Luận án Nghiên cứu bài toán định tuyến có sự nhận thức về năng lượng áp dụng cho giao thức cây thu thập dữ liệu (EACTP)

ện 
điều này, các nút định kỳ trao đổi các bản tin điều khiển. Bản tin điều 
khiển mang thông tin về chất lượng tuyến đường (rtmetric) từ nút đó 
đến nút gốc. 
 Giao thức CTP chỉ dựa vào thước đo định tuyến ETX để lựa chọn 
tuyến đường tối ưu. Thước đo định tuyến ETX không giải quyết được 
vấn đề cân bằng năng lượng giữa các nút mạng. Bởi vậy, giao thức 
CTP dễ bị mất cân bằng năng lượng. Các nút mạng thuộc tuyến 
đường tối ưu phải thực hiện nhiều việc truyền dẫn hơn các nút khác. 
Chúng sẽ hết năng lượng nhanh hơn các nút khác và tạo thành các lỗ 
hổng trong mạng, làm giảm hiệu năng của toàn bộ hệ thống mạng. 
 Một số kết quả đánh giá giao thức CTP hiện tại dựa trên công cụ 
mô phỏng Cooja và thực nghiệm với phần cứng TUmote cũng cho các 
kết quả tương tự. 
1.4. Bài toán định tuyến EACTP 
 Điểm thu thập
 Nút gốc 1 Nút gốc n
 ...
 Hình 1.13: Cấu trúc liên kết mạng được xét đến trong 
 bài toán định tuyến EACTP. 
 Hình 1.13 minh họa mô hình cấu trúc liên kết mạng được tác giả 
xét đến trong luận án. Mạng được chia thành nhiều cụm nhỏ khác 
nhau. Do thuật toán để xây dựng cấu trúc cây trong các cụm nhỏ này 
là hoàn toàn giống nhau nên tác giả chỉ xét đến việc tối ưu hóa thời 
gian sống của một cụm trong mạng. 
 Bài toán định tuyến EACTP được phát biểu như sau: Cho một cấu 
trúc mạng G = (V, E) là một đồ thị, trong đó V là số đỉnh, E là số 
 8 
cạnh. Bài toán định tuyến EACTP đặt ra đó là tìm được một cấu trúc 
cây tối ưu dựa trên hai tham số là chất lượng liên kết giữa các nút 
mạng và trạng thái năng lượng còn lại của các nút mạng. Hình 1.14 là 
ví dụ minh họa một cấu trúc hình học của bài toán định tuyến 
EACTP. 
 Mỗi đỉnh thuộc cây biểu diễn một nút mạng có cả chức năng sinh 
dữ liệu và chức năng định tuyến. Mỗi nút mạng xác định được chỉ số 
năng lượng còn lại EI (Energy Indicator) của nó. Mỗi cạnh thuộc cây 
là một tuyến (link) kết nối giữa hai nút mạng (u,v) bất kỳ được biểu 
diễn bởi chất lượng liên kết giữa hai nút mạng theo tham số chất 
lượng liên kết (ETXlink). 
 Hình 1.14: Ví dụ minh họa cấu trúc hình học của 
 bài toán định tuyến EACTP. 
 Gọi độ dài đường đi P nối từ một điểm bất kỳ trên G = (V, E) đến 
nút gốc được xác định bằng tổng ETXlink của tất cả các tuyến kết nối 
thuộc tuyến đường đó. Mỗi nút được gán một nhãn (rtmetric) chính là 
độ dài đường đi tốt nhất từ nút đó đến nút gốc được xác định theo 
thước đo định tuyến chất lượng liên kết ETX. Bài toán định tuyến 
EACTP được phát biểu như sau: Tìm nút n thuộc tập hợp các nút lân 
cận N của nút nguồn s trên cấu trúc G = (V, E) sao cho nút n thỏa mãn 
các điều kiện sau: 
 rtmetric arg min( rtmetric ETX )
 s n link() s n
 nN (1.2) 
 n. EI Threshold
 9 
 Trong đó: rtmetricn là nhãn của nút n, rtmetrics là nhãn của nút s 
được xác định theo nút n, ETXlink(s-n) là chất lượng liên kết giữa nút s 
và nút n, n.EI là chỉ số năng lượng còn lại của nút n, Threshold là 
ngưỡng chỉ số năng lượng còn lại. 
 Bài toán định tuyến EACTP được xuất phát từ đề tài thực tế đang 
được triển khai tại Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học và Tự động hóa 
đó là: Nhiệm vụ khoa học công nghệ cấp nhà nước về “Nghiên cứu 
thiết kế, chế tạo hệ thống quan trắc ô nhiễm nước tự động, lưu động”, 
mã số 07.12/CNMT; Nhiệm vụ khoa học công nghệ cấp nhà nước về 
“Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống quan trắc lưu lượng dòng chảy 
và lượng mưa hỗ trợ điều tiết an toàn hệ thống hồ chứa nước Sông 
Đà”, mã số ĐTĐL.2011-G/48. Trong hai đề tài này, các nút cảm biến 
thường được triển khai ở những vị trí xa nguồn điện lưới hoặc ở 
những vị trí gặp nhiều khó khăn trong việc kéo đường dây điện từ 
nguồn điện lưới. Vì vậy, các nút mạng cảm biến thường sử dụng 
những nguồn năng lượng tích trữ (VD: Pin, Ắc quy). Do đó, một 
trong những nhiệm vụ cấp thiết đặt ra đó là: Cần phải đề xuất một 
giao thức truyền thông thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng 
nhằm tăng thời gian sống của các nút mạng sử dụng những dạng 
nguồn năng lượng tích trữ này. 
1.5. Hiện trạng nghiên cứu và phƣơng pháp tiếp cận bài toán định 
tuyến có sự nhận thức về năng lƣợng trong các nghiên cứu trƣớc 
đây 
1.5.1. Định tuyến với tổng năng lượng tối thiểu MTPR 
 Gọi ei,j biểu thị năng lượng tiêu thụ để truyền một bản tin từ nút i 
đến một nút j lân cận. Nếu bản tin phải đi qua một tuyến đường p bao 
gồm các nút n1, .., nk thì tổng năng lượng E cần thiết để truyền bản tin 
là: 
 k 1
 Ee (1.3) 
  nnii, 1
 i 1
 Trong một tập P các tuyến đường có thể, tuyến đường được lựa 
chọn là tuyến đường có tổng năng lượng tiêu thụ là nhỏ nhất. Nhược 
điểm của thước đo định tuyến MTPR đó là nó không cung cấp thông 
tin về thời gian sống còn lại của pin. Điều này có thể dẫn đến việc một 
số nút mạng sẽ hết năng lượng nhanh hơn các nút mạng khác. 
 10 
1.5.2. Định tuyến với chi phí nguồn pin nhỏ nhất MBCR 
 Thước đo MBCR dựa vào dung lượng pin còn lại trên mỗi nút 
cảm biến. Mỗi nút cảm biến được gán một chi phí. Chi phí này được 
tính bằng nghịch đảo dung lượng pin còn lại trên nút cảm biến. Trong 
một tập P các tuyến đường có thể, tuyến đường được lựa chọn là 
tuyến đường có tổng chi phí là nhỏ nhất. Nhược điểm của thước đo 
định tuyến MBCR đó là tuyến đường được lựa chọn có thể bao gồm 
một số nút mạng có dung lượng pin còn lại ở mức thấp. Những nút 
mạng này sẽ hết năng lượng nhanh hơn các nút mạng khác. 
1.5.3. Giao thức định tuyến nhận thức về năng lượng EAR 
 Giao thức EAR sử dụng thước đo năng lượng để xác định các 
tuyến đường tốt. Thước đo năng lượng này được xác định bởi cả chi 
phí chuyển phát một bản tin và năng lượng còn lại của các nút chuyển 
tiếp. Tuy nhiên giao thức EAR tồn tại hai nhược điểm chính đó là: 
Thứ nhất, giao thức EAR dựa vào năng lượng còn lại của cả tuyến 
đường mà bỏ qua sự khác nhau về năng lượng của từng nút riêng lẻ 
trên tuyến đường. Một tuyến đường với năng lượng còn lại nhiều 
không có nghĩa là tất cả các nút trên tuyến đường đó còn nhiều năng 
lượng. Thứ hai, giao thức EAR xác định thước đo chi phí năng lượng 
dựa trên sự hỗ trợ về phần cứng trên các nút cảm biến. 
1.5.4. Giao thức định tuyến E-Span 
 Trong giao thức E-Span, nút có năng lượng còn lại ở mức cao 
nhất sẽ được chọn làm nút gốc. Các nút khác sẽ lựa chọn nút cha 
trong số các nút lân cận dựa trên mức năng lượng còn lại và số bước 
nhảy đến nút gốc. Nhược điểm chính của giao thức định tuyến này đó 
là tuyến đường tối ưu được lựa chọn dựa vào thước đo định tuyến số 
bước nhảy. Thước đo định tuyến này không xét đến hiệu suất của 
từng liên kết trên tuyến đường từ nguồn đến đích. Mạng cảm biến 
không dây bao gồm nhiều liên kết tổn hao (có sự mất mát bản tin). Vì 
vậy, các tuyến đường với số bước nhảy tối thiểu hoàn toàn có thể bao 
gồm những liên kết tổn hao. Bản tin có thể phải truyền lại nhiều lần 
gây lãng phí về năng lượng và tăng độ trễ truyền bản tin. 
1.5.5. Giao thức định tuyến có sự nhận thức về năng lượng và cân 
bằng tải 
 Trong giao thức này, cơ chế ước lượng năng lượng tiêu thụ dựa 
vào các hoạt động (truyền, nhận) của bộ thu phát vô tuyến. Bước nhảy 
kế tiếp được lựa chọn là nút có năng lượng còn lại ở mức cao nhất. 
Một nút mạng được xác định là quá tải dựa trên số lượng các bản tin 
 11 
truyền, nhận của bộ thu phát vô tuyến. Nhược điểm của giao thức 
định tuyến này đó là tuyến đường tối ưu được lựa chọn dựa vào năng 
lượng còn lại trên nút chuyển tiếp. Thước đo định tuyến này cũng có 
nhược điểm giống như thước đo định tuyến số bước nhảy khi không 
xét đến chất lượng liên kết giữa các nút mạng. Ngoài ra, mô hình năng 
lượng tiêu thụ của nút cảm biến được sử dụng trong giao thức này 
cũng chỉ xét đến năng lượng tiêu thụ của bộ thu phát vô tuyến mà 
chưa kể đến các thành phần tiêu thụ năng lượng khác. 
1.5.6. Giao thức định tuyến ICTP 
 Giao thức ICTP được đề xuất nhằm giải quyết vấn đề mất cân 
bằng tải trong giao thức CTP. Giao thức ICTP tồn tại ba nhược điểm 
chính: Thứ nhất, việc lựa chọn tuyến đường dựa trên xác suất có thể 
dẫn đến việc lựa chọn tuyến đường có chất lượng xấu. Điều này dẫn 
đến việc phải gửi lại bản tin nhiều lần và làm tăng năng lượng tiêu thụ 
trong toàn mạng; Thứ hai, giao thức ICTP làm phát sinh thêm chi phí 
năng lượng trong việc gửi thông tin về năng lượng còn lại trên các nút 
cảm biến; Thứ ba, cơ chế ước lượng năng lượng tiêu thụ trong giao 
thức ICTP còn đơn giản và không phù hợp với thực tế. 
1.5.7. Giao thức định tuyến EQLR 
 Giao thức EQLR xây dựng cấu trúc cây thu thập dữ liệu dựa trên 
hai thước đo định tuyến là chất lượng liên kết và năng lượng pin còn 
lại của mỗi nút cảm biến. Tuy nhiên, giao thức EQLR vẫn còn tồn tại 
một số nhược điểm: Thứ nhất, bản tin điều khiển cần phải bổ sung 
thêm trường năng lượng còn lại để mang thông tin về mức năng lượng 
còn lại của pin. Điều này sẽ làm phát sinh thêm chi phí về năng lượng 
trong việc gửi bản tin điều khiển; Thứ hai, ngưỡng năng lượng để xác 
định một nút hết năng lượng là một giá trị cố định. Để xác định một 
ngưỡng năng lượng cố định tối ưu là rất khó; Thứ ba, thuật toán lựa 
chọn tuyến đường được dựa trên ngưỡng ETX. Các tác giả chọn 
ngưỡng ETX thay đổi từ 50 - 500. Ngưỡng này được xác định dựa trên 
thực nghiệm với 9 nút cảm biến và giá trị lớn nhất đo được của ETX là 
500. Tuy nhiên, trong triển khai thực tế với số lượng nút lớn thì việc 
xác định ngưỡng ETX dựa trên thực nghiệm sẽ gặp nhiều khó khăn. 
1.5.8. Giao thức định tuyến ELR 
 Giao thức ELR xây dựng cấu trúc cây định tuyến dựa trên thước 
đo về chất lượng liên kết và phần trăm năng lượng còn lại của các nút 
cảm biến. Giao thức ELR vẫn còn tồn tại một số nhược điểm: Thứ 
nhất, bản tin điều khiển được mở rộng thêm 16 bit để mang thông tin 
 12 
về mức năng lượng còn lại của nút cảm biến. Điều này sẽ làm phát 
sinh thêm chi phí về năng lượng trong việc gửi bản tin điều khiển; 
Thứ hai, ngưỡng năng lượng được thiết lập là một giá trị cố định 10%. 
Để xác định một ngưỡng năng lượng tối ưu là rất khó; Thứ ba, các tác 
giả chọn ngưỡng sự khác biệt về chất lượng liên kết ETXdiffTh là một 
giá trị cố định bằng 10. Các tác giả cũng chưa phân tích rõ giá trị 
ngưỡng cố định này. Trong triển khai thực tế, việc xác định ngưỡng 
ETXdiffTh là một khó khăn cần được giải quyết. 
1.6. Giải pháp tiếp cận bài toán trong luận án 
 Trong luận án này, tác giả đề xuất một giao thức định tuyến mới 
EACTP có sự nhận thức về năng lượng nhằm đảm bảo sự cân bằng 
năng lượng giữa các nút mạng thuộc những tuyến đường có chất 
lượng liên kết tốt và nâng cao thời gian sống của các nút mạng. Giao 
thức EACTP được cải tiến dựa trên giao thức CTP ở ba điểm: Thứ 
nhất, giao thức EACTP bổ sung thêm thành phần ước lượng năng 
lượng tiêu thụ của nút cảm biến. Thứ hai, giao thức EACTP bổ sung 
thêm một thước đo định tuyến mới đó là trạng thái năng lượng còn lại 
ES (Energy State) của mỗi nút cảm biến. Thứ ba, giao thức EACTP 
bổ sung tiêu chí định tuyến nhằm đảm bảo sự cân bằng năng lượng 
tiêu thụ giữa các nút mạng thuộc những tuyến đường có chất lượng 
liên kết tốt. 
 CHƢƠNG 2 
 GIAO THỨC CÂY THU THẬP DỮ LIỆU 
 CÓ SỰ NHẬN THỨC VỀ NĂNG LƢỢNG 
2.1. Đề xuất giao thức cây thu thập dữ liệu có sự nhận thức về 
năng lƣợng 
2.1.1. Mục tiêu đề xuất và những thách thức 
 Trong giao thức CTP hiện tại, các nút cảm biến thuộc tuyến 
đường có chất lượng liên kết tốt sẽ được chọn làm nút cha trong phần 
lớn thời gian và các nút đó tham gia nhiều vào quá trình truyền thông 
trong mạng. Điều này dẫn đến việc các nút thuộc những tuyến đường 
có chất lượng liên kết tốt sẽ bị hết năng lượng nhanh hơn các nút khác 
và làm giảm thời gian sống của toàn mạng. 
 Một số thách thức đặt ra khi xây dựng giao thức EACTP đó là: 
 Thứ nhất, cần phải xác định được năng lượng còn lại trên mỗi nút 
cảm biến. Cách xác định năng lượng còn lại trên mỗi nút cảm biến 
 13 
cần thực hiện được trên nhiều kiến trúc phần cứng khác nhau và 
không làm phát sinh thêm bất kỳ một chi phí về phần cứng nào. 
 Thứ hai, cần phải đưa ra một thước đo định tuyến phù hợp dựa 
trên thông tin về năng lượng còn lại trên mỗi nút cảm biến. 
 Thứ ba, tuyến đường tối ưu được lựa chọn trong giao thức 
EACTP phải có tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ liệu thành công đến nút 
gốc ở mức cao và đây cũng là tuyến đường hiệu quả về mặt năng 
lượng. 
2.1.2. Những đề xuất cải tiến trong giao thức EACTP 
2.1.2.1. Ước lượng năng lượng tiêu thụ trên nút cảm biến 
 Tác giả sử dụng cơ chế ước lượng năng lượng tiêu thụ dựa trên 
phần mềm cho các nút cảm biến không dây. Cơ chế ước lượng năng 
lượng dựa trên phần mềm sử dụng mô hình tiêu thụ năng lượng tuyến 
tính. Cơ chế này có thể đạt độ chính xác đến 96%. Tổng năng lượng E 
được tính toán như sau: 
 (2.4) 
 E U(Iata Iltl Ittt Irtr Icitci )
 i
 Cơ chế ước lượng năng lượng sử dụng mô hình tuyến tính sẽ 
được gọi đến mỗi khi một thiết bị phần cứng bật hoặc tắt hoặc chuyển 
chế độ. Khi một thiết bị phần cứng được bật thì mô đun ước lượng 
năng lượng sẽ lưu một dấu thời gian. Khi thiết bị phần cứng này được 
tắt thì sự sai khác về thời gian giữa hai thời điểm sẽ được tính toán và 
được cộng vào tổng thời gian bật của thiết bị. Sau đó, mô đun ước 
lượng năng lượng tiêu thụ sử dụng thông số kỹ thuật về dòng tiêu thụ 
của từng thiết bị để tính toán được tổng năng lượng tiêu thụ của nút 
cảm biến. Bảng 2.1 là mô hình năng lượng của phần cứng TUmote. 
 Bảng 2.1: Mô hình năng lượng của TUmote. 
 Thành phần Trạng thái Dòng tiêu thụ 
 MSP430 Tích cực 1,95 mA 
 F1611 Công suất thấp 0,0026 mA 
 Truyền (0 dBm) 17,4 mA 
 CC2420 Truyền (-15 dBm) 9,9 mA 
 Nhận 18,8 mA 
 SHT11 Tích cực 0,55 mA 
 14 
2.1.2.2. Thước đo chỉ số năng lượng còn lại thích ứng 
 Chỉ số năng lượng còn lại trên mỗi nút cảm biến tại một thời điểm 
t bất kỳ có thể được xác định theo công thức sau: 
 residual _ energy
 EI (%) .100% (2.7) 
 E0
 Trong đó: residual_energy là năng lượng còn lại trên nút cảm 
biến, E0 là năng lượng ban đầu của nút cảm biến. 
 Giao thức EACTP đề xuất ý tưởng ngưỡng chỉ số năng lượng còn 
lại thích ứng. Mỗi nút có bốn trạng thái năng lượng còn lại khác nhau. 
Bảng 2.2 minh họa bốn trạng thái năng lượng còn lại của một nút. 
Bốn trạng thái năng lượng còn lại của nút cảm biến có thể được mã 
hóa bởi 2 bit dự trữ trong bản tin điều khiển. Vì vậy, giải pháp này 
không làm phát sinh các chi phí mới về năng lượng trong việc gửi các 
bản tin điều khiển. 
 Bảng 2.2: Các trạng thái năng lượng của nút cảm biến. 
 Trạng thái Ngƣỡng 
 Chỉ số EI Mô tả 
 năng lƣợng chỉ số EI 
 0 30%-100% Nhiều năng lượng 30% 
 1 10%-30% Thiếu hụt năng lượng 10% 
 2 5%-10% Thiếu nhiều năng lượng 5% 
 3 0-5% Hết năng lượng 0 
2.1.2.3. Bổ sung thông tin về trạng thái năng lượng còn lại của nút 
cảm biến trong cấu trúc bản tin điều khiển 
 Bảng 2.3 là bảng mã hóa bốn trạng thái năng lượng còn lại trên 
mỗi nút cảm biến. 
 Bảng 2.3: Hình 2.4: 
 Hình 2.4 minh họa cấu trúc khung của bản tin điều khiển trong 
giao thức EACTP. Bản tin này được bổ sung thêm trường trạng thái 
 15 
năng lượng còn lại ES gồm hai bit ES[1] và ES[0] để mã hóa bốn 
trạng thái năng lượng khác nhau của nút cảm biến. 
2.1.2.4. Thuật toán lựa chọn tuyến đường mới 
 Với việc lựa chọn ngưỡng năng lượng thích ứng, giao thức 
EACTP đã phân loại các nút cảm biến theo một số trạng thái năng 
lượng khác nhau. Đề xuất này tốt hơn so với việc lựa chọn một 
ngưỡng năng lượng cố định bởi vì quá trình lựa chọn tuyến đường dự 
trữ được điều chỉnh trong nhiều khoảng ngưỡng năng lượng khác 
nhau. Các nút có chỉ số năng lượng còn lại ở mức thấp sẽ không được 
lựa chọn làm nút cha ngay trong giai đoạn đầu của quá trình suy giảm 
năng lượng. 
 16 
2.2. Thực thi giao thức EACTP trên hệ điều hành Contiki 
 Các thành phần của giao thức EACTP được minh họa ở hình 2.6. 
 - Khối ước lượng chất lượng liên kết: Khối này tính toán chất 
lượng liên kết giữa hai nút mạng dựa trên sự thống kê các bản tin điều 
khiển nhận được và số bản tin dữ liệu được truyền thành công giữa 
hai nút mạng. 
 - Khối quản lý các bản tin điều khiển: Khối này có nhiệm vụ 
phát quảng bá thông tin về thước đo định tuyến của mỗi nút. 
 - Khối quản lý các nút lân cận: Khối này lưu trữ thông tin của 
các nút lân cận trong bảng định tuyến. Các thông tin này bao gồm địa 
chỉ của nút lân cận, thước đo định tuyến chất lượng liên kết ETX và 
trạng thái năng lượng còn lại ES của các nút lân cận. Ngoài ra, một 
thuật toán lựa chọn tuyến đường tối ưu cũng được thực thi trong khối 
này. 
 Lớp ứng dụng
 Lớp mạng (Giao thức EACTP)
 Quản lý Quản lý 
 các bản tin điều khiển các nút lân cận
 Thu thập
 Ước lượng Ước lượng 
 năng lượng tiêu thụ chất lượng liên kết
 Lớp điều khiển truy nhập kênh truyền
 Lớp vật lý
 Hình 2.6: Các thành phần chính của giao thức EACTP. 
 - Khối ước lượng năng lượng tiêu thụ: Khối này có nhiệm vụ 
ước lượng năng lượng tiêu thụ trên nút cảm biến, tính toán chỉ số 
năng lượng còn lại EI và xác định trạng thái năng lượng còn lại ES 
của mỗi nút cảm biến. 
 - Khối thu thập: Đây là khối trung tâm của giao thức EACTP. 
Khối này cung cấp các giao tiếp cho các lớp trên và lớp dưới. Khối 
 17 
này cũng thực hiện việc khởi tạo cho các khối còn lại. Nó thực hiện 
việc gửi và nhận các bản tin dữ liệu cũng như các bản tin xác nhận, 
phát hiện và sửa chữa các vòng lặp định tuyến, phát hiện và tránh sự 
trùng lặp các bản tin dữ liệu. 
2.3. Đánh giá giao thức EACTP dựa trên mô phỏng 
2.3.1. Các tham số đánh giá 
2.3.1.1. Tỷ lệ các nút còn sống trong mạng 
 Tỷ lệ các nút còn sống trong mạng ANR (Alive Node Ratio) được 
xác định bằng tỷ số giữa số nút còn sống trong mạng và tổng số nút 
ban đầu trong mạng. 
 N
 ANR(%) alive_ nodes .100% (2.9) 
 N
 Trong đó: Nalive_nodes là tổng số nút còn sống trong mạng, N là tổng 
số nút ban đầu trong mạng. 
2.3.1.2. Tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ liệu 
 Tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ liệu DDR (Data Delivery Ratio) 
được xác định bằng tỷ số giữa số bản tin dữ liệu nhận được tại nút gốc 
và tổng số bản tin dữ liệu được gửi đi bởi tất cả các nút trong mạng. 
 N
 DDR(%) received .100% (2.10) 
 Ndata
 Trong đó: Nreceived là tổng số bản tin dữ liệu nhận được tại nút gốc, 
Ndata là tổng số bản tin dữ liệu được gửi bởi tất cả các nút trong mạng. 
2.3.1.3. Sự cân bằng năng lượng giữa các nút trong mạng 
 Thước đo đánh giá sự cân bằng năng lượng EIB (Energy 
Indicator Balance) giữa các nút trong mạng được xác định theo công 
thức sau: 
 N
 2 (2.11) 
 EIB(%)  ( EI EIi ) (%)
 i 1
 Trong đó: EI là chỉ số năng lượng còn lại trung bình trên các nút 
mạng. 
2.3.1.4. Thời gian sống của mạng 
 Thời gian sống của mạng có thể được định nghĩa là khoảng thời 
gian bắt đầu một truyền dẫn đầu tiên ở trong mạng và kết thúc khi tỷ 
lệ phần trăm các nút hết năng lượng dưới một ngưỡng cho trước. Giá 
trị ngưỡng được thiết lập tùy thuộc vào từng ứng dụng (có thể là 
100% hoặc thấp hơn). 
 18 
2.3.2. Mô hình đánh giá mô phỏng 
 Một mô hình cụm gồm 30 nút cảm biến được phân bố ngẫu nhiên 
trong mặt phẳng có kích thước 100m x 100m. Các nút mạng định kỳ 
sau 20s gửi một bản tin dữ liệu về nút gốc là nút số 30. Mô hình 
truyền thông vô tuyến được sử dụng trong mô phỏng là mô hình 
truyền thông UDI, trong đó phạm vi truyền thông hiệu quả là 30m và 
phạm vi ảnh hưởng của nhiễu là 50m. Các nút số 2, 5, 8, 10, 19, 24, 
27, 28, 29 có thể truyền thông trực tiếp đến nút gốc (nút số 30). Các 
nút còn lại phải thực hiện truyền thông theo mô hình đa chặng đến nút 
gốc. 
 Hình 2.14, 2.15, 2.16 lần lượt là kết quả mô phỏng đánh giá so 
sánh tỷ lệ các nút còn sống trong mạng, tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ 
liệu và sự cân bằng năng lượng giữa các nút mạng đối với giao thức 
CTP và giao thức EACTP trong kịch bản mô phỏng. 
Hình 2.13: Mô hình mô phỏng. Hình 2.14: So sánh ANR. 
 Hình 2.15: So sánh DDR. Hình 2.16: So sánh EIB. 
 Hình 2.14, 2.15 cho thấy tỷ lệ các nút còn sống trong mạng của 
giao thức EACTP cao hơn so với giao thức CTP. Tuy nhiên, g