Luận văn:Vấn đề năng lượng trong mạng Wireless Sensor và đánh giá bằng mô phỏng pdf

Đồ án tốt nghiệp đại học oOo BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Vấn đề năng lượng trong mạng Wireless Sensor và đánh giá bằng mô phỏng Đồ án tốt nghiệp đại học LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, công nghệ vi mạch điện tử và viễn thông đặc biệt là trong lĩnh vực vô tuyến đã đem lại nhiều ứng dụng mới, cho phép chúng ta có thể dễ dàng thu thập thông tin ở bất kỳ điều kiện và vùng địa lý nào. Có nhiều phương pháp khác nhau cho phép chúng ta thu thập thông tin trong đó mạng Wireless Sensor hiện đang được dùng phổ biến trên thế giới và đang dần xâm nhập vào nước ta. Có nhiều vấn đề đặt ra cho mạng Wireless Sensor như vấn đề năng lượng, vấn đề đồng bộ sensor, vấn đề mở rộng mạng Năng lượng luôn là yếu tố quan trọng của tất cả các loại mạng. Với mạng Wireless Sensor do tính đặc thù của mạng là hạn chế về phần cứng và ứng dụng ở nhiều vùng địa lí phức tạp nên vấn đề năng lượng càng trở lên quan trọng. Trước thực tế này, được sự định hướng và chỉ dẫn của Tiến sĩ Đinh Văn Dũng, phòng Nghiên cứu Phát triển Dịch vụ mới và Tự động hóa, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu Điện, em đã chọn đề tài đồ án: “Vấn đề năng lượng trong mạng Wireless Sensor và đánh giá bằng mô phỏng”. Mục đích của đồ án này là tìm hiểu các vấn đề liên quan tới năng lượng trong mạng Wireless Sensor, từ đó đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong mạng và tận dụng các nguồn năng lượng sạch trong tự nhiên. Đồ án gồm 4 chương: 1 - Chương I : Tổng quan về mạng Wireless Sensor 2 - Chương II : Năng lượng trong mạng Wireless Sensor 3 - Chương III : Phần mềm mô phỏng cho mạng Wireless Sensor 4 - Chương IV: Mô phỏng mạng Wireless Sensor Do còn hạn chế về kiến thức và năng lực nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Mong được sự góp ý của thầy cô và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Đinh Văn Dũng, phòng Nghiên cứu Phát triển Dịch vụ mới và Tự động hóa, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu Điện, đã hướng dẫn em về chuyên môn cũng như phương pháp làm việc để em có thể hoàn thành đồ án. Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, các cô trong Khoa Viễn Thông I, Học viện Công nghệ Bưu chính - Viễn thông đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này. Hà Nội ngày 31 tháng 10 năm 2005 Sinh viên Phan Viết Thời Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG WIRELESS SENSOR 1.1. Giới thiệu mạng cảm biến không dây Các thiết bị cảm biến (Sensor) được kết nối thành mạng, phối hợp với nhau để thực hiện các nhiệm vụ với quy mô lớn, được đặt nhiều hy vọng nhằm cách mạng hóa trong lĩnh vực thu thập thông tin ở bất kì điều kiện và vùng địa lý nào. Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) bao gồm một tập hợp các thiết bị cảm biến sử dụng các liên kết không dây (vô tuyến, hồng ngoại hoặc quang học) để phối hợp thực hiện các nhiệm vụ cảm biến phân tán về đối tượng mục tiêu. Mạng này có thể liên kết trực tiếp với nút quản lý của giám sát viên hay gián tiếp thông qua một điểm thu (Sink) và môi trường mạng công cộng như Internet hay vệ tinh. Các nút Sensor không dây có thể được triển khai cho các mục đích chuyên dụng như giám sát và an ninh; kiểm tra môi trường; tạo ra không gian thông minh; khảo sát, chính xác hóa trong nông nghiệp; y tế; Lợi thế chủ yếu của chúng là khả năng triển khai hầu như trong bất kì loại hình địa lý nào kể cả các môi trường nguy hiểm không thể sử dụng mạng Sensor có dây truyền thống được. Việc kết hợp các bộ cảm biến thành mạng lưới ngày nay đã tạo ra nhiều khả năng mới cho con người. Các bộ vi cảm biến với bộ xử lý gắn trong và các thiết bị vô tuyến hoàn toàn có thể gắn trong một kích thước rất nhỏ. Chúng có thể hoạt động trong một môi trường dày đặc với khả năng xử lý tốc độ cao. Do đó, với mạng cảm biến không dây ngày nay, người ta đã có thể khám phá nhiều hiện tượng rất khó thấy trước đây. Ngày nay, các mạng cảm biến không dây được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như các cấu trúc chống lại địa chấn, nghiên cứu vi sinh vật biển, giám sát việc chuyên chở các chất gây ô nhiễm, kiểm tra hệ sinh thái và môi trường sinh vật phức tạp 1.2. Nền tảng phát triển mạng Việc phát triển mạng Wireless Sensor dựa trên công nghệ mạng Ad hoc không dây và được thúc đẩy bởi hai yếu tố là nhu cầu ứng dụng và các tiến bộ công nghệ. 1.2.1. Mạng Ad hoc không dây Mạng Ad hoc không dây là kiểu mạng không có cơ sở hạ tầng nền tảng, được triển khai cho các mục đích sử dụng tạm thời cần thiết lập nhanh chóng, thuận tiện như để tìm kiếm và cứu hộ, phục vụ liên lạc cho các thành viên trong một cuộc họp,.v.v. Mạng Ad hoc không cần các thành phần cơ sở hạ tầng như tổng đài, trạm thu phát gốc Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor hay bất kì một trung tâm điều khiển nào. Tất cả các nút di động trong mạng Ad hoc được liên kết động với nhau một cách tuỳ ý, không có bất kì sự điều khiển nào từ bên ngoài. Tất cả các nút này đều có thể hoạt động như một bộ định tuyến nhờ khả năng tìm và duy trì tuyến tới các nút khác trong mạng. Các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc có thể chia thành hai loại: - Các giao thức định tuyến theo bảng: mỗi nút mạng sẽ duy trì và cập nhật thông tin định tuyến tới mọi nút mạng khác. - Các giao thức định tuyến theo yêu cầu: Việc định tuyến chỉ được thực hiện khi có yêu cầu chuyển gói, nhờ cơ chế tìm đường. Hiện nay có bốn giao thức định tuyến được sử dụng trong mạng Ad hoc: a) Định tuyến theo chuỗi chỉ hướng với đích tuần tự Trong Định tuyến theo chuỗi chỉ hướng với đích tuần tự (Destination-Sequenced Distance-Vector - DSDV), mọi trạm di động đều có một bảng định tuyến trong đó ghi các đích hiện tại, số các bước nhảy để đến được đích và số thứ tự được gán cho nút đích. Số thứ tự này được sử dụng để phân biệt các tuyến và như vậy tránh được sự hình thành các vòng lặp. Các trạm định kỳ gửi bảng định tuyến của nó cho các nút lân cận của nó. Một trạm cũng gửi bảng định tuyến nếu một thay đổi đáng kể trong bảng so với lần gửi cập nhật cuối cùng được phát hiện. Như vậy, việc cập nhật được thực hiện cả theo thời gian và theo sự kiện. Các bảng định tuyến có thể được gửi cập nhật theo hai cách: chuyển toàn bộ (“full dump”) hay cập nhật phần gia tăng. Theo cách chuyển toàn bộ, bảng định tuyến sẽ được gửi trọn vẹn đến các nút lân cận và nó có thể bao gồm nhiều gói tin. Ngược lại, theo cách cập nhật phần gia tăng, chỉ những mục ghi mới của bảng định tuyến so với lần cập nhật cuối cùng mới được gửi đi và phải vừa trong một gói tin. Khi mạng tương đối ổn định, các gói cập nhật phần gia tăng được sử dụng để tránh việc lưu lượng tăng cao và việc chuyển toàn bộ (full dump) ít được sử dụng hơn. Trong các mạng thay đổi nhanh, số lượng các gói cập nhật phần gia tăng có thể trở lên rất lớn nên việc chuyển toàn bộ bảng được thực hiện thường xuyên hơn. b) Định tuyến bằng thuật toán tìm đường tuần tự theo thời gian Định tuyến bằng thuật toán tìm đường tuần tự theo thời gian (Temporally Ordered Routing Algorithm - TORA) là một giao thức định tuyến trên cơ sở một thuật toán “đảo liên kết” (“Link Reversal”). Nó được thiết kế để tìm các tuyến đường theo yêu cầu, cung cấp nhiều tuyến tới một đích, thiết lập tuyến nhanh và giảm tới mức tối thiểu Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor phần phụ tải (overhead) bằng thuật toán khoanh vùng chống lại các thay đổi về hình trạng mạng có thể sảy ra. Việc tối ưu định tuyến (tìm đường ngắn nhất) được coi là thứ yếu và việc định tuyến với các đường dài hơn được sử dụng thường xuyên để tránh phần phụ tải khi tìm đường mới. Hoạt động của giao thức TORA được hình dung giống như đưa nước chảy dốc xuống qua một mạng các đường ống và hướng tới một điểm đích. Các đường ống mô tả các liên kết giữa các nút mạng, các điểm nối các đường ống này mô tả các nút mạng và nước chảy trong các ống mô tả các gói tin được định tuyến hướng tới đích. Mỗi nút có một độ cao so với đích được tình toán bởi giao thức định tuyến và độ cao giảm dần trên tuyến, nhờ vậy có thể chuyển gói tin một cách tuần tự để tới đích. c) Giao thức định tuyến nguồn động Điểm cơ bản của giao thức định tuyến nguồn động ( Dynamic Source Routing - DSR) là việc sử dụng định tuyến nguồn. Tức là, nơi gửi nhận biết được hoàn toàn tuyến đường gồm các liên kết dẫn tới đích. Các tuyến đường này được lưu trong bộ nhớ định tuyến (Route Cache). Các gói dữ liệu mang theo thông tin định tuyến nguồn trong tiêu đề gói. Khi một nút trong mạng Ad hoc muốn gửi một gói tin tới một đích mà nó chưa nhận biết được tuyến đường, nó sẽ sử dụng một tiến trình tìm đường (Route Discovery) để xác định một tuyến. Tiến trình tìm đường sẽ gửi tràn lan vào trong mạng các gói yêu cầu tuyến (Route Request-RREQ). Mỗi nút nhận được RREQ lại tiếp tục quảng bá nó, trừ khi nút đó là nút đích hoặc có một tuyến tới đích được lưu trong bộ nhớ định tuyến. Các nút này trả lời các gói RREQ bằng các gói hồi âm định tuyến (Route Reply-RREP). Các gói này được định tuyến trở lại nguồn. Các gói RREQ và RREP cũng được định tuyến theo nguồn. Các gói RREQ lập lên một tuyến xuyên qua mạng. Gói RREP định tuyến trở lại nguồn bằng cách đi ngược trở lại theo tuyến đường này. Thông tin về tuyến được mang trở lại bằng gói RREP và được lưu tại nguồn để sử dụng. Nếu một liên kết trên một tuyến bị sự cố, nút nguồn được thông báo bằng một gói lỗi (Route Error-RERR). Nguồn sẽ xoá tuyến này trong bộ nhớ định tuyến và bắt đầu một tiến trình tìm đường mới nếu tuyến này còn cần thiết. Trong DSR không cần một cơ chế đặc biệt nào để phát hiện các vòng lặp định tuyến. d) Định tuyến dựa vào chuỗi chỉ hướng theo yêu cầu tạm thời Định tuyến dựa vào chuỗi chỉ hướng theo yêu cầu tạm thời (Ad hoc On-Demand Distance- Vector Routing - AODV) có điểm giống DSR là nó cũng tìm các đường có yêu cầu thông qua một bằng một tiến trình tìm đường tương tự. Tuy nhiên, AODV sử Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor dụng một cơ chế rất khác để lưu giữ thông tin định tuyến. Nó sử dụng các bảng định tuyến truyền thống, mỗi mục là một đích. Đây là điểm ngược lại DSR (DSR có thể lưu giữ nhiều mục cho mỗi đích). Không có định tuyến nguồn, AODV dựa vào các mục trong bảng định tuyến để truyền một RREP trở về nguồn và sau đó,được sử dụng để định tuyến các gói số liệu được tới đích. AODV sử dụng các số thứ tự được lưu tại mỗi đích để xác định tính mới của thông tin định tuyến và chống lại các vòng lặp định tuyến. Tất cả các gói đều mang theo các số thứ tự này. Một đặc điểm quan trọng của AODV là lưu giữ các trạng thái định giờ căn bản trong mỗi nút để tận dụng các mục trong bảng định tuyến đơn. Một mục trong bảng định tuyến có thể bị xoá nếu nó không được sử dụng trong thời gian gần. Giao thức DSDV là giao thức định tuyến theo bảng, các giao thức DSR, TORA, AODV thuộc loại giao thức định tuyến theo yêu cầu. 1.2.2. Nền tảng công nghệ Các tiến bộ trong công nghệ chế tạo các thiết bị điện tử rất nhỏ giá rẻ với công suất thấp và phân hóa chức năng cao, các bước tiến trong công nghệ mạng không dây và trong lĩnh vực vi điều khiển đã tạo ra tiềm năng to lớn trong lĩnh vực cảm biến và thu thập dữ liệu. Việc sử dụng các bộ vi điều khiển công suất thấp tích hợp khối thu phát vô tuyến và các thiết bị cảm biến tương tự, số khác nhau cho phép một mạng các thiết bị cảm biến không dây hoạt động bằng nguồn acquy có thể thu thập dữ liệu về môi trường trong phạm vi lớn. Dữ liệu này có thể được tải đến một máy tính và được lưu trong cơ sở dữ liệu. Sau đó, có thể được phân tích thông qua một phần mềm ứng dụng. Kết quả có thể được truy xuất trực tiếp hoặc bởi một trình duyệt Web chuẩn ở bất cứ đâu trên Internet. Các mạng Sensor ngày nay có những cải tiến đáng kể so với các Sensor truyền thống theo hai hướng: - Các Sensor có thể đặt ở xa hiện tượng tức là các thông tin về hiện tượng có được nhờ năng lực cảm biến và phân tích. Theo hướng này, yêu cầu các Sensor lớn sử dụng một số kỹ thuật phức tạp để nhận biết được các đích từ các tạp âm môi trường ở khoảng cách xa. - Nhiều Sensor chủ yếu chỉ hoạt động cảm biến được triển khai. Vị trí các Sensor và hình trạng thông tin được tính toán cẩn thận. Chúng được liên kết thành một mạng để truyền thông tin về các diễn biến của hiện tượng được thăm dò tới các nút trung tâm, nơi tiếp nhận và xử lý dữ liệu. Một mạng Sensor bao gồm một số lượng lớn các nút được triển khai dày đặc bên trong đối tượng cần thăm dò hoặc ở rất gần nó. Vị trí của các Sensor phải không cần Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor định trước. Điều này cho phép triển khai ngẫu nhiên trong các vùng không thể tiếp cận hoặc trong các hoạt động tránh sự nguy hiểm. Điều này cũng có nghĩa là các thuật toán và giao thức phải có khả năng tự tổ chức. Một đặc trưng nữa của mạng Sensor là khả năng cộng tác của các Sensor. Các Nút Sensor phải có bộ xử lý gắn trong. Thay vì chuyển các dữ liệu thô đến các nút có nhiệm vụ xử lý, các nút Sensor sẽ sử dụng khả năng tính toán của nó để thực hiện các xử lý đơn giản và chỉ chuyển đi các dữ liệu được yêu cầu và đã qua xử lý sơ bộ. Các đặc điểm trên đưa đến một phạm vi ứng dụng lớn của mạng Sensor. Một số lĩnh vực được ứng dụng là y tế, quân sự và an ninh. Ví dụ như các bác sỉ sẽ kiểm tra từ xa các dữ liệu về sinh lý bệnh nhân. Điều này vừa thuận tiện cho bệnh nhân vừa giúp các bác sĩ hiểu rõ hơn về tình trạng bệnh nhân. Mạng Sensor còn được sử dụng để phát hiện các tác nhân hóa học trong không khí và nước. Chúng giúp chỉ ra kiểu, sự cô lại và vị trí của các chất. Về cơ bản, các mạng Sensor cung cấp cho người sử dụng sự hiểu tốt hơn, thông minh hơn về môi trường. Chúng ta có thể thấy rằng trong tương lai, các mạng wireles Sensor sẽ là một phần không thể thiếu trong cuộc sống, giống như máy tính cá nhân hiện nay. Các ứng dụng thực tế của mạng Sensor yêu cầu phải sử dụng công nghệ mạng Wireless Ad hoc. Mặc dù vậy, có nhiều thuật toán và giao thức đã được sử dụng cho các mạng Wireless Ad hoc truyền thống nhưng chúng không phù hợp lắm với các đặc tính và yêu cầu ứng dụng của mạng Sensor, Để minh hoạ điểm này, sự khác nhau giữa mạng Sensor và mạng Wireless Ad hoc được được phác hoạ dưới đây : - Số lượng nút Sensor trong mạng Sensor có thể được yêu cầu ở mức lớn hơn rất nhiều so với các mạng Ad hoc. - Các nút Sensor được triển khai với mật độ lớn hơn. - Các nút Sensor thường gặp trục trặc - Hình trạng mạng Sensor thay đổi rất thường xuyên. - Các nút Sensor thường sử dụng mô hình thông tin quảng bá ngược lại các mạng Ad hoc sử dụng truyền thông điểm- điểm. - Các nút Sensor có hạn chế về công xuất, khả năng tính toán và bộ nhớ. - Các nút Sensor có thể không có nhận dạng toàn cục do số lượng nút Sensor lớn. Vì một số lượng lớn nút Sensor được triển khai dày đặc nên các nút lân cận có thể rất gần nhau. Do đó, truyền thông đa liên kết (Multihop) được chọn để công suất sử dụng thấp hơn so với truyền thông đơn liên kết truyền thống (Single hop).Hơn nữa, công Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor suất truyền dẫn có thể giữ ở mức thấp, điều này rất cần cho các hoạt động ngầm. Truyền thông đa liên kết còn có một số hiệu quả truyền tín hiệu tốt hơn so với truyền thông khoảng cách xa. Một hạn chế quan trọng nhất của các nút Sensor là yêu cầu phải tối thiểu công suất tiêu thụ. Các nút Sensor chỉ tích trữ được nguồn năng lượng hạn chế và không được thay thế. Vì vậy, trong khi các mạng truyền thống luôn đặt mục tiêu cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) cao thì các giao thức trong mạng Sensor phải chú trọng đến sự bảo tồn nguồn năng lượng. Người sử dụng phải chọn giữa tuổi thọ của mạng với hạn chế về thông lượng hay độ trễ truyền dẫn lớn. 1.3. Mô tả hệ thống 1.3.1. Mô tả hệ thống tổng quát Các nút Sensor được triển khai trong một trường Sensor (Sensor field) được minh họa trên hình 1.1. Mỗi nút Sensor được phát tán có khả năng thu thập thông số liệu, định tuyến số liệu về bộ thu nhận (Sink) để chuyển tới người dùng (User) và định tuyến các bản tin mang theo lệnh hay yêu cầu từ nút Sink đến các nút Sensor. Số liệu được định tuyến về phía bộ thu nhận (nút Sink) theo cấu trúc đa liên kết không có cơ sở hạ tầng nền tảng (Multihop Infrastructureless Architecture), tức là không có các trạm thu phát gốc hay các trung tâm điều khiển, như trong hình 1.1. Bộ thu nhận có thể liên lạc trực tiếp với trạm điều hành (Task Manager Node) của người dùng hoặc gián tiếp thông qua Internet hay vệ tinh (Satellite). Hình 1.1: Mô hình triển khai các nút Sensor Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor Một nút Sensor được tạo lên từ bốn thành phần cơ bản là: bộ cảm biến, bộ xử lý, bộ thu phát không dây và nguồn. Tuỳ theo ứng dụng cụ thể, nút Sensor còn có thể có các thành phần bổ xung như hệ thống tìm vị trí, bộ sinh năng lượng và thiết bị di động. Các thành phần trong một nút Sensor được minh hoạ trên hình 1.2. Bộ cảm biến thường thường gồm hai đơn vị thành phần là thiết bị cảm biến (Sensor) và bộ chuyển đổi tương tự / số (ADC). Các tín hiệu tương tự có được từ các Sensor trên cơ sở cảm biến các hiện tượng được chuyển sang tín hiệu số bằng bộ chuyển đổi ADC, rồi mới được đưa tới bộ xử lý. Bộ xử lý, thường kết hợp với một bộ nhớ nhỏ, phân tích thông tin cảm biến và quản lý các thủ tục cộng tác với các nút khác để phối hợp thực hiện nhiệm vụ. Bộ thu phát đảm bảo thông tin giữa nút Sensor và mạng bằng kết nối không dây, có thể là vô tuyến, hồng ngoại hoặc bằng tín hiệu quang. Một thành phần quan trọng của nút Sensor là bộ nguồn. Bộ nguồn, có thể là pin hoặc acquy, cung cấp năng lượng cho nút Sensor và không thay thế được nên nguồn năng lượng của nút thường là giới hạn. Bộ nguồn có thể được hỗ trợ bởi các thiết bị sinh năng lượng, ví dụ như các tấm pin mặt trời nhỏ. Hầu hết các công nghệ định tuyến trong mạng Sensor và các nhiệm vụ cảm biến yêu cầu phải có sự nhận biết về vị trí với độ chính xác cao. Do đó, các nút Sensor thường phải có hệ thống tìm vị trí. Các thiết bị di động đôi khi cũng cần thiết để di chuyển các nút Sensor theo yêu cầu để đảm bảo các nhiệm vụ được phân công. Hình 1.2: Các thành phần của nút Sensor Để minh hoạ rõ hơn về mạng Sensor không dây trong thực tế, phần tiếp sau đây sẽ giới thiệu một hệ thống mạng Sensor điển hình. Đó là hệ thống WISENET. Bộ nguồn Bộ sinh năng l ư ợ ng Sensor Thiết bị xử lý Bộ thu phát Hệ thống tìm vị trí Thiết bị di động ADC Thiết bị nhớ B ộ c ả m B ộ x ử lý Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor 1.3.2. Hệ thống WISENET a) Giới thiệu hệ thống WISENET WISENET (Wireless Sensor NETwork) là hệ thống thu nhận dữ liệu về môi trường như ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm từ một mạng gồm các thiết bị cảm biến không dây công suất thấp được gọi là các “hạt cảm biến” (Sensor motes). Dữ liệu này được chuyển tới một máy chủ và được lưu trong một cơ sở dữ liệu. Một chương trình Web sẽ nhận dữ liệu phân tích và hiển thị trên trình duyệt Web. Mỗi hạt Sensor được tích hợp bởi một vi điều khiển, một bộ thu phát vô tuyến, các phần tử cảm biến môi trường và nguồn nuôi. Một hệ điều hành thời gian thực được gọi là TinyOS (Tiny Operation System) được sử dụng để tối thiểu công suất tiêu thụ mà vẫn cung cấp khả năng điều chế công suất cao và cho phép các hoạt động tập trung đồng thời. b) Sơ đồ hệ thống WISENET Hệ thống WISENET gồm hai hệ thống con chính là phân tích số liệu (Data Analysis Subsystem) và thu nhận số liệu (Data Acquisition Subsystem), ba thành phần chính là trạm chủ (Server), trạm người dùng (Client) và mạng các hạt Sensor (Sensor mote network). Hình 1.3; Sơ đồ hệ thống WISENET Các hệ thống con chính là: - Hệ thống con phân tích số liệu: Hệ thống con này chỉ gồm phần mềm . Nó dựa trên cơ sở hạ tầng Internet và Web hiện tại (HTTP) để truyền thông tin giữa máy tính chủ [...]... học Chương II Năng lượng trong mạng Wireless Sensor trung vào việc thiết kế các thuật toán và giao thức nhận biết, tính toán năng lượng cho mạng Sensor Trong các mạng đa liên kết và di động khác, việc tiêu thụ năng lượng là một vấn đề quan trọng trong thiết kế song không phải vấn đề chính vì nguồn năng lượng có thể được người sử dụng thay thế Điều quan trọng hơn là vấn đề cung cấp chất lượng dịch vụ... chế, truyền và nhận cần thiết đơn giản nhưng mạnh mẽ Thêm vào đó, các mặt bằng quản lý năng lượng, di động và nhiệm vụ điều khiển sự phân phối năng lượng, phối hợp di chuyển và nhiệm vụ giữa các nút Sensor Các mặt bằng này giúp cho các nút Sensor có thể phối hợp trong nhiệm vụ cảm biến và giảm được tổng năng lượng tiêu thụ Mặt bằng quản lý năng lượng quản lý việc một nút Sensor sử dụng năng lượng của... cơ sở và vị trí 1.4.4 Liên kết liên mạng Một chức năng quan trọng khác của lớp mạng là cung cấp sự liên kết mạng với các mạng bên ngoài như các mạng Sensor khác, các hệ thống phát lệnh và điều khiển hay Internet Trong một mô hình mạng, các nút Sink được sử dụng như một cổng (Gateway) đến các mạng khác Trong một mô hình mạng khác, một đường trục được tạo ra bằng việc kết nối các nút Sink với nhau và đường... Tuy nhiên, trong các mạng Sensor, hiệu quả năng lượng là một vấn đề vô cùng quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới tuổi thọ của mạng Các giao thức riêng cho từng ứng dụng được thiết kế để có được sự cân bằng thích hợp giữa các vấn đề về độ trễ và thông lượng với hiệu quả năng lượng Nhiệm vụ chính của một nút Sensor trong trường Sensor là theo dõi các sự kiện, xử lý nhanh số liệu cục bộ và truyền thông... về mạng Wireless Sensor cả các Sensor trong vùng đó được yêu cầu thực nhiệm vụ cảm nhận tại cùng một thời điểm Kết quả là một vài nút Sensor thực hiện nhiệm vụ nhiều hơn các nút khác tuỳ theo mức năng lượng của chúng Những mặt quản lý này rất cần thiết, như vậy, các nút Sensor có thể làm việc cùng với nhau để có hiệu quả về mặt năng lượng, có thể định tuyến số liệu trong một mạng Sensor di động và. .. Wireless Sensor - Đánh giá thiệt hại của trận đánh: Ngay trước hoặc sau khi tấn công, các mạng Sensor có thể được triển khai trong vùng mục tiêu để tập hợp các số liệu đánh giá thiệt hại trong trận đánh - Trinh sát và phát hiện các vũ khí hóa học, sinh học, hạt nhân: Trong các cuộc chiến tranh sinh học và hóa học, việc phát hiện chính xác và kịp thời các tác nhân là điều rất quan trọng Các mạng Sensor được... nút Sensor - Di chuyển các nút Sensor - Bật và tắt các nút Sensor - Truy vấn cấu hình mạng Sensor và trạng thái nút, định dạng lại cấu hình mạng Sensor - Xác nhận, phân phối khoá và bảo mật trong truyền thông số liệu 1.4.1.2 Giao thức phân nhiệm vụ và quảng cáo số liệu Một hoạt động quan trọng khác trong mạng Sensor là phổ biến yêu cầu về số liệu Người sử dụng có thể gửi yêu cầu này tới một nút Sensor, ... của mạng Sensor Lớp mạng của mạng Sensor được thiết kế theo những nguyên tắc sau : - Hiệu suất năng lượng luôn là yếu tố quan trọng - Hầu hết các mạng Sensor là số liệu tập trung Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I Tổng quan về mạng Wireless Sensor - Việc tập hợp số liệu chỉ được thực thi khi nó không cản trở hoạt động hợp tác của các nút Sensor - Một mạng Sensor lý tưởng phải nhận biết được việc đánh. .. phức tạp trong việc quan sát hiện tượng của các Sensor Do đó, làm tăng công suất tiêu thụ cho nhiệm vụ cảm biến 2.2.2 Năng lượng cho truyền thông Trong ba thành phần nêu trên trong một nút Sensor, phần truyền thông số liệu tiêu thụ năng lượng nhiều nhất, bao gồm cả phát và thu số liệu Đặc điểm truyền thông trong mạng Sensor là phạm vi ngắn và công suất bức xạ thấp (~ 0 dbm), chi phí năng lượng cho... Chương II Năng lượng trong mạng Wireless Sensor - Hiệu suất năng lượng luôn là yếu tố quan trọng - Hầu hết các mạng Sensor là số liệu tập trung - Việc tập hợp số liệu chỉ được thực thi khi nó không cản trở hoạt động hợp tác của các nút Sensor - Một mạng Sensor lý tưởng phải nhận biết được việc đánh địa chỉ thuộc tính cơ sở và vị trí 2.3.1.1 Các phương pháp định tuyến tối ưu về năng lượng Các phương . mới và Tự động hóa, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu Điện, em đã chọn đề tài đồ án: “Vấn đề năng lượng trong mạng Wireless Sensor và đánh giá bằng mô phỏng và đang dần xâm nhập vào nước ta. Có nhiều vấn đề đặt ra cho mạng Wireless Sensor như vấn đề năng lượng, vấn đề đồng bộ sensor, vấn đề mở rộng mạng Năng