Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
3.4. Các thước đo đánh giá hiệu năng
Tác giả đánh giá và so sánh hiệu năng giữa giao thức ContikiMAC và giao thức XMAC thông qua một số thước đo đánh giá như: Số lần truyền kỳ vọng ETX, năng lượng tiêu thụ trung bình, tỷ lệ chuyển phát thành công bản tin dữ liệu.
Tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ liệu DDR (Data Delivery Ratio) được xác định bằng tỷ số giữa số bản tin dữ liệu nhận được tại nút gốc và tổng số bản tin dữ liệu được gửi đi bởi tất cả các nút trong mạng.
(%) .100% data received N N DDR (3.3)
Trong đó: Nreceived là tổng số bản tin dữ liệu nhận được tại nút gốc; Ndata
là tổng số bản tin dữ liệu được gửi bởi tất cả các nút trong mạng. Tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ liệu DDR càng cao thì hiệu quả truyền thông trong mạng càng tốt.
Năng lượng tiêu thụ trung bình: Để ước lượng được năng lượng tiêu thụ của một nút mạng cảm biến, tác giả sử dụng cơ chế ước lượng năng lượng dựa trên phần mềm sử dụng mô hình tiêu thụ năng lượng tuyến tính. Tổng năng lượng E được tính toán như sau [3]:
i ci ci r r t t l l a at It It I t I t I U E ( ) (3.4) Trong đó:
- U: Là điện áp nguồn cung cấp (điện áp pin).
- Ia , ta: Là dòng tiêu thụ và thời gian mà bộ vi xử lý khi hoạt động ở chế độ tích cực (active mode).
- Il , tl: Là dòng tiêu thụ và thời gian mà bộ vi xử lý khi hoạt động ở chế độ công suất thấp (low power mode).
- It, tt: Là dòng tiêu thụ và thời gian bộ thu phát vô tuyến ở chế độ truyền
- Ir, tr: Là dòng tiêu thụ và thời gian bộ thu phát vô tuyến ở chế độ nhận
(receive).
- Ici, tci: Là dòng tiêu thụ và thời gian hoạt động của các bộ phận khác như cảm biến, LED...
Để tiết kiệm năng lượng, các nút cảm biến thường xuyên bật hoặc tắt các thiết bị của chúng (ví dụ như thiết bị truyền thông, các cảm biến, các LED) hoặc chuyển đổi qua lại giữa chế độ tích cực và chế độ công suất thấp (ví dụ với bộ vi điều khiển). Cơ chế ước lượng năng lượng sử dụng mô hình tuyến tính sẽ được gọi đến mỗi khi một thiết bị phần cứng bật hoặc tắt hoặc chuyển chế độ. Khi một thiết bị phần cứng được bật thì mô đun ước lượng năng lượng sẽ lưu một dấu thời gian. Khi thiết bị phần cứng này được tắt thì sự sai khác về thời gian giữa hai thời điểm sẽ được tính toán và được cộng vào tổng thời gian bật của thiết bị. Sau đó, mô đun ước lượng năng lượng tiêu thụ sử dụng thông số kỹ thuật về dòng tiêu thụ của từng thiết bị để tính toán được tổng năng lượng tiêu thụ của nút cảm biến.
Trong luận văn này, tác giả quan tâm đến năng lượng tiêu thụ của bộ thu phát vô tuyến và bộ vi điều khiển. Bảng 3.2 trình bày mô hình năng lượng của phần cứng Tmote Sky [10]. Trong đó, các số liệu về dòng tiêu thụ được lấy từ các tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất linh kiện.
Bảng 3.2: Mô hình năng lượng của Tmote Sky tại công suất phát là 0dBm.
Thành phần Trạng thái Dòng tiêu thụ
MSP430 F1611 Tích cực 1,95 mA
Công suất thấp 0,0026 mA CC2420 Truyền (0 dBm) 17,4 mA
Số lần thay đổi nút cha trung bình (Churn) được xác định dựa trên sự thống kê số lần thay đổi nút cha đối với từng nút mạng. Các mạng cảm biến không dây hoạt động trên các liên kết vô tuyến có tổn hao. Các liên kết vô tuyến thường có chất lượng không ổn định và thay đổi thường xuyên theo thời gian. Vì vậy, cấu trúc liên kết mạng cũng cần phải có sự thay đổi để thích ứng với môi trường truyền thông vô tuyến. Để đánh giá sự thay đổi thích ứng này, tác giả dựa vào số liệu thống kê về số lần thay đổi nút cha trung bình trong toàn mạng.
Số bước nhảy trung bình trong mạng: Xác định số bước nhảy trung bình dọc theo tuyến đường đến nút đích. Số bước nhảy là yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ truyền gói tin trong mạng.