3.5. Phương thư ́ c lựa cho ̣n tra ̣m điều khiển trong Piconet
3.5.2 Cách chọn trạm điều khiển có bình phương khoảng cách nhỏ nhất
1, Khi bộ đếm PSC có giá trị 0
2, Năng lượng thặng dư của trạm điều khiển nhỏ hơn EL 3, Hoặc khi trạm điều khiển cần thiết thoát khỏi Piconet
Để khởi động tiến trình lựa chọn trạm điều khiển, Trạm điều khiển đính kèm yêu cầu lựa chọn - PSR vào khung beacon và gửi yêu cầu này tới tất cả các trạm làm việc DEV tại thời điểm bắt đầu của siêu khung. Khi trạm làm việc nhận được PSR, các trạm sẽ cố gắng gửi gói xác nhận PSR- ACK quay lại trạm điều khiển để thông báo là chấp nhận. Mỗi trạm làm việc sẽ đính kèm giá trị năng lượng Ei đang có trong pin của nó và các đặc tính khác, ví dụ như dung lượng bộ nhớ, và tốc độ CPU vào gói xác nhận PSR- ACK. Đồng thời sử dụng mức công suất cao nhất, Pmax, để gửi các gói trong suốt khoảng tranh chấp truy cập CAP. Bởi vì gói xác nhận PSR-ACK là một gói nhỏ cho nên nó có thể truyền thành công bởi hầu hết các trạm làm việc bên trong khoảng CAP. Vì lý do này nếu một trạm làm việc nào đó không truyền thành công gói xác nhận PSR-ACK bên trong khoảng CAP, thì nó sẽ không gửi gói xác nhận PSR-ACK trong một CAPs khác, điều này có nghĩa là trạm làm việc này sẽ bị bỏ qua trong việc lựa chọn trạm điều khiển.
Tất cả các trạm làm việc và trạm điều khiển bên trong Piconet đều lắng nghe gói xác nhận PSR-ACK này. Vì vậy thuật toán của chúng ta chỉ cần một giá trị tạm của khoảng cách giữa hai trạm, cường độ tín hiệu nhận được của gói xác nhận PSR-ACK được đo để xác định khoảng cách. Khi trạm làm việc i nhận gói xác nhận PSR-ACK của trạm làm việc j, nó sẽ sử dụng biểu thức (1), trong đó n = 2 để tính toán khoảng cách giữa các trạm làm việc i và j, di,j được tính như sau:
) 2 ( 4
/
, max
, p
i r
r t j
i P
G G d P
Trong đó Pr, i là mức công suất nhận của trạm i. Giả thiết rằng có N+1 trạm trong Piconet. Thiết bị thứ i sẽ ghi lại một bộ các khoảng cách giữa các trạm khác và bản thân nó có thể được miêu tả là:
Di = {di,j }; j = 0, 1, …, N-1, N. j ≠ i (3)
Sau đó tính bình phương trung bình khoảng cách Di của thiết bị i đến các thiết bị j, Di được tính toán theo biểu thức:
) 4 1 (
) (
; ,..., 1 , 0
2 ,
2
i j N j
j i
i d
D N E
Nói chung, trạm điều khiển tiêu thụ năng lượng nhiều hơn các trạm làm việc thông thường. Để trở thành trạm điều khiển thì trạm làm việc phải có năng lượng đủ lớn để có thể hoạt động giống như trạm điều khiển. Vì vậy, sau khi nhận tất cả các gói xác nhận PSR-ACK, trạm điều khiển sẽ cố gắng tìm ra một bộ trạm làm việc R*, trong đó năng lượng còn lại của trạm đó phải lớn hơn EL.
R* có thể được định nghĩa:
e(DEVi) ≥ EL ( DEVi R*) (5)
Ký hiệu DEVi là một trạm làm việc thứ i trong bộ R* và e(DEVi) là phần năng lượng còn lại của nó. Trong một vài trường hợp, các tiêu chí khác như QoS dung lượng bộ nhớ, tốc độ CPU, có thể được xem xét trong việc lựa chọn làm trạm điều khiển. Khi đó hàm khả năng, C(DEVi) bao gồm các đặc điểm này và có thể được định nghĩa để tìm ra một bộ khác các trạm làm việc (DEV), R**, là:
C(DEVi) ≥ CL (DEVi R** R*) (6) Trong đó CL là biên thấp của khả năng.
Nếu R* = hoặc R** = , một cảnh báo sẽ được gửi đến lớp ứng dụng để báo cho người sử dụng biết.
Tại thời điểm bắt đầu của một siêu khung tiếp theo, trạm điều khiển sẽ đính kèm tất cả các ID của thiết bị trong R** và yêu cầu thông báo khoảng cách - DRR (Distance Report Request) trong khung beacon và được truyền ở trong Piconet. Để giảm năng lượng tiêu thụ trong quá trình truyền, chỉ những trạm là thành viên của R** được xác định trong beacon, lắng nghe DRR này và gửi các gói xác nhận PSR-ACK, kèm theo bình phương khoảng cách E(Di 2). Trạm điều khiển sẽ tìm ra một trạm làm việc tối ưu để thay thế bản thân nó. Nếu ma trận lựa chọn trạm điều khiển có bình phương khoảng cách nhỏ nhất được cung cấp thì trạm tối ưu DEVopt có thể được xác định bởi:
) 7 ( ) )(
( min )
( 2 2 ** *
*
* E D DEV R R
D
E i opt
R opt DEV
i
Hình 33 - Thủ tục lựa chọn PNC
Sau đó Trạm điều khiển hiện thời sẽ bắt đầu một thủ tục để bàn giao điều khiển của Piconet cho thiết bị tối ưu đã được lựa chọn. Khi thiết bị này trở thành trạm điều khiển, nó sẽ khởi động lại bộ đếm PSC đối với bộ thời gian lựa chọn trạm điều khiển tiếp theo. Trạm điều khiển mới sẽ truyền các khung beacon và các gói điều khiển khác với một mức công suất truyền được được tính toán thông qua biểu thức (1), với n = 2:
) 8 ( ) (
4 ) ( )
( , * max 2
r t r
j i
t G G
d L P
d
P
p
Trong đó Pr* là mức công suất nhận được yêu cầu đối với việc mã hoá chính xác, và dmax là khoảng cách lớn nhất giữa một trạm điều khiển mới và các trạm làm việc khác, điều này được tìm ra trong một bộ khoảng cách, Di.
Một thủ tục lựa chọn trạm điều khiển được thể hiện trong hình 33. Khi bộ đếm PSC có giá trị 0, trạm điều khiển truyền một thông báo beacon với
thông tin bộ đếm PSR được đính kèm. Trong suốt khoảng CAP sau, tất cả các trạm làm việc sẽ đính kèm những đặc điểm của chúng vào các gói xác nhận PSR-ACK và gửi các gói này tới trạm điều khiển.
Khoảng thời gian còn lại của siêu khung thứ m là đủ cho một trạm điều khiển và các trạm làm việc để tính toán bộ R**, và bình phương khoảng cách. Trong cửa sổ thông báo tiếp theo, trạm điều khiển (PNC ) sẽ gửi thông tin DRR tới các trạm làm việc phụ thuộc vào bộ R** thông qua quá trình truyền khung Beacon. Sau đó các trạm (DEV-≠1 và DEV-≠2) trong bộ R** gửi DRR-ACK tới trạm điều khiển. Cuối cùng trạm điều khiển sử dụng thông tin khoảng cách được đính kèm trong các gói DRR-ACK để lựa chọn trạm tối ưu giống như trạm điều khiển tiếp theo.