Đề xuất giao thức MAC ưu tiên mới đảm bảo QoS cho mạng cảm biến không dây đa sự kiện

Bài viết đề xuất giao thức MAC ưu tiên sử dụng beacon tránh đầu cuối ẩn và cơ chế CSMA/CA dựa trên mức ưu tiên để giảm xung đột cho các sự kiện yêu cầu mức độ ưu tiên khác nhau trong mạng cảm biến không dây đa sự kiện. Kết quả mô phỏng cho thấy mạng cảm biến sử dụng giao thức đề xuất đáp ứng được yêu cầu đa sự kiện đa mức ưu tiên, cụ thể là giảm được thời gian trễ cho các loại gói tin, đảm bảo tỷ lệ truyền gói thành công tốt hơn và giảm năng lượng tiêu thụ trung bình khi có nhiều sự kiện đồng thời xuất hiện. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề xuất giao thức MAC ưu tiên mới đảm bảo QoS cho mạng cảm biến không dây đa sự kiện Đề Xuất Giao Thức MAC Ưu Tiên Mới Đảm Bảo QoS Cho Mạng Cảm Biến Không Dây Đa Sự Kiện Nguyễn Thị Thu Hằng, Nguyễn Chiến Trinh và Nguyễn Tiến Ban Khoa Viễn Thông I, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông Email: hangntt@ptit.edu.vn.com, trinhnc@ptit.edu.vn, bannt@ptit.edu.vn Abstract— Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất giao thức MAC gây xung đột làm giảm tỷ lệ truyền thành công cũng như kéo ưu tiên sử dụng beacon tránh đầu cuối ẩn và cơ chế CSMA/CA dài thời gian do truyền lại sau cạnh tranh. dựa trên mức ưu tiên để giảm xung đột cho các sự kiện yêu cầu Để giải quyết vấn đề truyền ưu tiên nhiều loại gói tin quan mức độ ưu tiên khác nhau trong mạng cảm biến không dây đa sự trọng, đảm bảo trễ nhỏ và tỷ lệ truyền gói tốt, trong bài báo này kiện. Kết quả mô phỏng cho thấy mạng cảm biến sử dụng giao chúng tôi đề xuất giao thức MAC ưu tiên cho mạng cảm biến thức đề xuất đáp ứng được yêu cầu đa sự kiện đa mức ưu tiên, cụ thể là giảm được thời gian trễ cho các loại gói tin, đảm bảo tỷ lệ không dây đa sự kiện kết hợp cơ chế beacon và cơ chế truyền gói thành công tốt hơn và giảm năng lượng tiêu thụ trung CSMA/CA theo mức ưu tiên của gói tin (PMME – Priority bình khi có nhiều sự kiện đồng thời xuất hiện so với giao thức MAC for MultiEvent wireless sensor network). Đóng góp của QAEE từ 10 đến 50%, giảm so với giao thức MPQ khoảng 6-9%. bài báo như sau: - Đề xuất sự kết hợp giữa cơ chế beacon và cơ chế Keywords- MAC ưu tiên, CSMA/CA, mạng cảm biến không dây CSMA/CA theo các mức ưu tiên gói tin khác nhau. đa sự kiện. - Thực hiện mô phỏng giao thức đề xuất PMME để đánh giá và so sánh với hai giao thức QAEE và MPQ về khả I. GIỚI THIỆU năng đáp ứng yêu cầu của các sự kiện có mức ưu tiên Trong các mạng cảm biến không dây đa sự kiện có nhiều khác nhau trong mạng cảm biến không dây đa sự kiện. loại sự kiện được phân loại theo mức độ ưu tiên. Mức độ ưu Bài báo được tổ chức tiếp như sau: phần II mô tả cơ chế tiên cao thường là các sự kiện nghiêm trọng hoặc có tính khẩn hoạt động và phân tích những ưu nhược điểm của hai giao thức cấp xảy ra trong mạng như báo cháy trong nông lâm nghiệp, rò MAC có xét mức ưu tiên là QAEE và MPQ. Phần III giới thiệu rỉ khí độc trong công nghiệp, báo bão, động đất trong dự báo giao thức MAC đề xuất PMME với hai cơ chế cải tiến. Phần IV khí tượng. Mức độ ít nghiêm trọng hơn thường là các sự kiện đưa ra kết quả mô phỏng và đánh giá. Phần V là kết luận của đo đạc theo chu kỳ như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, cường độ sáng bài báo. [1, 2]. II. NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN Những sự kiện có mức độ ưu tiên cao thường yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS-Quality of Service) cao hơn sự kiện thông Một vài nghiên cứu đã được thực hiện để đảm bảo QoS cho thường, cần đảm bảo truyền nhanh hơn, có thể đáp ứng thời mạng cảm biến không dây đa mức ưu tiên. gian thực, độ tin cậy cao hơn để đảm bảo thông tin chính xác QAEE là giao thức cho phép bên nhận được khởi hoạt. Nó xem đồng thời yêu cầu việc truyền thông phải hiệu quả về năng xét hai mức ưu tiên của gói tin là cao và thấp và cho gói tin có lượng. độ ưu tiên cao được truyền nhanh hơn so với gói tin có độ ưu Đã có nhiều giải pháp đảm bảo QoS đề xuất cho mạng cảm tiên thấp. Trong giao thức này, nút nhận sẽ thức dậy theo chu biến không dây sử dụng kỹ thuật MAC. SMAC [3] và TMAC kỳ đều đặn để nhận gói tin gửi từ các nút gửi. Sau khi thức dậy, [4] tập trung vào việc tiết kiệm năng lượng trong mạng, RI- nút sẽ lắng nghe môi trường truyền trong khoảng thời gian đảm MAC [5] cải thiện hiệu năng mạng là trễ và tỷ lệ truyền gói, bảo là Tg và sau đó sẽ gửi Wakeup-Beacon để báo cho các nút ERI-MAC là giao thức do bên nhận khởi hoạt và sử dụng kỹ gửi biết. Sau khi truyền Wakeup-Beacon nút sẽ chờ trong một thuật ghép nhiều gói nhỏ thành gói lớn trước khi truyền đi để khoảng thời gian Tw để nhận toàn bộ các Tx-Beacon (có thêm tiết kiệm năng lượng [6], Priority-based QoS có xét tới độ ưu tiên gói trong mạng song yêu cầu đồng bộ giữa các nút [7], trường ưu tiên) của các nút gửi. Các nút gửi Tx-Beacon sẽ chèn QAEE cũng xét ưu tiên gói tin và có hai mức độ ưu tiên gói là bit thông tin về độ ưu tiên của gói tin và trường NAV (Network cao vào thấp [8], MPQ có xét tới bốn mức độ ưu tiên cho gói Allocation Vector). Sau đó, nút sẽ đợi Rx-Beacon có bổ sung tin [9]. trường NAV từ nút nhận. Trong khi đó, nút nhận nhận được Những giải pháp trên còn có hạn chế là chưa đáp ứng yêu nhiều Tx-Beacon với nhiều mức ưu tiên khác nhau sẽ chọn bên cầu đa mức ưu tiên hoặc có ưu tiên gói tin nhưng vẫn còn để gửi dựa trên mức ưu tiên gói cao nhất. Sau đó, nó quảng bá Rx- gói ưu tiên phải chờ đợi một khoảng thời gian nhất định cho tới ...