2.2. Định tuyến trong mạng cảm biến không dây
2.2.3. Các giao thức định tuyến theo thông tin địa lý
Khác với các giao thức kiến trúc phẳng, các giao thức định tuyến theo địa lý là sử
dụng thơng tin về vị trí địa lý để xây dựng tuyến đường hiệu quả giữa nguồn và đích. Nó khơng địi hỏi kiến thức về tồn bộ kiến trúc mạng cũng như không cần
thiết phải cập nhập các thông tin định tuyến theo định kỳ mà chúng chỉ yêu cầu
thông tin thông qua một chặng duy nhất để đưa ra các quyết định chuyển tiếp dữ
liệu, chẳng hạn như vị trí của các nút lân cận. Trong đó, các nút cảm biến trong
cùng một mắt lưới (một ơ vng) đều có thể giao tiếp không dây với bất kỳ nút cảm biến nào ở trong mắt lưới bên cạnh.
Sự chính xác thích ứng theo địa lý (GAF) [37] giảm năng lượng tiêu thụ bằng cách tắt các nút không cần thiết trong mạng mà khơng ảnh hưởng đến mức độ chính xác của thông tin trong quá trình định tuyến. Để thực hiện điều này, GAF chia vùng
mạng cảm biến thành các ô lưới ảo và sử dụng công nghệ GPS hoặc các hệ thống
định vị khác để có thơng tin vị trí của tất cả các nút mạng. Kích thước của các ơ lưới ảo được xác định dựa trên phạm vi cường độ sóng của các nút cảm biến. Kết hợp
mắt lưới mà nó thuộc vào. GAF định nghĩa ba trạng thái cho các nút cảm biến, đó là trạng thái khám phá "discover", trạng thái hoạt động "active" và trạng thái ngủ
"sleep" dựa vào các ngưỡng thời gian Td, Ta và Ts tương ứng. Mỗi nút cảm biến sẽ
được chuyển đổi giữa các trạng thái để đảm bảo cân bằng tải năng lượng tiêu thụ
mà không ảnh hưởng đến hoạt động định tuyến mạng.
Định tuyến cảm nhận năng lượng và địa lý (GEAR) [37, 81] sử dụng thơng tin về
năng lượng và vị trí địa lý để định tuyến gói tin đến vùng đích thay vì gửi thơng tin quảng bá đến tồn mạng. Bằng cách này, GEAR hạn chế được số thông điệp cần
gửi, do đó, đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo dài thời gian sống cho
mạng. GEAR duy trì ở mỗi nút hai giá trị là chi phí ước tính "estimated cost" và chi phí học "learning cost" trên con đường tới đích thơng qua các nút hàng xóm của
chúng. Chi phí ước tính là sự kết hợp của mức năng lượng còn lại và khoảng cách
để đi tới đích trong khi chi phí học được xác định dựa trên việc định tuyến vòng
quanh các vùng trống trong mạng. Vùng trống trong mạng xảy ra khi một nút khơng có bất kỳ nút hàng xóm lân cận nào mà gần vùng đích hơn nó, nếu trong mạng
khơng xảy ra vùng trống thì chi phí ước tính bằng chi phí học. Giao thức GEAR
gồm hai giai đoạn: Thứ nhất chuyển tiếp các gói tin tới vùng đích. Ở giai đoạn này, khi một nút nhận được một gói tin, nó sẽ kiểm tra các nút hàng xóm của nó để xem xét xem có nút nào gần vùng đích hơn nó hay khơng, nếu có nó sẽ chọn nút đó là
chặng kế tiếp để định tuyến đến đích. Ngược lại, nếu tất cả các nút hàng xóm lân
cận đều ở xa vùng đích hơn thì có nghĩa là sẽ có một vùng trống trong mạng. Trong trường hợp này, một trong những nút hàng xóm sẽ được lựa chọn trong tương lai để chuyển tiếp gói tin dựa trên hàm chi phí học và tránh vùng trống trong mạng. Sự lựa chọn này có thể được cập nhật sau đó dựa vào sự hội tụ của chi phí học trong suốt thời gian chuyển phát gói tin. Giai đoạn tiếp theo là chuyển tiếp các gói tin trong vùng đích. Khi gói dữ liệu đã được chuyển tới vùng đích, nó có thể được khuếch tán trong vùng bằng cách hoặc là chuyển tiếp địa lý đệ quy hoặc là phát tràn có giới
hạn. Theo phương pháp phát tràn, mỗi nút nhận được gói dữ liệu, nó sẽ gửi đến tất cả các nút hàng xóm trừ nút đã gửi dữ liệu cho nó. Việc gửi này được lặp lại cho đến khi tất cả các nút trong mạng đều nhận được gói tin, do đó nó đảm bảo gói tin
sẽ đến được nút đích. Với phương pháp chuyển tiếp địa lý đệ quy, tồn bộ vùng đích sẽ được chia ra thành 4 vùng con và chuyển tiếp 4 bản sao của gói tin đến 4
vùng tương ứng. Q trình chuyển tiếp được tiếp diễn cho đến khi mỗi vùng đó chỉ cịn lại 1 nút mạng. Nếu các nút cảm biến được triển khai với mật độ dày đặc thì
phương pháp chuyển tiếp địa lý đệ quy sẽ mang lại hiệu quả năng lượng tốt hơn
phương pháp phát tràn vì giảm được số gói tin chuyển tiếp đến đích.