Khảo sát một số giao thức định tuyến đa đường trong mạng cảm biến không dây và đề xuất xây dựng giao thức định tuyến đa đường định hướng đa sự kiện trong mạng

Nguyễn Thị Thu Hằng, Nguyễn Tiến Ban, Nguyễn Chiến Trinh
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Số 2 (CS.01) 2016 41
kHẢO SÁT MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG 
TRONG MẠNG CẢM BIẾN kHÔNG DÂY VÀ ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG 
GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG ĐỊNH HƯỚNG ĐA SỰ kIỆN TRONG MẠNG
Nguyễn Thị Thu Hằng, Nguyễn Tiến Ban, Nguyễn Chiến Trinh 
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Tóm tắt: Các giao thức định tuyến đa đường 
thường được áp dụng trong các mạng cảm biến 
không dây (Wireless Sensor Network - WSN) để 
cải thiện hiệu năng mạng và cũng đảm bảo việc 
truyền thông tin cậy hơn, giúp mạng có khả năng 
chịu lỗi tốt hơn. Bài báo khảo sát một số giao thức 
định tuyến đa đường trong mạng cảm biến không 
dây; cho thấy những lợi ích, hoạt động của chúng; 
phân loại các giao thức định tuyến đa đường và đề 
xuất xây dựng giao thức định tuyến đa đường định 
hướng đa sự kiện trong mạng cảm biến không dây. 
Từ khóa: định tuyến đa đường, mạng cảm biến 
không dây, đa sự kiện.
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Mạng cảm biến không dây (WSN) đã và đang là 
lĩnh vực nghiên cứu thu hút được nhiều sự quan 
tâm trong những năm gần đây [1].1 Những công 
nghệ không dây và vi cơ điện tử (MEMS) đã cho 
phép triển khai nhiều ứng dụng WSN trong lĩnh 
vực quân sự, giao thông, y tế, môi trường, sức 
khỏe, công nông nghiệp... và trong hệ sinh thái IoT 
thì cảm biến không dây là thành phần thiết yếu. 
Những đặc điểm riêng biệt của mạng cảm biến như 
số lượng cảm biến lớn; dung lượng, khả năng xử lý 
và năng lượng hạn chế; hình trạng mạng (topology) 
thường xuyên thay đổi kết hợp với những yêu cầu 
hiệu năng đa dạng của nhiều loại ứng dụng khác 
nhau đã đặt ra nhiều thách thức trong việc xây 
dựng các giao thức truyền thông cho mạng, đặc 
Tác giả liên hệ: Nguyễn Thị Thu Hằng
Email: hangntt@ptit.edu.vn 
Đến tòa soạn: 23/7/2016, chỉnh sửa: 30/8/2016, chấp nhận đăng: 
03/9/2016. 
biệt là giao thức định tuyến [2, 3]. Hầu hết các giao 
thức định tuyến trong WSN được thiết kế theo giải 
pháp đơn đường, khi đó nút nguồn sẽ lựa chọn một 
đường thỏa mãn yêu cầu hiệu năng của ứng dụng 
để chuyển lưu lượng về nút gốc. 
Mặc dù việc tìm đơn đường có thể thực hiện đơn 
giản với độ phức tạp tính toán thấp và sử dụng ít 
tài nguyên mạng song nó lại có nhược điểm là khi 
mạng có sự thay đổi (nút hay liên kết bị sự cố) thì 
lại không đáp ứng nhanh và xét về tổng thể thì lại 
làm giảm thông lượng mạng tối đa có thể đạt được. 
Vì vậy, nhiều giao thức định tuyến đa đường đã 
được nghiên cứu và phát triển để khắc phục những 
nhược điểm trên [4]. 
Tuy nhiên, những đặc điểm cố hữu của mạng cảm 
biến (như giới hạn về năng lượng, năng lực lưu 
trữ và xử lý thông tin; đường truyền vô tuyến cự 
ly ngắn dễ bị phading và xuyên nhiễu...) lại đặt ra 
nhiều thách thức với việc thiết kế giao thức định 
tuyến đa đường. Thêm vào đó, với mạng cảm biến 
đa sự kiện thì sẽ có nhiều kiểu sự kiện có yêu cầu 
chất lượng truyền thông khác nhau như độ trễ, tốc 
độ, độ tin cậy, độ ưu tiên... [5, 6, 7]. Vậy nếu chọn 
định tuyến là giải pháp đáp ứng yêu cầu này thì 
cần có sự linh hoạt trong việc lựa chọn tiêu chí 
định tuyến đa đường ứng với từng loại sự kiện. 
Cho đến nay mới có nghiên cứu ứng dụng định 
tuyến đa đường để giải quyết yêu cầu về hai loại sự 
kiện quan trọng và không quan trọng [7], chưa có 
nghiên cứu về định tuyến đa đường nào giải quyết 
yêu cầu cho nhiều hơn hai loại sự kiện với yêu cầu 
truyền thông khác nhau.
KHẢO SÁT MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY...
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG42 Số 2 (CS.01) 2016
II. ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG WSN 
A. Lợi ích của định tuyến đa đường trong WSN
Kỹ thuật định tuyến đa đường cho thấy tính hiệu 
quả trong việc cải thiện hiệu năng mạng cảm biến 
không dây, kỹ thuật này giúp tìm ra những con 
đường thay thế giữa nguồn tin và điểm thu thập 
thông tin để vượt qua những hạn chế của mạng cảm 
biến không dây WSN như giới hạn về năng lượng, 
năng lực lưu trữ và xử lý thông tin (Bảng I).
Bảng I. Những lợi ích của định tuyến 
đa đường trong WSN
Tin cậy 
và khả 
năng 
chịu 
lỗi
Ý tưởng ban đầu của việc sử dụng giải pháp 
định tuyến đa đường trong WSN là để thay 
thế đường đi của thông tin trong mạng trong 
trường hợp đường truyền bị lỗi (nút hoặc liên 
kết bị lỗi) và để việc truyền dữ liệu được tin cậy 
[8]. 
Các tuyến đường có thể được sử dụng song 
hành để tăng tính tin cậy cho mạng: 
- Có thể truyền các bản sao của gói tin qua 
nhiều đường khác nhau.
- Có thể sử dụng mã khóa để tăng tính tin cậy 
cho việc truyền tin trên mạng.
Giảm 
nghẽn, 
tăng 
thời 
gian 
sống 
 Việc dàn trải lưu lượng trên nhiều tuyến đường 
để cân bằng tải sẽ làm giảm nghẽn trên một 
vài liên kết, đặc biệt với một vài ứng dụng cảm 
biến có lưu lượng lớn và tránh sự xuất hiện các 
nút nghẽn cổ chai, đồng thời có thể làm gia 
tăng thời gian sống của mạng do năng lượng 
cho chuyển tiếp thông tin được dàn trải trên 
nhiều tuyến đường. 
 Cải 
thiện 
QoS
Hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) thông qua các 
thông số như thông lượng, trễ đầu cuối, tỷ lệ 
truyền dữ liệu thành công là những mục tiêu 
quan trọng trong việc thiết kế các giao thức 
định tuyến đa đường cho nhiều loại mạng 
khác nhau. 
- Tổng hợp thông lượng: Tách dữ liệu đi tới 
cùng đích trên nhiều dòng dữ liệu khác nhau 
trong khi mỗi dòng được định tuyến trên một 
tuyến đường riêng sau đó hợp lại thành thông 
lượng hiệu dụng. Chiến lược này rất có lợi khi 
mà nút có nhiều liên kết có băng thông thấp 
song lại yêu cầu gửi dữ liệu với tốc độ lớn hơn 
so với khả năng của mỗi liên kết riêng biệt.
- Trễ được giảm thiểu trong định tuyến đa 
đường vì các tuyến dự phòng được xác định 
ngay trong quá trình khám phá tuyến.
B. Các hoạt động của giao thức định tuyến đa đường 
trong WSN
Có ba hoạt động cơ bản trong định tuyến đa đường 
là khám phá tuyến, phân bố lưu lượng và duy trì 
tuyến [4] (Bảng II). 
Bảng II. Các hoạt động trong giao thức định 
tuyến đa đường trong WSN
Khám 
phá 
tuyến 
Vì truyền dữ liệu trong WSN thường được 
thực hiện qua kỹ thuật chuyển tiếp dữ liệu 
đa chặng nên chức năng chính của tiến trình 
khám phá tuyến là xác định tập các nút trung 
gian cần chọn để tạo ra một vài tuyến đường 
từ nút nguồn tới nút thu thập thông tin. 
Có ba loại tuyến đường hay được xét dựa trên 
sự giao nhau: (a) Đường không có nút giao 
nhau; (b) Đường không có chặng giao nhau 
và (c) Đường có chặng giao nhau.
A 
(c) 
B 
D E 
C 
F A 
B 
C F 
E 
G 
A B D E C 
G 
(a) (b) 
D 
F 
Phân 
bố lưu 
lượng
Việc phân bố lưu lượng trong định tuyến đa 
đường cần được tối ưu thông qua điều khiển 
luồng. 
-Số lượng đường: Có thể sử dụng một đường 
và các đường khác dùng để dự phòng hoặc 
có thể sử dụng đa đường theo kiểu quay 
vòng, mỗi thời điểm chỉ có một đường truyền 
tin hoặc đa đường truyền tin cùng thời điểm. 
- Phân bố lưu lượng: Chiến lược phân bố lưu 
lượng được dùng để giải quyết cách phân 
bố dữ liệu cho nhiều đường, có thể chia đều 
hoặc chia theo tỉ lệ nhất định. 
Duy trì 
tuyến 
Trong định tuyến đa đường, việc khám phá 
tuyến đường để duy trì việc truyền dữ liệu có 
thể được thực hiện khi một trong các tuyến 
bị lỗi, khi tất cả các tuyến đều lỗi hoặc khi 
một số lượng nhất định tuyến bị lỗi. 
III. PHÂN LOẠI GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 
ĐA ĐƯỜNG 
Với mạng cảm biến thu thập thông tin định kỳ thì 
mạng thường được phân cụm và đường đi thường 
Nguyễn Thị Thu Hằng, Nguyễn Tiến Ban, Nguyễn Chiến Trinh
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Số 2 (CS.01) 2016 43
được thiết lập qua các nút chủ cụm tới trạm gốc 
(sink), với mạng cảm biến theo sự kiện thì đường 
đi bắt nguồn từ nút cảm biến qua các nút trung gian 
về trạm gốc. Dựa trên cơ cấu chọn đa đường và 
phân bố lưu lượng trong mạng có thể chia các giao 
thức định tuyến đa đường trong WSN thành bốn 
loại là định tuyến thay thế, định tuyến cân bằng 
tải, định tuyến hiệu quả năng lượng và định tuyến 
truyền dữ liệu tin cậy (Hình 1) (hiệu chỉnh từ [4, 
8]). Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn đề xuất một 
số giao thức định tuyến đa đường có tính chất kết 
hợp của các loại định tuyến này.
A. Định tuyến thay thế
Định tuyến đa đường trong WSN 
Định tuyến thay thế 
- Directed 
Diffusion 
- Braided 
Multipath Routing 
- REAR 
Định tuyến cân bằng tải 
- M-MPR 
- Nhận biết năng 
lượng cân bằng tải 
Định tuyến truyền dữ 
liệu tin cậy 
- ReInForm 
- H-SPREAD 
- Định tuyến 
đa đường N tới 1 
- MMSPEED 
- DCHT 
- EQSR 
Định tuyến hiệu quả 
năng lượng 
- MR2 
- EECA 
- LIEMRO 
Định 
tuyến 
song 
song 
Định tuyến 
kết hợp
CMRP
Giao thức 
định tuyến 
cân bằng 
tải thích 
nghi cho 
WSN định 
hướng dịch 
vụ
tS EL
Hình 1. Phân loại giao thức định tuyến 
 đa đường trong WSN
Tuyến thay thế được sử dụng thay cho tuyến đường 
chính khi gặp sự cố. Định tuyến kiểu này chỉ cho 
một tuyến đường hoạt động ở một thời điểm. Định 
tuyến thay thế giúp mạng có thể chấp nhận tuyến 
lỗi và giảm tần suất định tuyến trong tiến trình 
phục hồi sau lỗi [4]. 
• Directed Diffusion: Cung cấp cơ cấu cho trạm 
gốc gửi yêu cầu về thông tin cần quan tâm theo 
kiểu tràn lụt tới các cảm biến để các nút trung 
gian thiết lập đường gửi dữ liệu cần quan tâm 
dọc theo tuyến về trạm gốc [9]. 
• Định tuyến đa đường có giao nhau (Braided 
Multipath Routing): là giao thức định tuyến 
đa đường cải tiến để cung cấp tuyến đường 
chịu được lỗi cho mạng cảm biến không dây. 
Giao thức này sử dụng giải pháp tương tự như 
Directed Diffusion để tạo một số tuyến đường 
giao nhau một phần [10]
• REAR (Định tuyến nhận thức năng lượng và tin 
cậy): Xem xét năng lượng còn lại của mỗi cảm 
biến khi thiết lập các đường định tuyến và hỗ 
trợ giao thức đa đường để truyền dữ liệu tin cậy. 
REAR còn cho phép mỗi nút cảm biến xác nhận 
việc truyền tin thành công tới nút khác bằng 
việc truyền gói phản hồi DATA-ACK [11].
B. Định tuyến cân bằng tải
Mục đích chính của cân bằng tải là sử dụng tài 
nguyên mạng sẵn có để tối thiểu nguy cơ nghẽn 
lưu lượng. Khi một liên kết bị quá tải và gây nghẽn, 
giao thức định tuyến đa đường có thể được chọn để 
chuyển lưu lượng qua những tuyến đường thay thế 
để làm giảm gánh nặng của tuyến đường bị nghẽn. 
Có thể thực hiện cân bằng tải qua việc dàn lưu 
lượng lên nhiều tuyến để làm giảm nghẽn và hiện 
tượng thắt nút cổ chai [8]. 
• M-MPR (Định tuyến đa đường dạng lưới): 
Định tuyến đa đường không giao nhau, cải 
thiện hiệu quả về lưu lượng bằng cách phân 
tải lưu lượng lên nhiều tuyến thay vì chỉ trên 
một tuyến. M-MPR có hai hoạt động: (1) Phía 
nguồn phân tích độc lập và chuyển tiếp gói một 
cách lựa chọn trên nhiều tuyến khác nhau; (2) 
Nhân rộng dữ liệu dựa trên việc phát đồng thời 
các gói sao chép qua nhiều tuyến khác nhau. 
Khi tái thiết lập tuyến, thông tin về vị trí nút và 
năng lượng còn lại được trao đổi [12]. 
• Giao thức định tuyến đa đường nhận thức năng 
lượng cân bằng tải: Sử dụng cơ cấu định tuyến 
KHẢO SÁT MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY...
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG44 Số 2 (CS.01) 2016
đa đường có nhận thức năng lượng và lựa chọn 
tuyến cân bằng tải dựa trên mô hình truyền 
thông bầu cử-phản hồi. Các tuyến đa đường 
từ mỗi cảm biến về trạm gốc được tạo ra khi 
truyền tràn lụt bản tin bầu cử. Việc lựa chọn 
đường có thể là ngẫu nhiên hoặc dựa trên việc 
sử dụng năng lượng của các nút lân cận. Định 
tuyến đa đường xây dựng nên một cấu trúc lưới 
cho việc phản hồi dữ liệu, nó làm giảm nghẽn, 
phân phối năng lượng sử dụng đều hơn và cải 
thiện việc truyền tin cậy dữ liệu [13].
C. Định tuyến hiệu quả năng lượng
Một trong những mục tiêu của giao thức định tuyến 
hiệu quả năng lượng là lựa chọn đường tốt nhất 
để tổng năng lượng tiêu thụ của mạng được giảm 
thiểu. Định tuyến năng lượng tối thiểu có nhược 
điểm là các nút sẽ tiêu thụ năng lượng rất khác 
nhau, những nút trên tuyến đường năng lượng tối 
thiểu sẽ nhanh chóng cạn kiệt năng lượng trong khi 
các nút khác thì không mất năng lượng là mấy và 
điều này sẽ dẫn đến việc một số nút bị chết sớm. 
Một mục tiêu khác của định tuyến hiệu quả năng 
lượng là để tối đa thời gian sống (là khoảng thời 
gian từ khi hệ thống bắt đầu hoạt động đến khi một 
nút hết năng lượng hoặc đến khi một số lượng nút 
nhất định bị hết năng lượng hoặc đến khi mạng bị 
chia cắt - một phần mạng không truyền được dữ 
liệu về điểm thu). Định tuyến hiệu quả năng lượng 
rất coi trọng việc nhận thức năng lượng để tránh 
những nút có năng lượng còn lại thấp và tìm ra 
những nút có năng lượng cao hơn để chuyển tiếp 
thông tin hiệu quả [4].
• MR2 (Định tuyến tối đa vô tuyến đa đường 
không giao nhau): Mục tiêu chính của giao 
thức định tuyến này là cung cấp băng thông 
cần thiết cho những ứng dụng đa phương tiện 
qua các tuyến đường không nhiễu (tách biệt vô 
tuyến) trong khi vẫn kéo dài thời gian sống của 
mạng. Để đạt được cả hai mục tiêu này, chỉ 
một tuyến đường được tạo ra cho một phiên 
truyền thông cụ thể, các đường bổ sung chỉ 
được hình thành khi có yêu cầu, cụ thể là trong 
trường hợp nghẽn hoặc thiếu băng thông. Khi 
một đường đã được chọn thì toàn bộ các nút 
gây nhiễu sẽ buộc phải ở trạng thái thụ động 
(nút đó sẽ không tham gia vào tiến trình chọn 
đường và có thể chuyển sang trạng thái ngủ 
hoặc rỗi), như vậy nó sẽ không gây nhiễu cho 
đường định tuyến đã chọn và tiết kiệm được 
năng lượng cho mạng [14]. 
• EECA (Giải thuật định tuyến hiệu quả năng 
lượng và đa đường không giao nhau có nhận 
biết va chạm): Sử dụng đặc tính quảng bá tự 
nhiên của truyền thông không dây để tránh va 
chạm giữa hai tuyến mà không phải thêm tiêu 
đề. Thêm vào đó, giao thức này giới hạn việc 
gửi tràn lụt bản tin trong quá trình khám phá 
tuyến và điều chỉnh công suất phát của nút với 
sự hỗ trợ của thông tin về vị trí [15]. 
• LIEMRO (Giao thức định tuyến đa đường hiệu 
quả năng lượng có xen nhiễu thấp): Được thiết 
kế để cải thiện tỷ lệ truyền gói, thời gian sống 
và trễ thông qua việc khám phá nhiều đường 
không giao nhau, tối thiểu hóa xen nhiễu giữa 
nút nguồn và trạm gốc. Ngoài ra LIEMRO còn 
có giải thuật cân bằng tải để phân phối lưu 
lượng nút nguồn lên nhiều đường dựa trên chất 
lượng tương quan của mỗi đường. Các đường 
mở thêm chỉ được thiết lập nếu nó không làm 
giảm tỉ lệ nhận dữ liệu ở trạm gốc [16]. 
D. Định tuyến truyền dữ liệu tin cậy
Các tuyến đường có thể được dùng đồng thời để 
gửi nhiều bản sao dữ liệu trên các tuyến đường 
khác nhau nhằm cải thiện độ tin cậy, miễn là còn 
một trong nhiều đường không bị lỗi thì đích sẽ 
vẫn nhận được dữ liệu. Để tăng tỉ lệ truyền dữ liệu 
thành công, dữ liệu sao chép được truyền đi và tới 
đích trên nhiều đường khác nhau [4].
• ReInForm (Chuyển tiếp thông tin tin cậy sử 
dụng đa đường): Trong cơ cấu này, nhiều bản 
sao của cùng một gói được truyền trên các 
tuyến lựa chọn ngẫu nhiên. Giả sử là gói được 
định hướng tới trạm gốc và mỗi nút đều biết 
khoảng cách tới trạm gốc cũng như khoảng 
cách của tất cả các nút lân cận. Việc nhân gói 
có thể  ...  cậy bằng cách 
tách các gói tin gửi lên các đường định tuyến 
khác nhau theo tỉ lệ chiếm dụng đường [24]. 
• tS EL là giao thức định tuyến đa đường cân 
bằng tải, an toàn và hiệu quả năng lượng. Giao 
thức này cho phép điều chỉnh công suất truyền 
tin và sử dụng các tuyến đường không có nút 
giao nhau và san tải hiệu quả trên đó. Giao thức 
này còn sử dụng khóa công cộng RSA và giải 
thuật băm MD5 để gia tăng tính an toàn cho 
mạng [25]. 
KHẢO SÁT MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY...
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG46 Số 2 (CS.01) 2016
IV. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG 
GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG 
ĐỊNH HƯỚNG ĐA SỰ KIỆN (MULTIEVENT-
DRIVEN MULTIPATH ROUTING –MEMPR) 
CHO MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
A. Cơ sở lý thuyết và thực tế
Cho tới nay đã có khá nhiều nghiên cứu cải thiện 
hiệu năng mạng cảm biến đa sự kiện. Các nghiên 
cứu thường tập trung vào việc tăng hiệu quả sử 
dụng năng lượng và kéo dài thời gian sống, khá 
nhiều nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật nén dữ liệu 
[26], phân cụm trong mạng [27], tránh nghẽn (có 
thể can thiệp ở lớp vận chuyển), kỹ thuật cân bằng 
tải [28], định tuyến đa chặng, đa đường (đã khảo 
sát ở trên), MAC hợp tác ... Tuy nhiên đối với kỹ 
thuật định tuyến đa đường cho mạng đa sự kiện 
thì mới có nghiên cứu của nhóm Sutagundar [7] 
là giao thức định tuyến đa đường trong đó trạm 
gốc (sink) tìm đường đi dựa vào trọng số đường 
đi thông qua các tham số hiệu quả liên kết, thông 
số năng lượng và khoảng cách chặng; chọn đơn 
đường có trọng số đường đi cao nhất với sự kiện 
không nghiêm trọng và chọn đa đường với sự kiện 
quan trọng cần truyền thông tin cậy. 
 Với ứng dụng mạng cảm biến cảnh báo cháy rừng 
sẽ có nhiều yêu cầu truyền thông khác nhau của 5 
cấp độ cảnh báo [29]. Bảng III mô tả các cấp độ 
cảnh báo để có thể thấy rõ yêu cầu từ ứng dụng đối 
với mạng cảm biến. 
- Cấp 1 và cấp 2: Nguy cơ cháy rừng còn thấp, 
khả năng cháy rừng nhỏ nên tần suất gửi thông 
tin về sự kiện này cũng sẽ ít hơn. Thông tin 
truyền về không quá cấp thiết, ngưỡng cảnh 
báo nhỏ nên không yêu cầu cao về tính đáp 
ứng và độ chính xác.
- Cấp 3 và 4: Có nguy cơ xảy ra cháy rừng, tần 
suất gửi thông tin về sự kiện này cao hơn hai 
cấp trên và cần có yêu cầu cao hơn về tính đáp 
ứng cũng như độ chính xác.
- Cấp 5: Cấp cảnh báo cao nhất, có nguy cơ xảy 
ra cháy lớn và lan nhanh, vì thế tần suất gửi 
thông tin về nhiều, cần đáp ứng nhanh và chính 
xác.
Bảng III. Các cấp độ cảnh báo cháy rừng
Cấp 
độ Tên cấp độ Mô tả Tần suất đo
1 Thấp Ít có khả năng cháy rừng
10 phút/lần
2 Trung bình Có khả năng cháy rừng
3 Cao Có khả năng dễ dàng cháy rừng
5 phút/lần
4 Nguy hiểm Rất dễ xảy ra cháy rừng lớn
5 Cấp cực kỳ nguy hiểm
Nguy cơ cháy lớn, 
tốc độ lan rất nhanh 1 phút/lần
B. Đề xuất xây dựng giao thức định tuyến đa đường 
định hướng đa sự kiện cho mạng cảnh báo cháy rừng
Với thực tế về mạng cảm biến cảnh báo cháy rừng 
và dựa trên những phân tích về các giao thức định 
tuyến đa đường cho WSN, nhóm nghiên cứu đề 
xuất xây dựng giao thức định tuyến đa đường linh 
hoạt hướng theo đa sự kiện cho mạng cảm biến 
không dây. Mục tiêu cụ thể là xây dựng giao thức 
định tuyến đa đường thích nghi có tính đến mức độ 
quan trọng của sự kiện trong mạng cảm biến, bên 
cạnh đó làm tăng hiệu quả truyền thông, giảm thời 
gian đáp ứng với sự kiện quan trọng và kéo dài thời 
gian sống cho mạng (Bảng IV tổng hợp đặc điểm 
và yêu cầu của giao thức định tuyến đề xuất). 
Với 5 cấp cảnh báo ở trên, nhóm tác giả đề xuất xây 
dựng cơ chế định tuyến định hướng sự kiện (event-
driven) cho mạng cảm biến sử dụng 3 kiểu sự kiện 
trong mạng với yêu cầu truyền thông khác nhau. 
Để tiết kiệm năng lượng cho mạng định hướng sự 
kiện, cơ chế tìm đường chỉ được kích hoạt khi có 
sự kiện (kích hoạt tại nút nguồn) và chỉ những nút 
lân cận đủ năng lượng cho việc chuyển tiếp gói tin 
cho sự kiện, gần trạm gốc hơn mới được xét làm 
nút chuyển tiếp trong quá trình tìm đường. Ngoài 
ra, ứng với tính chất khác biệt của mỗi sự kiện, 
cách thức tìm đường và chuyển tiếp dữ liệu cũng 
được thiết kế riêng cho từng sự kiện như sau:
- Sự kiện loại 1: tương ứng với cấp cảnh báo 1 
và 2. Lựa chọn định tuyến đơn đường vì sự 
kiện này không yêu cầu cao về tính đáp ứng 
và độ chính xác. Không sử dụng cơ chế ưu tiên 
cho loại sự kiện này. 
Nguyễn Thị Thu Hằng, Nguyễn Tiến Ban, Nguyễn Chiến Trinh
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Số 2 (CS.01) 2016 47
- Sự kiện loại 2: tương ứng với cấp cảnh báo 3 
và 4. Lựa chọn định tuyến đa đường vì sự kiện 
này có yêu cầu cao hơn về tính đáp ứng và độ 
chính xác. Tìm hai đường thay vì gửi tràn lụt 
để giảm bớt bộ nhớ tại các nút. Sự kiện này có 
độ ưu tiên trung bình giữa hai sự kiện loại 1 và 
3. Việc chuyển tiếp lưu lượng được chia trên 
hai đường để tăng tính tin cậy và không quá 
tiêu hao năng lượng so với việc sao chép gói. 
- Sự kiện loại 3: tương ứng với cấp cảnh báo 5 - 
cấp cảnh báo cao nhất. Lựa chọn định tuyến đa 
đường vì sự kiện này có yêu cầu cao về tính đáp 
ứng và độ chính xác. Tìm hai đường để giảm 
bớt bộ nhớ tại các nút. Sự kiện này có độ ưu 
tiên cao nhất nên cần can thiệp vào việc xử lý 
ưu tiên tìm đường và chuyển tiếp ưu tiên gói tin 
tại các nút trung gian. Để tăng cường hơn nữa 
tính tin cậy, các gói tin thông báo sự kiện này sẽ 
được sao chép và gửi đồng thời trên hai đường.
Bảng IV. Yêu cầu cho việc xây dựng giao thức định tuyến đa 
đường định hướng đa sự kiện tương ứng 
với các cấp độ cảnh báo cháy rừng
Yêu cầu cho việc xây dựng giao thức định tuyến đa 
đường định hướng đa sự kiện
Mã 
kiểu sự 
kiện
Yêu cầu 
ứng dụng
Phương thức định 
tuyến dựa trên sự kiện
Tần suất 
gửi gói
1
Độ ưu tiên 
thấp nhất 
(không ưu 
tiên).
Đơn đường. Không 
được ưu tiên trong 
quá trình định tuyến 
và chuyển dữ liệu ở 
nút trung gian so với 
sự kiện loại 2, 3.
10 phút/
lần
2
Độ ưu tiên 
vừa phải, 
cần tin cậy
Hai đường, truyền san 
tải trên hai đường để 
tăng tính tin cậy. Ưu 
tiên trong định tuyến 
và xử lý gói tin tại nút 
trung gian hơn sự 
kiện loại 1.
5 phút/
lần
3
Độ ưu tiên 
cao nhất, 
cần tin cậy 
và nhanh
Hai đường, truyền 
bản sao trên hai 
đường để tăng tính 
tin cậy. Ưu tiên mức 
cao nhất trong định 
tuyến và xử lý gói tin 
tại nút trung gian.
1 phút/
lần
V. KẾT LUẬN
Định tuyến đa đường là một trong những giải pháp 
hiệu quả để nâng cao chất lượng mạng, cung cấp 
tính an toàn cho việc truyền tin và cải thiện dung 
lượng của mạng cảm biến khi lưu lượng tăng cao. 
Nhiều giao thức định tuyến đa đường đã được 
nghiên cứu cho mạng cảm biến không dây và tiếp 
tục được cải tiến để không những sử dụng năng 
lượng hiệu quả mà còn đảm bảo chất lượng dịch vụ 
cho những yêu cầu ứng dụng mới, đặc biệt là với 
ứng dụng cần nhiều tiêu chí chất lượng khác nhau. 
Bài báo cho cái nhìn tổng quan về định tuyến đa 
đường trong mạng cảm biến không dây và đề xuất 
giao thức định tuyến linh hoạt phù hợp với các sự 
kiện trong mạng cảm biến.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] I.F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, 
E. Cayirci. A Survey on Sensor Networks. 
IEEE Commun. Mag., vol. 40, no. 8, pp. 102-
114, 2002.
[2] J.N. Al-Karaki, A.E. Kamal. Routing techniques 
in wireless sensor networks: a survey. IEEE 
Wireless Communications (Volume:11 , 
Issue: 6 ), pp. 6 - 28, Dec. 2004.
[3] N.A. Pantazis, S.A. Nikolidakis, D.D. 
Vergados. Energy-Efficient Routing 
Protocols in Wireless Sensor Networks: A 
Survey. IEEE Communications Surveys & 
Tutorials (Volume:15 , Issue: 2 ), pp. 551 – 
591, 2013.
[4] R. Marjan, D. Behnam, A.B. Kamalrulnizam, 
L. Malrey. Multipath Routing in Wireless 
Sensor Networks: A Survey and Research 
Challenges, Sensors ISSN 1424-8220, 2012, 
12, pp. 650-685. 
[5] B.H. Faisal, C. Yalcin, A.S. Ghalib. A 
Multievent Congestion Control Protocol for 
Wireless Sensor Networks. EURASIP Journal 
on Wireless Communications and Networking, 
Volume 2008, Article ID 803271, pp.1-12. 
[6] A.S. Ghalib, B. Muslim, B.A. Özgür. Multi-
Event Adaptive Clustering (MEAC) Protocol 
for Heterogeneous Wireless Sensor Networks. 
Proc. The IFIP Fifth Annual Mediterranean Ad 
KHẢO SÁT MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐA ĐƯỜNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY...
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG48 Số 2 (CS.01) 2016
Hoc Networking Workshop (Med-Hoc-Net 
2006), pp. 30-37. 
[7] A.V. Sutagundar, S.S. Manvi. Location aware 
event driven multipath routing in Wireless 
Sensor Networks: Agent based approach. 
Egyptian Informatics Journal, Volume 14, 
Issue 1, March 2013, pp. 55–65. 
[8] M. Mohamad, T. Maryam. Multipath Routing 
protocols in Wireless Sensor Networks: A 
Survey and Analysis. International Journal 
of Future Generation Communication and 
Networking, Vol.6, No.6, 2013, pp. 181-192.
[9] C. Intanagonwiwat, R. Govindan, D. Estrin. 
Directed diffusion for wireless sensor 
networking. IEEE/ACM Transactions on 
Networking (Volume:11, Issue: 1 ), pp 2 – 16, 
Feb 2003.
[10] G. Deepak, G. Ramesh, S. Scott, E. Deborah. 
Highly Resilient, Energy Efficient Multipath 
Routing in Wireless Sensor Networks. Mobi 
HOC2001, Long Beach, CA, USA, pp. 251-254. 
[11]. H. Hassanein, J. Luo. Reliable Energy Aware 
Routing In Wireless Sensor Networks, Second 
IEEE Workshop on Dependability and Security 
in Sensor Networks and Systems , 24-28 April 
2006 , pp. 54 – 64.
[12] D. Swades, Q. Chunming, W. Hongyi. Meshed 
multipath routing with selective forwarding: an 
efficient strategy in wireless sensor networks, 
Computer Networks 43 (2003), pp. 481-497.
[13] H. Xiaoyan, G. Mario, W. Hanbiao, L. Clare. 
Load Balaced, Energy-Aware Communications 
for Mars Sensor Networks, Aerospace 
Conference Proceedings, 2002. IEEE, Volume: 
3, Pages: 3-1109 - 3-1115 vol.3
[14] M. Moufida. Maximally Radio-Disjoint 
Multipath Routing for Wireless Multimedia 
Sensor Networks, WmuNeP’08, October 27, 
2008,Vancouver, BC, Canada.
[15] W. Zijian, B. Eyuphan, K.S. Boleslaw. 
Energy Efficient Collision Aware Multipath 
Routing for Wireless Sensor Networks, Proc. 
International Conference on Communication, 
ICC09, Dresden Germany, June 14-18, 2009, 
pp. 1-5.
[16] R. Marjan, D. Behnam, Shukor Abd Razak, 
Kamalrulnizam Abu Bakar, LIEMRO: 
A Low-Interference Energy-Efficient 
Multipath Routing Protocol for Improving 
QoS in Event-Based Wireless Sensor 
Networks, Fourth International Conference 
on Sensor Technologies and Applications 
(SENSORCOMM), 2010, pp. 551-557. 
[17] B. Deb, S. Bhatnagar, B. Nath. ReInForM: 
reliable information forwarding using multiple 
paths in sensor networks, IEEE International 
Conference on Local Computer Networks, 
2003, pp. 406 – 415. 
[18] L. Wenjing. An efficient N-to-1 multipath 
routing protocol in wireless sensor networks, 
IEEE International Conference on Mobile 
Adhoc and Sensor Systems Conference, 2005, 
pp. 665– 672.
[19] L. Wenjing, K. Younggoo. H-SPREAD: a 
hybrid multipath scheme for secure and reliable 
data collection in wireless sensor networks, 
IEEE Transactions on Vehicular Technology 
2006, Volume: 55, Issue: 4, pp. 1320 – 1330.
[20] E. Felemban, L. Chang-Gun, E. Ekici. 
MMSPEED: multipath Multi-SPEED protocol 
for QoS guarantee of reliability and. Timeliness 
in wireless sensor networks , IEEE Transactions 
on Mobile Computing, 2006, Volume: 5, Issue: 
6, pp. 738 – 754.
[21] L. Shuang, N. Raghu, L. Cong, L. Alvin. 
Efficient Multi-Path Protocol for Wireless 
Sensor Networks, International Journal 
of Wireless & Mobile Networks (IJWMN), 
Vol. 2, No. 1, pp. 110-130, Feb. 2010.
[22] Y. Bashir, B. Jalel. An energy efficient and QoS 
aware multipath routing protocol for wireless 
sensor networks, 2009 IEEE 34th Conference 
on Local Computer Networks, pp. 93 – 100.
[23] S. Suraj, K.J. Sanjay. Cluster based Multipath 
Routing Protocol for Wireless Sensor Networks, 
ACM SIGCOMM Computer Communication 
Review, Vol. 45, No. 2, April 2015, pp. 15-20. 
[24] L. Shancang, Z. Shanshan, W. Xinheng, Z. 
Kewang, L. Ling. Adaptive and Secure Load-
Balancing Routing Protocol for Service-
Oriented Wireless Sensor Networks, IEEE 
Nguyễn Thị Thu Hằng, Nguyễn Tiến Ban, Nguyễn Chiến Trinh
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Số 2 (CS.01) 2016 49
Systems Journal 2014, Volume:8, Issue: 3, pp. 
858 – 867.
[25] M. Yuvaraju, K.S.S. Rani. Secure energy 
efficient load balancing multipath routing 
protocol with power management for wireless 
sensor networks, 2014 International Conference 
on Control, Instrumentation, Communication 
and Computational Technologies (ICCICCT), 
10-11 July 2014, pp. 331 – 335. 
[26] Nguyễn Thị Thu Hằng, Các giải pháp nén dữ 
liệu thực tế trong mạng cảm biến không dây, 
Tạp chí CNTT&TT ISSN:1859-3550, Kỳ 1, 
tháng 1, tr44-50, 2013.
[27] Nguyễn Thị Thu Hằng, Phan Lễ Hải, Các kỹ 
thuật cân bằng tải trong mạng cảm biến không 
dây, Tạp chí CNTT&TT ISSN:1859-3550, Kỳ 
1, tháng 3, tr17-22, 2014.
[28] Nguyễn Thị Thu Hằng, Các giải thuật phân 
cụm cho mạng cảm biến không dây không 
đồng nhất, Tạp chí CNTT&TT ISSN:1859-
3550, Kỳ 1, tháng 10, tr13-20, 2014.
[29] Trần Văn Hùng, Võ Quang Minh và Võ Thị 
Gương, Xây dựng phương pháp cảnh báo cháy 
rừng ở khu vực vườn quốc gia U Minh Hạ, Cà 
Mau, dưới sự hỗ trợ của hệ thống thông tin địa 
lý (GIS), Tạp chí Khoa học 2010:14, tr97-106 
Trường Đại học Cần Thơ.
A SURVEY ON MULTIPATH ROUTING 
PROTOCOLS AND PROPOSAL 
OF A MULTIPATH ROUTING 
RPOTOCOL FOR MULTIEVENT 
WITH DIFFERENT COMMUNICATION 
REQUIREMENTS IN WSN 
Abstract: Multipath routing protocols in wireless 
sensor networks (WSN) improve network 
performance, provide reliable communication and 
also fault-tolerance. This paper investigates various 
multipath routing protocols in WSN; shows their 
benefits, elements and classifications; and proposes 
a multipath routing protocol for multievents with 
different communication requirements in WSN.
Keyword: Multipath routing, wireless sensor 
networks, multievents.
Nguyễn Thị Thu Hằng, nhận 
học vị Thạc sĩ năm 2003 tại AIT, 
Thái Lan. Hiện đang đang công 
tác và là nghiên cứu sinh tại Học 
viện Công nghệ Bưu chính Viễn 
thông. Lĩnh vực nghiên cứu: 
Mạng truyền thông, mạng cảm 
biến không dây, định tuyến.
Nguyễn Chiến Trinh, nhận học 
vị Thạc sĩ năm 1999 và học vị 
Tiến sĩ năm 2005 tại Trường Đại 
học Điện-Thông tin, Tokyo, Nhật 
bản. Hiện nay là Trưởng Bộ môn 
Mạng viễn thông, Khoa viễn 
thông, Học viện Công nghệ Bưu 
chính Viễn thông. Các lĩnh vực 
nghiên cứu quan tâm bao gồm 
Mạng thế hệ mới, các giải pháp 
đảm bảo QoS, định tuyến QoS, 
kỹ thuật lưu lượng, SDN.
Nguyễn Tiến Ban, nhận học 
vị Thạc sĩ tại Trường Đại học Kỹ 
thuật Điện tử Leningrad (LETI) 
Nga, học vị Tiến sĩ tại Đại học 
Viễn thông quốc gia (SUT) năm 
2003, học hàm PGS năm 2012. 
Hiện nay là Trưởng Khoa viễn 
thông, Học viện Công nghệ Bưu 
chính Viễn thông. Các lĩnh vực 
nghiên cứu quan tâm bao gồm 
Hiệu năng mạng, thiết kế và quy 
hoạch mạng, mô hình hóa và 
mô phỏng mạng viễn thông.