Mô phỏng và đánh giá năng lượng tiêu thụ trong mạng wireless sensor network

TR I H C QU C GIA TP HCM NG I H C BÁCH KHOA V TR NG THIÊN MÔ PH NG VÀ ÁNH GIÁ N NG L NG TIÊU TH TRONG M NG WIRELESS SENSOR NETWORK Chuyênngành : Mãs : Khoa H cMáyTính 60.48.01 LU N V N TH C S TP H CHÍ MINH, tháng11 n m 2013 TR Cánb h CƠNG TRÌNH C HỒN THÀNH T I NG I H C BÁCH KHOA – HQG -HCM ngd nkhoah c : PGS TS inh c Anh V Cánb ch mnh nxét1 : TS Nguy n Minh S n Cánb ch mnh nxét2 : TS Bùi H uPhú Lu nv nth cs đ cb ov t iTr HCMngày25tháng12n m2013 ng ih c Bách Khoa, HQG Tp Thànhph n H i đ ngđánhgiálu nv nth cs g m: (Ghirõh , tên, h chàm, h cv c a H i đ ngch mb ov lu nv nth cs ) PGS TS inh c Anh V TS Tr n Ng c Th nh TS Nguy n Minh S n TS Bùi H uPhú TS Tr n Ng c Minh Xácnh nc aCh t ch H i đ ngđánhgiá LV vàTr ng Khoa qu nlýchuyênngànhsaukhilu nv nđãđ cs ach a (n ucó) CH T CH H I NG TS Tr n Ng c Th nh TR NG KHOA KH&KTMT PGS TS Tho i Nam I H C QU C GIA TP.HCM NG I H C BÁCH KHOA TR C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM c l p - T - H nh phúc NHI M V LU N V N TH C S H tên h c viên: V Tr ng Thiên MSHV: 11070477 Ngày, tháng, n m sinh: 15/01/1987 N i sinh: ng Nai Chuyên ngành: Khoa H c Máy Tính Mã s : 60.48.01 I TÊN TÀI: Mô ph ng đánh giá n ng l ng tiêu th m ng Wireless Sensor Network II NHI M V VÀ N I DUNG: M ng c m bi n không dây ngày đ s ng khoa h c, c ng d ng r ng rãi ng d ng cu c i v i m ng c m bi n không dây, n ng l ng m t v n đ quan tr ng mà c ng đ ng nghiên c u quan tâm M c tiêu c a đ tài nh m nghiên c u, mô ph ng hi n th c mơ hình n ng l ph i đ a m t mơ hình n ng l ng tiêu th h th ng WSN H c viên ng tiêu th c a m ng WSN ti n hành th c hi n mơ ph ng đ đánh giá mơ hình III NGÀY GIAO NHI M V : 21/01/2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 20/12/2013 V CÁN B H NG D N: PGS TS inh c Anh V Tp HCM, ngày tháng n m 20 TR NG KHOA KH&KTMT (H tên ch ký) PGS TS Tho i Nam CÁN B H NG D N (H tên ch ký) PGS TS inh c Anh V Ghi chú: H c viên ph i đóng t nhi m v vào trang đ u tiên c a t p thuy t minh LV CBHDKH: T i CBHDKH: Network OMNeT++ ii CBHDKH: Subject: Simulation and evaluation of energy consumption in Wireless Sensor Network networks The study focuses on one of the issues that researchers interested in the field of WSNs, it is energy consumption issues in WSNs network In many different respects, study selected primarily in research addressing issues of energy consumption is to build models of energy systems in the network to ensure that the system uptime (time survival) based on battery power, energy reserves and the ability to collect energy from natural energy sources such as solar energy, wind energy, Moreover, the study aims to build simulation to evaluate proposed system for deployment towards practical applications The study has built a model of the energy system with model-based control Sensing Systems Neutral Energy revolves around energy management system Moreover, study also researched the existing simulation tools in the field of WSN, tested and evaluated models on the simulation tool OMNeT+ + Some issues of the study is still not a full survey of factors related to system and system simulation is not shown full model poses Study development is the study of building a better adaptation system, and demonstrate the binding parameters affect the system better with the system at the time of reporting Implementing a general model on the simulation tool to test and evaluate iii CBHDKH: tôi Tôi TpHCM, ngày 22 iv CBHDKH: CÁM i ii SUMMARY iii iv v ix xi xiii 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.1.1 Wireless Sensor Network gì? 2.1.2 2.1.3 11 2.2 14 2.2.1 MicaZ Crossbow 14 2.2.2 TelosB Crossbow 15 v CBHDKH: 2.2.3 Wasmote 2.2.4 Wireless Sensor Node 2.3 2.3.1 Libelium 17 Arduino 18 18 19 2.4 2.4.1 24 Giám sát 24 2.4.2 25 2.4.3 26 2.4.4 26 2.4.5 29 2.4.6 Nhà thông minh 30 32 3.1 32 3.2 33 3.2.1 Events 33 3.2.2 Medium 33 3.2.3 Environment 34 3.2.4 node 34 3.2.5 Transceiver 34 3.2.6 Physical Protocol 34 3.2.7 MAC Protocol 35 3.2.8 Routing Protocol 35 3.2.9 35 vi CBHDKH: 3.2.10 3.3 35 So sánh công 36 3.3.1 NS-2 36 3.3.2 TOSSIM 38 3.3.3 GLoMoSim 39 3.3.4 COOJA (COntiki Os Java) 40 3.3.5 42 3.4 43 3.4.1 OMNeT++ gì? 43 3.4.2 44 3.4.3 45 3.4.4 Mơ hình OMNeT++ 45 3.4.5 46 3.4.6 50 52 4.1 52 4.1.1 52 4.1.2 55 4.1.3 57 4.1.4 ) 59 4.1.5 60 4.2 61 4.2.1 - Energy harvesting 61 vii CBHDKH: Hình 5-1 generator 70 CBHDKH: - ENO, WU) VS 5.4 Ph i h ng tiêu th cho PM Bud C Hình 5-2 C(n)) êC 71 CBHDKH: Bud(n+1) WU VS TWU êC(n+1) t thành VS(n- - WU -up TWU S(n- S(n-i) TWU - WU - WU Hình 5-3 (1) WU Mơ hình C(n)) C -WSN, 72 CBHDKH: BKITsau: Hình 5-4 - b - 73 CBHDKH: 5-1 -WSN giám sát -up (2) idle C C 5.4.1 B d Bud - (4) 74 CBHDKH: S S(n)) S (5) (6) Bud Bud(n+1) WU < 0, TWU(n+1) 5.4.2 B thích ng n tính Linear Adaptation - -i) cho Bud wake(7) - C up - WU wakeikTWU ) -up (8) WU WU(n+1) WU 75 CBHDKH: 5.5 K t qu giám sát S k = 10 S) theo ake-up (TWU) Hình 5-5 WU S WU WU S WU 76 = 5s, CBHDKH: K t lu 6.1 K t lu n v k t qu c a khác 6.2 ngh ng phát tri 77 ngh CBHDKH: [1] http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11 (20/11/2013) [2] http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.15.4 (20/11/2013) [3] http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_sensor_network (20/11/2013) [4] [5] st., vol 6, Sep 2007 [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Sensor_node (20/11/2011) [7] [8] Ziqing Zhang, Hai Zhao, Jian Zhu, Dazhou Li, 1167-1171 [9] [10] RaulAquino-Santos, LuisVillasenor-Gonzalez, JaimeSanchez, JoseRosario Strategies for Wireless Sensor [11] Hanh- -Aware Routing in Wireless Sensor Networks with Adaptive Energy- -2 Spring 2009 [12] Computer Applications, 2011 [13] Harsh Sundani, Haoyue Li, Vijay K Devabhaktuni, Mansoor Alam, & Prabir [14] [15] 78 CBHDKH: TOOLS FOR WIRELESS SENSOR NETWORKS IN MEDICINE: [16] http://www.isi.edu/nsnam/ns/ (20/11/2013) [17] http://tinyos.stanford.edu/tinyos-wiki/index.php/TOSSIM (20/11/2013) [18] http://www.contiki-os.org/start.html (20/11/2013) [19] http://www.omnetpp.org (20/11/2013) [20] http://mixim.sourceforge.net/ (20/11/2013) [21] Dan LOZNEANU*, Gheorghe PANA*, Ecaterina- A Mathematics [22] Giuseppe Anastasi, 537 568 [23] 5, 347 351, 2007 [24] [25] autonomous -State Circuits Magazine, 2010 [26] Symposium on Low Power Electronics and Design (ISLPED), 2006 [27] - Hoc Communications and Networks (SECON), 2006 [28] M Sto -selfsufficient energy 79 CBHDKH: 1997 [29] energy [30] - on Sensor, Mesh and Ad Hoc Communications and Networks (SECON), 2007 [31] Satellite, Cable, and Broadcasting Services (TELSIKS), 2009 [32] [33] E.- - -vous schemes for Communications, 2004 [34] Networks (IPSN), 2005 [35] [36] -aware energy Mobile systems, applications, and services, 2009 [37] http://www.zigbee.org/ (20/11/2013) [38] http://en.wikipedia.org/wiki/ZigBee (20/11/2013) 80 CBHDKH: 81 CBHDKH: H tên: ng Thiên 15/01/1987 ng Nai a ch liên l c: 12/8Bis CMT8 P.5 Q.Tân Bình TpHCM Email: vtthien@cse.hcmut.edu.vn 82 CBHDKH: Chun mơn p 2010 Khoa TpHCM Tính 83 CBHDKH: tác viên Q.10, TpHCM - 84 ... ngành: Khoa H c Máy Tính Mã s : 60.48.01 I TÊN TÀI: Mô ph ng đánh giá n ng l ng tiêu th m ng Wireless Sensor Network II NHI M V VÀ N I DUNG: M ng c m bi n không dây ngày đ s ng khoa h c,... phát tri c u ng nghiên CBHDKH: T ng quan v WSN 2.1 Gi i thi u Wireless Sensor Network (WSN) 2.1.1 Wireless Sensor Network gì? giám sát giám sát [1] - Các c m bi - M - c phân b theo mơ hình t p trung... th ng ng d ng tiêu bi u d a WSNs 2.4.1 Giám sát theo khu v c Giám sát giám sát 24 CBHDKH: Hình 2-12 2.4.2 Giám sát giám sát c kh e Thơng tin giám sát p Hình 2-13 25 CBHDKH: 2.4.3 Giám sát u ki