Giao thức định tuyến GAF trong WSN

Nội dung đồ án gồm: Chương 1: Tổng quan về mạng cảm biến không dây WSN. Chương này sẽ giới thiệu về những khái niệm chung nhất về các mạng cảm biến không dây như: định nghĩa, cấu trúc và ứng dụng. Chương 2: Giao thức định tuyến theo vị trí. Trong chương này sẽ tìm hiểu về một số phương pháp xác định vị trí nút và các phương pháp định tuyến theo vị trí. Chương 3: Giao thức định tuyến GAF. Chương này sẽ giới thiệu về giao thức định tuyến thích ứng chính xác theo vị trí GAF

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên : Hà Thị Thương Hiền Lớp : D06VT1 Khoá : 2006 – 2010 Ngành học : Điện Tử - Viễn Thông Tên đề tài: Giao thức định tuyến GAF trong WSN Nội dung đồ án: Nội dung của đồ án được chia thành ba phần chính như sau:  Tổng quan về mạng cảm biến không dây WSN  Giao thức định tuyến theo vị trí  Giao thức định tuyến GAF Ngày giao đồ án:……/ /2010 Ngày nộp đồ án: ……/12/2010 Ngày …. tháng 12 năm 2010 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc KHOA VIỄN THÔNG 1 *** *** ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………… Điểm: (bằng chữ ……………… ) Ngày tháng 12 năm 2010 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Điểm: (bằng chữ ……………… ) Ngày tháng 12 năm 2010 Giáo viên phản biện MỤC LỤC Hình 1.1 Các thành phần của một nút cảm biến 8 Hình 1.2 Cấu trúc tổng quan hệ thống mạng cảm biến 9 Hình 1.3. Cấu trúc phẳng 10 Hình 1.4 Cấu trúc tầng 10 Hình 1.5. Cấu trúc tầng phân cấp theo chức năng 11 Hình 2.1 Ví dụ về phương pháp định vị không có ước tính khoảng cách 26 Hình 2.2 Ví dụ về phương pháp tam giác phân 28 Hình 2.3 Cách định vị điểm n bằng phép tam giác phân 30 Hình 2.4 Vùng chuyển tiếp của cặp nút truyền – chuyển tiếp (i, r) trong MECN 31 Hình 2.5 Ví dụ về lưới ảo trong GAF 33 Hình 2.6 Các trạng thái của GAF 34 Hình 2.7 Sự chuyển tiếp địa lý đệ quy trong GEAR 36 Hình 3.1 Vấn đề về nút tương đương 38 Hình 3.2 Kích thước lưới ảo trong GAF 40 Hình 3.3 Chuyển trạng thái trong GAF 41 Hình 3.4 Thời gian hoạt động của mạng sử dụng giao thức GAF và AODV [6] 46 Hình 3.5 Thời gian sống của mạng khi vận tốc di chuyển của nút lớn [6] 47 Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ, bảng biểu DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1.1 Các thành phần của một nút cảm biến 8 Hình 1.2 Cấu trúc tổng quan hệ thống mạng cảm biến 9 Hình 1.3. Cấu trúc phẳng 10 Hình 1.4 Cấu trúc tầng 10 Hình 1.5. Cấu trúc tầng phân cấp theo chức năng 11 Hình 2.1 Ví dụ về phương pháp định vị không có ước tính khoảng cách 26 Hình 2.2 Ví dụ về phương pháp tam giác phân 28 Hình 2.3 Cách định vị điểm n bằng phép tam giác phân 30 Hình 2.4 Vùng chuyển tiếp của cặp nút truyền – chuyển tiếp (i, r) trong MECN 31 Hình 2.5 Ví dụ về lưới ảo trong GAF 33 Hình 2.6 Các trạng thái của GAF 34 Hình 2.7 Sự chuyển tiếp địa lý đệ quy trong GEAR 36 Hình 3.1 Vấn đề về nút tương đương 38 Hình 3.2 Kích thước lưới ảo trong GAF 40 Hình 3.3 Chuyển trạng thái trong GAF 41 Hình 3.4 Thời gian hoạt động của mạng sử dụng giao thức GAF và AODV [6] 46 Hình 3.5 Thời gian sống của mạng khi vận tốc di chuyển của nút lớn [6] 47 Bảng 2.1 So sánh một số đặc điểm cơ bản của các giao thức theo vị trí…………. 32 Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACQUIRE ACtive QUery forwarding In sensoR nEtworks Chuyển tiếp truy vấn tích cực trong các mạng cảm biến ADC Analog to Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự - số AODV Ad hoc On Demand Distance Vector Vector khoảng cách theo yêu cầu dùng cho mạng Ad hoc APTEEN Adaptive Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network Mạng cảm biến công suất nhạy cảm ngưỡng thích ứng CADR Constrained anisotropic diffusion routing Định tuyến khuếch tán dị hướng hạn chế. enat estimated node active time Thời gian hoạt động ước tính của nút enlt expected node timelife Thời gian sống kỳ vọng của nút GAF Geographic adaptive fidelity Định tuyến thích ứng chính xác theo địa lí GEAR Geographic and energy-aware routing Tịnh tuyến theo nhận biết năng lượng và địa lí GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu LEACH Low-energy adaptive clustering hierarchy Phân cấp nhóm thích ứng công suất thấp MECN Minimum energy communication network Mạng truyền thông năng lượng tối thiểu PEGASIS Power-efficient GAthering in Sensor Information Systems Tập trung hiệu suất năng lượng trong mạng cảm biến QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ SAR Sequential assignment routing Định tuyến gán tuần tự SMECN Small minimum energy communication network Mạng truyền thông năng lượng tối thiểu nhỏ SPIN Sensor protocols for information via negotiation Giao thức thông tin cảm biến thông qua sự thỏa thuận TDMA Time-division multiple access Đa truy nhập phân chia theo thời Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt gian TEEN Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network Mạng cảm biến công suất nhạy cảm ngưỡng WSN Wireless Sensor Network Mạng cảm biến không dây Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển không ngừng của ngành viễn thông cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã dẫn đến sự ra đời của một mạng truyền thông mới là mạng cảm biến không dây WSN (Wireless Sensor Network). Mạng này có rất nhiều ưu điểm và hiện nay đang được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Một đặc điểm của mạng WSN đó là nguồn năng lượng cung cấp bằng pin nên rất hạn chế, dẫn đến thời gian hoạt động của mạng không được lâu dài. Vì thế đã đặt ra vấn đề cần giải quyết là làm thế nào để có thể sử dụng tiết kiệm và hợp lý nguồn năng lượng này. Và đã có rất nhiều giao thức định tuyến được đề xuất để làm giảm năng lượng tiêu thụ trong mạng. Đồ án này sẽ nghiên cứu về “Giao thức định tuyến GAF trong WSN”, là một trong những giao thức định tuyến theo vị trí giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng trong mạng. Nội dung đồ án gồm: Chương 1: Tổng quan về mạng cảm biến không dây WSN. Chương này sẽ giới thiệu về những khái niệm chung nhất về các mạng cảm biến không dây như: định nghĩa, cấu trúc và ứng dụng. Ngoài ra, chương này cũng trình bày sơ lược về các giao thức định tuyến được sử dụng trong mạng cảm biến không dây. Chương 2: Giao thức định tuyến theo vị trí. Trong chương này sẽ tìm hiểu về một số phương pháp xác định vị trí nút và các phương pháp định tuyến theo vị trí. Chương 3: Giao thức định tuyến GAF. Chương này sẽ giới thiệu về giao thức định tuyến thích ứng chính xác theo vị trí GAF (Geographic adaptive fidelity), một trong những giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong mạng cảm biến không dây. Trong suốt quá trình làm đồ án, em đã nhận được sự tận tình giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy cô giáo và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo Nguyễn Thị Thu Hằng – khoa Viễn Thông 1, người đã định hướng cho những nghiên cứu và trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo của Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông trong suốt quá trình học tập của em đã cho em những kiến thức nền tảng để có thể hoàn thành đồ án này. Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Do còn có những hạn chế về kiến thức, thời gian và vấn đề tìm hiểu còn khá mới nên khó tránh khỏi thiếu sót. Kính mong sự góp ý của thầy cô và các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày… tháng 12 năm 2010 Sinh viên Hà Thị Thương Hiền [...]... dụng của mạng cảm biến trong rất nhiều lĩnh vực như: trong quân sự, môi trường, y tế và thương mại Ngoài ra, chương này cũng giới thiệu sơ lược về các loại giao thức định tuyến được dùng trong mạng cảm biến không dây như: giao thức phân cấp, giao thức trung tâm dữ liệu, giao thức định tuyến dựa trên vị trí hoặc dựa trên QoS Trong các loại giao thức định tuyến trên thì định tuyến theo vị trí là một... gói tin định tuyến từ đó tiết kiệm được năng lượng cho mạng cảm biến Chương sau sẽ tìm hiểu sâu hơn về một số giao thức trong loại này Đồ án tốt nghiệp Chương II: Giao thức định tuyến theo vị trí CHƯƠNG II: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO VỊ TRÍ Hầu hết các giao thức định tuyến trong các mạng cảm biến đòi hỏi thông tin vị trí của các nút cảm biến Vì vậy việc xác định thông tin vị trí của các nút trong mạng... số giao thức trung tâm dữ liệu khác được đề xuất dựa trên giao thức Directed Diffusion như: - Định tuyến theo năng lượng - Định tuyến Rumor - Định tuyến dựa trên Gradient - Giao thức định tuyến khuếch tán dị hướng hạn chế CADR (Constrained anisotropic diffusion routing) - Giao thức chuyển tiếp truy vấn tích cực trong các mạng cảm biến ACQUIRE (ACtive QUery forwarding In sensoR nEtworks) 1.2.3 Giao thức. .. đầu cụm Giao thức phân cấp nhóm thích ứng công suất thấp LEACH (Low-energy adaptive clustering hierarchy) là một trong những phương pháp định tuyến phân cấp đầu tiên của các mạng cảm biến Ý tưởng được đề xuất trong LEACH đã là nguồn cảm hứng cho nhiều giao thức định tuyến phân cấp, mặc dù một số giao thức đã được phát triển một cách độc lập Một số giao thức định tuyến phân cấp là [3]: - Giao thức phân... giao thức định tuyến theo vị trí là [3]: - Giao thức định tuyến mạng truyền thông năng lượng tối thiểu (Minimum energy communication network - MECN) và giao thức mạng truyền thông năng lượng tối thiểu nhỏ (Small minimum energy communication network SMECN) - Giao thức định tuyến thích ứng chính xác theo địa lí (Geographic adaptive fidelity - GAF) Đồ án tốt nghiệp - Chương I: Tổng quan về mạng WSN Giao. .. Giao thức định tuyến theo nhận biết năng lượng và địa lí (Geographic and energy-aware routing - GEAR) Các giao thức theo vị trí sẽ được giới thiệu cụ thể hơn trong chương sau 1.2.4 Giao thức theo luồng thông tin trong mạng và QoS Trong một số cách tiếp cận này, thiết lập định tuyến được mô hình hóa và giải quyết như một vấn đề về luồng mạng Các giao thức theo QoS xem xét các yêu cầu trễ đầu cuối trong. .. tuyến Các nút định tuyến này là cố định và thiết lập trục đường chính cho việc truyền dẫn Mỗi nút cảm biến phải truy cập được đến một nút định tuyến để thành một phần của mạng Một kiến trúc định tuyến yêu cầu việc định địa chỉ cho mỗi nút đã được đề xuất Các nút cảm biến được định dạng thông qua nút định tuyến mà nó kết nối đến Thuật toán để tự tổ chức các nút định tuyến và tạo bảng định tuyến bao gồm bốn... định tuyến dữ liệu tới sink Một lịch trình cho mỗi vòng được định hướng từ sink và mở rộng tới tất cả các nút trong hệ thống Thời gian hoạt động của hệ thống phụ thuộc vào thời gian mà lịch trình vẫn còn hợp lệ Mục đích là để tối đa hóa thời gian hoạt động của lịch trình Giao thức định tuyến này xem xét sự tổng hợp dữ liệu trong khi thiết lập các đường định tuyến thời gian hoạt động tối đa - Định tuyến. .. ta có thể xác định vị trí của n như sau: (2.7) 2.2 Các giao thức định tuyến theo vị trí Trong giao thức này, một gói dữ liệu từ node nguồn sẽ được gửi tới các node trong phạm vi lân cận đã được khoanh vùng trước Vùng giới hạn này sẽ do node nguồn quyết định hoặc cũng có thể do các node trung gian đảm nhiệm để tránh việc gói dữ liệu bị gửi lòng vòng trong mạng Đặc điểm nổi bật của giao thức này là mỗi... các gói tin truyền Hạn chế của giao thức này là trong trường hợp không vượt ngưỡng nút không bao giờ giao tiếp với người dùng cũng như gửi dữ liệu về mạng Giao thức APTEEN là giao thức mở rộng của TEEN, có kiến trúc giống trong giao thức TEEN Khi các cụm được hình thành, nút chủ phát quảng bá các thuộc tính, các giá trị ngưỡng và lịch trình truyền dẫn đến tất cả các nút trong cụm Nút chủ cũng thực hiện . nhiều giao thức định tuyến được đề xuất để làm giảm năng lượng tiêu thụ trong mạng. Đồ án này sẽ nghiên cứu về Giao thức định tuyến GAF trong WSN , là một trong những giao thức định tuyến. Giao thức định tuyến GAF trong WSN Nội dung đồ án: Nội dung của đồ án được chia thành ba phần chính như sau:  Tổng quan về mạng cảm biến không dây WSN  Giao thức định tuyến theo vị trí  Giao. pháp định tuyến theo vị trí. Chương 3: Giao thức định tuyến GAF. Chương này sẽ giới thiệu về giao thức định tuyến thích ứng chính xác theo vị trí GAF (Geographic adaptive fidelity), một trong