Tổng quan về mạng cảm biến không dây

Tr-ờng Đại học vinh Khoa ĐIệN Tử VIễN THÔNG ===== ===== Đồ áN tốt nghiệp ĐạI HọC Đề tài: tổng quan mạng cảm biến không dây Giảng viên h-ớng dẫn : ThS Phạm Mạnh Toàn Sinh viên thực hiƯn : ngun h÷u thä Líp : Vinh, 5/2011 47k - ®tvt MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Công nghệ Sensor Network 1.1.2 Công nghệ mạng cảm biến 1.1.3 Ứng dụng mạng cảm biến 1.1.4 Tổng quan kỹ thuật WSNs 1.1.5 Các thành phần cấu trúc mạng cảm biến 1.1.6 Quá trình phát triển mạng cảm biến 1.1.7 Các thách thức trở ngại 11 1.2 Ứng dụng mạng cảm biến không dây 11 1.2.1 Các mô hình phân bố 11 1.2.2 Các ứng dụng mạng WSNs 12 1.2.3 Các ví dụ ứng dụng dạng WSN (C1WSN) 14 1.2.4 Ứng dụng quân sự, an ninh thiên nhiên 14 1.2.5 Ứng dụng giám sát xe cộ thông tin liên quan 15 1.2.6 Các ví dụ ứng dụng dạng WSN (C2WSN) 16 Chương 2: CÁC KỸ THUẬT TRONG MẠNG CẢM BIẾN 19 2.1 Kỹ thuật mạng cảm biến 19 2.1.1 Khái quát NODE cảm biến 19 2.1.2 Phần cứng phần mềm 19 2.1.3 Phân loại cảm biến 21 2.1.4 Môi trường hoạt động sensor node (WSNs) 22 2.1.5 Xu hướng phát triển Node cảm biến 23 2.2 Kỹ thuật truyền dẫn không dây 23 2.2.1 Q trình truyền sóng 23 2.2.2 Công nghệ không dây 26 2.2.3 Bluetooth 26 2.2.4 WLAN 27 2.2.5 ZigBee 28 2.3 Kết luận 30 Chương 3: MỘT SỐ KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 30 3.1 Các giao thức điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 30 3.1.1 Mơ hình giao thức WSNs 30 3.1.2 Giao thức MAC 32 3.1.3 Các giao thức MAC cho mạng WSNs 36 3.1.4 Nghiên cứu trường hợp SENSOR-MAC 39 3.1.5 Lớp vật lý (PHY) 45 3.1.6 Lớp MAC 47 3.2 Các giao thức định tuyến 52 3.2.1 Sự phân phối tập hợp liệu 52 3.2.2 Giao thức định tuyến WSNs 53 Tài liệu tham khảo 63 CÁC TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG TÀI LIỆU Nghĩa tiếng Anh Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ACK AES Acknowledge Advanced Encryption Standard Gói xác nhận Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng APS Application Support Sublayer Lớp phụ cung cấp ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền bất đồng BE Back-off Exponent Thời gian chờ để truy cập BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát sở CAP Contention Access Period Thời gian tranh chấp truy cập CCA Clear Channel Assessment Ước định kênh truyền trống CDMA Code Division Multiple Access đa truy cập phân chia theo mã CFP Contention Free Period Thời gian tranh chấp tự CID Cluster Identity Mã xác nhận Cluster CSMA Carrier Sense Multiple Access đa truy cập cảm biến sóng mang CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance đa truy cập cảm biến sóng mang CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection CTS Clear to send Sẵn sàng nhận CW Congestion Window Cửa sổ tranh chấp DCE Data Circuit-Terminating Equipment Thiết bị kết cuối kênh số liệu DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối DTMC Discrete-Time Markov Chain Chuỗi Markov thời gian rời rạc E2E End-to-End đầu cuối tới đầu cuối FDMA Frequency Division Multiple Access đa truy cập phân chia theo tần số FFD Full-Function Device Thiết bị chức đầy đủ GTS Guaranteed Time Slot Khe thời gian đảm bảo HbH Hop-by-Hop Truyền bước IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Viện kỹ thuật điện điện tử IrisNet Internet-Scale Resource-Intensive Sensor Networks Services Dịch vụ mạng cảm biến tránh đụng độ đa truy cập cảm biến sóng mang phát đụng độ tài nguyên lớn mức liên mạng ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạnh nội LEACH Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy Cấu trúc phân bậc tương thích, lượng thấp LQI Link Quality Indicator Bộ thị chất lượng liên kết LR-WPANs Low Rate Wireless Personal Area Networks Mạng WPAN tốc độ thấp MAC Medium access control điều khiển truy cập môi trường MANETs MIB Mobile ad hoc Network Management Information Base Mạng ad hoc di động Cơ sở thông tin quản lý MiLAN Middleware Linking Application and Network Phần mềm liên kết ứng dụng mạng NAV Network Allocation Vector Vector phân phối mạng NB Number of Back-off Network Số lần back-off NM Management Network Quản lý mạng NMS Management System Hệ thống quản lý mạng OS Operating System Hệ điều hành PAN Personal Area Network Mạng cá nhân PEGASIS Power-efficient Gathering in Sensor Information System Tập trung hiệu suất mạng cảm biến PHY Physic Layer Lớp vật lý PSDU PHY Service Data Unit đơn vị liệu lớp vật lý RED Receiver Energy Detection Phát lượng máy thu RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RFD Reduced-Function Device Thiết bị chức hạn chế RFICs Radio Frequency Intergrated Circuits Mạch tích hợp tần số vô tuyến RFID Radio Frequency Identify Device Thiết bị nhận dạng sóng vơ tuyến RTS Ready to send Sẵn sàng gởi RVF Routing Vector Field Trường vector định tuyến SAP Service access point điểm truy cập dịch vụ S-MAC sensor MAC Giao thức MAC cho cảm biến SMACS Self-Organizing Medium Access Control for Sensornets điều khiển truy cập tự xếp cho mạng cảm biến SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lý mạng đơn giản SPIN Sensor Protocols for Information via Negotiation Giao thức thông tin cảm biến STEM Sparse Topology and Energy Management Quản lý lượng cấu hình rải rác TDD Time Division Duplex Song công phân chia thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời TOM Telecom Operation Map gian Lược đồ hoạt động viễn TS Timeslot thông Khe thời gian UDP User Datagram Protocol WAN Wide Area Networks Giao thức cho dịch vụ truyền datagram Mạng diện rộng WPAN Wireless Personal Area Network Mạng không dây cá nhân WSNs Wireless Sensor Networks Mạng cảm biến không dây ZDO ZigBee Device Object đối tượng thiết bị ZigBee thông qua thỏa thuận C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển Internet, truyền thông công nghệ thông tin kết hợp với tiến kỹ thuật gần tạo điều kiện cho hệ cảm biến với giá thành thấp, khả triển khai qui mô lớn với độ xác cao Cơng nghệ điều khiển cảm biến gồm cảm biến dãy, cảm biến trường điện từ, cảm biến tần số vô tuyến, cảm biến quang điện hồng ngoại, laser radar cảm biến định vị dẫn đường Các tiến lĩnh vực thiết kế cảm biến, vật liệu cho phép giảm kích thước, trọng lượng chi phí sản xuất cảm biến đồng thời tăng khả hoạt động độ xác Trong tương lai gần, mạng cảm biến khơng dây tích hợp hàng triệu cảm biến vào hệ thống để cải thiện chất lượng thời gian sống Công nghệ điều khiển cảm biến có tiềm lớn, khơng khoa học nghiên cứu, mà quan trọng chúng sử dụng rộng rãi ứng dụng liên quan đến bảo vệ cơng trình trọng yếu, chăm sóc sức khỏe, bảo vệ mơi trường, lượng, an toàn thực phẩm, sản xuất, nâng cao chất lượng sống kinh tế…Với mục tiêu giảm giá thành tăng hiệu công nghiệp thương mại, mạng cảm biến không dây mang đến tiện nghi ứng dụng thiết thực nâng cao chất lượng sống cho người Trong nội dung tài liệu này, trình bày kỹ thuật xây dựng mạng cảm biến không dây, giao thức để thiết kế từ đơn giản đến phức tạp Bên cạnh ứng dụng phổ biến có nhiều tiềm ứng dụng thực tế Một nhìn tổng quát công nghệ mạng cảm biến không dây Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy PHẠM MẠNH TỒN, gợi mở góp ý thầy hỗ trợ nhiều để em Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an hoàn thành đề tài Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Chương TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1.1 Tổng quan 1.1.1 Giới thiệu Mạng cảm biến (sensor network) cấu trúc, kết hợp khả cảm biến, xử lý thông tin thành phần liên lạc để tạo khả quan sát, phân tích phản ứng lại với kiện tượng xảy môi trường cụ thể đó.Mơi trường giới vật lý, hệ thống sinh học Các ứng dụng mạng cảm biến chủ yếu gồm thu thập liệu, giám sát, theo dõi, ứng dụng y học.Tuy nhiên ứng dụng mạng cảm biến tùy theo yêu cầu sử dụng đa dạng khơng bị giới hạn Có thành phần cấu tạo nên mạng cảm biến: Các cảm biến phân bố theo mơ hình tập trung hay phân bố rải rác Mạng lưới liên kết cảm biến( có dây hay vơ tuyến) Điểm trung tâm tập hợp liệu (Clustering) Bộ phận xử lý liệu trung tâm Một node cảm biến định nghĩa kết hợp cảm biến phận xử lý, hay cịn gọi mote Mạng cảm biến khơng dây(WSN) mạng cảm biến kết nối node cảm biến sóng vơ tuyến 1.1.2 Công nghệ mạng cảm biến Trong mạng sensor network, cảm biến xem phần quan trọng phục vụ cho ứng dụng Công nghệ cảm biến điều khiển bao gồm cảm biến trường điện từ; cảm biến tần số vô tuyến; quang, hồng ngoại; radars; lasers; cảm biến định vị, dẫn đường; đo đạc thông số Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an môi trường; cảm biến phục vụ ứng dụng an ninh, sinh hóa Ngày nay, cảm biến sử dụng với số lượng lớn Mạng WSNs có đặc điểm riêng, công suất bị giới hạn, thời gian cung cấp lượng nguồn (chủ yếu pin) có thời gian ngắn, chu kỳ nhiệm vụ ngắn, quan hệ đa điểm-điểm, số lượng lớn node cảm biến… Cảm biến gồm hay dãy cảm biến.Kích thước đa dạng, từ nano (1-100nm), meso (100-10000nm), micro (10-1000um), macro (vài mmm)… Do đặc tính mạng WSNs di động trước chủ yếu phục vụ cho ứng dụng quân nên đòi hỏi tính bảo mật cao Ngày nay, ứng dụng WSNs mở rộng cho ứng dụng thương mại, việc tiêu chuẩn hóa tạo tạo nên tính thương mại cao cho WSNs Các nghiên cứu gần phát triển thông tin công suất thấp vối node xử lý giá thành thấp có khả tự phân bố xếp, lựa chọn giao thức cho mạng, giải toán quan trọng mạng WSNs khả cung cấp lượng cho node bị giới hạn Các mơ hình khơng dây, có mạch tiêu thụ lượng thấp ưu tiên phát triển Hiệu sử dụng công suất WSNs tổng quát dựa tiêu chí: Chu kỳ hoạt động ngắn Xử lý liệu nội node để giảm chiều dài liệu, thời gian truyền Mơ hình mạng multihop làm giảm chiều dài đường truyền, qua giảm suy hao tổng cộng, giảm tổng công suất cho đường truyền WSNs phân làm loại, theo mơ hình kết nối định tuyến mà nodes sử dụng: Loại 1(C1WSNs) Sử dụng giao thức định tuyến động Các node tìm đường tốt đến đích Vai trị node sensor với node trạm lặp (repeater) Khoảng cách lớn (hàng ngàn mét) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Khả xử lý liệu node chuyển tiếp Mạng phức tạp Loại 2(C2WSNs) Mơ hình đa điểm-điểm hay điểm-điểm, kết nối radio đến node trung tâm Sử dụng gia thức định tuyến tĩnh node không cung cấp thông tin cho node khác Khoảng cách vài trăm mét Node chuyển tiếp khơng có khả xử lý liệu cho node khác Hệ thống tương đối đơn giản Tiêu chuẩn tần số áp dụng cho WSNs IEEE 802.15.4 Hoạt động tần số 2.4GHz công nghiệp, khoa học y học(ISM), cung cấp đường truyền liệu với tốc độ lên đến 250kbps khoảng cách 30 đến 200 feet Zigbee/IEEE 802.15.4 thiết kế để bổ sung cho công nghệ không dây Bluetooth, Wifi, Ultrawideband(UWB), mục đích phục vụ cho ứng dụng thương mại Với đời tiêu chuẩn Zigbee/IEEE 802.15.4, hệ thống dần phát triển theo hướng tiêu chuẩn, cho phép cảm biến truyền thông tin qua kênh truyền tiêu chuẩn hóa Nhiều nghiên cứu lĩnh vực mạng mobile ad hoc (MANETs) WSNs tương tự MANETs theo vài đặc điểm Cả hai chuẩn mạng wireless, multihop Tuy nhiên, ứng dụng kỹ thuật hai hệ thống có khác Dạng thơng thường WSN đa nguồn liệu truyền đến nơi nhận, khác hẳn điểm-điểm MANETs Các node WSNs di động, ad hoc node di động Trong WSNs, liệu từ cảm biến chủ yếu từ tượng kiện giới thực Ở MANETs chủ yếu liệu 10 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an node node phải hoạt động chế độ tích cực thời gian dài Khung liệu: dài tới 104 octets (1octet = 1byte) Mỗi khung liệu mang chuỗi số xác nhận khung Chuỗi số đảm bảo tất khung đếm nhận hợp lệ Trường FCS dùng để phát lỗi khung Khung xác nhận ACK: thiết bị thu gởi khung ACK tương ứng cho phía phát để thơng báo khung liệu nhận hợp lệ khơng có lỗi Khung lệnh MAC: dùng để thông báo thông tin Phục vụ mục đích quản lý mạng tập trung để điều khiển cấu hình thiết bị từ xa Các chế độ hoạt động Chuẩn IEEE 802.15.4 định nghĩa dạng liệu: periodic data (dữ liệu theo chu kỳ), intermittent data (dữ liệu gián đoạn), repetitive low-latency data (dữ liệu lặp lại có độ trễ thấp) Periodic data ứng dụng cảm biến không dây, cảm biến thay đổi hai chế độ tích cực nghỉ Intermittent data tạo kích thích bên ngồi Repetitive low-latency data dùng ứng dụng quan trọng hệ thống giám sát an ninh Dạng đòi hỏi phân chia khe thời gian để đảm bảo truy cập kênh truyền với độ trễ cho phép Để thích ứng với dạng liệu này, IEEE 802.15.4 phân hai chế độ hoạt động: beaconed (có mốc báo hiệu) beaconless (khơng có mốc báo hiệu) 3.1.7 Kết luận Thiết kế giao thức lớp MAC hiệu quan trọng mạng WSNs để đem lại thành công hoạt động cho mạng Một thiết kế hiệu giao thức MAC-layer cho WSN phải đảm bảo hiệu sử dụng lượng để kéo dài thời gian sống mạng Giao thức MAC-layer cịn phải có khả mở rộng phù hợp với kích thước mạng, mật độ node cấu hình mạng Sự công node, giảm độ trễ, lưu lượng cao băng thơng thuộc tính quan trọng thiết kế giao thức lớp MAC 58 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 3.2 Các giao thức định tuyến 3.2.1 Sự phân phối tập hợp liệu Mạng WSNs có khả ứng dụng rộng rãi giám sát điều khiển hình 3.7 Các liệu thông tin trạm trung tâm node phân bố khía cạnh quan trọng WSN Hình 3.7 Các ứng dụng mạng WSN Cách đơn giản để thực liên lạc trao đổi trực tiếp từ từ node đến base station Tuy nhiên, liên kết dựa truyền chặng (single-hop) gặp vấn đề suy giảm lượng nhanh chóng node node cách xa trạm trung tâm, làm giới hạn thời gian sống mạng Đây vấn đề quan trọng mạng cảm biến không dây xây dựng phân bố phạm vi rộng hay node di động di chuyển xa trạm trung tâm Để giải nhược điểm này, liệu trao đổi cảm biến base station truyền đa chặng (multihop) Các liên kết đa chặng kéo dài khoảng cách đưa đường linh hoạt Phương pháp tiết kiệm hiệu lượng giảm đáng kể can nhiễu node 59 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an tranh chấp truy cập kênh truyền, đặc biệt mạng WSNs có mật độ cao Mơ hình truyền liệu minh họa hình 3.8 Gói u cầu phát đi, node đáp lại gói trả lời đáp ứng kiện xảy ra, liệu thu thập từ node cảm biến phải qua nhiều chặng để đến trạm trung tâm Trong truyền multihop, node trung gian phải tham gia vào việc chuyển gói liệu nguồn đích Xác định node trung gian cần phải qua nhiệm vụ giải thuật định tuyến Định tuyến mạng cỡ lớn gặp nhiều khó khăn, thiết kế phải đảm bảo xác, tính ổn định khả tối ưu Cùng với đặc tính mạng WSN tiết kiệm lượng băng thông hạn chế tạo nhiều thách thức cho giải thuật định tuyến để thỏa mãn yêu cầu lưu lượng kéo dài thời gian sống mạng Hình 3.8 Truyền liệu đa chặng 3.2.2 Giao thức định tuyến WSNs Định tuyến WSN gặp khó khăn lớn tạo cân độ nhạy tính hiệu Sự cân đặc tính giới hạn khả xử lý thông tin node cảm biến với phần overhead cần thiết Trong WSN, overhead (có thể coi chi phí cho quản lý) tính dựa băng thông sử 60 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an dụng, công suất tiêu thụ yêu cầu xử lý node di động Vì overhead lớn gây lãng phí lượng, băng thơng, thời gian xử lý, tăng độ trễ gói node chất lượng liệu tốt Ngược lại, overhead nhỏ thời gian xử lý, băng thông, độ trễ thấp nhiên chất lượng giảm Thách thức giao thức định tuyến tìm giải thuật để cân yêu cầu Mạng WSN có số đặc trưng mạng ad hoc Do xem xét giao thức định tuyến mạng ad hoc áp dụng vào mạng WSN Giải thuật định tuyến cho mạng ad hoc chia theo dạng: proactive, reactive hybrid Proactive (khởi tạo trước): gọi table driven, dựa phân phát theo chu kỳ thông tin định tuyến để đạt bảng định tuyến quán xác đến tất node mạng Cấu trúc mạng phẳng hay phân cấp Dùng phương pháp cho cấu trúc phẳng có khả tìm đường tối ưu Reactive (phản ứng): xây dựng tuyến đến đích đến theo nhu cầu Giải thuật thường không xây dựng thông tin chung qua tất node mạng Do chúng dựa định tuyến động để tìm đường nguồn đích Giải thuật định tuyến reactive thay đổi theo cách mà chúng điều khiển trình flooding để giảm thơng tin overhead cách tuyến tính tốn xây dựng lại liên kết khơng thực Hybrid (hỗn hợp): dựa cấu trúc mạng để tạo tính ổn định khả mở rộng cho mạng có kích thước lớn Trong giải thuật dạng mạng phân chia thành cluster Do số lượng lớn tính di động, mạng có đặc tính động node vào hay tách khỏi cluster Giải thuật định tuyến hybrid dùng theo mơ hình định tuyến proactive dùng cho bên cluster định tuyến reactive dùng liên kết cluster 61 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Overhead giao thức định tuyến thường tăng nhanh tăng kích thước đặc tính động mạng Overhead lớn chiếm phần lớn tài nguyên mạng Hơn nữa, giao thức định tuyến truyền thống mạng lớn yêu cầu liên kết thực node Việc dùng kỹ thuật làm tăng overhead cho định tuyến thời gian hội tụ Thực tế kỹ thuật định tuyến truyền thống thích hợp hoạt động mơi trường mạng mà khả tính tốn thơng tin node mạng tốt, hiệu kỹ thuật bị hạn chế với mạng WSNs Do đó, kỹ thuật định tuyến cho mạng cảm biến phải có cân tính tối ưu hiệu hoạt động 3.2.2.1 Các kỹ thuật định tuyến Thiết kế giao thức định tuyến mạng WSN phải xem xét đến công suất tài nguyên hạn chế node mạng, đặc tính thay đổi theo thời gian kênh truyền vô tuyến khả trễ hay gói Nhiều giao thức định tuyến đưa Dạng thứ giao thức dành cho kiến trúc mạng phẳng tất node xem cấp Kiến trúc phẳng có nhiều lợi ích tối thiểu overhead để xây dựng hạ tầng mạng có khả tiềm nhiều đường liên lạc node với sai số cho phép Dạng thứ hai dùng mạng có cấu trúc tiết kiệm lượng, ổn định khả mở rộng Trong dạng node mạng xếp vào cluster, node có lượng lớn vai trị cluster head Cluster head có trách nhiệm phối hợp hoạt động node cluster chuyển thông tin cluster Việc phân hoạch giảm lượng tiêu thụ kéo dài thời gian sống mạng Dạng thứ ba dùng phương pháp data-centric để phân bổ yêu cầu mạng Phương pháp dựa thuộc tính, node nguồn truy vấn đến thuộc tính tượng node cảm biến riêng biệt Việc phân tán yêu cầu thực cách phân nhiệm vụ cho node cảm 62 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an biến định rõ thuộc tính riêng biệt cho node Các kiểu thơng tin dùng broadcasting, attribute-based multicasting, geo-casting anycasting Dạng thứ tư dùng vị trí để node cảm biến.Định tuyến dựa vị trí hữu ích cho ứng dụng mà vị trí node vùng địa lý hỏi node nguồn Yêu cầu định rõ vùng mà tượng quan tâm xảy hay lân cận với điểm đặc biệt vùng hoạt động mạng 3.2.2.2 Flooding biến thể Flooding kỹ thuật chung thường dùng phát tán thơng tin tìm đường mạng có dây không dây ad hoc Chiến thuật định tuyến đơn giản khơng địi hỏi cấu hình mạng tốn thuật tốn tìm đường phức tạp Flooding dùng phương pháp reactive (phản ứng lại), node nhận gói điều khiển hay liệu gởi đến tất node xung quanh Sau truyền, gói theo tất đường Nếu khơng bị kết nối, gói đến đích Hơn nữa, cấu hình mạng thay đổi, việc truyền gói theo tuyến Hình 3.9 minh họa qui ước flooding mạng Flooding dạng đơn giản làm gói bị chép lại cách không giới hạn qua node mạng A C B E D F H G Hình 3.9 Flooding gói liệu mạng thơng tin 63 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Để ngăn chặn gói vịng khơng xác định mạng, trường gọi hop count thêm vào gói Đầu tiên, hop count đặt giá trị xấp xỉ đường kính mạng Khi gói qua mạng, hop count bị giảm sau bước (một bước tính lần truyền từ node sang node kia) Khi hop count 0, gói bị bỏ Một cách tương tự dùng thêm vào trường time-to-live, trường ghi lại thời gian mà gói phép tồn mạng Khi hết thời gian này, gói khơng truyền Flooding cải tiến cách xác nhận gói liệu nhất, node mạng bỏ gói nhận Mặc dù đơn giản qui luật hoạt động phù hợp với cấu hình mạng có chi phí thấp flooding gặp nhiều bất lợi áp dụng cho mạng WSNs Nhược điểm flooding gặp phải vấn đề traffic implosion (bùng nổ hay khép kín gói liệu node) Như hình 3.10, tượng khơng mong muốn gây gói gởi đến node A C B D Hình 3.10 Bùng nổ lưu lượng flooding Nhược điểm thứ hai vấn đề chồng lấn (overlap) Nhược điểm thứ ba nhược điểm nguy hiểm flooding resource blindness (sự mù quáng tài nguyên) Qui luật đơn giản cảu flooding không xem xét đến hạn chế nguồn lượng node Năng lượng node suy giảm nhanh chóng, giảm đáng kể thời gian sống mạng 64 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an q r s B A (q,r) (s,r) C Hình 3.11 Vấn đề chồng lấn Flooding Để giải nhược điểm nêu trên, hướng gọi gossiping Tương tự flooding, gossiping dùng qui luật đơn giản khơng địi hỏi cấu hình mạng đắt tiền hay thuật toán định tuyến phức tạp Khác với flooding, gói liệu phát quảng bá đến tất node, gossiping yêu cầu node gởi gói vừa nhận đến node lựa chọn ngẫu nhiên Khi nhận gói, node lân cận lại chuyển tiếp gói đến node lựa chọn ngẫu nhiên khác Q trình tiếp tục đến gói đến đích đến hay hop count bị giới hạn Gossiping tránh vấn đề bùng nổ lưu lượng mạng cách giới hạn số gói mà node gởi đến node lân cận Tuy nhiên độ trễ gói đích đến lớn, đặc biệt mạng có kích thước lớn chất, có liên kết tạo thành thời điểm 3.2.2.3 Giao thức định tuyến thông tin qua thỏa thuận Giao thức thông tin qua thỏa thuận node (SPIN) họ giao thức dựa thỏa thuận để phát thông tin mạng WSN Đối tượng giao thức tính hiệu việc phát thông tin từ node đến tất node khác mạng Các giao thức đơn giản flooding gossiping Flooding địi hỏi node gởi gói liệu đến tất node lân cận với thơng tin đến đích Gossiping dùng tính ngẫu nhiên để giảm số yêu cầu có node nhận gói liệu sau chuyển tiếp cách ngẫu nhiên đến node chọn trước Sự đơn giản flooding gossiping qui luật hoạt động đơn giản khơng địi hỏi cấu hình phức tạp Tuy nhiên, đặc điểm giao thức 65 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an trễ gói làm giảm chất lượng mạng lưu lượng tải, gây bùng nổ gói chồng lấn gói vùng phân bố Các giao thức đơn giản flooding gossiping khơng tính đến nguồn lượng làm giảm cách đáng kểthời gian sống mạng Đối tượng nhóm giao thức SPIN giải hạn chế giao thức truyền thống Nguyên lý họ giao thức thỏa thuận liệu thích nghi tài nguyên mạng Thỏa thuận liệu (data negotiation) yêu cầu node phải “học” nội dung liệu trước phát liệu node mạng SPIN dùng gói mơ tả trước phát gói liệu thực Các node thu nhận gói quảng cáo muốn nhận gói liệu thực phải gởi gói yêu cầu cho node nguồn Do gói liệu thực gởi cho gói quan tâm, hạn chế khả bị bùng nổ gói flooding giảm đáng kể lưu lượng dư thừa mạng Ngồi việc dùng khóa mơ tả liệu (meta data descriptors) loại trừ khả chồng lấn node yêu cầu liệu cần quan tâm Sự thích ứng tài nguyên mạng (Resource adaptation) cho phép node dùng giao thức SPIN điều chỉnh hoạt động theo trạng thái lượng Mỗi node mạng theo dõi tiêu thụ lượng trước phát hay xử lý liệu Khi mức lượn xuống thấp, node giảm hay ngừng hoàn toàn hoạt động chuyển tiếp gói cho node khác Việc node lượng nhiều thực SPIN giúp kéo dài thời gian sống node SPIN thực việc thỏa thuận truyền liệu thông qua dạng thơng điệp.Đầu tiên gói ADV, dùng để quảng cáo cho gói liệu mà node muốn phát Node có liệu phát gói ADV chứa mô tả liệu thực đến node xung quanh Dạng thứ gói REQ, dùng để yêu cầu node nguồn phát gói liệu quảng trước Một node mạng nhận gói ADV thể mong muốn nhận gói liệu thực cách phát thông điệp REQ Dạng thứ DATA, chứa liệu thực Gói DATA 66 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an thường lớn gói ADV REQ Việc hạn chế gói dư thừa làm giảm đáng kể lượng tiêu thụ node Hình 3.12 Hoạt động giao thức SPIN.[2] Hoạt động giao thức SPIN minh họa hình 3.9 Node nguồn A, phát gói ADV quảng cáo gói liệu mà muốn phát Node B nhận gói ADV Node B thể mong muốn nhận gói liệu quảng cáo theo mơ tả goi ADV Vì B gởi gói REQ cho A Sau A gởi gói liệu thực cho B Node B sau nhận liệu lại phát gói ADV cho node C, D, E, F, G Chỉ có node C, E, G quan tâm đến gói Các node phát thơng điệp REQ cho node B Ngay sau B gởi liệu cho C, E, G Quá trình diễn gói liệu đến đích mong muốn ADV B REQ DAT A Hình 3.13 Thủ tục bắt tay giao thức SPIN-PP.[2] A 67 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Dạng đơn giản họ giao thức SPIN SPIN-PP, thiết kế cho mạng liên lạc điểm- điểm (point-to-point) Thủ tục bắt tay ba bước hình 3.13 Bước 1, node A có liệu cần phát A phát gói ADV quảng cáo cho gói liệu thực Bước 2, node B quan tâm đến gói liệu thực liền gởi gói REQ yêu cầu liệu Bước 3, node A đáp ứng yêu cầu gởi gói liệu thực cho B Giao thức thỏa thuận node để tránh nguy bị bùng nổ gói vấn đề chồng lấn giao thức flooding gossiping Theo mô hiệu gấp 3.5 lần so với flooding Giao thức đạt tốc độ liệu cao gần tối ưu so với lý thuyết Một loại khác SPIN-EC, kết hợp kỹ thuật quan sát nguồn lượng dựa mức ngưỡng Một node tham gia vào hoạt động giao thức node hồn thành tất hoạt động mà không làm giảm lượng mức cho phép Khi node nhận gói quảng cáo, khơng gởi thơng điệp REQ xác định nguồn lượng khơng đủ để gởi gói REQ nhận gói DATA Kết mơ cho thấy giao thức SPIN-EC tăng 60% liệu đơn vị lượng so với flooding Cả SPIN-PP SPIN-EC thiết kế cho liên lạc điểm-điểm Một loại thứ 3, SPIN-BC thiết kế cho mạng quảng bá Trong loại mạng này, tất node dùng chung kênh truyền Khi node gởi gói liệu qua kênh quảng bá, gói nhận tất node khác phạm vi node Giao thức SPIN-BC không yêu cầu node sau nhận thông điệp ADV phải đáp lại gói REQ Thay vào node chờ khoảng thời gian, giám sát kênh truyền Nếu node nghe thấy thông điệp REQ phát từ node khác (nghĩa node mong muốn nhận gói liệu từ node nguồn), node hủy gói yêu cầu nó, loại bỏ khả gói REQ dư thừa mạng Khi nhận gói REQ từ node mạng, node nguồn gởi thông điệp DATA lần, nhận nhiều gói yêu cầu giống từ node mạng 68 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Trong mơ hình này, node có liệu node A, gởi gói ADV để giới thiệu liệu cho node lân cận Tất node nghe thấy thông điệp này, node C phát trước gói REQ để yêu cầu gói liệu từ node A Vì gói phát quảng bá nên node B D nghe gói ngưng việc phát gói REQ Node E F khơng quan tâm bỏ qua gói Khi nghe gói REQ từ node C, node A phát gói liệu cho C Tất node nhận gói Trong mơi trường quảng bá, SPIN- BC giảm hao phí lượng cách hạn chế gói dư thừa mạng Giao thức cuối thuộc họ SPIN giao thức SPIN-RL, phát triển từ SPIN-BC để cải thiện độ tin cậy lỗi thông điệp suy hao kênh truyền Các gói ADV REQ phát quảng bá lặp lại theo chu kỳ Nếu node gởi yêu cầu nhận gói liệu sau khoảng thời gian định trước chưa nhận node yêu cầu lại lần Hơn nữa, độ tin cậy cải thiện cịn việc phát lại gói mơ tả liệu metadata theo chu kỳ Các node SPINRL hạn chế số lần phát lại thông điệp DATA Sau gởi thông điệp DATA, node chờ hết khoảng thời gian trước đáp ứng cho yêu cầu khác cho liệu tương tự Họ giao thức SPIN nhược điểm flooding gossiping SPIN có hiệu suất sử dụng lượng tốc độ phân phát liệu cao flooding gossiping Tuy nhiên, thỏa thuận cục khơng đủ để bao bọc hết toàn mạng để tất node có nhu cầu nhận gói quảng bá sau gói liệu mong muốn Tình xảy node trung gian khơng quan tâm đến gói liệu bỏ qua thông điệp ADV tương ứng sau nhận gói Điều hạn chế việc sử dụng SPIN ứng dụng đặc biệt giám sát phát xâm nhập bảo vệ công trình trọng yếu.[2] 3.3 Kết luận Đặc tính WSN tính chất mơi trường cho việc định tuyến trở nên khó khăn Nhiều giao thức định tuyến đưa giải pháp khả 69 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an thi cho vấn đề định tuyến Vì phát triển ứng dụng WSN, cải tiến mặt phần cứng công nghệ chế tạo pin mở đường cho phát triển giao thức định tuyến hiệu 70 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kazem Sohraby, Daniel Minoli, Taieb Znati (2007) Wireless Sensor Network Technology, Protocol, and Application John Wiley & Sons, Inc [2] Đỗ Duy Tân, “Wireless Sensor Networks, kỹ thuật, giao thức ứng dụng”, tháng 8/2009 [3] Phạm Bảo Sơn, “Mạng cảm biến vô tuyến đánh giả tiêu giao thức chọn đường LEACH”, http:// tapchibcvt.gov.vn.htm [4] Trần Văn Sư (2005) Truyền số liệu mạng thông tin số Nhà xuất đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh [5] Vũ Đình Thành (2006) Ngun lý thơng tin tương tự - số Nhà xuất đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh [6] http://vbeg.org/forum, “Cấu trúc mạng cảm biến không dây” [7] Ngô Quang Anh (2005) Nghiên cứu chuẩn kết nối không dây ZIGBEE/IEEE 802.15.4 Luận Văn Tốt Nghiệp, Trường đại Học Công Nghệ, đại Học Quốc Gia Hà Nội Một số trang web [8] www.vntelecom.org [9] www.zigbee.org [10] www.wikipedia.org 71 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn