Phần II: CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO WSN
Chương 4: QoS trong mạng WSN
4.2 Sơ đồ chuyển tiếp thích nghi (AFS)
Chúng ta giả sử rằng mạng được hình thành bằng cách triển khai ngẫu nhiên các nút cảm biến vào trong một trường cảm biến. Các nút cảm biến gửi dữ liệu mà chúng cảm nhận được tới nút giám sát truyền thông. Các nút cảm biến biết khoảng cách từ nút giám sát tới vài hop. Mạng có thể có bất kì giao thức định tuyến nào. Một gói có mức ưu tiên là với ll ∈l1,l2,…,ln. Số mức ưu tiên có thể phụ thuộc vào từng ứng dụng và n mức phân biệt được mong chờ bởi người sử dụng. Mỗi mức ưu tiên li sẽ có xác suất tiếp cận là Pi. Mỗi nút chuyển tiếp đặt định danh của hop tiếp theo trong gói tin.
Khi sử dụng một đường chuyển tiếp, con đường này sẽ theo một gói tin để quyết định thứ tự hop tiếp theo là gì. Khi sử dụng flooding, mỗi nút chỉ chuyển tiếp bản sao đầu tiên của gói trong trường hợp nó nhận nhiều bản sao của gói tin. Với mục đích này một nút phải cache dãy số của một gói vài lần. Nó sẽ bỏ qua việc nhận một gói nếu như dãy số đã tồn tại hay nói cách khác nó đã chuyển đi.
Chuyển tiếp nhiều đường cung cấp tính tin cậy bằng cách sử dụng tính dư thừa trong số đường đi từ nguồn tới nút giám sát. Số đường đi được điều khiển bởi gói dữ liệu ưu tiên và điều kiện mạng. Mỗi gói chuyển tiếp dữ liệu theo đường dẫn mặc định của nó.
Các nút khác nhận gói dữ liệu copy, xác suất chuyển tiếp của gói cũng cung cấp một mức tin cậy mong đợi. Từ những hiểu biết cục bộ ban đầu có thể không đủ để cho một
nút quyết định liệu có hay không chuyển tiếp một gói tin, nút giám sát theo định kì làm tăng thêm xác suất chuyển tiếp.
Ban đầu tất cả các nút hoạt động trong chế độ flooding. Mỗi nút có xác suất chuyển tiếp là Fi = 1 cho tất cả các mức ưu tiên li,. Nút giám sát theo dõi số lượng các gói tin Ni của mỗi mức ưu tiên li nhận được từ lần cập nhật định tuyến cuối cùng. Nó sử dụng dãy số để tính toán số gói dữ liệu bị mất và độ tin cậy đạt được Ri cho mức li. Sau đó nó tính toán xác suất chuyển tiếp mới Fiđể cung cấp tính tin cậy mong đợi Pi cho mỗi mức ưu tiên li như sau:
Fi =F Pi i Ri
× (1)
Độ tin cậy mong đợi
Độ tin cậy đạt được
Hình 4.2: Xác suất tiếp cận đạt được và xác suất tiếp cận mong đợi.
Xác xuất kênh lỗi là 0.2
Nó kèm theo thông tin này (xác suất chuyển tiếp Fi) để cập nhật gói dữ liệu ở nút tiếp theo. Mỗi nút mà nhận được thông tin này sử dụng xác suất định tuyến mới để chuyển tiếp gói dữ liệu. Do kênh lỗi, một nút có thể không nhận được bản sao của xác suất chuyển tiếp mới, trong trường hợp này, nó tiếp tực sử dụng xác suất cũ. Nếu nó không nhận đuợc k bản cập nhật định tuyến liên tiếp nó sẽ trở lại chế độ flooding tất cả các gói dữ liệu nhận được.
Nó có thể đạt được độ tin cậy lớn nhất mà phương pháp này cung cấp, nó tương đương với phương pháp flooding. Tuy nhiên một cải tiến đơn giản có thể làm cho AFS có khả năng cung cấp độ tin cậy lớn hơn flooding trong trường hợp phương pháp flooding là không phù hợp. Điều này không có nghĩa là thay đổi giá trị Fi, trong nhiều trường hợp có thể cho phép giá trị của Fi lớn hơn 1. Mục đích của Fi là đưa ra số lượng bản sao của các gói tin mà nên được chuyển tiếp và thêm một bản copy của gói tin được gửi đi tương đương với phần thập phân. Ví dụ Fi là 1.3 khi một nút luôn luôn gửi một bản sao của gói tin và các phần khác có xác suất là 0.3. Chuyển tiếp nhiều gói tin theo nhiều đường chuyển tiếp sẽ cung cấp một độ tin cậy tốt hơn là phương pháp flooding với chi phí cao hơn flooding.
Chú ý rằng hướng tiếp cận đơn giản hoàn toàn có thể thích nghi với bất kì loại thay đổi nào trong điều kiện mạng. Vì thế một thay đổi trong topology, mẫu lưu lượng hoặc tỉ lệ kênh lỗi có thể được đánh giá và mạng có thể cung cấp độ hiệu quả mong muốn. Tại cùng thời điểm xác suất chuyển tiếp là tương ứng với độ tin cậy mong muốn. Điều đó có nghĩa là số bản sao của gói tin được chuyển đi trong mạng tương ứng với độ ưu tiên của nó.
Chúng ta đã giới thiệu về khái niệm dịch vụ phân biệt dựa trên mức ưu tiên dữ liệu và diễn dải những yêu cầu đã có trong mạng cảm biến. Khái niệm dịch vụ phân biệt là trái ngược với các mạng truyền thống. Tính tin cậy và độ trễ được đề xuất như là hai tham số quan trọng nhất trong mạng mạng cảm biến. Chúng ta thảo luận các phương pháp khác nhau để cung cấp dịch vụ phân biệt với sự quan tâm dành cho các tham số trên và trình bày trong phương pháp Adaptive Forwarding Scheme (AFS) cho phép điều khiển tính tin cậy của truyền thông trong mạng cảm biến. Độ ưu tiên của một gói tin được sử dụng cho hoạt động chuyển tiếp của gói tin.