Các chỉ tiêu chủ yếu của mạng không dây là: thời gian sống, độ bao phủ, chi phí và dễ triển khai, thời gian đáp ứng, độ chính xác về thời gian, bảo mật, và tốc độ lấy mẫu hiệu quả.
- Thời gian sống:
Trong các ứng dụng, các nút mạng được đặt bên ngoài môi trường không có người giám sát. Yếu tố chủ yếu giới hạn thời gian sống của nút mạng cảm nhận là năng lượng cung cấp. Mỗi nút cần được thiết kế cơ chế quản lí năng lượng nội bộ để tối đa thời gian sống của mạng. Đặc biệt trong mạng an ninh thì thời gian sống của nút mạng phải là dài, 1 nút bị lỗi sẽ làm ảnh hưởng đến hệ thống an ninh. Yếu tố quyết định thời gian sống là năng lượng tiêu thụ. Một nút cảm nhận không dây khi phát hay nhận tín hiệu thì sẽ tiêu thụ năng lượng lớn.
- Độ bao phủ:
Độ bao phủ có thuận lợi là khả năng triển khai 1 mạng trên 1 vùng rộng lớn. Điều này làm tăng giá trị cho người dùng cuối. Điều quan trọng là độ bao phủ của mạng không tương đương với khoảng cách kết nối không dây được sử dụng. Kỹ thuật truyền multi-hop có thể mở rộng độ bao phủ của mạng. Tuy nhiên, trong 1 khoảng truyền xác định giao thức mạng multi-hop làm tăng năng lượng tiêu thụ cảu các nút và sẽ làm giảm thời gian sống của mạng, làm tăng chi phí triển khai.
- Chi phí và dễ triển khai:
Ưu điểm lớn nhất của mạng không dây là dễ triển khai. Người dùng không cần hiểu về mạng và cơ chế truyền thông khi làm việc với WSN. Để triển khai thành công WSN cần tự cấu hình, các nút được đặt vào môi trường có thể hoạt động được ngay. Trong suốt thời gian sống, có thể có sự thay đổi vị trí gây nhiễu tới truyền thông giữa hai nút. Mạng cần có khả năng tự cấu hình để khắc phục.
- Thời gian đáp ứng:
Thời gian đáp ứng là 1 yếu tố để đánh giá hệ thống. Một cảnh báo sẽ được tao ra ngay lập tức khi có một sự sai phạm. Dù hoạt động năng lượng thấp, các nút cần có khả năng truyền tức thời các thông điệp càng nhanh càng tốt. Thời gian đáp ứng có thể có thể cải thiện bằng cách cấp nguồn cho 1 số nút trong toàn bộ thời gian. Những nút này có thể nghe các thông điệp cảnh báo và chuyển tiếp chúng theo đường khi cần.
- Độ chính xác về thời gian:
Tính chính xác cơ chế của tương quan phụ thuộc vào tốc độ lan truyền của hiện tượng được đo. Để đạt được độ chính xác theo thời gian 1 mạng cần xây dựng và duy trì một thời gian cơ sở toàn cục có thể được sử dụng để sắp xếp các mẫu và sự kiện theo thời gian.
- Bảo mật:
Các thông tin về nhiệt độ đối với ứng dụng giám sát môi trường dường như vô hại nhưng việc giữ bí mật thông tin là rất quan trọng. Trong các ứng dụng về an ninh bảo mật dự liệu trở nên rất quan trọng. Không chỉ duy trì tính bảo mật, nó còn phải có khả năng xác thực dự liệu truyền. Sụ kết hợp giữa tính bảo mật và tính xác thục là rất cần thiết. Cùng với đó là việc mã hóa và giải mã sẽ làm tăng chi phí về năng lượng và băng thông. Dữ liệu mã hóa và giải mã cần được truyền trên cùng một gói tin. Điều đó ảnh hưởng đến hiệu suất ứng dụng do giảm số lượng dữ liệu lấy từ mạng và thời gian sống mong đợi.
- Tốc độ lấy mẫu hiệu quả:
Trong một mạng thu thập dữ liệu, tốc độ thu thập dữ liệu hiệu quả là tham số đánh giá hiệu suất của hệ thống. Thông thường thu thập dữ liệu chỉ có tốc độ lấy mẫu là 1-2 mẫu trong một phút. Trong một cây thu thập dữ liệu, một nút cần điều khiển dữ liệu tất cả các con cháu. Tốc độ và kích thước mạng cũng ảnh hưởng đến tốc độ lấy mẫu hiệu quả.
Các Yêu Cầu Của Nút Mạng:
- Năng Lượng:
Để đạt được yêu cầu duy trì năng lượng hoạt động trong một thời gian dài thì các nút mạng phải tiêu thụ năng lượng rất thấp. Việc tiêu thụ năng lượng thấp chỉ có thể đạt được bằng cách kết hợp các thành phần phần cứng năng lượng thấp và chu trình hoạt động ngắn. Trong thời gian hoạt động truyền thông radio sẽ tiêu thụ một năng lượng đáng kể trong tổng mức năng lượng tiêu thụ cảu nút mạng. Các thuật toán và giao thức phải được phát triển để giảm hoạt động truyền radio bằng cách sử dụng sự tính toán cục bộ để giảm luồng dữ liệu nhậ được từ cảm biến.
- Tính mềm dẻo:
Các nút mạng phải có khả năng thích nghi cao để thích hợp với các ngữ cảnh khác nhau. Mỗi ứng dụng sẽ yêu cầu về thời gian sống, tốc độ lấy mẫu, thời gian đáp ứng, và xử lý nội mạng khác nhau. Một kiến trúc WSN cần phải mềm dẻo để cung cấp một dải rộng các ứng dụng. Kiến trúc cần đơn giản để kết hộp giữa phần cứng và phần mềm. Vì vậy, những thiết bị này đòi hỏi một mức độ cao về tính modul của phần cứng và phần mềm nhưng vẫn giữ được tính hiệu quả.
- Sức mạnh:
Để hỗ trợ cho các yêu cầu về thời gian sống, mỗi nút càng mạnh càng tốt. Để đạt được điều này thì hệ thống cần phải xây dựng để vẫn có thể hoạt động khi một nút bị lỗi (modul hóa hệ thống). Để tăng sức mạnh của hệ thống khi nút bị lỗi, một WSN cũng cần phải có khả năng đối phó với nhiễu ngoài. Các mạng thường cùng tồn tại với các hệ thống không dây khác, chúng cần có khả năng để thích nghi với các hoạt động khác nhau. Nó cũng phải có khả năng hoạt động trong môi trường đã có các thiết bị không dây khác hoạt động một hay với nhiều tần số. Khả năng tránh tắc nghẽn tần số là điều cốt yếu để đảm bảo một sự triển khai thành công.
- Bảo mật:
Các nút riêng lẻ cần có khả năng thực hiện mã hóa phức tạp và thuật toán xác thực. Truyền sữ liệu không dây rất dễ bị chặn. Chỉ có một cách bảo mật dữ liệu là mã hóa toàn bộ dữ liệu truyền qua đó mà các nút phải tự bảo mật dữ liệu của chúng. Nếu những khóa này bị lộ thì tính bảo mật của mạng cũng sẽ mất. Để có được tính bảo mật tốt, cần phải rất khó để lấy khóa mã từ một nút.
- Truyền Thông:
Một chỉ tiêu để đánh giá cho bất kỳ một WSN là tốc độ truyền, năng lượng tiêu thụ và khoảng cách. Trong đó khoảng cách truyền có một ảnh hưởng quan trọng tới mật độ tối thiểu cần đạt được. Nếu khoảng cách giữa các nút là khá xa thì không thể tạo được kết nối mạng liên kết. Nếu khoảng cách truyền radio thỏa mãn một mật độ nút cao, các nút thêm vào sẽ làm tăng mật độ hệ thống tới một mức độ nào đó cho phép. Tốc độ truyền cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của nút mạng. Tốc độ truyền cao hơn làm cho khả năng lấy mẫu hiệu quả hơn và năng lượng tiêu thụ của mạng ít hơn. Khi tốc độ tăng việc truyền mất ít thòi gian hơn và do đó đòi hỏi ít năng lượng hơn.
- Tính Toán:
Việc tính toán chủ yếu tập trung vào việc xử lý dữ liệu nội mạng và quản lý các giao thức truyền thông không dây mức thấp. Khi dữ liệu tới trên mạng, CPU cần điều khiển đồng thời radio và ghi lại/giải mã dữ liệu tới. Tốc độ truyền đòi hỏi tính toán nhanh hơn. Để tăng khả năng xử lý cục bộ, các nút liền kề có thể kết hợp dữ liệu với nhau trước khi truyền đi trên mạng. Các kết quả từ nhiều nút mạng có thể được tổng hợp lại với nhau. Ngoài ra, ứng dụng xử lý dữ liệu có thể tiêu thụ một năng lượng tính toán phụ thuộc vào các phép toán được thực hiện.
- Đồng bộ thời gian:
Để hỗ trợ sự tương quan thời gian đọc cảm biến và chu trình hoạt động ngắn của ứng dụng thu thập thông tin, các nút cần duy trì đồng bộ thời gian chính xác với các nút khác trong mạng. Các lỗi trong cơ chế tính toán sẽ tạo nên sự không hiệu quả dẫn đến làm tăng chu trình làm việc và làm giảm tuoir thọ của hệ thông mạng.
- Kích thước và chi phí:
Kích thước vật lý và giá thành của mỗi nút riêng biệt có ảnh hưởng đến sự dễ dàng và chi phí khi triển khai. Việc giảm giá thành trên mỗi nút làm cho khả năng mua thêm thêm nhiểu nút tăng lên, triển khai một mạng thu thập với mật độ cao hơn, và thu thập được nhiều dữ liệu hơn. Kích thước vật lý cũng ảnh hưởng đến sự đễ dàng khi triển khai. Các nút nhỏ hơn cũng sẽ được đặt nhiều vị trí hơn và đuộc sử dụng nhiều tình huống hơn.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét