Kiến trúc mạng cảm biến được sử dụng trong Wireless Sensor Network (WSN). Nó có thể được sử dụng ở nhiều nơi khác nhau như trường học, bệnh viện, tòa nhà, đường xá, v.v… cho các ứng dụng khác nhau như quản lý thảm họa, quản lý an ninh, quản lý khủng hoảng, v.v…
Các loại kiến trúc trong WSN
Có 2 loại kiến trúc được sử dụng trong WSN: Kiến trúc mạng phân lớp (Layered Network Architecture) và kiến trúc phân cụm (Clustered Architecture). Chúng được giải thích như sau.
1. Kiến trúc mạng phân lớp
Kiến trúc mạng phân lớp sử dụng vài trăm nút cảm biến và một trạm gốc mạnh mẽ. Các nút mạng được tổ chức thành các lớp đồng tâm.
Nó bao gồm 5 lớp và 3 lớp chéo.
5 lớp là:
- Lớp ứng dụng
- Lớp vận chuyển
- Lớp mạng
- Lớp liên kết dữ liệu
- Lớp vật lý
Các lớp chéo bao gồm:
- Power Management Plane (Mặt bằng quản lý năng lượng)
- Mobility Management Plane (Mặt bằng quản lý di động)
- Task Management Plane (Mặt bằng quản lý tác vụ)
Ưu điểm của việc sử dụng kiến trúc mạng phân lớp là mỗi nút chỉ tham gia vào việc truyền tải khoảng cách ngắn, công suất thấp đến những nút lân cận, do tiêu thụ điện năng ít hơn so với kiến trúc mạng cảm biến khác. Nó có thể mở rộng và có khả năng chịu lỗi cao hơn.
2. Kiến trúc mạng phân cụm
Trong kiến trúc mạng phân cụm, các nút cảm biến tự động kết hợp thành những nhóm được gọi là cụm. Nó dựa trên Leach Protocol sử dụng các cụm. Leach Protocol là viết tắt của Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy.
Thuộc tính của Leach Protocol:
- Nó là một kiến trúc cụm phân cấp 2 tầng.
- Nó là một thuật toán phân tán để tổ chức những nút cảm biến thành nhiều nhóm được gọi là các cụm.
- Các nút cluster head trong mỗi cụm được hình thành tự động tạo ra lịch biểu đa truy cập phân chia theo thời gian (Time-division multiple access – TDMA).
- Nó sử dụng khái niệm gọi là Data Fusion tiết kiệm năng lượng.
Kiến trúc mạng phân cụm là một mạng cảm biến rất hữu ích vì thuộc tính của Data Fusion. Bên trong mỗi cụm, mỗi nút giao tiếp với cluster head để thu thập thông tin. Tất cả các cụm được hình thành chia sẻ thông tin thu thập được tới trạm gốc. Việc hình thành cụm và lựa chọn cluster head bên trong mỗi cụm là một quá trình phân tán độc lập và tự chủ.
