2.2.3.1 Định tuyến dữ liệu trung tâm
Mạng WSN khác với mạng IP truyền thống về mặt năng lượng bị hạn chế, dữ liệu tốc độ thấp và tryền dữ liệu trong mạng từ nhiều nguồn dữ liệu đến một node sink (many to one). Hơn nữa, dữ liệu được thu thập bởi nhiều node cảm biến về hiện tượng chung nên có khả năng dư thừa về dữ liệu giao tiếp từ nhiều nguồn trong mạng. Tính di động của các node trong mạng WSN cũng khác với mạng IP truyền thống do hầu như các cảm biến ít khi di chuyển. Cơ chế định tuyến địa chỉ trung tâm end-to-end không phù hợp với các đặc trưng trên của mạng cảm biến không dây.
Định tuyến dữ liệu trung tâm thực hiện tập trung dữ liệu [7] để phân bố hiệu quả về mặt năng lượng. Cơ chế này tập hợp dữ liệu đến từ các nguồn khác nhau, loại bỏ dữ liệu dư thừa, tối thiểu số lần truyền và vì vậy tiết kiệm năng lượng.
Ta xem xét một mạng WSN đơn giản, trong đó một node sink thu thập thông tin từ một số nguồn dữ liệu. Đầu tiên node sink gửi một thông báo yêu cầu dữ liệu, các node có dư liệu tương thích sẽ phản hồi.
Giao thức định tuyến địa chỉ trung tâm: mỗi node nguồn gửi dữ liệu một cách độc lập theo các tuyến ngắn nhất tới node sink (định tuyến end to end).
Giao thức định tuyến dữ liệu trung tâm: Các node nguồn gửi dữ liệu đến node sink nhưng định tuyến dựa vào nội dung dữ liệu và thực hiện một số chức năng tập hợp/loại bỏ dư thừa dữ liệu từ các nguồn.
Hình 2.9 là một ví dụ cho thấy sự khác nhau giữa hai cơ chế định tuyến này. Trong cơ chế định tuyến địa chỉ trung tâm, mỗi node gửi dữ liệu theo các tuyến độc lập tới node sink (nguồn 1 dữ liệu ‘1’ tới node sink qua node A, nguồn 2 gửi dữ liệu ‘2’ qua node B và node C). Đối với định tuyến dữ liệu trung tâm, dữ liệu từ 2 nguồn sẽ tập trung tại node B
và dữ liệu kết hợp ‘1+2’ sẽ được gửi từ node B tới node sink. Điều này giúp giảm số lần truyền so với việc truyền từ hai nguồn theo các tuyến riêng rẽ.
Hình 2.9: a, Định tuyến địa chỉ trung tâm b, Định truyến dữ liệu trung tâm
Cách tiếp cận theo địa chỉ trung tâm tập trung vào tìm tuyến ngắn nhất giữa một cặp node nguồn và node đích. Trong khi đó, định tuyến dữ liệu trung tâm tìm các tuyến từ nhiều nguồn đến một đích và cho phép giảm dữ liệu dữ thừa trong mạng.
2.2.3.2 Tập trung dữ liệu
Tập trung dữ liệu là kết hợp dữ liệu từ các nguồn khác nhau và được thực hiện theo một số cách. Cách tập trung dữ liệu đơn giản nhất là lược bỏ dữ liệu trùng lặp. Trong ví dụ hình 2.5, nếu nguồn 1 và 2 truyền dữ liệu giống nhau, node B chỉ chuyển tiếp một trong hai gói tin tới node sink. Một số cách khác để thực hiện tập trung dữ liệu như sau:
Tập trung tại nguồn gần nhất (CNS): Trong cơ chế tập trung dữ liệu này, nguồn gần node sink nhất đóng vai trò điểm tập trung. Các nguồn khác gửi dữ liệu trực tiếp đến nguồn này sau đó dữ liệu tập trung sẽ được gửi đến node sink.
Cây đường đi ngắn nhất (SPT): Mỗi node nguồn gửi thông tin tới node sink theo tuyến ngắn nhất. Tập trung dữ liệu thực hiện tại các node có các tuyến trùng nhau từ các nguồn khác nhau.
Cây tăng dần (GIT): Trong cơ chế này, cây tập trung được xây dựng liên tục. Nhánh đầu tiên của cây chỉ là tuyến ngắn nhất giữa node sink và node nguồn gần nhất. Nguồn tiếp theo gần nhất được nối tiếp vào cây.
2.2.3.3 Định tuyến ứng dụng phủ
Có nhiều phương pháp để thực hiện định tuyến dữ liệu trung tâm trong mạng cảm biến không dây. Định tuyến ứng dụng phủ là cơ chế định tuyến dữ liệu trung tâm hỗ trợ bởi ứng dụng mạng phủ. Mạng phủ là mạng ảo bao gồm các node và các liên kết logic được xây dựng trên nền mạng vật lý. Một mạng phủ dường như quá tốn kém đối với một mạng cảm biến không dây vì yêu cầu cần có sự ánh xạ giữa mạng vật lý và mạng phủ. Tuy
nhiên bằng cách chọn một mạng phủ phù hợp với lớp vật lý của mạng cảm biến thì sự ánh xạ không cần thiết phải tốn chi phí.
Gói dữ liệu được gửi bằng cách sử dụng quảng bá liên kết IP nội bộ có thể là một cơ chế phù hợp để thực hiện một ứng dụng mạng phủ trên nền cấu trúc mạng cảm biến vật lý. Quảng bá liên kết nội bộ cung cấp sự ánh xạ trực tiếp giữa ứng dụng phủ và tôpô mạng cảm biến không dây bên dưới. Bằng cách hiệu chỉnh nén tiêu đề đối với trường hợp đặc biệt của quảng bá liên kết nội bộ, trường tiêu đề của những gói này không cần thiết phải lớn hơn nhiều so với gói tin quảng bá được gửi trực tiếp sử dụng giao diện mạng vật lý. Hơn nữa, quảng bá lớp ứng dụng liên kết nội bộ có thể được sử dụng để thực hiện cơ chế lớp thấp như là phát hiện các node lân cận và các giao thức lớp cao như khuyếch tán trực tiếp.
Ngoài ra, một ứng dụng mạng phủ cũng mang tính tổng quát vì nó chạy xuyên suốt trên cả các node cảm biến và cả các host Internet thông thường mà không đòi hỏi proxy hay sự chuyển đổi giao thức