Hình 1.5 minh họa mô hình truyền thông Đa điểm - Điểm.
Hình 1.5: Mô hình truyền thông Đa điểm - Điểm trong mạng cảm biến không dây.
Truyền thông Đa điểm - Điểm có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu cảm biến chẳng hạn như nhiệt độ từ các nút trong mạng nhưng nó cũng được sử dụng truyền thông tin trạng thái các nút trong mạng. Các nút gửi các báo cáo trạng thái định kỳ tới Sink. Nút Sink sau đó báo cáo toàn bộ hiệu năng của mạng tới người quan sát bên ngoài.
Trong truyền thông Đa điểm - Điểm, có thể có nhiều hơn một Sink trong mạng. Nếu ứng dụng không xác định một nút cụ thể để dữ liệu có thể được gửi tới thì mạng sẽ lựa chọn gửi dữ liệu đến Sink gần nhất so với nút gửi. Điều này cho phép có nhiều nút Sink trong mạng nhằm thu thập dữ liệu đạt hiệu quả cao hơn.
Để thiết lập truyền thông Đa điểm - Điểm thì các nút xây dựng một cấu trúc cây với gốc của nó ở nút Sink. Sink thông báo sự có mặt của nó bởi việc gửi lặp lại các bản tin quảng bá xác định rằng nút gửi các bản tin này có bước nhảy bằng không tính từ nút Sink. Các nút hàng xóm lắng nghe kênh truyền và truyền lại các bản tin để thông báo chúng có bước nhảy là một tính từ nút Sink. Lần lượt, các nút lân cận của chúng sẽ quảng bá thông tin là chúng có bước nhảy là hai tính từ nút Sink. Với phương thức đơn giản này, mọi nút trong mạng cuối cùng sẽ biết có bao nhiêu bước nhảy chúng phải trải qua
được tính từ nút Sink và biết được các nút lân cận gần Sink hơn. Khi gửi một gói tin, nút gửi chỉ phải gửi gói tin đến nút lân cận gần Sink hơn.