پروتکل مسیریابی SPIN در شبکه های حسگر بی سیم

پروتکل مسیریابی SPIN در WSN

پروتکل مسیریابی SPIN یکی دیگر از پروتکل های مسیریابی مسطح (Flat Routing) است که در شبکه های حسگر بی سیم (WSN) به برای مسیریابی استفاده می شود. پروتکل مسیریابی SPIN از دسته پروتکل­ های تطبیق ­پذیر می باشد که تمامی اطلاعات در هر کدام از گره ها را به هر یک از گره ها در شبکه منتشر می­ سازد. این موضوع به کاربر این امکان را می دهد تا بتواند به هر گره Query ارسال و سریعا اطلاعات مورد نیاز را دریافت کند.

برتری این پروتکل­ ها اینجاست که هر یک از گره­ های که در نزدیکی هم قرار گرفته باشند، داده های آنها مشابه است، با توجه به این موضوع تنها اطلاعاتی را که دیگر حسگر ها ندارند را توزیع نمایند. پروتکل­ های خانواده SPIN از الگوریتم ­های مبادله داده بهره می برند. گره ­های که از پروتکل مسیریابی SPIN استفاده می کنند، یک نام سطح بالا را به منطور توصیف کامل داده جمع آوری شده مورد استفاده قرار می دهند که با آن Meta-data گفته می ­شود و قبل از اینکه هر گونه انتقال داده ای صورت گیرد Meta-data انجام می­ دهند. این عمل این اطمینان را می دهد تا هیچگونه داده افزونه به شبکه ارسال نخواهد شد که اصل مفهوم قالب Meta-data ، Application-specific می باشد.

به عنوان مثال در اگر حسگر ها تنها یک ناحیه تعیین شده ای را پوشش می­ دهند، احتمال دارد که شناسه خود آنها را برای گزارش Meta-data بکار برند. همچنین SPIN از سطح انرژی موجود گره اطلاع دارد و پروتکل را با توجه به اینکه چه مقدار انرژی دارد، سازگار می کند. تمامی داده ها در این پروتکل­ ها در سطح شبکه توزیع می شوند، حتی زمانی که یک کاربر درخواست هیچ داد ه­ای را نداده باشد.

برتری پروتکل مسیریابی SPIN نسبت به پروتکل مسیریابی سیا آسا

پروتکل مسیریابی SPIN مشکل پروتکل مسیریابی سیل­ آسا را برطرف می سازد و از این طریق به یک مقدار بهره ­وری انرژی دست می یابد. روش SPIN یک پروتکل سه مرحله­ ای می باشد، از این رو گره های حسگر جهت ارتباط از سه نوع پیام ADV­ ، REQ ، DATA استفاده می ­کنند. پیام نوع ADV به منظور اعلان داده جدید مورد استفاده قرار می گیرد، پیام REQ جهت درخواست داده و پیام DATA نیز برای پیام حقیقی می باشد.

زمانی که یک داده جدید بدست گره SPIN برسد و بخواهد که آن را به اشتراک بگذارد، پروتکل با انتشار یک پیام ADV شامل Meta-data شروع به کار خواهد کرد. در صورتی که یک همسایه به یک داده نیازمند باشد، یک پیام REQ برای DATA ارسال می کند و DATA به این گره همسایه ارسال می­ گردد.

بعد از این مراحل گره حسگر همسایه این عمل را با همسایه های خود تکرار می­ کند، از این رو همه ی ناحیه حسگر یک کپی از داده را دریافت می کنند. پروتکل­ های خانواده SPIN تعداد بسیار زیادی از پروتکل ها را شامل می شود. دو مورد از پروتکل اصلی و معروف آن روش SPIN1 و روش SPIN2 می باشد که قبل از انتقال داده، مذاکره تا از این طریق اطمینان حاصل کنند که تنها اطالاعات مفید منتقل می شود، از این رو هر یک از گره ها مدیریت منبع خودش را بر عهده دارد.

سایر پروتکل های مسیریابی SPIN

روش SPIN1 :

روش SPIN1 یک روش ساده دست تکانی حهت پراکنده کردن داده ها در یک شبکه بدون اتلاف می باشد که کار آن به صورت سه مرحله ای است و در هر مرحله، از یکی از پیام های ADV­ ، REQ ، DATA استفاده می کند. کار پروتکل وقتی آغاز خواهد شد که داده جدیدی بدست یک گره می رسد و تمایل دارد آن را پراکنده کند و این عمل را با نام گذاری داده جدید و همچنین ارسال یک پیام ADV به همسایه های خود انجام می دهد. با دریافت پیام ADV گره همسایه بررسی خواهد کرد که آیا از قبل داده مشابه ای دریافت کرده و یا درخواست انجام شده یا خیر.

در صورتی که تا به حال دریافت نشده باشد و حتی درخواست نیز ارسال نشده، گره همسایه جهت ارسال داده درخواست شده به فرستنده، یک پیام REQ به عنوان پاسخ ارسال می کند. پروتکل داده مورد نظر را با پیام DATA می فرستد و پاسخ آن، با پیام REQ تکمیل می گردد.

با توجه به اینکه این پروتکل جهت شبکه های بدون اتلاف طراحی شده، به آسانی می توانیم آن را جهت بکارگیری در شبکه های با اتلاف بالا تعمیم داد؛ به طوری که گره ها، به منطور جبران پیام های ADV از دست رفته، قادر هستن تا به طور متناوب این پیام ها را بفرستند و همینطور جهت جبران پیام های REQ و DATA از دست رفته، گره ها قادر خواهند بود تا داده های مورد نظر خود را در صورتی که در یک زمان تعین شده دریافت نشده باشد، مجددا درخواست ارسال کنند. همینطور در مورد شبکه های سیار در اگر که یک گره ببیند که همسایه های آن تغییر کرده است، قادر خواهد بود تا سریعت همه ی داده های خود را تبلیغ نماید.

روش SPIN2 :

روش SPIN2 یک فکر هوشمند و ساده برای صرفه جویی در منابع به SPIN1 اضافه می نماید. به طوری که زمانی که به اندازه منابع وجود داشته باشد، گره های SPIN2 مثل گره ها در روش SPIN1 از پروتکل سه مرحله ای بره می برند.

زمانی که یک گره می بیند که منبع انرژی پایینی دارد، خود را از طریق کاهش دادن شرکت خود در پروتکل با پیروی از قوانین جدید، مطابقت خواهد داد و در حالت کلی یک گره فقط زمانی در پروتکل شرکت خواهد کرد که مطمئن است قادر می باشد که همه ی مراحل دیگر پروتکل را بدون اینکه منابع انرژی از محدوده مشخص شده کمتر تر شود، به پاین برساند. اگر غیر این باشد، گره با در یافت کردن پیام ADV هیچگونه پیام REQ ایجاد نمی کند. این روش منجر به آن می شود که گره در زمانی که انرژی اش کمتر باشد، درگیر پیام های DATA نباشد.