CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN MẠNGCẢM BIẾN KHÔNG DÂY
2.1 Các vấn đề định tuyến trong mạngcảm biến không dây
Khác với các mạng có dây, mạng không dây gặp rất nhiều khó khăn trong việc định tuyến và quản lý năng lƣợng. Các nút trong mạng đều có khả năng di chuyển nên cấu trúc mạng cũng thay đổi theo thời gian, năng lƣợng các nút có giới hạn nên cần hạn chế số lƣợng bản tin gửi đi không quá lớn và ảnh hƣởng của nhiễu và môi trƣờng đến tỷ lệ gói tin lỗi là những điều cần chú ý khi thiết kế một giao thức định tuyến[3][5].
Các giao thức định tuyến khi thiết kế đều phải chú ý cân đối giữa hiệu suất của giao thức với mức tiêu thụ năng lƣợng tại các nút trong mạng. Các giao thức có thể tăng tốc độ hội tụ bằng cách gửi nhiều gói tin điều khiển để cập nhật thƣờng xuyên hơn nhƣng điều này sẽ làm tiêu tốn thêm băng thông và năng lƣợng nguồn nuôi. Hơn nữa, khi mạng ít có thay đổi thì việc gửi thƣờng xuyên các cập nhật sẽ rất lãng phí[3][5].
Mục tiêu chính trong việc thiết kế mạng cảm biến không dây là truyền tải dữ liệu trong khi vẫn duy trì năng lƣợng hoạt động của hệ thống mạng và ngăn chặn sự sụt giảm kết nối bằng cách sử dụng phƣơng pháp quản lý năng lƣợng linh hoạt. Dƣới đây là một số vấn đề có thể ảnh hƣởng đến quá trình định tuyến trong mạng cảm biến không dây[23].
Giới hạn về năng lượng
Do các nút cảm biến sử dụng pin nên chúng có những giới hạn về năng lƣợng. Năng lƣợng đặt ra một thách thức lớn cho thiết kế mạng trong môi trƣờng khắc nghiệt. Hơn nữa, khi năng lƣợng của một nút cảm biến xuống đến một mức nào đó, nút cảm biến có thể trở nên bất ổn, không thể thực hiện chính xác chức năng của mình làm ảnh hƣởng đến hiệu năng của mạng.
Vị trí nút cảm biến
Một thách thức khác phải đối mặt của thiết kế giao thức định tuyến là quản lý vị trí của các cảm biến. Đa số các giao thức dựa vào các thiết bị định vị để biết đƣợc vị trí của nút cảm biến.
Giới hạn về tài nguyên phần cứng
Bên cạnh giới hạn năng lƣợng, các nút cảm biến còn hạn chế về khả năng xử lý và lƣu trữ, do đó nó chỉ thực hiện các tính năng tính toán hạn chế. Các ràng buộc về phần cứng đặt ra nhiều thách thức trong phát triển phần mềm và thiết kế giao thức định tuyến.
Sự phân bố các nút cảm biến
Các nút cảm biến triển khai trong mạng cảm biến không dây tùy thuộc vào ứng dụng, có thể là thủ công hay ngẫu nhiên, ảnh hƣởng trực tiếp đến hiệu năng của giao thức định tuyến. Trong hầu hết các ứng dụng, các nút cảm biến đƣợc dải ngẫu nhiên trong một phạm vi quan tâm.
Các đặc tính mạng và môi trường không tin cậy
Một mạng cảm biến thƣờng hoạt động trong môi trƣờng động và không tin cậy. Cấu trúc mạng đƣợc hình thành từ các nút cảm biến và liên kết truyền giữa cảm biến thay đổi thƣờng xuyên do cảm biến đƣợc thêm vào hoặc loại ra, hết năng lƣợng hoặc lỗi…Hơn nữa, các nút cảm biến đƣợc liên kết với nhau bởi môi trƣờng không dây năng lƣợng thấp với nhiễu và khả năng lỗi cao. Vì thế, định tuyến phải phù hợp với cấu trúc mạng động do giới hạn về năng lƣợng, tính di động của cảm biến cũng nhƣ tăng kích thƣớc của mạng để duy trì các yêu cầu cụ thể của ứng dụng về tính kết nối và phạm vị bao phủ.
Tổng hợp dữ liệu
Các nút cảm biến có thể tạo ra các dữ liệu dƣ thừa, các thông tin giống nhau từ nhiều nút có thể đƣợc tập hợp lại giúp số lƣợng dữ liệu cần truyền có thể giảm xuống. Tổng hợp dữ liệu là việc kết hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau dựa trên hàm gộp nhất định.
Các yêu cầu đa dạng của các ứng dụng cảm biến
Mạng cảm biến có nhiều ứng dụng đa dạng. Không giao thức nào có thể đáp ứng đƣợc tất cả các yêu cầu của các ứng dụng.
Khả năng mở rộng
Giao thức định tuyến nên có khả năng mở rộng kích thƣớc mạng. Hơn nữa, các cảm biến có thể không nhất thiết có khả năng về năng lƣợng, xử lý, cảm biến và truyền thông giống nhau. Do đó liên kết truyền thông giữa các cảm biến có thể không đối xứng.