Định tuyến đa đường trong mạng cảm biến không dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

VŨ ĐỨC HÙNG

ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG
TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

Chuyên ngành :

Công nghệ thông tin

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. NGÔ QUỲNH THU

HÀ NỘI - 2015


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Vũ Đức Hùng
Đề tài luận văn: Định tuyến đa đƣờng trong mạng cảm biến không dây
Chuyên ngành:Công nghệ thông tin
Mã số SV: CA120599
Tác giả, Ngƣời hƣớng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác
nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày

25/4/2015 với các nội dung sau:
1. Thiếu sót, tồn tại
- Một số tiêu đề chƣơng chƣa phù hợp với nội dung, văn phong chƣa
phù hợp, một số thuật ngữ chƣa chính xác.
- Các kết quả thí nghiệm chƣa phân tích kỹ
- Lỗi trích dẫn.
2. Ý kiến của hội đồng về việc học viên phải sửa chữa và nộp lại luận văn
- Sửa lại các khái niệm cho chính xác
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Giáo viên hƣớng dẫn

Tác giả luận văn

TS. Ngô Quỳnh Thu

Vũ Đức Hùng
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. Đặng Văn Chuyết

2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung luận văn này do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn
của TS. Ngô Quỳnh Thu. Để hoàn thành luận văn này tôi chỉ áp dụng trên những tài
liệu tham khảo không sao chép toàn bộ luận văn nào, những mô phỏng giải thích
cũng nhƣ phần xây dựng giải pháp ứng dụng trong luận văn hoàn toàn trung thực và
là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Học viên thực hiện

Vũ Đức Hùng

3


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, em xin đƣợc chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong
trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội nói chung và các thầy cô giáo trong Viện Công
nghệ thông tin và Truyền thông nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em
những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập.
Em cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo TS. Ngô Quỳnh Thu
đã hết lòng giúp đỡ, hƣớng dẫn và chỉ bảo tận tình trong quá trình em thực hiện luận
văn tốt nghiệp.
Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã quan tâm, động viên, đóng góp
ý kiến và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận
văn tốt nghiệp này.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Học viên thực hiện

Vũ Đức Hùng

4


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................3
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................4
MỤC LỤC…………………………………………………………………………..5

DANH MỤC HÌNH....................................................................................................7
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................9
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................................................10
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………..11
1- Tính khoa học và tính cấp thiết của luận văn .......................................................11
2- Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................12
3- Mục tiêu của luận văn ..........................................................................................13
4- Phƣơng pháp luận nghiên cứu ..............................................................................13
5- Nội dung của luận văn..........................................................................................13
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG TRONG MẠNG
CẢM BIẾN KHÔNG DÂY ..............................................................15
1.1. ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY ........................ 15
1.2. ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . 18
1.2.1. Một số phƣơng pháp định tuyến đa đƣờng trong mạng cảm biến không
dây ........................................................................................................................ 18
1.2.2. Yếu tố cơ bản trong thiết kế các giao thức định tuyến đa đƣờng ............... 21
CHƢƠNG 2: MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG TRONG
MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY .................................................25
2.1. PHÂN LOẠI GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG. ............................. 25
2.2. ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG LUÂN PHIÊN (ALTERNATIVE PATH
ROUTING) .............................................................................................................. 26
2.2.1. Directed Diffusion ...................................................................................... 26
2.2.2. Giao thức kết hợp nhiều đƣờng (Braided Multipath Routing) ................... 29
2.2.3. Giao thức định tuyến đa đƣờng truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả
năng lƣợng (Reliable and Energy-Aware Multipath Routing) ............................. 31
2.3. ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG ĐỒNG THỜI (Concurrent Multipath Routing) 32
2.3.1. Giao thức truyền số liệu đáng tin cậy (Multipath Routing Protocols for
Reliable Data Transmission) ................................................................................ 32

5

2.3.2. Một số giao thức định tuyến đa đƣờng sử dụng hiệu quả các nguồn tài
nguyên mạng. ....................................................................................................... 45
CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSDV VÀ
AOMDV ............................................................................................64
3.1. MÔ PHỎNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSDV VÀ AOMDV
DỰA TRÊN PHẦN MỀM NS2 .............................................................................. 64
3.1.1. Mô phỏng hoạt động của giao thức AOMDV ............................................ 64
3.1.2. Năng lƣợng tiêu thụ ................................................................................... 67
3.2. GIẢ THIẾT MÔ PHỎNG ................................................................................ 67
3.2.2. Chạy mô phỏng DSDV, AODV và AOMDV bằng NS2 ........................... 68
3.2.3. Phân tích kết quả AODV, DSDV và AOMDV dựa trên xgraph................ 68
3.2.4. Phân tích kết quả dựa trên NS2 Visual Trace Analyzer ............................. 71
KẾT LUẬN………………………………………………………………………..84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................85

6


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Một số cách lựa chọn nút. .........................................................................22
Hình 2.1: Phân loại của giao thức định tuyến đa đƣờng hiện có trong mạng cảm biến
không dây. .................................................................................................................25
Hình 2.2: Phân loại các phƣơng pháp tiếp cận giao thức định tuyến đa đƣờng. ......26
Hình 2.3: Hoạt động cơ bản của giao thức định tuyến Directed Disffusion. ............28
Hình 2.4: Giao thức kết hợp nhiều đƣờng.................................................................30
Hình 2.5: Xây dựng giao thức định tuyến đa đƣờng .................................................36
Hình 2.6: Tiến độ từ nút A đến nút B về phía nút đích. ............................................38
Hình 2.7: Nhiều con đƣờng tách rời nhau đƣợc thành lập bởi MCMP.....................41

Hình 2.8: Lựa chọn liên kết theo các hạn chế tiêu thụ năng lƣợng không gian địa lý
...................................................................................................................................42
Hình 2.9: Hình thành đƣờng đi của AOMDV ...........................................................56
Hình 2.10: Một ví dụ đơn giản của những con đƣờng đƣợc xây dựng bởi EECA. ..61
Hình 3.1: Giai đoạn khám phá các nút hàng xóm .....................................................64
Hình 3.2: Các bƣớc xây dựng định tuyến đa đƣờng (a), (b), (c), (d), (e) và (f) ........66
Hình 3.3: Mô phỏng thông lƣợng AODV, DSDV và AOMDV ...............................68
Hình 3.4: Mô phỏng băng thông AODV, DSDV và AOMDV .................................69
Hình 3.5: Hỉnh ảnh mô phỏng năng lƣợng tiêu hao của AODV, DSDV và AOMDV
...................................................................................................................................70
Hình 3.6: Các thông tin chi tiết ở nút 0 - AODV ......................................................71
Hình 3.7: Các thông tin chi tiết ở nút 0 – DSDV ......................................................72
Hình 3.8: Các thông tin chi tiết ở nút 0 - AOMDV ..................................................72
Hình 3.9: Các thông tin về trễ theo thời gian khi gửi dữ liệu ở nút 0 .......................73
Hình 3.10: Các thông tin về trễ theo thời gian khi gửi dữ liệu ở nút 0 – AOMDV ..73
Hình 3.11: Các thông tin về trễ theo gói dữ liệu khi gửi dữ liệu ở nút 0 ..................74
Hình 3.12: Các thông tin về trễ theo gói dữ liệu khi gửi dữ liệu ở nút 0- AOMDV 74
Hình 3.13: Các thông tin về Jitter theo thời gian khi gửi dữ liệu ở nút 0 .................75
Hình 3.14: Các thông tin về Jitter theo thời gian khi gửi dữ liệu ở nút 0 AOMDV .75
Hình 3.15: Thông lƣợng khi gửi dữ liệu ở nút 0 - AODV ........................................76
Hình 3.16: Thông lƣợng khi gửi dữ liệu ở nút 0 - DSDV .........................................76

7


Hình 3.17: Thông lƣợng khi gửi dữ liệu ở nút 0 – AOMDV ....................................77
Hình 3.18: Thông lƣợng khi nhận dữ liệu ở nút 0 ....................................................77
Hình 3.19: Thông lƣợng khi nhận dữ liệu ở nút 0 – AOMDV .................................78
Hình 3.20: Tổng hợp các kết quả TCP và ACK – AODV ........................................78
Hình 3.21: Tổng hợp các kết quả TCP và ACK – DSDV ........................................79

Hình 3.22: Tổng hợp các kết quả TCP và ACK – AOMDV ....................................79
Hình 3.23: Tổng hợp các kết quả về thông tin định tuyến truyền TCP – AODV .....80
Hình 3.24: Tổng hợp các kết quả về thông tin định tuyến truyền TCP – DSDV .....81
Hình 3.25: Tổng hợp các kết quả về thông tin định tuyến truyền TCP – AOMDV .81
Hình 3.26: Tổng hợp các kết quả về thông tin định tuyến truyền ACK – AODV....82
Hình 3.27: Tổng hợp các kết quả về thông tin định tuyến truyền ACK – DSDV ....82
Hình 3.28: Tổng hợp các kết quả về thông tin định tuyến truyền ACK – AOMDV 83

8


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Tổng hợp của các giao thức định tuyến đa đƣờng luân phiên. .................29
Bảng 2.2: Tóm tắt các giao thức định tuyến đa đƣờng đƣợc lựa chọn đƣợc thiết kế
để cung cấp truyền dữ liệu đáng tin cậy. ...................................................................34
Bảng 2.3: Tóm tắt các giao thức định tuyến đa đƣờng chủ yếu đƣợc thiết kế để cung
cấp cho việc sử dụng nguồn lực hiệu quả .................................................................46
Bảng 2.4: Xây dựng bảng định tuyến tại nút nguồn của AODV, AOMDV .............57

9


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ACK

Acknowledgment

Báo nhận

AODV

Ad-hoc on-demand distance
vector routing

Định tuyến khoảng cách véctơ
theo yêu cầu tùy biến

AOMDV Ad-hoc on-Demand Multipath
Distance Vector

Định tuyến vector khoảng cách đa
đƣờng theo yêu cầu

DPS

Dynamic Packet State

Đảm bảo dịch vụ trễ

DSDV

Destination Sequenced Distance
Vector

Định tuyến theo bảng dựa trên
vesctơ khoảng cách

FEC

Correction Forward Error

Điều chỉnh chuyển tiếp lỗi

I2MR

Interference-Minimized Multipath
Routing

Đinh tuyến đa đƣờng giảm thiểu
nhiễu trên đƣờng

NS2

Netwwork Simulation

Mô phỏng mạng

MAC

Medium Access Control

Điều khiển truy nhập môi trƣờng

MID

Multiple Interface Declaration

Công bố đa giao diện

MPR

Multi-Point Relay

Chuyển tiếp đa điểm

OLSR

Optimized Link State Routing
Protocol

Giao thức định tuyến trạng thái liên
kết tối ƣu.

QoS

Quality of service

Chất lƣợng dịch vụ

RREP

Route Reply

Hồi đáp tuyến

RREQ

Route Request

Yêu cầu tuyến

RERR

Route Error

Lỗi tuyến

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức truyền tin có hƣớng liên
kết

TC

Topology Control

Điều khiển cấu hình mạng

TTL

Time to live

Thời gian sống

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức có tốc độ truyền tin
nhanh

WLAN

Wireless Local Area Network

Mạng cục bộ không dây

10


MỞ ĐẦU
1. Tính khoa học và tính cấp thiết của luận văn
Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) là một kết cấu hạ tầng
bao gồm các thành phần cảm nhận (đo lƣờng), tính toán và truyền thông nhằm cung
cấp cho ngƣời quản trị khả năng đo đạc, quan sát và tác động lại với các sự kiện,
hiện tƣợng trong một môi trƣờng xác định. Các ứng dụng điển hình của mạng cảm
biến không dây bao gồm các ứng dụng thu thập dữ liệu, theo dõi, giám sát, y học ...
Một mạng cảm biến không dây có thể bao gồm hàng trăm, hàng nghìn nút
mạng. Các nút mạng thƣờng là các thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp, sử
dụng nguồn năng lƣợng hạn chế (thƣờng dùng pin), có thời gian hoạt động lâu dài
(từ vài tháng đến vài năm) và có thể hoạt động trong môi trƣờng khắc nghiệt (nhƣ
trong môi trƣờng độc hại, ô nhiễm, nhiệt độ cao...).
Các nút cảm biến đƣợc phân bố rải rác trong trƣờng cảm biến. Mỗi nút cảm
biến có khả năng thu thập và định tuyến dữ liệu đến một điểm thu thập
(Sink/Gateway) và ngƣời dùng cuối. Các nút giao tiếp với nhau qua mạng vô tuyến
ad-hoc và truyền dữ liệu về nút gốc bằng kỹ thuật truyền đa chặng. Ngƣời dùng
cuối/ngƣời quản lý có thể truyền thông với điểm thu thập thông qua Internet hay bất
kỳ mạng không dây nào ví dụ nhƣ mạng di động, WiFi, WiMAX, hoặc ngƣời dùng

cuối cũng có thể truyền thông trực tiếp với điểm thu thập.
Trong mạng cảm biến không dây, các nút cảm biến thực hiện đồng thời cả
hai chức năng đó là:
■ Chức năng sinh dữ liệu: Các nút cảm biến thu thập thông tin về các sự kiện

trong trƣờng cảm biến và thực hiện việc truyền thông để gửi dữ liệu của
chúng về điểm thu thập.
■ Chức năng định tuyến dữ liệu: Các nút cảm biến cũng tham gia vào quá

trình chuyển tiếp các bản tin nhận đƣợc từ các nút lân cận trong tuyến đƣờng
đa chặng đến điểm thu thập.
Hầu hết các ứng dụng chính của mạng cảm biến không dây là thu thập thông
tin cảm nhận đƣợc trong trƣờng cảm biến nên các giao thức thu thập dữ liệu nhận
đƣợc nhiều sự quan tâm nghiên cứu trong cộng đồng mạng cảm biến không dây.

11


Ngày nay, phƣơng pháp tiếp cận đa đƣờng định tuyến đƣợc sử dụng rộng rãi
trong các mạng cảm biến không dây để cải thiện hiệu suất mạng thông qua việc sử
dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên mạng có sẵn. Theo đó, mục đích chính của
luận văn này là trình bày các khái niệm về các phƣơng pháp tiếp cận đa tuyến và
những thách thức cơ bản của nó, cũng nhƣ những động lực cơ bản cho việc sử dụng
kỹ thuật này trong các mạng cảm biến không dây. Ngoài ra, tác giả trình bày một
phân loại toàn diện trên một số giao thức định tuyến đa đƣờng hiện có, đƣợc thiết
kế đặc biệt cho các mạng cảm biến không dây. Luận văn nghiên cứu sự phát triển
của từng loại giao thức và giải thích hoạt động của các giao thức khác nhau với
những ƣu điểm và nhƣợc điểm của chúng.
So sánh và tóm tắt một số thuật kỹ thuật định tuyến đa đƣờng hiện tại đã và
đang đƣợc nghiên cứu và sử dụng. Luận văn xác định các vấn đề mở cho nghiên

cứu hơn nữa trong sự phát triển của các giao thức định tuyến đa đƣờng cho các
mạng cảm biến không dây.
Dựa trên các giao thức hiện có, cuối cùng tác giả thực hiện mô phỏng thuật
toán định tuyến đơn đƣờng AODV, DSDV với định tuyến đa đƣờng AOMDV dựa
trên phần mềm NS2 và một số nhật xét, đánh giá trên một số thông số cơ bản cho
các mạng cảm biến.

2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các giao thức định tuyến đa đƣờng và
tập trung vào một số giao thức mang lại hiệu quả về năng lƣợng trong WSN đã và
đang đƣợc nghiên cứu. Tập trung tìm hiểu các thức hoạt động cụ thể của giao thức
AODV, DSDV và mô phỏng hoạt động và so sánh với giao thức AOMDV trên
phần mềm NS2.
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là tác giả tập trung vào các phƣơng pháp
định tuyến đa đƣờng hiện có, một số giao thức định tuyến đã đƣợc cải tiến và tập
trung vào sự nhận thức về năng lƣợng, thông lƣợng, độ trễ, trong mạng cảm biến
không dây.

12


3. Mục tiêu của luận văn
Mục tiêu của luận văn là: Nghiên cứu các giao thức định tuyến đa đƣờng
trong mạng cảm biến không dây, từ đó nghiên cứu và mô phỏng thuật toán định
tuyến đơn đƣờng AODV, DSDV với định tuyến đa đƣờng AOMDV trên phần mềm
NS2 và đánh giá hiệu năng của giao thức.
Mục tiêu cụ thể của luận văn là:
■ Nghiên cứu về các giao thức định tuyến đa đƣờng hiện đang đƣợc áp dụng

cho các mạng cảm biến, ngoài ra tác giả tập trung vào vấn đề năng lƣợng cho

mạng cảm biến không dây, phân tích đánh giá và so sánh các loại giao thức
định tuyến này.
■ Nghiên cứu một số giao thức định tuyến đa đƣờng, một số giao thức cải tiến

đã đƣợc nghiên cứu, tập trung vào giao thức AODV, DSDV và AOMDV.
Tìm hiểu cách hoạt động và mô phỏng, đánh giá giao thức này thông qua
phần mềm NS2
■ Thực thi và phân tích đánh giá hiệu năng của giao thức dựa trên phần mềm

NS2

4. Phƣơng pháp luận nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cứu trong luận văn đƣợc kết hợp giữa nghiên cứu lý
thuyết với nghiên cứu một số kết quả đã đƣợc nghiên cứu. Về nghiên cứu lý thuyết,
tác giả nghiên cứu khảo sát các giao thức định tuyến đa đƣờng và tập trung vào vấn
đề năng lƣợng cho mạng cảm biến không dây dựa vào các kiến thức cơ bản và các
kết quả nghiên cứu lý thuyết đã đƣợc công bố. Tác giả thực hiện mô phỏng giao
thức định tuyến AODV, DSDV, AOMDV từ đó tác giả đánh giá các kết quả dựa
trên giao thức đã mô phỏng và kết luận về hiệu năng của giao thức định tuyến
AODV, DSDV và AOMDV.

5. Nội dung của luận văn
Luận án đƣợc trình bày thành 03 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: Định tuyến đa đƣờng trong mạng cảm biến không dây.
Chƣơng này trình bày những nghiên cứu về giao thức định tuyến đa đƣờng
trong mạng cảm biến không dây, tìm hiểu các kết quả nghiên cứu khảo sát

13

và đánh giá về các giao thức định tuyến đa đƣờng trong mạng cảm biến
không dây.
Chƣơng 2: Một số giao thức định tuyến đa đường trong mạng cảm biến
không dây. Chƣơng này tìm hiểu một số giao thức định tuyến đa đƣờng đã
đƣợc nghiên cứu và đánh giá điểm ƣu, nhƣợc của các giao thức. Tập trung
nghiên cứu về vấn đề năng lƣợng. Phân tích, đánh giá một số điểm mạnh,
điểm yếu của một số giao thức đã và đang đƣợc nghiên cứu. tập trung vào
giao thức AODV, DSDV và AOMDV.
Chƣơng 3: Mô phỏng giao thức định tuyến AODV, DSDV và AOMDV.
Giao thức này đƣợc mô phỏng nhằm đánh giá hoạt động và phân tích về một
số chỉ số về hiệu năng của các nút mạng dựa trên giao thức. Cuối cùng, tác
giả đƣa ra một số kết luận về kết quả thực hiện luận văn và một số kiến nghị
đề xuất cho luận văn.

14


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG
TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
1.1. ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
Tiến bộ mới trong công nghệ truyền thông không dây và sản xuất các thiết bị
không dây không tốn kém đã dẫn đến sự ra đời của mạng cảm biến không dây công
suất thấp. Do dễ dàng triển khai mạng và các chức năng đặc thù của các nút cảm
biến, mạng cảm biến không dây đã đƣợc sử dụng cho một loạt các ứng dụng nhƣ y
tế, theo dõi mục tiêu, quan trắc môi trƣờng, và rất nhiều những lĩnh vực khác [1].
Nhiệm vụ chính của các nút cảm biến trong mỗi ứng dụng là cảm nhận khu
vực mục tiêu và truyền tải thông tin thu thập của nó đến nút nguồn. Vấn đề về hạn
chế nguồn lực của các nút cảm biến và công suất thấp của các nút cảm biến trong
kết nối không dây.[2]
Kết hợp với nhu cầu hoạt động khác nhau của các ứng dụng khác nhau áp đặt

nhiều thách thức trong việc thiết kế các giao thức truyền thông hiệu quả cho các
mạng cảm biến không dây [3].
Trong khi đó, việc thiết kế các giao thức định tuyến phù hợp để đáp ứng nhu
cầu hoạt động khác nhau của các ứng dụng khác nhau đƣợc coi là một vấn đề quan
trọng trong mạng cảm biến không dây. Trong bối cảnh này, các nhà nghiên cứu đã
đề xuất nhiều giao thức định tuyến để cải thiện nhu cầu hiệu suất của các ứng dụng
khác nhau thông qua các lớp mạng của các mạng cảm biến không. Hầu hết các giao
thức định tuyến hiện có trong mạng cảm biến không dây đều đƣợc thiết kế dựa trên
các chiến lƣợc định tuyến đơn đƣờng mà không xem xét những ảnh hƣởng của
cƣờng độ tải lƣu lƣợng khác nhau.
Trong phƣơng pháp này, mỗi nút nguồn chọn một con đƣờng duy nhất mà có
thể đáp ứng các yêu cầu hiệu suất của các ứng dụng dành cho truyền tải lƣu lƣợng
của nó về phía nút gốc. Mặc dù các phƣơng thức định tuyến đơn đƣờng thông qua
đơn đƣờng cách tiếp cận định tuyến có thể đƣợc thực hiện với độ phức tạp tính toán
tối thiểu và sử dụng nguồn lực, sự hạn chế của phƣơng thức định tuyến đơn đƣờng
làm giảm thông lƣợng mạng đạt đƣợc. Ví dụ, bất cứ khi nào các đƣờng dẫn hoạt
động không truyền tải các gói dữ liệu (nhƣ là hiệu quả của các nguồn cung cấp năng

15


lƣợng hạn chế của các nút cảm biến), việc tìm kiếm một con đƣờng thay thế để tiếp
tục quá trình truyền dữ liệu có thể gây ra lãng phí thêm và chậm trễ trong chuyển
giao dữ liệu. Vì vậy, do sự hạn chế nguồn lực của các nút cảm biến và công suất
không cao của các kết nối không dây trong mạng cảm biến, phƣơng pháp định tuyến
đơn đƣờng không thể đƣợc coi là phƣơng pháp hiệu quả để đáp ứng nhu cầu hiệu
suất của các ứng dụng khác nhau.
Để khắc phục với những hạn chế của các kỹ thuật định tuyến đơn đƣờng,
một loại chiến lƣợc định tuyến, đó đƣợc gọi là phƣơng pháp định tuyến đa đƣờng đã
trở thành nhƣ là một kỹ thuật đầy hứa hẹn trong cảm biến không dây.

Việc truyền tải dữ liệu từ các khu vực mục tiêu về phía nút gốc là nhiệm vụ
chính của các mạng cảm biến không dây, các phƣơng pháp đƣợc sử dụng để chuyển
tiếp các gói dữ liệu giữa mỗi cặp nút nguồn - gốc là một vấn đề quan trọng cần đƣợc
giải quyết trong việc phát triển các mạng này.
Khi các nhu cầu hoạt động của các mạng cảm biến không dây đƣợc ứng dụng
cụ thể, các giao thức định tuyến sẽ phải đáp ứng các yêu cầu QoS (Quality of
Service) quản lý chất lƣợng dịch vụ của ứng dụng mà mạng đƣợc triển khai. Ví dụ,
những thách thức trong việc thiết kế các giao thức định tuyến cho các ứng dụng thời
gian quan trọng (ví dụ, theo dõi mục tiêu và quản lý thiên tai) là khác nhau từ các
vấn đề cần đƣợc xem xét trong việc phát triển các giao thức định tuyến cho các ứng
dụng khác nhau.
Nhiều giao thức định tuyến đƣợc đề xuất trong thập kỷ qua để giải quyết
những thách thức định tuyến đƣợc áp đặt bởi các tính năng mới của mạng cảm biến.
Al-Karaki et al.[4]
Phân loại các giao thức định tuyến hiện có trong mạng cảm biến không dây
từ hai quan điểm khác nhau:
(1) Theo cấu trúc mạng
(2) Theo hoạt động của giao thức.
Từ quan điểm cấu trúc mạng, các thuật toán định tuyến đƣợc phân loại theo
cấu trúc phẳng, cấu trúc phân cấp và vị trí dựa trên các giao thức định tuyến.
Giao thức định tuyến phẳng đƣợc thiết kế cho các mạng với các nút đồng
nhất, tức là tất cả các nút mạng có khả năng xử lý và truyền tải dữ liệu giống nhau

16


trong khi vai trò chuyển tiếp gói tin của nó cũng tƣơng tự. Theo cấu trúc đơn giản
của kiến trúc mạng phẳng, các giao thức định tuyến cho thấy một số ƣu điểm nhƣ
chi phí thấp của topology bảo trì và khả năng phát hiện đa đƣờng.
Giao thức định tuyến phân cấp ban đầu đƣợc đề xuất để cải thiện khả năng

mở rộng mạng lƣới và hiệu quả năng lƣợng thông qua các nút cluster. Trong nhóm
này của các giao thức định tuyến, tất cả các nút cảm biến đƣợc nhóm lại thành cụm
và một nút cluster trong mỗi cụm đƣợc phân công làm nút trƣởng nhóm. Mỗi đầu
cluster là trách nhiệm xử lý các gói dữ liệu nhận đƣợc từ các nút cluster của nó, giao
tiếp với nút đứng đầu nhóm khác hoặc các nút gốc, và phối hợp các nút cluster.
Ngƣợc lại, tất cả các thành viên cluster sẽ cảm nhận đƣợc môi trƣờng và chuyển
tiếp dữ liệu thu thập của họ đối với nút đứng đầu cluster tƣơng ứng cho các hoạt
động tiếp theo.
Từ quan điểm hoạt động giao thức, tất cả các giao thức định tuyến hiện có
trong các danh mục nói trên có thể đƣợc phân chia thành các nhóm dựa trên truy
vấn, dựa trên QoS, dựa trên giao thức và truyền dẫn. Ý tƣởng quan trọng trong việc
thiết kế các giao thức định tuyến là để cung cấp thông tin liên lạc hiệu quả năng
lƣợng bằng cách giảm sự thừa dữ liệu trong quá trình truyền dữ liệu. Trong các giao
thức mỗi nút cảm biến cho biết thêm một mô tả dữ liệu cao cấp để thu thập dữ liệu
và thực hiện một số cuộc đàm phán với các nút lân cận của nó để loại bỏ các gói dữ
liệu trùng lặp.
Trong các giao thức định tuyến dựa trên truy vấn, một nút gốc lan truyền một
thông điệp truy vấn trên toàn mạng liên quan đến nhiệm vụ cảm biến mong muốn.
Nếu một nút cảm nhận bất kỳ thông tin liên quan, nó sẽ gửi lại dữ liệu thu thập
đƣợc của nó về phía nút gốc qua con đƣờng ngƣợc lại. Nhóm thứ ba của các giao
thức định tuyến (ví dụ, các giao thức định tuyến dựa trên QoS) đƣợc thiết kế chủ
yếu để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng QoS khác nhau (ví dụ, sự chậm trễ, độ tin
cậy, và băng thông). Mục đích chính của các phƣơng pháp này là thiết lập một quan
hệ giữa mức tiêu thụ năng lƣợng và chất lƣợng dữ liệu. Ngƣợc lại với các kỹ thuật
định tuyến đơn đƣờng chỉ xác định một con đƣờng ngắn nhất đến nút gốc, giao thức
định tuyến đa đƣờng cho phép mỗi nút nguồn có thể tìm thấy nhiều đƣờng đi về
phía nút gốc để cải thiện hiệu suất mạng.

17

Trong các mạng cảm biến không dây, tất cả các nút mạng hợp tác xử lý dữ
liệu trong mạng, nhóm cuối cùng của các thuật toán định tuyến đƣợc dành riêng cho
các giao thức định tuyến xử lý dữ liệu. Trong nhóm này các gói dữ liệu đƣợc gửi
đến tập hợp để giảm dữ liệu dự phòng. Vì vậy hiệu quả năng lƣợng là mục đích
chính của các giao thức định tuyến.
1.2. ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
Với định tuyến đơn đƣờng đến thời điểm hiện nay qua các nghiên cứu đã cho
thấy việc định tuyến đơn đƣờng không thể truyền dữ liệu tốc độ cao và hiệu quả
trong các mạng cảm biến không dây. Ngày nay các phƣơng pháp định tuyến đa
đƣờng đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ là một trong những giải pháp có thể để đối phó
với hạn chế này. Phần này trình bày những kỹ thuật sử dụng phƣơng pháp tiếp cận
định tuyến đa đƣờng trong mạng cảm biến không dây. Các vấn đề chính về thiết kế
trong sự phát triển của các giao thức định tuyến đa đƣờng hiện có.
1.2.1. Một số phƣơng pháp định tuyến đa đƣờng trong mạng cảm biến không
dây

1.2.1.1. Reliability and Fault-Tolerance
Do đặc điểm khả năng tính toán và năng lƣợng hạn chế của các mạng cảm
biến, cấu trúc liên kết mạng lƣới năng động, để thực hiện việc truyền tải dữ liệu
đáng tin cậy trong các mạng không dây là một nhiệm vụ đầy thách thức.[7,8]
Sử dụng phƣơng pháp tiếp cận định tuyến đa đƣờng trong mạng cảm biến
không dây là để cung cấp khả năng phục hồi đƣờng dẫn (đối với nút hoặc liên kết
thất bại) và truyền tải dữ liệu đáng tin cậy. Khi một nút cảm biến không thể chuyển
tiếp các gói dữ liệu của nó về phía nút gốc, nó có thể đƣợc chuyển sang một hay
một số nút khác trên đƣờng truyền để tiếp tục thực hiện nhiệm vụ. Thông qua cơ
chế này luôn có sẵn một con đƣờng thay thế từ một khu vực mục tiêu về phía nút
gốc chuyển tiếp dữ liệu có thể đƣợc tiếp tục mà không có bất kỳ sự gián đoạn ngay
cả trong trƣờng hợp không còn đƣờng.
Để nâng cao độ tin cậy nhiều con đƣờng cũng có thể đƣợc sử dụng đồng thời

để truyền tải dữ liệu. Có hai cách tiếp cận khác nhau để cung cấp truyền dữ liệu
đáng tin cậy thông qua đa tuyến đồng thời.

18


-

Phƣơng pháp tiếp cận đầu tiên là dựa trên truyền nhiều bản sao của một
gói dữ liệu gốc trên con đƣờng khác nhau để đảm bảo phục hồi gói tin từ
những thất bại trong quá trình truyền. Thông qua kỹ thuật này độ tin cậy
truyền tải dữ liệu có thể đƣợc đảm bảo, nếu dữ liệu chuyển tiếp qua tại
một đƣờng dẫn mới nhất đƣợc thực hiện thành công.

-

Mã hóa là một kỹ thuật đƣợc sử dụng bởi một số các giao thức hiện có để
cung cấp cho nhu cầu độ tin cậy mong muốn của các ứng dụng khác
nhau. Dựa trên kỹ thuật mã hóa đƣợc sử dụng mỗi nút nguồn cho biết
thêm một số thông tin bổ sung cho các gói dữ liệu ban đầu và sau đó phân
phối các gói dữ liệu đƣợc tạo ra qua con đƣờng khác nhau.

Để tái tạo lại gói tin ban đầu một số lƣợng nhất định của các gói dữ liệu đƣợc
truyền từ mỗi nút nguồn đƣợc đón nhận bởi các nút gốc. Theo đó, nếu một vài nút
trong đƣờng dẫn không cung cấp một số gói dữ liệu đến nút gốc, độ tin cậy của việc
truyền dữ liệu có thể đƣợc đảm bảo thông qua việc xây dựng lại các gói dữ liệu đã
nhận thành công các gói dữ liệu bằng nút gốc.

1.2.1.2. Load Balancing and Bandwidth Aggregation
Trong thực tế dữ liệu truyền đi trong các ứng dụng tốc độ cao của các nút cảm

biến không dây dữ liệu dễ bị tắc nghẽn ảnh hƣởng đến hiệu suất mạng. Để xử lý vấn
đề này, dữ liệu thuật toán phổ biến của mạng cảm biến không dây để tăng dung
lƣợng mạng bằng cách sử dụng nhiều tài nguyên mạng hơn. Với mục đích này các
phƣơng pháp định tuyến đa đƣờng có thể cung cấp các giải pháp tốt nhất để hỗ trợ
các yêu cầu băng thông của các ứng dụng khác nhau và làm giảm khả năng tắc
nghẽn mạng thông qua cách thức phân chia dữ liệu qua một số con đƣờng. Hơn nữa
phân phối lƣu lƣợng mạng qua các nút cảm biến hơn có thể gây ra nhiều vấn tiêu
thụ năng lƣợng giữa các nút cảm biến và kéo dài tuổi thọ mạng.
Trong mạng cảm biến định tuyến đơn đƣờng, các nút cảm biến sử dụng một
kênh không dây chia sẻ để giao tiếp với nhau, đồng thời sử dụng các đƣờng dẫn kết
quả liền kề trong các đƣờng làm tăng xác suất va chạm gói tại các nút dọc theo con
đƣờng hoạt động. Vấn đề này đƣợc gọi là hiệu ứng đƣờng khớp nối và là hạn chế về
hiệu quả hoạt động của các giao thức định tuyến đa đƣờng.

19


Vấn đề này đặt ra một thách thức lớn trong việc thiết kế các giao thức định
tuyến đa đƣờng hiệu quả. Để giảm bớt những ảnh hƣởng của vấn đề tuyến đƣờng
khớp nối, nhận biết vị trí định tuyến là một trong những kỹ thuật rõ ràng nhất để
xây dựng mạng mà quá trình truyền tải không can thiệp vào đƣờng đã xây dựng.
Tuy nhiên, để nhận biết vị trí các nút trong giao thức định tuyến bằng cách sử dụng
anten định hƣớng cũng đòi hỏi phải có thiết bị phần cứng cụ thể mà có thể không có
hiệu quả về chi phí trong khi chi phí thấp là tiêu chí trong các nút cảm biến không
dây.
Ngoài ra, trong khi truyền thông đa kênh có thể tăng lƣu lƣợng mạng và giảm
nhiễu liên node, nó đòi hỏi một cơ chế cụ thể về lớp MAC hỗ trợ chuyển mạch
kênh. Quan trọng hơn, thông tin liên lạc đa kênh trong băng tần 2,4 GHz đƣợc ảnh
hƣởng mạnh mẽ bởi sự can thiệp bên ngoài gây ra bởi chuẩn 802.11 của mạng và
các thiết bị Bluetooth. Theo đó các phƣơng pháp này có thể không có những giải

pháp hiệu quả để giảm thiểu những tác động tiêu cực của sự can thiệp trong nhiều
ứng dụng.[9]

1.2.1.3. QoS Improvement:
QoS hỗ trợ về thông lƣợng mạng, end-to-end (kết nối giữa các nút mạng) về
độ trễ và tỷ lệ giao dữ liệu là một mục tiêu quan trọng trong việc thiết kế các giao
thức định tuyến đa đƣờng với nhiều loại mạng khác nhau.[10]
Lựa chọn con đƣờng với các đặc tính khác nhau có thể đƣợc sử dụng để phân
phối lƣu lƣợng mạng dựa trên nhu cầu QoS của ứng dụng mà các giao thức định
tuyến đa đƣờng đã đƣợc thiết kế.
Ví dụ: thời gian gói dữ liệu quan trọng có thể đƣợc truyền qua con đƣờng công
suất cao hơn với sự chậm trễ tối thiểu trong khi gói dữ liệu không quan trọng có thể
đƣợc chuyển tiếp thông qua con đƣờng không tối ƣu với sự chậm trễ cao hơn. Tuy
nhiên do các vấn đề ở lớp liên kết trong mạng không dây đơn đƣờng, cải thiện
thông lƣợng mạng và tỷ lệ phân phối dữ liệu của định tuyến đa đƣờng trong mạng
cảm biến không dây có thể không đƣợc dễ dàng nhƣ mạng có dây.

20


1.2.2. Yếu tố cơ bản trong thiết kế các giao thức định tuyến đa đƣờng

1.2.2.1. Lựa chọn nút cho đƣờng định tuyến (Path Discovery):
Khi truyền dữ liệu trong mạng cảm biến không dây thƣờng đƣợc thực hiện
thông qua nhiều bƣớc nhảy với các kỹ thuật chuyển tiếp dữ liệu, công việc chính
của quá trình lựa chọn tuyến đƣờng là để xác định một tập hợp các nút trung gian
nên lựa chọn để xây dựng một số đƣờng đi từ nút nguồn phía các nút gốc. Các
thông số khác nhau đƣợc sử dụng trong các giao thức định tuyến đa đƣờng hiện có
để đƣa ra quyết định định tuyến. Trong số các thông số này, lƣợng nút trung gian là
tiêu chí chính đƣợc sử dụng bởi tất cả các giao thức định tuyến đa đƣờng hiện có để

xây dựng một số đƣờng đi từ mỗi nút cảm biến phía nút gốc.
Nhƣ mô tả (hình 1.1) đƣờng dẫn có thể đƣợc phân loại nhƣ phân chia đƣờng
theo nút, đƣờng liên kết không liên tục, hoặc đƣờng phân chia có phần rời nhau.
Đối với phân chia đƣờng theo nút không có nút phổ biến hoặc liên kết giữa
các đƣờng đƣợc lựa chọn. Vì vậy bất kỳ nút hoặc liên kết thất bại trong một tập hợp
các đƣờng dẫn nút rời nhau chỉ ảnh hƣởng đến các con đƣờng có các nút không
thực hiện thành công hoặc không liên kết đƣợc.
Tuy nhiên do việc triển khai ngẫu nhiên của các nút cảm biến, rất khó để
phát hiện ra một tập hợp lớn các nút tách rời con đƣờng giữa các nút cảm biến và
nút gốc. Ngƣợc lại các đƣờng liên kết rời nhau có thể chứa một số các nút thông
thƣờng trong khi không có liên kết chia sẻ giữa các đƣờng. Theo đó bất kỳ lỗi nút
trong một tập hợp các đƣờng dẫn liên kết rời nhau có thể vô hiệu hóa một số con
đƣờng mà chia sẻ các nút không thành công. Cuối cùng đƣờng phân chia có phần
rời nhau có thể bao gồm nhiều con đƣờng, trong đó có thể chia sẻ một số liên kết
hoặc nút giữa con đƣờng khác nhau.
Bất kỳ lỗi liên kết hoặc nút trong một tập hợp các đƣờng dẫn phần có thể ảnh
hƣởng đến một số con đƣờng. Tuy nhiên xây dựng nhiều đƣờng một phần tách rời
nhau có thể dễ dàng thực hiện. Về những ƣu điểm và nhƣợc điểm của các loại khác
nhau của việc lựa chọn các con đƣờng, mật độ nút trong mạng và yêu cầu thực hiện
các ứng dụng cơ bản đóng một vai trò quan trọng để đƣa ra quyết định tốt nhất giữa
việc sử dụng nút phân chia đƣờng, đƣờng liên kết rời nhau hoặc đƣờng phân chia
một phần tách rời nhau.

21


B

C

A

B
F

D

E

A

E
D

C

(a)

G

A

F

G

B

C

D

E

F
(b)

(c)

Hình 1.1: Một số cách lựa chọn nút.
(a) Phân chia đƣờng theo nút;
(b) Đƣờng liên kết không liên tục;
(c) Đƣờng phân chia một phần.
Lƣợng nút trung gian là tiêu chí cơ bản cần đƣợc xem xét để phát hiện ra một
tập hợp các đƣờng dẫn, nhƣng do tính chất thời gian khác nhau của thông tin vô
tuyến và hạn chế nguồn lực của các nút cảm biến, chỉ xem xét tiêu chí này có thể
không dẫn đến việc xây dựng đƣờng dẫn dung lƣợng cao.[2]
Trong một số tình huống chỉ giả định số lƣợng nút trung gian cho xây dựng
đƣờng có thể dẫn đến việc xây dựng một số con đƣờng có chất lƣợng thấp.
Để giải quyết vấn đề này, ngoài số lƣợng các nút trung gian các thuật toán
định tuyến khác nhau sử dụng các chức năng định tuyến chi phí khác nhau để đƣa ra
quyết định định tuyến tốt nhất dựa trên các ứng dụng liên quan đến nhu cầu thực
hiện.
Mục đích chính của một hàm chi phí định tuyến là để nắm bắt các thuộc tính
của kết nối không dây và các nút cảm biến để tính toán chi phí truyền tải dữ liệu qua
các đƣờng khác nhau.
Để đạt đƣợc mục tiêu này các chức năng định tuyến chi phí sử dụng trong
các giao thức định tuyến đa đƣờng hiện tại đƣợc tạo ra từ một số thành phần để đo
lƣờng khả năng của các nút khác nhau hoặc liên kết để cung cấp cho nhu cầu hiệu
suất của các ứng dụng khác nhau (ví dụ: tối đa hóa thông lƣợng đƣờng giảm thiểu

sự chậm trễ end-to-end và thậm chí là phân phối lƣu lƣợng)

22


1.2.2.2. Lựa chọn đƣờng và phân bổ lƣu lƣợng (Path Selection and
Traffic Distribution)
Khi xây dựng nhiều đƣờng đi mà một vấn đề quan trọng cần đƣợc giải quyết
là việc lựa chọn đủ số lƣợng các đƣờng cho các mục đích truyền tải dữ liệu. Theo
các tiêu chí chính của mỗi thiết kế cho giao thức định tuyến đa đƣờng, số lƣợng
nhất định các con đƣờng nên đƣợc lựa chọn để đáp ứng nhu cầu hoạt động của các
ứng dụng dự kiến.
Do đó đề xuất một cơ chế lựa chọn con đƣờng hoàn hảo để lựa chọn đủ số
lƣợng các con đƣờng là một phần quan trọng nhất của thiết kế giao thức định tuyến
đa đƣờng có hiệu suất cao. Một giao thức định tuyến đơn đƣờng có thể quyết định
chỉ sử dụng một con đƣờng tốt nhất để truyền dữ liệu và giữ đƣờng dẫn bổ sung
theo tuyến đƣờng dự phòng cho các mục đích lỗi đƣờng truyền.
Ngƣợc lại một giao thức định tuyến đa đƣờng có thể sử dụng một số con
đƣờng đồng thời cung cấp truyền dữ liệu đáng tin cậy hoặc phân phối dữ liệu cho cả
các tuyến đƣờng. Tuy nhiên số lƣợng các đƣờng dẫn đã chọn đóng một vai trò quan
trọng để cải thiện các thông số với hiệu suất khác nhau. Trong thực tế do sự can
thiệp không dây giữa các nút lân cận sử dụng tất cả các con đƣờng đƣợc xây dựng
trong các mạng không dây dịnh tuyến đơn đƣờng không nhất thiết phải cung cấp
khả năng truyền tải dữ liệu cao hơn. Tuy nhiên dữ liệu truyền tải qua một vài nút
của con đƣờng có thể không tận dụng hiệu quả các nguồn lực cơ bản của mạng cảm
biến không dây dày đặc.
Khi một tập hợp các đƣờng dẫn đƣợc lựa chọn trong số các đƣờng dẫn đƣợc
xây dựng các giao thức định tuyến đa đƣờng phải xác định làm thế nào để phân phối
lƣu lƣợng mạng trên con đƣờng đã chọn. Dựa trên các mục tiêu chính đằng sau thiết
kế của giao thức định tuyến đa đƣờng khác nhau mà ngƣời ta có thể sử dụng cơ chế

phân bổ lƣu lƣợng khác nhau.
Ví dụ: độ tin cậy truyền dẫn có thể đƣợc đảm bảo bằng cách xác định một
mức độ nhất định của sự dƣ thừa dữ liệu trong quá trình chuyển dữ liệu dựa trên các
yêu cầu độ tin cậy của các ứng dụng cơ bản. Sau đó nút nguồn sẽ sử dụng một số
đƣờng dẫn để chuyển tiếp lƣu lƣợng mạng đƣợc tạo ra về phía nút gốc. Nếu ý tƣởng
chính là để cải thiện hiệu suất yêu cầu nhƣ thông lƣợng, tỷ lệ giao dữ liệu, sự chậm

23


trễ,… một cơ chế phân phối tải hiệu quả có thể đƣợc sử dụng để phân phối lƣu
lƣợng mạng trên những con đƣờng xây dựng. Hơn nữa để cải thiện việc sử dụng tài
nguyên trên các con đƣờng, tỷ lệ lƣu lƣợng dữ liệu qua từng con đƣờng phải đƣợc
tính toán theo công suất đƣờng.

1.2.2.3. Tái tạo đƣờng (Path Maintenance)
Do nhu cầu về tài nguyên và năng lƣợng của các nút cảm biến, các con
đƣờng đã đƣợc xây dựng rất dễ gây lỗi. Vì vậy nhu cầu tái tạo và xây dựng lại các
con đƣờng là nhu cầu quan trọng phải đƣợc cung cấp để làm tăng khả năng truyền
dẫn dữ liệu. Đây là nhiệm vụ chính của giai đoạn tái tạo đƣờng dẫn trong các giao
thức định tuyến đa đƣờng. Quá trình tái tạo lại các con đƣờng có thể đƣợc bắt đầu
trong ba tình huống khác nhau:
(1) Khi một con đƣờng hoạt động đã thất bại.
(2) Khi tất cả các đƣờng hoạt động đã thất bại.
(3) Khi một số lƣợng nhất định các con đƣờng hoạt động đã thất bại.
Để bắt đầu quá trình tái tạo tuyến đƣờng trong các tình huống thì phƣơng
pháp tiếp cận đầu tiên là tốn kém hơn so với hai cách tiếp cận còn lại, sử dụng chiến
lƣợc này đặt ra một chi phí cao. Tuy nhiên việc thực hiện một quá trình tái tạo các
con đƣờng sau sự thất bại của tất cả các đƣờng dẫn hoạt động có thể làm giảm đáng
kể hiệu suất mạng. Vì vậy cách tiếp cận thứ ba có thể đại diện cho một phƣơng thức

lựa chọn giữa những ƣu điểm và nhƣợc điểm của hai phƣơng pháp tiếp cận đầu tiên.

24


CHƢƠNG 2: MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG
TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
2.1. PHÂN LOẠI GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƢỜNG.
Dựa trên các vấn đề đƣợc đề cập trong chƣơng 1, các ứng dụng khác nhau về
nhu cầu, cơ chế lựa chọn đƣờng dẫn và phân phối đƣờng đi cụ thể.
(Hình 2.1) giới thiệu một phân loại toàn diện của các giao thức định tuyến đa đƣờng
đƣợc đề xuất cho các mạng cảm biến không dây. Các giao thức định tuyến đa
đƣờng hiện tại đƣợc phân thành ba loại chính (Định tuyến bằng con đƣờng luân
phiên, định tuyến đa đƣờng truyền dữ liệu đáng tin cậy, và định tuyến đa đƣờng sử
dụng hiệu quả nguồn lực), dựa trên việc lựa chọn đƣờng dẫn và cơ chế phân phối
lƣu lƣợng sử dụng.
Định tuyến đa đƣờng trong mạng cảm biến không dây
Định tuyến đa đƣờng đồng thời
Định tuyến đa đƣờng
luân phiên
Mục tiêu:
- Những đƣờng bị
ngắt do định tuyến
- Giảm tần suất của
quá trình lặp lại
tuyến đƣờng

Giao thức định tuyến
đa đƣờng truyền dữ
liệu đáng tin cậy

Giao thức định tuyến
đa đƣờng sử dụng
hiệu quả nguồn lực

Mục tiêu:

Mục tiêu:

- Cải thiện đƣờng
truyền đáng tin cậy

- Kiểm soát tắc
nghẽn đƣờng truyền
- Gộp băng thông
- QoS hỗ trợ trễ,
thông quan, tỷ lệ
giao dữ liệu, và tuổi
thọ mạng

Hình 2.1: Phân loại của giao thức định tuyến đa đƣờng hiện có trong mạng
cảm biến không dây.
(Hình 2.2) cho thấy ba loại chính của phƣơng pháp tiếp cận đa tuyến và cải tiến theo
thời gian.

25