۲-۳-۷روش انتشار بیرون دهنده
روش جذب دو مرحله ای برای شبکه های با تعداد گیرنده کم به خوبی کار می کند ولی بعضی از دسته برنامه های کاربردی نیاز به رابطه حسگر به حسگر دارند.مثلا شبکه ممکن است تعدادی حسگرداشته باشد که اغلب در حالت کم مصرف قرار گرفته باشند ولی هنگام به وقوع پیوستن یک رویداد خاص توسط گره های همسایه تحریک شوند و فعال گردند.خاصیت این رده از برنامه های کاربردی این است که تعداد زیادی از حسگرها به این داده ها علاقه مندند و بسیاری از حسگرها هم این داده ها را منتشر می کنند.در چنین کاربردی روش جذب دو مرحله ای بسیار ضعیف عمل می کند چون همه به طور فعال پیغامهای علاقه مندی ارسال می کنند و حتی در صورتی هم که چیزی تشخیص داده نشود برای حسگرهای دیگر گرادیان تشکیل می دهند.
روش انتشار بیرون دهنده [۷۵] برای چنین کاربردهایی طراحی شده است وبا وجود یکی بودن API های این روش با روش جذب دومرحله ای در این روش نقش منابع و گیرنده ها جا به جا می شود،یعنی گیرنده غیرفعال شده و اطلاعات مربوط به علاقه مندی ها به صورت محلی در داخل گره ای که درخواست داده موردنظر را دارد باقی می ماند.همچنین در مقابل ،منابع نقش فعالانه ای برعهده می گیرند و در این حالت ، داده های اکتشافی بدون رسیدن علاقه مندی ها به داخل شبکه فرستاده می شود.در این روش مانند روش جذب دو مرحله ای،با رسیدن داده اکتشافی به گیرنده،یک پیغام تقویت کننده تولید می شود و به صورت بازگشتی مسیر برگشتی را به سمت منبع طی میکند و یک گرادیان تقویت شده را شکل دهی می کند.
روش انتشار بیرون دهنده برخلاف روش جذب دومرحله ای ،برای کاربردهای با تعداد منابع بالا و همچنین تعداد گیرنده های بسیار،طراحی شده ولی در حالتی که منابع ، داده هارا هر از چند گاه تولید نمایند.روش انتشار بیرون دهنده برای کاربردهایی که در آنها تعداد زیادی منابع به صورت پیوسته اطلاعات تولید می کنند، مناسب نیست چون در این روش ممکن است داده ها حتی در صورت عدم نیاز هم در سطح کل شبکه ارسال گردد.
یکی از مزایایروش انتشار بیرون دهنده اینست که در این روش تنها در یک صورت اطلاعات به کل شبکه ارسال میگردد(داده های اکتشافی) برخلاف روش جذب دو مرحله ای که چنین عملی در دوحالت انجام می گیرد(علاقه مندی ها و داده های اکتشافی). در شبکه های بزرگ و بدون پرسشهای محدود به دامنه جغرافیایی ،به حداقل رساندن عمل انتشار سیل آسا مزیت بزرگی محسوب می شود.
۲-۳-۸ روش انتشار جذب یک مرحله ای
روش جذب یک مرحله ای[۷۵] یک روش بر مبنای درخواست کننده است که یکی از مرحله های روش جذب دو مرحله ای را حذف می کند.در این روش همانند روش جذب دو مرحله ای در خواست کننده ها پیغامهای علاقه مندی را تولید می کنند و در سطح شبکه پراکنده می کنند و گرادیان هارا شکل میدهند ولی برخلاف روش جذب دومرحله ای هنگامی که یک علاقه مندی به منبع رسید، منبع اولین بسته داده ها را به عنوان داده اکتشافی برچسب نمیزند و به جای این کار داده ها را تنها از طریق گرادیان های ترجیح داده شده ارسال می کند.گرادیان ترجیح داده شده بوسیله همسایه های ایجاد شده که برای اولین بار علاقمندی را به گره جاری ارسال کرده است و بنابراین کمترین تاخیر را نسبت به سایر همسایه های خود دارد .بنابراین با این راهکار روش جذب دومرحله ای دیگر نیازی به پیغام های تقویت کننده ندارد.
روش جذب یک مرحله ای دو عیب عمده نسبت به روش جذب دومرحله ای دارد به این ترتیب این فرض را می کند که همیشه یک ارتباط متقارن بین گره ها برقرار است چون در این روش، مسیر داده ها (مسیر منابع به گیرنده ها) توسط کانال با کمترین تاخیر در مسیر ارسال علاقه مندی مشخص می شود.روش جذب دو مرحله ای جریمه ناشی از ارتباطات غیر متقارن را کاهش می دهد، چون انتخاب مسیر داده ها بوسیله داده های اکتشافی با کمترین تاخیر صورت می گیرد.با این وجود الگوریتم انتشار جذب دو مرحله ای هنوز به سطوحی از تقارن نیاز دارد ، چون پیغام های تقویت کننده مسیرهای برعکس را طی می کنند.
ایراد دیگر روش جذبی یک مرحله ای اینست که در این روش پیغام های علاقه مندی باید یک مشخصه جریان با خود حمل نمایند.اگرچه تولید کردن مشخصه های جریان بسیار ساده است این کار به نسبت تعداد منابع باعث افزایش اندازه پیغام های علاقه مندی می شود وهمچنین استفاده از مشخصه جریان انتها به انتها، به این معنی است که در این روش برای تصمیم گیری جهت ارسال اطلاعات، تنها از اطلاعات محلی استفاده نمی شود.درنهایت روش جذب یک مرحله ای برای کاربرهایی مناسب است که در آنها تعداد زیادی از منابع داده ها را به تعداد کمی از گیرنده ها ارسال می کنند.
فصل سوم:MAC[70]
۳مقدمه
گره های حسگر یک شبکه چندگامه را تشکیل میدهند تا پیامهارا به یک مقصد پیش ببرند تا اطلاعات بعدا توسط کاربر نهایی بازیابی شوند و یا توسط یک خط مستقل ارسال داده فرستاده شوند. گره های حسگر از ارسال داده برای مقصدهای دوردست که ممکن است در دوسوی ناحیه تحت پوشش قرار داشته باشند خودداری میکنندتا به قابلیت اطمینان بیشتری دست پیدا کنند.باوجود استفاده از روش ارسال چندگامه،واحدفرستنده بیسیم بیشترین میزان مصرف انرژی –بسته به مدت استفاده- در گره های حسگر را دارد و درنتیجه زمینه رابرای بیشترین صرفه جویی فراهم می آورد.
فراتر از بهبود طراحی رادیویی ، یک پروتکل کارا برای کنترل دسترسی به رسانه قادر است میزان مصرف انرژی دستگاه فرستنده را تاحدبسیار زیادی کاهش دهد زیرا بطور مستقیم فعالیت این دستگاه را تنظیم میکند.یک پروتکلMAC ممکن است بسته به نوع شبکه ،قابلیتهای دستگاه و نیازهای لایه های بالاتر، کارایی های متفاوتی را فراهم آورد ولی بصورت کلی تمامی MAC ها در فراهم آوردن برخی قابلیتها بایکدیگر اشتراک دارند .به صورت کلی برای یکMAC میتوان وظایف زیر را در نظر گرفت:[۵۵]
Framing: تعریف چهارچوب برای بسته های ارسالی و کپسوله کردن داده ها و خارج کردن آنها از کپسول برای ارتباط بین دستگاه ها.
دسترسی به رسانه: تعیین میکند که کدام دستگاه ها در چه زمانی به رسانه دسترسی پیدا میکنند.دسترسی به رسانه کار اصلیMAC پروتکلها میباشد چراکه انتشار پیامها میتواند به سادگی سبب برخورد و خراب شدن بسته ها گردد.
قابلیت اطمینان: کسب اطمینان از ارسال موفق بین دستگاه ها که معمولا از طریق فرستادن پیامASK و یا ارسال مجدد تامین میشود.
کنترل جریان: جلوگیری از از دست دادن داده به دلیل بارگذاری بیش از حد میانگیر گیرنده هامیباشد.
کنترل خطا: کشف و اصلاح خطاها برای کنترل میزان خطاها در بسته های ارسالی به لایه های بالاتر.
بیشتر کارها در زمینهMAC شبکه های حسگر بر روی شیوه دسترسی به رسانه بوده است زیرا مصرف انرژی زیادی دارد و MAC بیشترین کنترل را بر بهره گیری از آن دارد.منابع محدود انرژی مهمترین محدودیت را در طراحی های مربوط به شبکه های حسگر دارد و معمولاMAC سعی میکند میزان مصرف انرژی را کم کند.
جنبه های مختلفی از شبکه های حسگر باعث میشوند که طراحیMAC پروتکلها برای این شبکه ها متفاوت با سایر شبکه ها باشد.نخست اینکه در این شبکه ها گره ها قطعه های غیر ضروری را خاموش میکنند ، زیرا قطعات اگرچه در حالت غیرفعال باشند مقدار غیر قابل صرف نظری از انرژی را مصرف میکنند.به این ترتیب هرگره نیاز دارد با همسایگانش زمان فعالیت و ارسال خود را هماهنگ کند تا فرستندههمسایه او نیز فعال باشد.گره های حسگر معمولا این کار را انجام میدهند تا لایه هایبالاتر تنها مدلی انتزاعی از ارتباطهای موجود و اطلاعات ساختار شبکه داشته باشند.
شبکه های حسگر دارای الگوی ترافیکی متفاوتی نسبت به سایر شبکه ها میباشند.نظارت بر محیط یک نمونه کاربرد رایج برای شبکه های حسگر میباشد.گره های حسگری که بر یک محیط خاص نظارت میکنند داده هارا به صورت دوره ای به یک موجودیت مرکزی میفرستند.داده ها دوره ای و دارای حجم کم میباشند.داده ها علاوه بر دوره ای بودن دارای همبستگی فضایی بسیاری هستند و از آنجاکه دارای حجم کمی میباشند نقش سربار پروتکل اهمیت بیشتری پیدا میکند.
بسیاری از پروتکلهای MAC تمام مدت به کانال گوش میدهندتافعالیتها را کشف کنند، ولی در صورتیکه دستگاه فرستنده به صورت مداوم به کانال گوش بدهد به سرعت باتری گره خالی شده و عمر شبکه حسگر بسیار کاهش پیدا میکند.تفاوتهایMAC های شبکه های حسگر را در قسمت زیر مورد بررسی قرار میدهیم:
۳-۱تفاوتهای پروتکلهایMAC طراحی شده برای شبکه های حسگر
پروتکلهایMAC طراحی شده برای شبکه های بیسیم به دلایل زیادی برای شبکه های حسگر مناسب نمیباشد.
پروتکلهایMAC طراحی شده برای شبکه حسگر باید بیشترین کارآیی را با کمترین مصرف انرژی ، باتوجه به محدودیت منابع در اختیار هر حسگر ،فراهم کنند.
پروتکلهای MAC مخصوص شبکه های حسگر معمولا معیار های کارایی مانند توان عملیاتی و یا تاخیر را در برابر کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر آن معاوضه میکنند. رایج ترین روش برای کاهش مصرف انرژی گره چرخیدن دوره ای حسگر بین حالتهای فعال با مصرف انرژی بالا و حالت غیر فعال با مصرف انرژی پایین میباشد.گره های حسگر در حالت خواب قادر به انجام وظایف خود نیستند ولی به خواب بردن آنها در صورتیکه مورد نیاز نباشند عمر آنهارا به طور چشمگیری افزایش میدهد.دوره های فعالیت، نسبت زمانیکه گره فعال است در بسیاری از موارد کمتر از۱% میباشد تا عمر شبکه به حد قابل قبولی افزایش پیدا کند.صرفه جویی دیگر ناشی از فعالیت گره به صورت چندگامه به جای یک گامه میباشد که در آن گره ها پیامهای دیگران را به پیش میرانند.روش های تک-گامه مصرف انرژی زیادی را در نواحی جغرافیایی بزرگ دارند.برنامه های کاربردی مورد استفاده در شبکه های حسگر نیز با برنامه های شبکه های عادی متفاوت است.نظارت بر محیط و ردگیری اهداف دو کاربرد رایج برای شبکه های حسگر هستند.هر دو کاربرد درحالت عادی میزان کمی انرژی مصرف میکنند ولی در صورتیکه رویدادی داخل شبکه شود حجم زیادی داده تولید میشود.به دلیل گستردگی کاربردهای شبکه های حسگر ، طراحان پروتکلها به چالش کشیده میشوند زیرا هرکدام از این کاربردها دارای ویژگیهای ترافیکی متفاوتی هستند و معیارهای کارآیی متفاوتی نیز دارند .پیامهای درون شبکه های حسگر معمولا حجم کمتری نسبت به بسته های موجود در شبکه های دیگر دارند.اندازه کوچکتر پیامها باعث افزایش حجم سربار پروتکلها میشود و در عین حال پروتکلها نیاز ندارند که مدت زمان زیادی را رزرو کنند تا پیامهای عادی را انتقال دهند.
باوجود تفاوتهای بسیاری که بین MAC شبکه های حسگر و سایر شبکه ها وجود دارد ،برخی از ویژگیهای آن با سایر شبکه ها یکسان است.بسیاری از روش های ارائه شده بر روی شبکه های موردی ،قابل استفاده برای شبکه های حسگر میباشند زیرا این شبکه ها نیز چند گامه هستند.شبکه های موردی بر روی پویایی شبکه تمرکز میکنند در حالیکه شبکه های حسگر معمولا پویا نیستند و یا پویایی کمی دارند. شبکه های موردی معمولا منابع بیشتری در اختیار دارند و از نظر سطح منابع و قابلیتها بین شبکه های حسگر و شبکه های بیسیم قرار میگیرند.برخی از مسائل مانندHidden Terminal که در شبکه های موردی به گستردگی مورد بررسی قرار گرفته اند در شبکه های حسگر نیز موجود میباشد.بنابراین،این مسائل نیز باید علاوه بر مسائلی که مخصوص شبکه های حسگر میباشند توسط طراحان در نظر گرفته شوند.
۳-۲ محدودیت ها در طراحی پروتکلهای MAC در شبکه های حسگر
MACپروتکلها باید کاربرد های مورد نظررا در عین در نظر داشتن محدودیت منابع فراهمآورند. محدودیت منابع همچنین برروی کاربری هایی که گره حسگر میتواند فراهم آورد نیز تاثیر میگذارد .سخت افزارهای موجود برروی گره های حسگر باید طوری استفاده شوند که عمر شبکه حداکثر گردد.معمولا سه نوع منبع سخت افزاری اصلی بر روی هر گره حسگر وجود دارد : دستگاه فرستنده و گیرنده، پردازشگر و حسگرها. تمامی پروتکلهایMAC از دستگاه فرستنده گیرنده و پردازشگر استفاده میکنند امانوع استفاده آنها بستگی به طراحی و شرایط فعلی گره حسگر دارد. به علاوه ممکن است برخی از طراحی های MACپروتکلها نیاز به مدارهای اضافی برای اجرای درست عملیات خود (مانند دستگاه موقعیت یاب جهانی) داشته باشند. یک طراحی مناسب حداکثر کارایی را در قبال مصرف حداقل منابع فراهم می آورد.بیشتر تحقیقات انجام شده بر روی کاهش میزان مصرف انرژی در فرستنده و گیرنده تمرکز میکند زیرا این قطعه بالاترین میزان مصرف انرژی نسبت به سایر قطعه ها را دارا میباشد.در طراحی ها سعی میشود تا با محدود کردن تعداد برخوردها ، هرز گوش دادن و گوش دادن بیهوده مصرف انرژی را کاهش دهند.برخوردها در شبکه های حسگر همانند سایر شبکه ها یک منبع اتلاف انرژیکه کارایی را نیز پایین می آوردهستند.با اینکه اکثر کاربردها در شبکه های حسگر قادر به تحمل پایین آمدن کارایی هستند زیرا معمولا حجم داده زیادی برای ارسال ندارند ولی نسبت به اتلاف انرژی بسیار حساس هستند و عمر آنها در اثر آن به شدت کاسته میشود.فرستادن دوباره پیام نیاز داردکه گره از دستگاه فرستنده خود در بالاترین حدمصرف انرژی استفاده کند و چندین برابر انرژی که در اصل برای فرستادن پیام لازم بوده است را مصرف کند.برای شبکه های حسگر که نیازی به ارتباطات قابل اطمینان ندارند و پیام هارا دوباره ارسال نمیکنند، برخوردها تاثیر کمتری دارند، ولی از دست دادن داده ها ممکن است به پایین آمدن دقت برنامه های کاربردی منجر شود.در جریان ارسال مجددها ممکن است که برخی از گره ها چندین بار هر پیام را بشنوند در حالیکه فرستنده تنها آن پیام را برای یک گره فرستاده بوده است.در عین حال ممکن است یک گره هنگامی که تشخیص میدهد یک پیام متعلق به او نمیباشد برای جلو گیری از دریافت پیام اضافی و اتلاف انرژی زودتر به حالت خواب وارد شود. برای مثال اگر مقصد پیام در ابتدای پیام قرار دادهشود گره تنها بادریافت همان بخش و تشخیص اینکه این پیام به او تعلق ندارد میتواند به حالت خواب وارد گردد.
اتلاف انرژی هنگامی که هیچ گره ای پیامی ارسال نمیکند ،ولی گره های اطراف برای دریافت پیام تلاش میکنند،نیز رخ میدهد. در این حالت گره های اطراف بیهوده به رسانه گوش میدهند و انرژی آنها تلف میشود.دریافت پیام معمولا به اندازه فرستادن آن انرژی مصرف نمیکند ولی چندین برابر حالت خواب انرژی مصرف میکند.گوش دادن بیهوده به رسانه میتواند درصد بسیار زیادی از مصرف انرژی گره حسگر باشد[۵۶]. یک راه حل رایج برای حل این مساله خواباندن گره توسط یک تایمر برای مدتی میباشد.
باید توجه داشت که حس کردن رسانه که برای فعالیت درست اکثر پروتکلهایMAC مورد نیاز است جزئی از گوش دادن بیهوده به رسانه به حساب نمی آید.حس کردن رسانه جزئی از کارMAC به حساب می آید و برای فعالیت درست آن موردنیاز است بنابراین اتلاف انرژی به حساب نمی آید. در عوض حس کردن رسانه نوعی از سربار پروتکل MAC به حساب می آید.میزان سربار هر پروتکل به طراحی آن بستگی دارد و میتواند بین افزایش نرخ سوییچ تا پیامهای ارتباطی اضافی تغییر کند.سر بارهایی که معمولا در شبکه های حسگر وجود دارد ،پیام های همزمان سازی،premble طولانی تر و پیامهای کنترلی میباشد.سربار وظیفه ای را برای پروتکل انجام میدهد و معمولا عامل تفاوت بین پروتکلهای مختلف هستند.به عنوان مثال پروتکلهایMAC ممکن است که از پیامهای همزمان سازی برای سازمان دادن به گره ها استفاده کنند و یا به گره ها امکان تعیین فاصله شان از یکدیگر را از روی قدرت سیگنال رسیده بدهند.بیشترین سربار پروتکلها استفاده از پیامهای کنترلی برای حل مشکلHidden Terminal وفراهم آوردن قابلیت اطمینان میباشد.
طراحان پروتکلهایMAC در عین حال باید با قابلیتهایی که دستگاه فرستنده و گیرنده فراهم می آورد خود را وفق دهند.طراحان معمولا مصرف انرژی دستگاه فرستنده و گیرنده را در حالات مختلف در نظر میگیرند در حالیکه سایر ویژگیها نیز حائز اهمیت هستند.معمولا این دستگاه چه در حالت دریافت پیام و چه در حال دریافت خش باشند به یک اندازه انرژی مصرف میکنند.درصورتیکه دستگاه قادر باشد بامصرف انرژی بسیار کمی به رسانه گوش کندمصرف انرژی بسیار کاهش پیدا میکند که این صرفه جویی معمولا در گوش دادن بیهوده رخ میدهد.این ذخیره انرژی اگرچه هیچگاه به اندازه حالت خواب نیست ولی درصورتیکه درست استفاده شود میتواند عمر شبکه را افزایش دهد.درصورتیکه دستگاه فرستنده و گیرنده قادر باشندکه حالت های مختلف فعالیت را در اختیارMAC قراردهند امکان صرفه جویی انرژی بسیار افزایش یافته و در عین حال دستگاه قادر است در صورت نیاز به سرعت پاسخ دهد.برای مثال اکثر فرستنده و گیرنده ها معمولا دارای یک حالت خواب هستند که در آن تقریبا تمامی مدارها خاموش میشوند.
صرفه جویی انرژی که درحالت خواب به دست می آید در ازای تاخیر قابل توجهی است که در مدت زمانی که طول میکشد دستگاه از حالت خواب به حالت فعال برود که در این مدت دستگاه هیچ کار مفیدی انجام نمیدهد، به وجود می آید.درصورتیکه دستگاه فرستنده برخی از مدارهای اصلی را فعال نگه دارد در عین صرفه جویی در مصرف انرژی دستگاه قادر است که به سرعت به درخواست رسیده پاسخ دهد.در طراحی ها لازم است که طراحان مدت زمان تغییرحالت دستگاه فرستنده را در نظر بگیرند مثلا پروتکل در صورتیکه دارای دوره خوابی کوتاهتر از دوره تغییر حالت باشد گره ممکن است پیامی که برای او فرستاده میشود را از دست دهد.
مشکلات مشابهی ممکن است در اثر استفاده از نوسانگرهای غیردقیق رخ دهد که برای کاهش قیمت گره صورت میگیرد.چندین عامل در دامنه فرستادن گره تاثیر دارد .قدرت ارسال واضح ترین مثال است.فرستادن با توان بالاتر به گره اجازه میدهد یک گره به گره های دورتری در ازای مصرف بالاتر انرژی پیام بفرستد.نوع مدولاسیون نیز میتواند تعیین کننده نرخ ارسال برای نرخ خطای بیتی مشخص باشد. برای مدولاسیونهای پیچیده ممکن است به فرستنده های پیچیده تری که دارای مصرف انرژی بیشتروقیمت بالاتری هستند ،نیاز باشد.نوع مدولاسیونهایی که در شبکه های حسگر به کار رفته اندبسیار گسترده اند ، از مدولاسیونهای ساده مانند On-Off Keing(OOK)وBinary Phase Shift Keying(BPSK) گرفته تاDirect Sequance Spread Spectrum(DSSS) وUltra-Wide Band(UWB).
انواع مدولاسیونها و نرخ انتقالهای مختلف در شبکه های حسگر به کار رفته اند تا مصرف انرژی کاهش پیدا کند[۵۷] [۵۸].Channel Coding راه دیگری را برای افزایش دامنه ارسال و بهبود نرخ خطای بیتی در ازای منابع پردازشی در اختیار قرار میدهد.در نهایت انتخاب نوع فرستنده تعیین کننده نرخ بیت است ولی نوع مدولاسیون و کدگذاری و سربار پروتکل سطح داده قابل انتقال را پایین می آورند.
مشکل دیگری که طراحان پروتکل MAC در شبکه های حسگر باید با آن دست وپنجه نرم کنند محدودیت منابع پردازشی و فضای حافظه در مقایسه با سایر شبکه های بیسیم میباشد.تنها موارد معدودی از MAC های پیشنهاد شده مشکل توان پردازشی را در نظر گرفته اند.پیچیده بودن MAC پروتکل ممکن است مقدار زیادی از وقت پردازشگر رابگیرد و میزان منابع پردازشی و حافظه در اختیار برنامه کاربردی را بسیار محدود کند.در عین حال یکMAC خیلی ساده ممکن است نتواند به اندازه سایر MAC ها مصرف انرژی را کاهش دهد و خود را با شرایط شبکه وفق دهد .در عین حال یک MAC پیچیده ممکن است وظایفی مانند خوشه بندی و تخمین جانمایی شبکه را باهزینه کمتر نسبت به موقعی که این وظایف بدون دخالت MAC انجام شود اجرا کند.پروتکل MAC باید اطمینان حاصل کند که کارایی هایی که فراهم می آورد به درد لایه کاربرد میخورد.نگهداری وضعیت کانال و گره های حسگر توسطMAC میتواند به ذخیره انرژی بیشتر و کارآیی بهتر (مثلا تعداد برخوردها را کاهش میدهد) منجر شود ولی نیاز به حافظه بسیار زیادی دارد که میتواند فعالیت برنامه کاربردی را مختل کند.دسترسی مداوم به حافظه میتواند منجر به بالا رفتن مصرف انرژی در مدارهای حافظه گردد.
دلایل زیادی برای تمرکز طراحان در شبکه های حسگر برروی الگوریتم های توزیع شده به جای الگوریتم های متمرکز وجود دارد[۵۹]. در پروتکلهایMAC این بدین معنی است که روش های رایج اختصاص منابع و مدیریت که بر اطلاعات متمرکز و فراگیر تکیه میکنند در شبکه های حسگر قابل کاربرد نیستند . پایین بودن نرخ ارسال داده و گامهای زیادی که برای انتقال اطلاعات در کل شبکه مورد نیاز است میتواند زمان پاسخ شبکه را بسیار افزایش دهد.
تا زمانیکه واحد مدیریت بتواند خود را به تغییرات وفق دهد ممکن است وضعیت شبکه بدتر شده باشد و یا اینکه عامل تغییر از بین رفته باشد. به علاوه به اشتراک گذاشتن این داده ها مصرف انرژی را بسیار افزایش میدهد چراکه به ارسال و پیشرانی پیامهای کنترلی زیادی نیاز دارد . ولی طراح نیاز دارد که هزینه به اشتراک گذاشتن اطلاعات و سودهای ناشی از آن را تراز کند پروتکلهای MAC لازم است مقیاس پذیری را فراهم کنند تا قابل استفاده در شبکه های چگال با داشتن صدها یا هزاران گره باشند.
در پایان ، ممکن است کهMAC برای اجرای درست کارها نیاز به اطلاعات حسی گره داشته باشد.واحد های حسگر به همراه سایرواحدها مانند مبدل آنالوگ به دیجیتال ، نیاز به منابع پردازشی ، حافظه و توان دارند و قیمت تولید گره را بالا میبرند.یک نمونه MAC هایی را شامل میشود که با بهره گرفتن از اطلاعات سیگنال دریافتی فاصله گره را تخمین میزنند و یا کیفیت ارتباط را اندازه گیری میکنند.مانند سایر موارد مزیت های بدست آمده از جمع آوری این اطلاعات درازای هزینه هایی از جمله قیمت بالاتر و یا مصرف بیشتر بدست می آید. پروتکلهای MAC ی که از اطلاعات موجود گره استفاده میکنند کمترین هزینه را به گره تحمیل میکنند.
۳-۳ منابع اصلی هرز رفتن انرژی در شبکه های حسگر
بر پایه مطالبی که تا کنون مورد اشاره قرار گرفت میتوان چهار منبع اصلی هرز رفتن انرژی را در شبکه های حسگر برشمرد:
برخورد: زمانیکه یک بسته خراب میشود ، آن بسته دور انداخته میشود و لازم است که با فرستادن دوباره ، پیام به مقصد فرستاده شود که هم تاخیر را بالا برده و هم مصرف انرژی را افزایش میدهد.
هرز گوش دادن:گوش دادن به پیام فرستاده شده برای یک گره دیگر منجر به اتلاف انرژی زیادی میشود.
سربار بسته های کنترلی: فرستادن و دریافت بسته های کنترلی نیز باعث هرز رفتن انرژی میشود.
گوش دادن بیهوده: گوش فرا دادن برای دریافت پیامی که هیچگاه فرستاده نشده است.این نوع هرز رفتن انرژی به ویژه در شبکه های حسگر بسیار رایج است.درصورتیکه هیچ چیزی حس نگردد معمولا گره به حالت خواب واردمیشودولی بسیاری از MAC های موجود مانندIEEE802.11 وCDMA باید تمام مدت به رسانه گوش دهند تا هر فرستادن احتمالی را پیدا کنند.
اندازه گیری ها نشان میدهند که هرز گوش دادن حدود ۵۰% تا ۱۰۰% انرژی لازم برای دریافت را مصرف میکند.به عنوان مثال اندازه گیری صورت گرفته در[۶۰] نشان میدهد که نسبت حالات خواب ، دریافت ، فرستادن به این صورت است: ۱:۱٫۰۵:۱٫۴ در اندازه گیری دیگری برای
Digitan Wireless LanModule(IEEE 802.11/2Mb/S) این نسبت ها به این صورت به دست آمده است:[۶۱] ۱:۲:۲٫۵
دانلود مطالب پژوهشی در مورد : تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها درشبکه های حسگر بیسیم- ... - منابع مورد نیاز برای پایان نامه : دانلود پژوهش های پیشین