Những thách thức trong vấn đề định tuyến

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu giải thuật thứ bậc nhóm thích ứng năng lượng thấp (Trang 25 - 28)

CHƯƠNG 2: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

2.2 Những thách thức trong vấn đề định tuyến

Thông thường các yếu tố của mạng: nút cảm biến, nút cơ sở, các yếu tố môi trường là cố định như vậy việc triển khai mạng và hoạt động không bị thay đổi. Tuy

các mục tiêu giám sát,… có thể thay đổi vị trí. Khi đó việc truyền dẫn thông tin giữa các nút cảm biến trong mạng phải đối mặt với nhiều vấn đề hơn như tìm đường liên lạc, cấu hình mạng, năng lƣợng, độ rộng băng thông...

2.2.2 Tính ngẫu nhiên trong phân bố các nút

Các nút trong mạng cảm biến đa số đƣợc phân bố ngẫu nhiên trong phạm vi rộng. Vị trí giữa các nút với nhau và giữa các nút với nút cơ sở ảnh hưởng trực tiếp tới việc truyền dẫn thông tin, tiết kiệm năng lƣợng và thời gian sống của mạng.

Trong hầu hết các cấu hình mạng, liên lạc giữa các nút cảm biến thường có cự ly ngắn do các hạn chế về năng lượng và băng thông. Do đó việc chọn đường sẽ thực hiện qua nhiều bước nhảy nếu khoảng cách là xa hoặc giữa các nút có ngăn trở về địa hình địa lý.

2.2.3 Vấn đề năng lƣợng cho mạng

Vì năng lƣợng truyền đi của sóng vô tuyến là một hàm suy hao theo khoảng cách và đặc biệt suy giảm mạnh trong trường hợp có nhiều vật cản, định tuyến đa chặng (multihop) sẽ tiêu thụ ít năng lƣợng hơn là việc truyền trực tiếp. Tuy nhiên, định tuyến đa chặng cần một số lƣợng lớn các tiêu đề (overhead) để điều khiển cấu hình và điều khiển truy nhập đường truyền. Định tuyến trực tiếp sẽ tốt hơn trong trường hợp các nút đặt gần nhau và gần nút cơ sở nhưng trong hầu hết các trường hợp các nút đều đƣợc rải ngẫu nhiên trong một vùng rộng, do vậy định tuyến đa chặng hay đƣợc sử dụng hơn, mang lại hiệu quả năng lƣợng hơn. Trong WSN đa chặng, mỗi nút đóng hai vai trò là truyền số liệu và chọn đường. Một số nút cảm biến hoạt động sai chức năng do lỗi nguồn công suất có thể gây ra sự thay đổi cấu hình mạng nghiêm trọng và phải chọn đường lại các gói hoặc tổ chức lại mạng.

2.2.4 Phương thức truyền

Dữ liệu được truyền giữa trạm cơ sở và các vị trí theo cách nào, phương thức nào là một vấn đề đối với mạng cảm biến không dây. Có thể truyền đơn chặng (single-hop) hoặc đa chặng (multi-hop). Khi khoảng cách là lớn, lựa chọn đa chặng sẽ mang lại những lợi ích lớn. Các nút trung gian đóng vai trò chuyển tiếp thông tin giữa nguồn và đích. Việc xác định nút nào sẽ là trung gian để truyền tiếp là vấn đề

của thuật toán định tuyến. Trong mạng có kích thước lớn thì vấn đề duy trì thời gian sống của mạng là khó khăn, chứa nhiều thách thức.

2.2.5 Khả năng của các nút

Trong các nghiên cứu thì đều giả thiết các nút là đồng nhất, nghĩa là có khả năng nhƣ nhau trong việc tính toán, truyền tin và có công suất nhƣ nhau. Tuy nhiên phụ thuộc vào từng ứng dụng khác nhau mà một nút có thể phải thực hiện các chức năng cụ thể nhƣ truyền, thu nhận thông tin và tập hợp thông tin, vì thế việc kết hợp ba công việc đó trong cùng một thời điểm có thể nhanh chóng làm tiêu hao năng lƣợng của nút đó.

Các nút không đồng nhất sẽ gây khó khăn cho việc định tuyến. Tuy nhiên với các chức năng khác nhau thì một số nút trong mạng có thể chia năng lƣợng cao hơn.

Có thể để chúng là các nút chủ, các nút có chức năng tập hợp thông tin từ các nút khác và truyền tới trạm cơ sở. Nhƣ vậy trạm cơ sở sẽ kết nối và làm việc với các nút chủ mà không làm việc với nút thành viên khác. Việc đó sẽ tạo hiệu quả năng lƣợng duy trì mạng.

2.2.6 Vấn đề tập hợp thông tin

Các nút cảm ứng có thể truyền một lƣợng đáng kể dữ liệu thừa, để giảm số lần truyền thì các gói tương tự nhau từ nhiều nút khác nhau phải được tập trung lại.

Tập trung dữ liệu là sự kết hợp các dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau bằng việc dùng các chức năng nhƣ nén (suppression), lấy min (min), lấy max (max) và lấy trung bình (average). Các chức năng trên có thể đƣợc thực hiện một phần hoặc toàn bộ trong mỗi một nút cảm ứng tùy thuộc chức năng của nút (nút thành viên hay nút chủ hay nút trung gian). Việc tính toán sẽ tiêu tốn ít năng lƣợng hơn so với giao tiếp, và quá trình tập hợp dữ liệu sẽ tiết kiệm được lượng năng lượng đáng kể. Phương pháp này đƣợc sử dụng trong khá nhiều các giao thức định tuyến. Trong một số cấu trúc mạng, tất cả các chức năng tập trung dữ liệu đƣợc chỉ định cho các nút nhiều năng lƣợng và chuyên dụng. Tập trung dữ liệu cũng khả thi trong kỹ thuật xử lý tín hiệu

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu giải thuật thứ bậc nhóm thích ứng năng lượng thấp (Trang 25 - 28)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(67 trang)