Nghiên cứu các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

CAO CHÍ CHÍNH

NGHIẾN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội - 2014


2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

CAO CHÍ CHÍNH

NGHIÊN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY

Ngành:

Cơng nghệ thơng tin

Chun ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Nguyễn Đình Việt

Hà Nội - 2014


3

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn tại Đại học Cơng
nghệ, tơi đã nhận được sự động viên, góp ý, hướng dẫn tận tình, chu đáo của PGS.TS
Nguyễn Đình Việt, xin bày tỏ lòng biết hơn sâu sắc đến thầy.
Xin chân thành cảm ơn đến các cán bộ, giảng viên Trường Đại học công nghệ và
các giảng viên ở đơn vị khác đã tham gia giảng dạy, góp ý cho tơi hồn thành các nội
dụng học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo, tập thể cán bộ, giáo viên Trung tâm Dạy
nghề - Hướng nghiệp và Giáo dục thường xuyên Vũ Quang - Hà Tĩnh và các anh chị, các
bạn cùng khóa học đã giúp đỡ, tạo điều kiện, động viên về vật chất và tinh thần để tơi
hồn thành khóa học này.
Hà Nội, tháng 11 năm 2014
NGƯỜI THỰC HIỆN LUẬN VĂN
Cao Chí Chính


4

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được là sản phẩm của riêng bản thân tôi, không sao
chép lại của người khác. Trong toàn bộ nội dung, những vấn được trình bày hoặc là của cá

nhân hoặc là tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất
xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp. Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm và chịu mọi
hình thức kỷ luật cho lời cam đoan của mình.
Hà Nội tháng 11 năm 2014
Học viên

Cao Chí Chính


5

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................3
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................4
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................7
DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................................8
BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..........................................................................9
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................11
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY ................................13
1.1 Kiến trúc hệ thống và những yêu cầu của WSNs [1 -4, 14, 15] ...............................13
1.1.1 Giới thiệu về WSNs ..........................................................................................13
1.1.2. Những thành phần chính của WSNs [2-4].......................................................13
1.1.3 Kiến trúc của một nút cảm biến ........................................................................16
1.1.4. Một số yêu cầu của WSNs ...............................................................................16
1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của WSNs [1, 2, 4, 5] ...................................17
1.2.1 Sự tiêu thụ năng lượng của WSNs ....................................................................17
1.2.2. Các mơ hình giao nhận dữ liệu trong WSNs ...................................................18
1.2.3. Cách thức triển khai các nút cảm biến .............................................................18
1.2.4. Tập trung dữ liệu .............................................................................................18
1.2.5. Vấn đề định tuyến trong WSNs .......................................................................19

1.2.6. So sánh giữa mạng WSNs và MANETs [2, 4] ................................................19
1.3. Ứng dụng của mạng cảm biến không dây [ 1-5, 15]................................................20
1.3.1. Ứng dụng trong theo dõi môi trường ...............................................................20
1.3.2 Ứng dụng trong quân đội ..................................................................................22
1.3.3. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe.................................................................23
1.3.4. Ứng dụng trong gia đình ..................................................................................24
Chương 2 - CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG WSNs......................................25
2.1. Giới thiệu [1] ...........................................................................................................25
2.2. Các thách thức trong định tuyến [1, 3-5].................................................................25
2.3. Phân loại các giao thức định tuyến trong WSNs [1-5, 14]......................................25
2.4. Các giao thức trung tâm dữ liệu [1-2, 4, 14] ...........................................................27
2.4.1. Giới thiệu [1] ....................................................................................................27
2.4.2. Flooding [1] .....................................................................................................28
2.4.3. SPIN [1-2, 14]..................................................................................................29
2.4.4. Directed Diffusion [1-2] ..................................................................................31
2.4.5. Enery-aware routing [1]...................................................................................33
2.4.6. GBR [1]............................................................................................................35
2.4.7. ACQUIRE [1] ..................................................................................................35
2.5. Các giao thức phân cấp [1 -2] ..................................................................................36
2.5.1. Giới thiệu [1] ....................................................................................................36
2.5.2. LEACH [1-3, 9, 14] .........................................................................................36
2.5.3. PEGASIS và Hierarchical-PEGASIS [1-3, 14-15]..........................................38
2.5.4. TEEN và APTEEN [1-2] .................................................................................41
2.6. Các giao thức dựa vào vị trí [1, 14] .........................................................................42
2.6.1. Giới thiệu [1]....................................................................................................42
2.6.2. MECN và SMECN [1].....................................................................................43


6

2.6.3. GAF [1] ............................................................................................................44
2.6.4. GEAR [1] .........................................................................................................46
2.7. Các giao thức hướng đến lưu lượng mạng và chất lượng dịch vụ [1].....................47
2.7.1. Maximum Lifetime Enery Routing [1] ............................................................47
2.7.2. SAR [1] ............................................................................................................47
2.7.3. Enery-aware QoS routing protocol [1] ............................................................48
2.7.4. SPEED [1]........................................................................................................49
Chương 3 - ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH
TUYẾN CHO WSNs ..........................................................................................................51
3.1. Giới thiệu .................................................................................................................51
3.2. Công cụ mô phỏng WSNs .......................................................................................52
3.2.1. Giới thiệu .........................................................................................................52
3.2.2. Công cụ mô phỏng NS -2 .................................................................................53
3.3. Giới thiệu các tham số mô phỏng [3, 12] ................................................................56
3.4. Mô phỏng và đánh giá hiệu năng các giao thức định tuyến [3, 6 -7, 12].................56
3.4.1. Phát biểu bài tốn .............................................................................................57
3.4.2. Phân tích code của LEACH và các tệp truy vết leach.out [7, 12]...................57
3.4.3. Chạy mô phỏng và phân tích, tr ích lọc số liệu ................................................58
3.4.4. Đánh giá và so sánh hiệu năng của LEACH khi thay đổi số cluster ...............59
3.4.4.1. Đánh giá sự thăng giáng của thông lượng đến BS........................................59
3.4.4.2. Đánh giá sự tiêu hao năng lượng của mạng ..................................................62
3.4.4.3. Đánh giá về tuổi thọ của mạng (số nút còn sống theo thời gian) .................63
3.4.5. Đánh giá và so sánh hiệu năng của LEACH-C khi thay đổi số cluster ...........65
3.4.5.1. Đánh giá sự thăng giáng của thông lượng đến BS ........................................65
3.4.5.2. Đánh giá sự tiêu hao năng lượng của mạng ..................................................67
3.4.5.3. Đánh giá về tuổi thọ của mạng (số nút còn sống theo thời gian) .................68
3.4.6. Đánh giá và so sánh hiệu năng của STAT-CLUSTER khi thay đổi số cluster 70
3.4.6.1. Đánh giá sự thăng giáng của thông lượng đến BS ........................................70
3.4.6.2. Đánh giá sự tiêu hao năng lượng của mạng ..................................................72
3.4.6.3. Đánh giá về tuổi thọ củ a mạng (số nút còn sống theo thời gian) .................74

3.4.7. So sánh hiệu năng các giao thức LEACH, LEACH -C, STAT-CLUSTER,
PEGASIS ...................................................................................................................75
3.4.7.1. Đánh giá số nút sống còn lại theo thời gian và tuổi thọ của mạng ...............76
3.4.7.2. Đánh giá sự thăng giáng của thông lượng đến BS ........................................77
3.4.7.3. Đánh giá sự tiêu hao năng lượng của mạng ..................................................78
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO ....................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................80
PHỤ LỤC 1 [6], [11] ..........................................................................................................81
PHỤ LỤC 2 ........................................................................................................................84
PHỤ LỤC 3 ........................................................................................................................85


7

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. So sánh giữa MANETs và WSNs ......................................................................20
Bảng 2.1. Phân loại và so sánh các giao thức định tuyến trong WSNs ..............................27
Bảng 3.1. Các công cụ mô phỏng WSNs phổ biến ............................................................53
Bảng 3.2. Các thành phần của NS-2...................................................................................54
Bảng 3.3. Các tham số mô phỏng giao thức phân cấp LEACH .........................................56


8

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Thiết bị “mote” của Berkeley .............................................................................13
Hình 1.2. Mơ hình mạng cảm biến khơng dây ...................................................................14
Hình 1.3. Các thành phần của một nút cảm biến ................................................................16
Hình 1.4. Ứng dụng trong mơi trường ................................................................................21
Hình 1.5. Lực lượng địch bị giám sát bở i WSNs ...............................................................22

Hình 1.6. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe ...................................................................23
Hình 1.7. Mơ hình ngơ nhà thơng minh nhờ WSNs ...........................................................24
Hình 2.1. Phân loại giao thức định tuyến trong WSNs ......................................................26
Hình 2.2. Giao thức flooding ..............................................................................................29
Hình 2.3. Sự trao đổi thơng tin trong SPIN ........................................................................30
Hình 2.4. Các bước thiết lập đường đi trong Directed diffusion ........................................32
Hình 2.5. Cách tiếp cận của giao thức LEACH .................................................................37
Hình 2.6. Dây chuyền trong PEGASIS ..............................................................................39
Hình 2.7. Thu thập dữ liệu trong một dây chuyền dựa trên cơ sở sơ đồ nhị phân .............40
Hình 2.8. Sự phân cấp cụm trong TEEN và APTEEN.......................................................41
Hình 2.9. Vùng chuyển tiếp của cặp nút truyền tin - chuyển tiếp (i,r) trong MECN.........43
Hình 2.10. Ví dụ về lưới ảo trong GAF ..............................................................................44
Hình 2.11. Các chuyển đổi trạng thái trong GAF ..............................................................45
Hình 2.12. Mơ hình hàng đợi trong một nút cảm biến cụ thể ............................................48
Hình 2.13. Các thành phần định tuyến trong SPEED ........................................................49
Hình 3.1. Cấu trúc của NS-2 ..............................................................................................53
Hình 3.2. Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS-2................................................55
Hình 3.3. Sự thăng giáng của q trình nhận gói tin tại BS trong LEACH .......................61
Hình 3.4. Sự tiêu tốn năng lượng tồn cục trong LEACH .................................................63
Hình 3.5. Số nút cảm biến cịn sống trong LEACH theo thời gian ....................................64
Hình 3.6. Sự thăng giáng của q trình nhận gói tin tại BS trong LEACH-C ...................66
Hình 3.7. Sự tiêu tốn năng lượng toàn cục trong LEACH-C .............................................68
Hình 3.8. Số nút cảm biến cịn sống trong LEACH-C theo thời gian ...............................69
Hình 3.9. Sự thăng giáng của quá trình nhận dữ liệu ở BS trong STAT-CLUSTER .......71
Hình 3.10. Sự tiêu tốn năng lượng tồn cục trong STAT-CLUSTER ...............................73
Hình 3.11. Số nút cảm biến còn sống STAT-CLUSTER theo thời gian ..........................75
Hình 3.12. Số nút cịn sống trong LEACH, LEACH-C, STAT-CLUSTER, PEGASIS theo
thời gian ..............................................................................................................................76
Hình 3.13. Sự thăng giáng của q trình nhận gói dữ liệu ở sink/BS trong LEACH,
LEACH-C, STAT-CLUSTER, PEGASIS .........................................................................77

Hình 3.14. So sánh tiêu tốn năng lượng trong LEACH, LEACH-C, STAT-CLUSTER,
PEGASIS ............................................................................................................................78


9

BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Viết đầy đủ

ACQUIRE

ACtive QUery forwarding In sensoR nEtworks

ADC
AODV

Analog to Digital Converter
Adhoc On-demand Distance Vector

APTEEN

Adaptive Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol

ARP

Address Resolution Protocol

BS

Base Station

CSMA/CA

Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance

CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

DARPA

Defense Advanced Research Projects Agency

DD

Directed Diffusion

DSDV

Destination-Sequenced Distance Vector

DSR

Dynamic Source Routing

GAF

Geographic Adaptive Fidelity

GBR

Gradient-based routing

GEAR

Geographic and Energy-Aware Routing

GPS

Global Positioning System

HierarchicalPEGASIS
ID

Hierarchical Power-Efficient GAthering in Sensor Information Systems
Identification

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

LAN

Local Area Network

LEACH
MAC

Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy
Medium Access Control

MANETs

Mobile Adhoc NETwork

MECN

Minimum Energy Comunication Network

NS-2
OLSR

Network Simulator version 2
Optimized Link State Routing Protocol

PEGASIS
QoS

Power-Efficient GAthering in Sensor Information Systems
Quality of Service

RF

Radio Frequency

RREP

Route Reply

10

Từ viết tắt

Viết đầy đủ

RREQ

Route Request

RSS

Received Signal Strength

SAR

Sequential Assignment Routing

SMECN

Small Minimum Energy Communication Network

SPEED

Stateless Protocol for End-to-End Delay

SPIN

Sensor Protocols for Information via Negotiation

TDMA

Time Division Multiple Access

TDOA

Time Difference of Arrival

TEEN

Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol

TORA
TTL

Temporally-Ordered Routing Algorithm
Time to Live

WLAN

Wireless LAN

WSNs

Wireless Sensor Networks


11

MỞ ĐẦU
Với những tiến bộ gần đây trong các lĩnh vực cơ học vi điện tử, công nghệ tiêu hao
năng lượng thấp cho phép chúng ta phát triển các vi cảm biến. Những cảm biến này có
các khả năng: thu thập thơng tin, xử lí dữ liệu và giao tiếp. Các mạch cảm nhận đo các
thông số liên quan đến môi trường xung quanh nơi đặt nút cảm biến và chuyển đổi những
thơng số đó thành tín hiệu điện. Nút cảm biến gửi dữ liệu thu thập được qua bộ phát sóng
vơ tuyến tới một trung tâm nhận dữ liệu (thường được gọi là sink hoặc base station - là
những thiết bị nhận dữ liệu từ các nút cảm biến không hồi đáp) một cách trực tiếp hoặc
thông qua một nút trung tâm tập hợp dữ liệu (thường gọi là truyền thơng đa chặng). Với
mục tiêu là giảm kích thước cũng như giá thành cho các nút cảm biến, đồng thời một số
lượng lớn các nút cảm biến được triển khai và sử dụng một lần (hầu hết các nút cảm biến
đều sử dụng nguồn năng lượng bằng pin).
Trong mạng cảm biến không dây, ta quan tâm đến tiềm năng hợp tác giữa các nút
cảm biến trong việc thu thập thông tin, xử lý dữ liệu, sự quản lý hoạt động cảm nhận của
các nút cảm biến và lưu lượng dữ liệu đến nơi nhận dữ liệu. Từ những lý do trên buộc
chúng ta phải thiết kế nhiều giao thức mới cho mạng cảm biến khơng dây, trong đó việc
sử dụng năng lượng một cách mềm mại được xem xét đầu tiên. Hầu hết các giao thức
định tuyến phụ thuộc vào các ứng dụng cụ thể và kiến trúc mạng.
Trong khuôn khổ của đề tài, tôi tập trung nghiên cứu “ các giao thức định tuyến
trong mạng cảm biến không dây”; bao gồm trình bày phân loại các giao thức định tuyến,
mô phỏng và đánh giá hiệu năng của một số giao thức như LEACH, LEACH-C, STATCLUSTER, PEGASIS.
Nội dung luận văn gồm có 3 chương:
Chương 1. Tổng quan về mạng cảm biến khơng dây; c hương này trình bày
những khái niệm chung nhất về mạng cảm biến không dây, các yếu tố ảnh hưởng đến
mạng và kiến trúc mạng cảm biến không dây. So sánh giữa MANETs và WSNs. Đồng
thời cũng nêu ra các ứng dụng cụ thể của WSNs trong các lĩnh vực của cuộc sống.
Chương 2. Các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây; chương này
đưa ra cách tiếp cận định tuyến, phân loại và so sánh các giao thức, tìm hiểu lý thuyết
một số giao thức cụ thể thuộc 3 loại gồm trung tâm dữ liệu, phân cấp, dựa vào vị trí. Một

số giao thức cụ thể như: LEACH, spin, directed diffusion, PEGASIS, gaf…


12

Chương 3. Đánh giá và so sánh hiệu năng một số giao thức định tuyến trong
WSNs; chương này giới thiệu công cụ mô phỏng , các thông số mô phỏng, các tiêu chí
cần đánh giá, tiến hành mơ phỏng các giao thức bằng bộ công cụ NS2, đánh giá và so
sánh hiệu năng giữa các giao thức LEACH, LEACH-C, STAT-CLUSTER, PEGASIS.
Kết luận và hướng phát triển của đề tài; phần này sẽ đánh giá lại những vấn đề đã
nghiên cứu, đưa ra những vấn đ ề thách thức cần được giải quyết trong tương lai.


13

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
1.1 Kiến trúc hệ thống và những yêu cầu của WSN s [1-4, 14, 15]
1.1.1 Giới thiệu về WSN s
Mạng cảm biến không dây là một công nghệ mạng mới được phát triển trong
những năm gần đây và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc
sống như: bảo mật và giám sát an ninh quốc phịng, cảm nhận mơi trường, giám sát sức
khỏe, giám sát hoạt động của dây chuyền công nghiệp…
Mạng cảm biến không dây chính là sự hội tụ của hệ thống các công nghệ như kỹ
thuật vi điện tử, công nghệ nano, giao tiếp khơng dây, cơng nghệ mạch tích hợp, vi mạch
cảm biến, xử lý và tính tốn tín hiệu… đã tạo ra những nút cảm biến có kích thước nhỏ,
cảm nhận được nhiều giá trị, giá rẻ, công suất tiêu thụ thấp, làm tăng khả năng ứng dụng.
Mạng cảm biến không dây là một mạng bao gồm các nút cảm biến nhỏ có giá
thành thấp, tiêu thụ ít năng lượng, giao tiếp với nhau thông qua các kết nối không dây
(sóng radio, hồng ngoại hoặc những phương tiện quang học), có nhiệm vụ cảm nhận, đo
đạc các giá trị cần thiết, tính tốn nhằm mục đích thu thập, tập hợp dữ liệu để đưa ra các

quyết định toàn cục về môi trường tự nhiên, về một hành động cụ thể .

Hình 1.1. Thiết bị “mote” của Berkeley
Khi nghiên cứu về mạng cảm biến không dây, một trong những đặc điểm quan
trọng và then chốt là thời gian sống của các nút cảm biến (năng lượng nuôi bị giới hạn ).
Các nút cảm biến này yêu cầu tiêu thụ công suất thấp và hoạt động có giới hạn về năng
lượng. Do đó, một mặ t WSNs tập trung để đạt được các dịch vụ chất lượng cao, mặt khác
các giao thức dành cho WSN s phải tập trung vào bảo toàn cơng suất của nút cảm biến.
1.1.2. Những thành phần chính của WSN s [2-4]
Một mạng cảm biến không dây thực tế có thể gồm từ hàng chục đến hàng trăm,
hàng nghìn nút cảm biến được phân bố trong một khu vực rộng lớn. Các nút này tạo thành
một mạng giao tiếp không dây với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qua các nút khác.


14

Một hoặc nhiều nút trong số đó sẽ phục vụ như là nơi chứa thơng tin v à có khả năng giao
tiếp với người sử dụng bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thơng qua mạng có dây hiện có.
Hình 1.2 dưới đây cho thấy kiến trúc của một mạng cảm biến khơng dây.

Hình 1.2. Mơ hình mạng cảm biến không dây
Dữ liệu được định tuyến đến các nút nhận tin (thường được gọi là sink hoặc base
station) bởi một cấu trúc đa điểm như hình vẽ trên. Các sink có thể giao tiếp với người
dùng qua mạng Internet hoặc vệ tinh. Sink là một thực thể mà thông tin được u cầu từ
phía người dùng. Sink có thể là m ột nút trong mạng hoặc ngoài mạng. Thực thể ngồi
mạng có thể là một thiết bị ví dụ như máy tính xách tay tương tác với mạng cảm biến
khơng dây, hoặc đơn thuần chỉ là một gateway (cổng vào /ra) nối với mạng khác lớn hơn
như Internet, nơi có yêu cầu các thông tin lấy từ một vài nút cảm biến trong WSNs.
WSNs có một số đặc điểm nổi bật sau đây:
- Khả năng kháng lỗi (fault tolerance): Trong q trình hoạt động, một số nút

cảm biến có thể không hoạt động nữa do thiếu năng lượng hoặc do hư hỏng vật lý hoặc
do ảnh hưởng của môi trường. Khả năng kháng lỗi thể hiện ở việc mạng vẫn hoạt động
bình thường, duy trì những chức năng của nó ngay cả khi một số nút mạng không hoạt
động.
- Khả năng mở rộng (scalability )[14]: Khi cần nghiên cứu một hiện tượng, sự
việc tại một mơi trường xác định thì số lượng các nút cảm biến được triển khai ở đó có
thể lên đến hàng trăm nghìn nút cảm biến, và con số đó có thể vượt hàng triệu nút phụ
thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Do đó, cấu trúc mới của mạng phải có khả năng mở
rộng được để có thể làm việc với số lượng lớn các nút này.
- Giá thành sản xuất thấp (low price): Vì WSNs gồm một số lượng lớn các nút


15

cảm biến nên chi phí của mỗi nút rất quan trọng trong việc điều chỉnh tổng chi phí của
tồn mạng. Do đó, chi phí của mỗi nút cảm biến phải càng rẻ càng tốt.
- Ràng buộc về phần cứng: Vì số lượng các nút trong mạng rất nhiều nên các nút
cảm biến cần phải có các ràng buộc về phần cứng như: kích thước phải nhỏ, tiêu thụ
năng lượng ít, có khả năng hoạt động ở những nơi có mật độ cao, chi phí sản xuất thấp,
có khả năng tự trị và hoạt động khơng cần có người kiểm sốt, thích nghi với nhiều loại
mơi trường.
- Mơi trường hoạt động: Các nút cảm biến có thể được thiết lập dày đặc, rất gần
nhau hoặc trực tiếp liên hệ với nhau để quan sát, cảm nhận . Vì thế chúng thường làm
việc mà khơng cần giám sát từ xa. Chúng có thể làm việc ở bên trong các máy móc lớn,
ở dưới đáy biển, hoặc trong những vùng ơ nhiễm hóa học hoặc sinh học, ở gia đình hoặc
những tịa nhà lớn.
- Phương tiện truyền dẫn : Ở mạng cảm biến khô ng dây, các nút được kết nối
bằng những phương tiện khơng dây. Các đường kết nối này có thể tạo nên bởi sóng vơ
tuyến, hồng ngoại hoặc phương tiện quang học khác. Để thiết lập sự hoạt động thống
nhất của mạng, các phương tiện truyền dẫn được chọn phải phù hợp. Hiện nay, nhiều

phần cứng của các nút cảm biến dựa vào thiết kế mạch RF. Những thiết bị cảm biến
năng lượng thấp dùng bộ thu phát vô tuyến 1 kênh RF hoạt động ở tần số 916MHz.
- Hình trạng của mạng cảm biến không dây (network topology): Trong mạng cảm
biến khơng dây, hàng trăm đến hàng nghìn nút được triển khai trong trường cảm nhận.
Mật độ các nút [14] có thể lên tới 20 nút/m 3.
- Sự tiêu thụ năng lượng (power consumption): Các nút cảm biến có thể coi là
một thiết bị vi điện tử, có thể được trang bị nguồn năng lượng giới hạn (thường là pin có
dung lượng <0,5Ah, điện thế 1.2V). Trong một số ứng dụng, việc bổ sung nguồn năng
lượng hầu như không thể thực hiện được nên khoảng thời gian sống của các nút cảm
biến phụ thuộc nhiều vào thời gian sống của pin. Do đó, việc duy trì và quản lý nguồn
năng lượng đóng một vai trị rất quan trọng. Đó chính là lý do vì sao hiện nay người ta
đang tập trung nghiên cứu các giải thuật và giao thức để tối ưu hóa nguồn năng lượng
cho mạng cảm biến khơng dây. Nhiệm vụ chính của các nút cảm biến trong trường cảm
biến là phát hiện ra các sự kiện (chủ yếu xác định các thông số cần cảm nhận), thực hiện
xử lý dữ liệu cục bộ nhanh chóng, sau đó truyền dữ liệu đi. Vì thế sự tiêu thụ năng lượng
của nút cảm biến phục vụ 3 khía cạnh: cảm nhận (sensing), giao tiếp (communicating),
và xử lý dữ liệu (data processing).


16

1.1.3 Kiến trúc của một nút cảm biến
Mỗi nút cảm biến điển hình thường [2] bao gồm 5 thành phần chính (hình 1.3):
Sensor Unit, ADC, CPU, Power, và Communication Unit. Chức năng của các thành phần
trên được mô tả dưới đây:

Hình 1.3. Các thành phần của một nút cảm biến
- Đơn vị cảm nhận (Sensor Unit) có nhiệm vụ thu thập thông tin từ thế giới thực
theo yêu cầu của ADC và gửi dữ liệu tương tự mà nó cảm nhận được cho ADC.
- ADC là một bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số để nói với CPU

những gì mà đơn vị cảm nhận đã cảm nhận được, đồng thời cũng thông báo cho đơn vị
cảm nhận nên cảm nhận gì từ CPU. Vì vậy, đơn vị ADC trên hình vẽ này cũng có chức
năng chuyển đổi tín hiệu số thành tương tự.
- Đơn vị truyền thơng (Communication Unit) có nhiệm vụ nhận lệnh hoặc truy vấn
từ nơi khác đến, và truyền tải dữ liệu từ CPU ra thế giới bên ngoài (tới người dùng).
- CPU là bộ phận xử lý lệnh hoặc truy vấn từ đơn vị truyền thông và đưa tới ADC,
giám sát và kiểm sốt nguồn điện nếu cần thiết, xử lí dữ liệu nhận được, tính tốn chặng
kế tiếp đến nơi lưu trữ tin, vv
- Ngồi ra cịn có nhiều đơn vị khác có thể được thêm vào để sử dụng chuyên biệt,
nhưng tất cả các nút cảm biến đều có 5 đơn vị quan trọng trên.
Với một mạng cảm biến được triển khai như vậy, người sử dụng có thể dùng một số
nút cảm biến để theo dõi các sự kiện cụ thể và biết được khi nào sự kiện xảy ra trong lĩnh
vực mà người sử dụng quan tâm. Đây chính là một mạng cảm biến để xây dựng một cầu
nối giữa thế giới thực và thế giới tính tốn.

1.1.4. Một số yêu cầu của WSN s
Với những yêu cầu khắt khe về mặt tiêu thụ năng lượng, kích thước, giá thành, khả
năng tính tốn, lưu trữ… như đã trình bày ở trên, mạng cảm biến khơng dây có những yêu
cầu như sau:


17

- Kích thước của mạng có thể khơng ổn định (ln thay đổi): Kích thước của mạng cảm
biến khơng dây có thể khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng và sự triển khai các
nút cảm biến.
- Mỗi nút đều có chi phí thấp: Do mạng cảm biến có số lượng nút lớn nên mỗi nút phải rẻ.
- Tuổi thọ cao: Phải thiết kế và thực hiện các giao thức định tuyến hiệu quả để mạng tồn
tại lâu nhất có thể.
- Có khả năng tự tổ chức cấu hình mạng: Các nút cảm biến có thể tự động hình thành một

mạng mà không cần bất kỳ thiết lập cấu hình từ bên ngồi (từ người dùng hoặc nơi
khác).
- Thực hiện t ruy vấn và tái nhiệm : Người dùng sẽ có thể truy vấn các sự kiện đặc biệt
trong một khu vực cụ thể, hoặc loại bỏ các nhiệm vụ đã lỗi thời từ các nút cảm biến cụ
thể và giao cho chúng nhiệm vụ mới.
- Sự hợp tác, thu thập, sự tập hợp dữ liệu: Các nút cảm biến phải làm việc cùng nhau theo
nhóm và tập hợp dữ liệu của chúng theo một yêu cầu nào đó. Điều này giúp cải tiến
mạng hoạt động hiệu quả.
- Nhận biết ứng dụng: Một mạng cảm biến chỉ phục vụ một ứng dụng cụ thể .
- Trung tâm dữ liệu: Dữ liệu được thu thập bởi các nút cảm biến trong một khu vực có thể
chồng chéo nhau nên có thể tiêu tốn năng lượng đáng kể. Để ngăn chặn việc này thì
thực hiện truyền dữ liệu theo một cách nào đó sao cho có sự thống nhất dữ liệu.
1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của WSNs [1, 2, 4, 5]
1.2.1 Sự tiêu thụ nă ng lượng của WSNs
Trong suốt quá trình tạo ra một mạng phi cấu trúc, quá trình thiết lập các đường đi
(đường truyền dữ liệu về sink/BS) bị ảnh hưởng nhiều bởi khả năng nă ng lượng của các
nút trong mạng cảm biến khơng dây.
Vì năng lượng tiêu thụ cho truyền thơng khơng dây tỷ lệ thuận với khoảng cách,
thậm chí cao hơn khi gặp các chướng ngại vật, do đó định tuyến đa chặng được sử dụng
vì nó tiêu tốn ít năng lượng hơn truyền tin trực tiếp (một chặng). Tuy nhiên, định tuyến đa
chặng gây ra các chi phí liên quan đến quản lý kiến trúc mạn g và điều khiển truy nhập
đường truyền . Định tuyến trực tiếp tốt hơn định tuyến đa chặng nếu tất cả các nút ở gần
sink (có thể liên lạc dễ dàng với sink mà lại tốn ít năng lượng của các nút). Trên thực tế
các nút cảm biến thường được rải ngẫu nhiên trên một khu vực người dùng quan tâm nên
định tuyến đa chặng luôn được sử dụng.


18

1.2.2. Các mơ hình giao nhận dữ liệu trong WSN s

Phụ thuộc vào mỗi ứng dụng cụ thể, các mô hình giao nhận dữ liệu đến sink/BS có
thể liên tục, hoặc vận hành theo sự kiện, hoặc vận hành theo truy vấn hoặc lai.
- Mơ hình giao nhận dữ liệu liên tục: mỗi cảm biến gửi dữ liệu theo định kỳ (sau
một thời gian nào đó lại truyền một lần).
- Mơ hình vận hành theo sự kiện và vận hành theo truy vấn: việc giao nhận dữ liệu
về sink/BS được kích hoạt khi có một sự kiện xảy ra hoặc một truy vấn được gửi đến từ
sink/BS.
- Mơ hình lai: kết hợp mơ hình giao nhận dữ liệu liên tục với mơ hình v ận hành
theo sự kiện và theo truy vấn.
Các giao thức định tuyến chịu ảnh hưởng nhiều bởi mơ hình giao nhận dữ liệu,
trong đó chú trọng đến tiêu thụ năng lượng tối thiểu và đường truyền dữ liệu ổn định.
Ví dụ: trong ứng dụng giám sát mơi trường sống có sử dụng mơ hình giao nhận dữ
liệu liên tục đến sink/BS, thì sử dụng giao thức định tuyến phân cấp là hiệu quả nhất. Đó
là lý do vì sao một ứng dụng sinh ra dữ liệu dư thừa thì có thể được tập hợp lại và tổng
hợp trên đường chuyển tới sink, từ đó giảm lưu lượng mạng và tiết kiệm năng lượng.
1.2.3. Cách thức triển khai các nút cảm biến
Sự triển khai các nút cảm biến: xác định hoặc tự tổ chức.
- Sự triển khai xác định: các nút cảm biến được đặt bằng tay và dữ liệu được truyền
bằng đường đi xác định trước.
- Hệ thống tự tổ chức: các nút cảm biến được đặt ngẫu nhiên rải rác dạng phi cấu
trúc giống như kiến trúc mạng Adhoc. Vị trí của sink/BS hoặc cụm trưởng chủ yếu trong
điều kiện được chấp nhận chú trọng hiệu quả năng lượng và hiệu năng mạng. Khi sự phân
bố các nút khơng thống nhất thì sự tạo cụm một cách tối ưu trở thành tiêu chí để mạng
hoạt động hiệu quả về năng lượng.
1.2.4. Tập trung dữ liệu
Vì các nút cảm biến có thể cảm nhận thơng tin trong cùng khu vực nên có thể dư
thừa (dữ liệu có giá trị gần tương tự nh au), nên các gói tin chuyển từ nhiều nút có thể
được tập hợp lại để giảm số lần truyền về sink/BS.
Sự tập hợp dữ liệu là sự kết hợp dữ liệu từ các nguồn khác nhau và dùng các hàm
như suppression (hàm loại bỏ bản sao, bản tin giống nhau), min, max và avera ge… Sự

tính tốn (sử dụng các hàm trên) sẽ tiêu tốn ít năng lượng hơn truyền tin nên tiết kiệm
năng lượng đáng kể. Kỹ thuật này được dùng để đạt mục tiêu hiệu quả năng lượng và tối
ưu lưu lượng mạng trong một số giao thức định tuyến. Trong một số kiến trúc mạng, tất
cả các chức năng tập hợp dữ liệu đ ược gắn vào những nút có tính chuyên dụng mạnh mẽ


19

hơn về năng lượng, tính tốn, bộ nhớ... Sự tập hợp dữ liệu cũng khả thi thông qua các kỹ
thuật xử lý tín hiệu. Trong trường hợp này, một nút có khả năng sinh ra tín hiệu chính xác
hơn bằng cách giảm thiểu tiếng ồn và dùng một số kỹ thuật như beamforming để kết hợp
các tín hiệu.
1.2.5. Vấn đề định tuyến trong WSN s
Định tuyến trong mạng cảm biến không dây là thách thức lớn xuất phát từ một vài
đặc điểm nhận ra từ sự truyền tin trong WSNs và từ mạng ADHOC không dây
(MANETs). Các thách thức gồm:
- Thứ nhất , mạng cảm biến không dây không thể triển khai một cách tuyệt đối các
nút cảm biến (số lượng nút nhiều, được rải không đồng đều, khả năng về năng lượng, tính
tốn, bộ nhớ của nút cảm biến bị hạn chế). Do đó, các giao thức định tuyến cổ điển dựa
trên IP không thể áp dụng cho mạng cảm biến không dây.
- Thứ hai, trái với mạng truyền thông cổ điển, hầu hết các ứng dụng của mạng cảm
biến khơng dây địi hỏi các dữ liệu cảm n hận được từ nhiều vùng khác nhau đưa đến một
sink/BS cụ thể (điều này địi hỏi phải có sự hợp nhất thông tin cảm nhận được từ nhiều
nút, đồng thời xử lí dữ liệu trước khi gửi về sink/BS để giảm thiểu tiêu tốn năng lượng).
- Thứ ba, lưu lượng dữ liệu dư thừ a đáng kể trong mạng vì nhiều nút có thể cảm
nhận cùng dữ liệu giống nhau. Nên sự dư thừa cần được xử lí bởi các giao thức định
tuyến để cải tiến hiệu quả sử dụng năng lượng và băng thông.
- Thứ tư, các nút cảm biến bị giới hạn chặt chẽ về năng lượng (chạ y bằng pin và
thường sử dụng 1 lần), năng lực xử lý và lưu trữ nên phải có sự quản lý tài nguyên chặt
chẽ.

Với những lý do trên, nhiều thuật toán mới đã được đưa vào trong vấn đề định
tuyến trong WSNs. Các giao thức định tuyến xem xét kỹ các đặc điểm theo các yêu cầu
của ứng dụng và kiến trúc mạng.
Gần đây, các nhà nghiên cứu đã tập trung quan tâm rất nhiều trong việc thiết kế
các giao thức định tuyến cho WSN s sao cho hiệu quả về năng lượng, chi phí triển khai
mạng thấp, tính an ninh cho mạng cao, và tính kháng lỗi tốt. Trong giới hạn đề tài này, tôi
nghiên cứu các vấn đề liên quan đến thiết kế các giao thức định tuyến hiệu quả, xác định
một số tính năng mong muốn của giao thức định tuyến, so sánh và đối chiếu các giao thức
hiện tại về các tính năng đó.
1.2.6. So sánh giữa mạng WSN s và MANETs [2, 4]
Mạng cảm biến không dây chủ yếu dùng để theo dõi trong môi trường độc hại,
giám sát bảo tồn môi trường sống trong bảo vệ tự nhiên, theo dõi kẻ địch trong môi
trường chiến tranh, giám sát giao thơng, giám sát các tịa nhà, vv…


20

+ Giống nhau: WSNs có những điểm tương đồng với MANETs (Mobile Ad hoc
Networks) như: cấu trúc liên kết mạng không cố định, nguồn năng lượng điện bị giới hạn,
các nút trong mạng được kết nối với nhau bằng các liên kết truyền thơng khơng dây như
sóng vơ tuyến, hồng ngoại hoặc quang…
+ Sự khác nhau giữa MANETs và WSN s:
Nội dung

MANETs

WSNs

Mục đích của mạng

Chủ yếu dùng để tính tốn phân
tán

Chủ yếu dùng để thu thập
thông tin từ môi trường

Chủ sở hữu

Nhiều chủ sở hữu không biết nhau

Được triển khai bởi một
chủ sở hữu

Mật độ nút

Thường

Dày hơn MANETs, triển
khai với số lương lớn

ID

Có ID duy nhất

Thường là khơng có

Giá thành

Đắt

Rất rẻ

Nguồn năng lượng
cung cấp cho nút

Có thể nạp lại (dùng lại nhiều lần)

Hạn chế và có thể chỉ dùng
1 lần rồi bỏ đi

Lưu lượng truyền
tải trong mạng

Bất thường: có khi rất lớn, nhưng
đơi khi lại rất ít

Bị giới hạn theo dòng
truyền từ sink/BS lên các
nút và ngược lại

Giá trị sử dụng

Dùng và có thể di chuyển, hết pin
thì có thể nạp lại để dùng tiếp

Thường dùng một lần

Các khả năng

Khả năng về năng lượng, tính

tốn, lưu trữ và truyền thơng lớn

Bị hạn chế về năng lượng,
tính tốn, lưu trữ và truyền
thông

Bảng 1.1. So sánh giữa MANETs và WSNs
1.3. Ứng dụng của mạng cảm biến không dây [1-5, 15]
1.3.1. Ứng dụng trong theo dõi, giám sát môi trường
Một số ứng dụng theo dõi môi trường của mạng cảm biến không dây như: theo
dõi sự di cư của các loài chim, các động vật nhỏ, các loại côn trùng, theo dõi điều kiện
môi trường như nhiệt độ, độ ẩm… ảnh hưởng đến mùa màng và vật nuôi; việc tưới tiêu,


21

đo đạc các thông số để quan sát một diện tích lớn trên trái đất, sự thăm dị các hành tinh,
phát hiện điều kiện sinh-hóa phục vụ nơng nghiệp chính xác; quan sát môi trường sống
tại một khu vực cụ thể; quan sát trái đất, môi trường vùng biển và bầu khí quyển, phát
hiện cháy rừng; nghiên cứu khí tượng học và địa lý, phát hiện lũ lụt, nghiên cứu sự ơ
nhiễm mơi trường.

Hình 1.4. Ứng dụng trong mơi trường
Ví dụ: Theo dõi cháy rừng: các nút cảm biến có thể được triển khai một cách ngẫu
nhiên, có chương trình rải các nút với mật độ cao thấp trong rừng khác nhau, các nút cảm
biến sẽ cảm nhận các thông số tạo nên nguồn gốc phát lửa trong rừng để báo cho
sink/BS. Khi đó người sử dụng sẽ biết trước khu vực nào lửa sẽ bùng phát. Hàng triệu
các nút cảm biến có thể được triển khai và tích hợp sử dụng hệ thống tần số vô tuyến
hoặc quang học. Chúng có thể được trang bị cách thức sử dụng cơng suất có hiểu quả
như pin mặt trời vì các nút cảm biến bị bỏ lại không được điều khiển một thời gian dài.

Các nút cảm biến sẽ cộng tác với nhau để thực hiện cảm nhận các thông số cần thiết.
Phát hiện gần có lũ lụt xẩy ra : các nút cảm biến được triển khai để cảm nhận các
thông số như : mực nước sông, suối, lượng mưa, mức nước, nhiệt độ, độ ẩm... Những nút
cảm biến này sẽ cung cấp thông tin và chuyển về hệ thống để xử lý và đưa ra dự báo.


22

1.3.2 Ứng dụng trong quân đội
Mạng cảm biến không dây có thể tích hợp một phần trong hệ thống điều khiển,
giám sát, giao tiếp, tính tốn thơng minh, trinh sát, theo dõi mục tiêu… Với đ ặc tính triển
khai nhanh, tự tổ chức và có tính kháng lỗi tốt làm cho chúng có thể được sử dụng nhiều
trong quân đội. Vì mạng cảm biến dựa trên sự triển khai dày đặc các nút có sẵn, chi phí
thấp và sự phá hủy một vài nút bởi quân địch cũng không làm ảnh hư ởng đến hoạt động
phục vụ quân đội của mạng nên nó có ứng dụng tốt trong chiến tranh. Một vài ứng dụng
trong quân đội như quan sát lực lượng địch đi, đến, theo dõi việc vận chuyển trang thiết
bị, đạn dược, do thám địa hình, lực lượng quân địch, do thám mục tiêu, đánh giá mức độ
nguy hiểm của chiến trường, do thám các cuộc tấn công bằng hóa học, sinh học, hạt
nhân… từ phía địch.
Ví dụ 1: Hoạt động giám sát lực lượng, trang thiết bị và đạn dược: Những người
lãnh đạo, sĩ quan sẽ theo dõi liên tục trạng thái lự c lượng quân đội, th ăm dị điều kiện
chiến đấu, sự có sẵn của các thiết bị và đạn dược trong chiến trường thông qua sử dụng
WSNs. Quân đội, xe cộ, trang thiết bị và đạn dược có thể gắn các thiết bị cảm biến nhỏ để
có thể thơng báo về trạng thái hiện tại. Những bản thông báo này được tập hợp lại tại các
nút sink/BS để gửi tới lãnh đạo quân đội.
Ví dụ 2: Giám sát chiến trường : thực hiện triển khai mạng cảm biến khơng dây ở
những nơi có địa hình hiểm trở, các tuyến đường, những chỗ hẹp …Do đó có thể theo dõi
các hoạt động của qn địch.
Ví dụ 3: Giám sát địa hình và lực lượng quân địch: mạng cảm biến có thể được
triển khai ở những địa hình then chốt, quan trọng, các nút cảm biến nhanh chóng cảm nhận

các thơng tin cần thiết và tập trung dữ liệu gửi về trong thời gian nhất định trước khi quân
địch phát hiện ra và ngăn chặn việc theo dõi đó.

Hình 1.5. Lực lượng địch bị giám sát bởi WSN s


23

Hình 1.5 cho ta một cách hình dung ứng dụng của mạng cảm biến không dây trong
hoạt động giám sát lực lượng địch trong chiến tranh. Từ hình trên cho thấy ở những nơi
trọng yếu mà lực lượng quân địch đi qua được giám sát bởi WSNs.
1.3.3. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe
Các ứng dụng của mạng cảm biến về chăm sóc sức khỏe như: giám sát, theo dõi
bệnh nhân, các triệu chứng, quản lý thuốc trong bệnh viện, theo dõi và kiểm tra bác sĩ và
bệnh nhân trong bệnh viện…
Ví dụ: Để theo dõi các bác sĩ và các bệnh nhân trong bệnh viện: mỗi bệnh nhân
được gắn một nút cảm biến nhỏ và nhẹ, mỗi nút cảm biến có các nhiệm vụ như xác định
nhịp tim, phát hiện áp suất máu. Bác sĩ cũng có thể mang nút cảm biến để cho các bác sĩ
khác xác định được vị trí của họ trong bệnh viện.

Hình 1.6. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe


24

1.3.4. Ứng dụng trong gia đình

Hình 1.7. Mơ hình ngơ nhà thơng minh nhờ WSNs
Trong lĩnh vực tự động hóa gia đình, các nút cảm biến được đặt ở các phòng , để đo
nhiệt độ, độ ẩm hoặc đặt ở các thiết bị để phát hiện những sự dịch chuyển trong phòng , sự

hoạt động của các thiết bị và thông báo thông tin này đến thiết bị báo động để người quản
lý xử biết và xử lý. .


25

Chương 2 - CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG WSN s
2.1. Giới thiệu [1]
Mặc dù mạng cảm biến không dây (WSN s) có khá nhiều điểm tương đồng so với
MANETs nhưng WSNs cũng có một số đặc tính khác tạo thành mạng riêng. Chính những
đặc tính nà y đặt ra cho chúng ta phải thiết kế các giao thức định tuyến mới phù hợp cho
WSNs khác với các giao thức định tuyến trong MANETs. Chương này sẽ trình bày các
loại giao thức định tuyến chính thường dùng trong WSN s như định tuyến trung tâm dữ
liệu (data-centric protocol), định tuyến phân cấp (hierarchical protocol), định tuyến dựa
vào vị trí (location-based protocol), các giao thức quan tâm đến luồng dữ liệu và nhận biết
yêu cầu chất lượng dịch vụ mạng (Network flow and QoS -aware protocols).
2.2. Các thách thức trong định tuyến [1, 3-5]
Do WSNs có những đặc điểm riêng biệt nên việc định tuyến trong WSN s đối mặt
với rất nhiều thách thức như:
- WSNs có một số lượng nút lớn nên không thể xây dựng được sơ đồ địa chỉ tồn
cục , sử dụng IP cho mỗi nút (khó quản lý và duy trì số lượng ID rất lớn)
- Dữ liệu trong WSN s yêu cầu cảm nhận từ nhiều nguồn khác nhau và truyề n đến
nơi chứa tin (sink/BS) .
- Các nút cảm biến bị ràng buộc chặt chẽ về năng lượng, khả năng xử lý và lưu trữ.
- Hầu hết trong các ứng dụng WSN s, sau khi được triển khai các nút đều ở trạng
thái tĩnh (khơng di chuyển) , ngoại trừ một số nút có thể di chuyển.
- Mạng cảm biến có những ứng dụng riêng biệt.
- Việc nhận biết vị trí rất quan trọng vì việc tập hợp dữ liệu thường dựa vào vị trí.
- Khả năng dư thừa dữ liệu rất cao vì các nút cảm biến cùng cảm nhận thông tin về
một hiện tượng và tại khu vực cụ thể.

2.3. Phân loại các giao thức định tuyến trong WSNs [1-5, 14]
Các giao thức định tuyến trong WSNs có thể phân loại theo cấu trúc mạng thành
các loại sau: các giao thức định tuyến trung tâm dữ liệu, các giao thức phân cấp, các giao
thức dựa vào vị trí, và một số giao thức riêng dựa trên luồng dữ liệu và nhận biết u cầu
chất lượng dịch vụ (QoS). Ngồi ra, có thể phân loại theo chế độ hoạt động gồm các loại
như: chủ động, tương tác và giao thức lai.
- Các giao thức trung tâm dữ liệu dựa vào truy vấn và phụ thuộc vào tên của dữ
liệu muốn thu thập giúp loại bỏ được nhiều truyền tải dư thừa. Khi nơi chứa dữ liệu
(sink/BS) gửi các truy vấn dữ liệu đến các nút cảm b iến thuộc một vùng cụ thể, khi đó các