a, Giải pháp dựa trên mạng ảo b, Giải pháp dựa trên cụm
Các nút cảm biến tạo thành các cụm để hỗ trợ các ứng dụng theo dõi các hiện tượng động. Các nút cảm biến trong mỗi tác vụ thực hiện nhiều chức năng. Nghĩa là một nút cảm biến có thể là một phần của nhiều cụm. Với mỗi cụm dành riêng cho một ứng dụng, WSN có thể được sử dụng đồng thời với nhiều ứng dụng, từ đó thực hiện ảo hóa cấp mạng. Bên cạnh đó cũng tồn tại một số quá trình thực hiện kém chất lượng về các chi tiết kỹ thuật (ví dụ: cách các nút riêng lẻ thực hiện các tác vụ ứng dụng). Hơn nữa, chưa có đề xuất nào về mức độ ưu tiên của ứng dụng, tính khơng đồng nhất và tính độc lập cơ sở chưa được giải quyết. Vấn đề này đã được làm rõ trong [21] để tạo điều kiện cho việc tạo, vận hành và bảo trì các cụm để đạt được ảo hóa cấp mạng. Khi một vấn đề được phát hiện, các nút cảm biến được nhóm thành một cụm động bằng cách trao đổi các thơng điệp hình thành VSN. Tuy nhiên, về các yêu cầu cấp thiết chưa có bất kỳ nhược điểm nào trong [20] được giải quyết.
Nhiệm vụ có thể liên quan đến ảo hóa cấp mạng vì WSN có thể hỗ trợ nhiều nhiệm vụ cùng một lúc. Mỗi nhiệm vụ sử dụng một tập hợp con chuyên dụng của các nút cảm biến không được chia sẻ với các nhiệm vụ khác. Việc phân công nhiệm vụ được mơ hình hóa như một biểu đồ lưỡng cực có trọng số để giảm tối ưu các nút cảm biến trong các nhiệm vụ. Khi đạt được một nhiệm vụ sẽ tạo ra nhiều lợi nhuận, vì vậy
mục tiêu là tối đa hóa lợi nhuận bằng cách đạt được càng nhiều nhiệm vụ càng tốt. Cả hai giải pháp tập trung và phân tán đều được đề xuất, sử dụng các kết quả thực thi và thuật toán nhận biết năng lượng. Giải pháp này không đề cập đến bất kỳ miền ứng dụng cụ thể nào. Sự không đồng nhất được giải quyết cùng với sự độc lập nền tảng. Tuy nhiên, mức độ ưu tiên của tác vụ ứng dụng chưa được giải quyết do mỗi nút cảm biến chỉ thực hiện được một tác vụ ứng dụng tại một thời điểm cụ thể.
1.6.3 Giải pháp ảo hóa kết hợp
Giải pháp này lai kết hợp cả hai cơ chế ảo hóa cấp nút và ảo hóa cấp mạng. Các giải pháp kết hợp được phân nhóm theo ba loại: giải pháp trung gian và giải pháp dựa trên cụm; giải pháp trung gian và mạng ảo / lớp phủ ảo; máy ảo và giải pháp dựa trên nhóm động.
1.7 Ưu điểm và nhược điểm của ảo hóa mạng
1.7.1 Ưu điểm
Chia sẻ hạ tầng vật lý
Cơ hội quan trọng nhất đằng sau ảo hóa mạng cảm biến là chia sẻ cơ sở hạ tầng vật lý. Cùng với chiến lược giảm chi phí, các nhà khai thác mạng cảm biến đang liên tục khám phá việc triển khai các cơ sở hạ tầng chung để chia sẻ đầu tư vốn.
Giảm độ phức tạp và chi phí của sự tăng lớp phủ cảm biến
Rất khó để duy trì các mạng cảm biến khác nhau cho mục đích cá nhân. Nó làm tăng sự phức tạp của bất kỳ ứng dụng nào. Mặt khác nó rất tốn kém và khó khăn khi triển khai mạng phủ ảo trên một mạng cảm biến vật lý cụ thể. Trong cả hai trường hợp, VWSN có thể cung cấp một giải pháp thay thế khả thi phù hợp về mức độ phức tạp và tăng chi phí phát sinh. Các nhà cung cấp mạng cảm biến có thể triển khai ảo hóa mạng cảm biến dựa trên những vấn đề về tổ chức, thách thức quy định, bảo mật, khả năng mở rộng và chất lượng trải nghiệm. Nếu một tổ chức không triển khai công nghệ VWSN trong miền riêng của mình, tổ chức đó cần xây dựng các mạng riêng cho các dịch vụ khác nhau để duy trì các yêu cầu dịch vụ chất lượng.
Quản lý dịch vụ
Việc xã hội hóa cơ sở hạ tầng để tập trung vào kinh doanh theo định hướng dịch vụ là cốt lõi. Bên thứ ba trong bối cảnh này có thể trở thành nhà cung cấp cơ sở hạ
tầng và do đó có thể hưởng lợi từ các kỹ thuật ảo hóa cảm biến để tận dụng tốt hơn các khoản đầu tư của mình vào việc triển khai mạng cảm biến mới. Cách tiếp cận tương tự có thể được theo sau bởi các chính phủ hoặc các thực thể cơng nhằm mục đích triển khai cơ sở hạ tầng cảm biến chung, để thúc đẩy sự phát triển của xã hội kỹ thuật số.
Mang lại sự linh hoạt và khả năng mở rộng
Ảo hóa Mạng cảm biến mang đến một hướng mới về tính linh hoạt và khả năng mở rộng cho cơ sở hạ tầng mạng. Bằng cách giới thiệu khái niệm ảo hóa, có thể đảm bảo các vấn đề linh hoạt và khả năng mở rộng trong mạng cảm biến. Nó có thể dễ dàng làm cho nhiều mạng cảm biến khơng đồng nhất có thể cùng tồn tại, giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng. Nó cũng làm cho mạng trở nên linh hoạt hơn.
Kiến trúc đơn giản
VWSN cho phép một kiến trúc đơn giản phục vụ tất cả các ứng dụng và mạng như cảm biến âm thanh, nhiệt độ, chuyển động, quan sát đối tượng, giám sát môi trường, v.v, yêu cầu các mạng cảm biến mục đích cụ thể riêng lẻ và lặp lại không cần thiết. Vì vậy, VWSN cung cấp một kiến trúc khơng đồng nhất đơn giản hóa của mạng cảm biến.
Tăng lợi nhuận
Ảo hóa trong các mạng cảm biến mở ra tiềm năng tăng lợi nhuận. Thông qua khái niệm VWSN, cơ sở hạ tầng cảm biến tương tự có thể được chia sẻ bởi các nhà cung cấp dịch vụ ảo khác nhau, dẫn đến tăng lợi nhuận. Mức độ lợi nhuận tăng lên khi mức độ dịch vụ tăng về mặt mạng cảm biến như một dịch vụ và phần mềm như một dịch vụ.
1.7.2 Nhược điểm
Giới hạn năng lượng
Khi các thiết bị tính tốn tăng hiệu quả nhanh chóng thì sự tiêu thụ năng lượng của mạng cảm biến không dây giống như một nút cổ chai. Do các cảm biến có kích thước nhỏ và giá thành rẻ nên có thể triển khai hàng nghìn cảm biến trong mạng, vì vậy ta khơng thể nối dây từ các cảm biến này đến nguồn năng lượng. Đồng thời để có thể vận hành tự động thì các cảm biến cần phải có nguồn pin. Vì năng lượng có sẵn
trong mỗi cảm biến chỉ giới hạn ở một mức nào đó nên sự đồng bộ hóa chỉ nhận được khi duy trì đủ năng lượng để các cảm biến này hoạt động hiệu quả hơn.
Giới hạn về dải thông
Trong mạng cảm ứng, năng lượng được dùng trong xử lý dữ liệu ít hơn so với việc truyền nó đi. Hiện nay việc truyền thông vô tuyến bị giới hạn bởi tốc độ dữ liệu khoảng 10-100 Kbits/s. Sự giới hạn về băng thông này ảnh hưởng trực tiếp đến việc truyền thông tin nên khơng thể đồng bộ hóa được.
Kết nối mạng khơng ổn định
Mạng cảm ứng có ưu điểm là tính di động nhưng vẫn phải đối mặt với những nhược điểm như :
- Các phương tiện truyền không dây không được bảo vệ khỏi nhiễu bên ngồi nên có thể dẫn đến mất mát một lượng lớn thông tin.
- Giới hạn trong phạm vi truyền của các cảm biến di động ( khoảng 10-100m), dẫn đến việc truyền thông giữa các nút cảm biến trở nên khó khăn.
- Cấu hình mạng thay đổi thường xuyên phụ thuộc vào sự di động của các nút nên việc định lại cấu hình di động trở nên cần thiết.