tưởng của hàm OF này dựa trên việc nhận thấy khi một node độc hại thực hiện tấn công quá tải nó sẽ g i một lượng lớn các thông điệp đi qua một node mạng nào đó. Khi một node phải chuyển tiếp một lượng lớn các gói tin nó sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt năng lượng dẫn đến bị đánh sập. Vì vậy chúng ta sẽ muốn tránh việc xây dựng một tuyến đường cho một lưu lượng mạng quá lớn đi qua một node nào đó khi năng lượng của node đó xuống dưới một ngưỡng. B ng cách s dụng các số liệu định tuyến dựa trên mức năng lượng
40
tiêu thụ nó sẽ cho phép phân biệt giữa các node mạng chạy b ng pin hay những node có năng lượng mạnh mẽ, đồng thời các node có thể quảng bá được lượng năng lượng tiêu thụ trên thực tế của mình đến các node khác. Mặt khác như đã trình bày trong mục 1.3 một thông số định tuyến là một giá trị định lượng để biểu thị chi phí cho một con đường và giúp thực hiện chọn đường đi tốt nhất trong trường hợp có nhiều con đường có sẵn. Trong mạng RPL, nó là 1 giá trị để xác định đường đi tốt nhất dựa vào các hàm mục tiêu. Hiện nay RPL s dụng 2 thông số định tuyến dựa trên 2 hàm mục tiêu OF0 và ETX tương ứng là hop count và ETX. Ta cũng thấy r ng hàm OF s dụng số liệu định tuyến ETX sẽ tốt hơn s dụng hop count rất nhiều vì nó sẽ tăng t lệ nhận gói tin PDR, giảm delay và cải thiệu mức tiêu thụ năng lượng do giảm đến mức thấp nhất việc của việc truyền lại các gói tin và điều này đã được chứng minh thông qua thực nghiệm trong [3 . Tuy nhiên hàm OF s dụng ETX vẫn tồn tại một vài nhược điểm. Đó chính là việc quản l năng lượng của các node như đã nói ở trên. Nếu một mạng bị tấn công lưu lượng đi qua một vài node có trong mạng sẽ tăng đột biến khiến chúng phải tiêu tốn rất nhiều năng lượng để x l . Tuy nhiên với việc không có một cơ chế nào để đánh giá mức độ năng lượng còn lại của một node mạng thì với việc một node bị tấn công thì sẽ phải chịu một lưu lượng mạng đi qua càng lớn và do đó năng lượng tiêu thụ của nó sẽ cành nhanh và dẫn đế bị cạn kiệt và bị đánh sập. Nếu những node này bị đánh sập thì sẽ ảnh hưởng rất lớn đến topo của cả mạng do nó là những node ở vị trí chiến lược của mạng. Mạng sẽ phải tái cơ cấu lại toàn bộ khiến cho một lượng lớn dữ liệu bị mất và thêm một ph n
41
năng lượng của mạng bị tiêu thụ mất cho quá trình hội tụ lại mạng. Từ đó càng về sau tỷ lệ PDR của mạng sẽ càng giảm trong khi đột trễ sẽ bị tăng cao và cuối cùng vòng đời của mạng sẽ bị rút ngắn. Vì vậy nếu có một cơ chế để khi mức năng lượng của một node là xuống dưới một ngường nào đó thì các node khác sẽ không chọn node đó là cha nữa hay cơ chế giúp cân bẳng tải trong khi vẫn đảm bảo được tỷ lệ nhận gói tin và độ trễ là rất c n thiết để giảm thiểu ảnh hưởng của cuộc tấn công quá tải xuống mức thấp nhất. Vì vậy trong luận văn này tôi đề xuất xây dựng một hàm OF mới s dụng đồng thời hai thông số định tuyến là ETX và Energy của 1 node. B ng cách này, chúng tôi đảm bảo r ng một node sẽ không chết quá nhanh và chuyển bớt một ph n lưu lượng mạng không cho nó đi qua các nút này quá thường xuyên khi mức pin của node đó là thấp. Hàm OF mới này sẽ biểu hiện như sau:
- Một P-node (power node bắt buộc phải chọn P-node làm node cha mẹ ưa thích nếu trong tập các cha mẹ của nó tồn tại ít nhất một P-node.
- B-node (battery node có thể chọn P-node hoặc B-node làm cha mẹ ưa thích
- Tuyến đường được lựa chọn sẽ phải là tuyến đường có ETX nhỏ nhất và tránh dùng cạn năng lượng của node cha.
Yêu cầu giao thức
Để áp dụng cả hai ETX và Energy trong OF mới này, node sink sẽ phải thiết lập các thông số định tuyến trong D G Metric Container [12] một
42
cách thích hợp. Nó chứa hai đối tượng routing metric là link ETX và node Energy.
Như tôi đã trình bày trong mục 1.3 ETX được giới thiệu là một thông số đinh tuyến mới cho các mạng không dây ad-hoc, WSN. Nó giảm thiểu tổng số gói tin c n thiết phải truyền (bao gồm cả truyền lại để cung cấp thành công một gói tin đến đích cuối cùng của nó b ng các phép đo tỷ lệ mất gói tin theo cả hai hướng cho mỗi liên kết không dây. Các ETX của một liên kết được tính dựa trên tỷ lệ nhận gói tin theo hai hướng theo công thức sau:
Tỷ lệ giao nhận gói tin được dựa trên thăm dò link-layer. Mỗi một node phát sóng thông một điệp ngắn có chứa địa ch của nó, ở một t n số nhất định, đồng thời nó đếm số lượng tin nhắn như vậy nhận được từ mỗi một node hàng xóm trong khoảng thời gian Δt. B ng cách này, một node có thể tính toán tỷ lệ số gói tin nhận được trong thực tế trên số lượng gói tin dự kiến, từ đó chuyển thành df và dr.
Thông số định tuyến dựa trên việc ước lượng mức năng lượng của một node cho phép phân biệt các node dựa trên nguồn năng lượng của nó như s dụng pin, năng lượng tái chế, năng lượng điện.., đồng thời nó cho phép một node quảng bá năng lượng tiêu thụ trên thực tế của nó đến các node
43
láng giềng. Cũng giống như thông số Link ETX, Node energy cũng bao gồm một số đối tượng con như hình dưới đây:
Hình 5: Node Energy Object format [12]
Trong đó các trường quan trọng sẽ là Type flag (T , Estimation flag (E), trường dự toán năng lượng (E_E . Trường E ch được thiết lập khi có một dự toán năng lượng trong trường E_E. Trường E_E được lưu trữ bởi 8 bit nên sẽ cho độ chính xác khá nhỏ. Tuy nhiên ta phải xét đến các mạng tổn hao năng lượng thấp thường có băng thông rất nhỏ (250kbs).
{
[2]
Việc thiết lập một ước lượng năng lượng của một node dựa trên cách tính tổng năng lượng tiêu thụ EC của một node trong bốn trạng thái hoạt động của nó. Tổng năng lượng của một node khi nó được nạp đ y năng lượng là ET. Ta có công thức để tính tổng năng lượng tiêu thụ của một node như sau:
[2]
Bởi vì trường E_E ch bao gồm 8 bit, vì vậy chúng ta c n phải quy đổi ước lượng năng lượng còn lại của một node EE về khoảng 0 đến 255 theo công thức sau:
44
[2]
Tính toán path cost và rank
Khi một nút nhận được một DIO từ nút khác với một rank thấp hơn so với chính nó, ngay cả khi nó đã được kết nối với DOD G, nó phải tính toán lại và so sánh các chi phí đường đi qua tất cả các node cha mẹ của nó để có thể tìm ra được tuyến đường tốt nhất trong mạng. Công thức chung để tính path cost dựa trên hai thông số định tuyến Link ETX và Node energy là như sau:
{ [2]
tưởng chính là cộng thêm vào chi phí đường đi qua một node pin một giá trị b ng t lệ tiêu thụ pin của nó. Đối với việc tính rank, các giải pháp vẫn giống như trong hàm OF-ETX: