Định tuyến trong mạng ảm biến không dây

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- NGUYỄN THỊ HIỀN LƯƠNGĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂYChun ngành: Cơng nghệ Thông tin LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬTCH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN THỊ HIỀN LƯƠNG

ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

Chuyên ngành: Công nghệ Thông tin

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Ngô Quỳnh Thu

Hà Nội – 201 3

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131646741000000

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi – Nguyễn Thị ền Lương xin cam đoan: Hi –

• Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ ỹ K thuật này là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dướ ự hưới s ng d n c a TS Ngô Qu nh Thu ẫ ủ ỳ

• Các kết qu trong luả ận văn là trung thực, không phải sao chép toàn văn của

b t k công trình nào khá ấ ỳ c

Hà N i ngày 26 tháng 11 ộ năm 2012

Nguy ễ n Thị ền Lương Hi

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 4

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luậ văn, ngoài sự ố ắng của bản thân, em xin ửi lờ

cảm ơn tới các cá nhân sau:

Cuối cùng, em xin gửi lời cả ơn tớ Ban giám hiệu trường Cao đẳng Truyền m i hình cùng các phòng ban trong trường, nơi mà em đang làm việc đã tạo điều ki n v ệ ề

thời gian và công việc cho em trong suốt quá trình học cao học tại trường Cùng lời cảm ơn đế gia đình, ạn b n bè những người đã giúp đỡ cho em có th h c t p t t và ể ọ ậ ốhoàn thành việc học tậ ủp c a mình

H c viên ọ

Nguy ễ n Thị ền Lương Hi

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 1

M Ụ C LỤ C

L ỜI CAM ĐOAN 3

L I C Ờ ẢM ƠN 4 DANH M C HÌNH V 5 Ụ Ẽ DANH M C B NG 6 Ụ Ả DANH M C THU T NG VI T T T 7 Ụ Ậ Ữ Ế Ắ

L I M Ờ Ở ĐẦ U 8 CHƯƠNG 1 M NG C M BI N KHÔNG DÂY 10 Ạ Ả Ế

1.1 Khái ni m m ng c m bi n không dây 10ệ ạ ả ế1.2 C u trúc mấ ạng cảm bi n 10ế1.2.1 C u trúc ph ng 12ấ ẳ1.2.2 C u trúc tấ ầng 131.3 Đặc trưng của m ng c m bi n không dây 14ạ ả ế1.4 ng d ng cỨ ụ ủa mạng c m biả ến không dây 151.4.1 Ứng dụng trong quân đội 161.4.2 Ứng d ng vụ ới môi trường 171.4.3 Ứng dụng trong chăm sóc sức kh e 17ỏ

2.1 Vấn đề đị nh tuy n 19ế2.2 Phân loại các giao thức định tuy n 21ế2.3 Định tuy n phân nhóm 22ế2.3.1 Định tuy n phân nhóm liên t c 23ế ụ2.3.2 Định tuy n phân nhóm theo s ki n 24ế ự ệ2.3.2.1Giao th c ARPEES 26ứ2.3.2.2Giao th c OEDSR 27ứ2.3.2.3Giao th c HPEQ 28ứ2.3.2.4Đánh giá chung các giao thức định tuy n phân nhóm theo s ki n 29ế ự ệ2.4 Định tuyến đa tuyến đường trong m ng c m bi n không dây 30ạ ả ế2.5 Phát bi u bài toán 31ể

3.1 Mô hình m ng và mô hình sóng vô tuy n 33ạ ế3.1.1 Mô hình m ng 33ạ3.1.2 Mô hình sóng vô tuy n 34ế

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 2

3.2 Giao thức MARPEES 353.2.1 Pha thành l p nhóm và chậ ọn nhóm trưởng 363.2.2 Pha tìm tuyến đường và truy n t i d li u 39ề ả ữ ệ3.3 Giao thức EMRP 443.3.1 Pha khởi tạo 463.3.2 Pha thành l p nhóm và lậ ựa chọn nhóm trưởng 473.3.3 Pha lựa chọn nút trung gian và truy n d li u 49ề ữ ệ

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 53

4.1 Gi i thi u chung v OMNeT++ 53ớ ệ ề4.1.1 T ng quan v OMNeT++ 53ổ ề4.1.2 Các thành ph n chính c a OMNeT++ 53ầ ủ4.1.3 Mô hình trong OMNeT++ 544.2 S dử ụng OMNeT++ 564.2.1 Xây d ng và ch y th các mô hình mô ph ng 56ự ạ ử ỏ4.2.2 Chạy các ứng d ng trong OMNeT++ 58ụ4.3 Thông s ố đầu vào và đầu ra 604.4 Đánh giá hiệu năng 634.4.1 Hi u qu ệ ả năng lượng 634.4.2 Cân b ng t i 65ằ ả4.4.3 Th i gian s ng 66ờ ố4.4.4 T l l i 67ỉ ệ ỗ4.4.5 Kh ả năng thích nghi 684.5 Đánh giá kết qu ả và hướng phát tri n 70ể

K T LU N 72 Ế Ậ TÀI LI U THAM KH O 73 Ệ Ả

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 5

DANH MỤ C HÌNH V Ẽ

Hình 1.1 C u t o c a nút c m bi n 11 ấ ạ ủ ả ếHình 1.2 Mô hình tri n khai nút c m bi n không dây 12 ể ả ếHình 1.3 Location tracking 17 Hình 1.4 ng dỨ ụng trong chăm sóc sức kh e 18 ỏHình 2.1 – Mô hình m ng c m biạ ả ến sử ụ d ng giao th c phân nhóm 26 ứHình 3.1 Mô hình năng lượng sóng vô tuy n 35 ếHình 3.2 – Mô hình các pha hoạt động c a MARPEES 36 ủHình 3.3 – Lưu đồ pha thành l p nhóm c a MARPEES 37 ậ ủHình 3.4 – Minh họa quá trình thành l p nhóm trong MARPEES 38 ậHình 3.5– Mô hình m ng hai m c liên k t trong MARPEES 40 ạ ứ ếHình 3.6 – Lưu đồ hoạt động pha th hai cứ ủa MARPEES 44 Hình 3.7 – Mô hình các pha hoạt động của EMRP 46 Hình 3.8 – Mô hình m ng EMRP v i liên kạ ớ ết dạng lưới sau pha thiết lập 47 Hình 3.9 – Mô hình m ng hai m c liên k t trong EMRP 50 ạ ứ ếHình 4.1 Các module đơn giản và k t h p 55 ế ợHình 4.2 Các k t n i gi a các module 56 ế ố ữHình 4.3 Lược đồ xây d ng và ch y mự ạ ột chương trình mô phỏng OMNeT++ 59 Hình 4.4 – Mô hình mạng đang hoạt động với giao th c EMRP 62 ứHình 4.5 T ng mổ ức năng lượng toàn m ng sau m i s ki n 63 ạ ỗ ự ệHình 4.6 So sánh mức năng lượng tiêu th sau 270 s ki n 64 ụ ự ệHình 4.7 – Phân b ố năng lượng gi a các nút sau 300 s ki n 66 ữ ự ệHình 4.8 Th i gian s ng và th i gian xu t hi n nút ch t cờ ố ờ ấ ệ ế ủa mạng 66 Hình 4.9– T l gi m th i gian sỉ ệ ả ờ ống khi kích thước mạng và s ố nút tăng 69

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 6

DANH MỤ C B NG Ả

B ng 4.1 Các thông s mô ph ng 61 ả ố ỏ

B ng 4.2 – T l l i truy n gói tin cả ỉ ệ ỗ ề ủa mỗi giao th c 68 ứ

B ng 4.3 – Th ng kê th i gian s ng và th i gian xu t hi n nút chả ố ờ ố ờ ấ ệ ết của mạng phân theo kích thước mạng 68

B ng 4.4 – T l l i gói tin m i giao thả ỉ ệ ỗ ỗ ức theo hai kích thước mạng 70

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 7

DANH MỤ C THU T NG VI T T T Ậ Ữ Ế Ắ

BS Base Station Tr m g c ạ ố

TDMA Time division multiple access Đa truy nhập phân chia theo th i gian ờWSN Wireless Sensor Network M ng cạ ảm biến không dây ARPEES

Adaptive Routing Protocol with Energy Efficiency and Event Clustering forWireless Sensor

ạ

HPEQ driven and Query-based Wireless Hierarchical Periodic,

Event-Sensor Network Protocol

Phân cấp định k , Giao th c u ỳ ứ điềkhi n theo s ki n và theo truy ể ự ệ

v n trong m ng c m bi n không ấ ạ ả ế

dây LEACH Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy Giao th c phân c p theo c m thích ứng năng lượứ ấ ng p thấụ

MARPEES

Multipath Adaptive Routing Protocol with Energy Efficiency and Event Clustering forWireless

Sensor Networks

Giao thức định tuyến đa đường thích ng v i hi u qu ứ ớ ệ ả năng lượng và phân nhóm theo s ki n ự ệtrong m ng c m bi n không dây ạ ả ếEMRP Energy-Awared Meshed Routing Protocol Giao thức định tuyến nhận thức

năng lượng OMNeT++ Objective Modular Network Tested in C++ Công c mô ph ng mnghi m trên C++ ụ ỏ ạng thư

ệ

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 8

L M Ờ I Ở ĐẦU

S ự phát triển của công nghệ thông tin, truyền thông và Internet kết hợp với

những tiến bộ khoa học kĩ thuật gần đây đã tạo điều kiện phát triển các thế ệ ả h c m

biến mới với giá thành thấp, khả năng triển khai quy mô lớn và độ chính xác cao

Với những ưu điểm vượt trội về ả năng theo dõi và thu thập thông tin, mạng cả kh m

biến không dây đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong quân sự, y tế, phòng chống cháy n và nhi u mổ ề ục đích thiết yếu khác Các giao th c địứ nh tuy n trong ế

mạng cảm biến không dây đang được nghiên cứu để tìm ra các giải pháp tối ưu để

định tuyến cho đường truy n Hi n nayề ệ , có hai cách tiếp cận trong giao thứ ịc đnh tuy n ế phân nhóm phân cấ điều khiển theo thời gian và điều khiển theo sự ệp: ki n Trong các giao th c ứ điều khiển th i gian, d li u cờ ữ ệ ảm biế đượ ửi định kỳ đến c g n

trạm gố để cung cấ thông tin vềc p môi trường một cá liên tụch c trong khi trong giao

th c ứ điều khiể ự ện s ki n, d li u cữ ệ ảm biế được gử đến i n trạm gố chỉ khi một sực

ki n ệ được phát hiện Giao thức định tuyến theo th i gianờ thường hình thành các nhóm c ố định trong giai đoạn khởi tạo trong khi giao thứ ịc đ nh tu ếy n theo s ki n ự ệchỉ hình thành các nhóm sau khi phát hiện m t s ki n Các giao th c địộ ự ệ ứ nh tuy n ếphân nhóm sự ệ ki n hicó ệu quả hơn trong vi c tiệ ết kiệm năng lượng ả dư thừ, gi m a

d li u và ữ ệ tăng vòng i m ng đờ ạ điển hình như OEDSR, ARPEES và HPEQ Tuy nhiên các giải thuật này đều ch s d ng mỉ ử ụ ột đường truy n duy nhề ất từ nhóm trưởng

v ề đích, do đó độ tin cậy của đường truyền này là không cao, đặc biệt trong bối

cảnh nhóm trưởng không còn đủ năng lượng để truy nề . Chính vì vậy, luận văn này

t p trung vào tìm hi u ậ ể phương thức truy n d liề ữ ệu đa tuyến đường cho các giao thức

định tuy n phân nhóm theo s ki n v i mục tiêu tăng cườế ự ệ ớ ng kh ả năng chị ỗu l i cho tuyến đường, phân bố đều mức năng lượng tiêu thụ và giảm thiểu số ản tin điều bkhiển sử ụ d ng Phương thức tìm hiể có tên gọ là Multipath Adaptive Rounting u i Protocol with Energy Efficiency and Event Clustering for wireless Sensor Networks (MARPEES) và Energy-Awared Meshed Routing Protocol (EMRP)

N i dung c a luộ ủ ận văn được tổ chức như sau:

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 9

CHƯƠNG 1: Mạng c m bi n không dây ả ế

Trình bày một số lý thuyết cơ bả ề ạn v m ng c m biả ến không dây, các đặc trưng

của mạng c m biả ến và tổng quan v ề định tuyến trong m ng cạ ảm biến

CHƯƠNG 2: Định tuy n trong m ng c m bi n không dây ế ạ ả ế

CHƯƠNG 3: Trình bày v hai giao thề ức định tuy n MARPEES và EMRP ế

Trình bày n i dung hai giao thộ ức định tuyến đa đườ MARPEES và ng EMRP CHƯƠNG 4: Đánh giá hiệu năng

Giới thiệu về môi trường cài đặt, phương thức mô phỏng cùng các thông số Phân tích và đánh giá các kết qu mô ph ng ả ỏ

c hi n lu tài u v m m

Do thời gian thự ệ ận văn có hạn, đề tìm hiể ề ột vấn đề ới do đó chắc chắn còn rất nhi u thi u sót c n đư c sửa chữa và bổề ế ầ ợ sung Em t mong nh n rấ ậđược s ự giúp đỡ cùng nh ng ý kiữ ến đóng góp quý báu của các th y cô và bầ ạn bè để

em có th ti p t c hoàn thiể ế ụ ện đề tài này

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 10

1.1 Khái niệm mạng cảm biến không dây

Một mạng cảm biến không dây là một mạng bao gồm nhiều nút cảm biến nhỏ có giá thành th p, và tiêu thấ ụ năng lượng ít, giao tiếp thông qua các kết nối không dây,

có nhiệm vụ ả c m nhậ , đo đạn c, tính toán nh m mằ ục đích thu thập, tập trung dữ ệ li u

để đưa ra các quyết đị nh toàn c c v ụ ề môi trường t nhiên ự

hi m không th s d ng m ng c m bi n có dây truy n thể ể ử ụ ạ ả ế ề ống được

Việc kết hợp các bộ ảm biến thành mạ c ng lưới ngày nay đã tạo ra nhiều khảnăng mới cho con người Các b vi c m bi n v i b x lý g n trong và các thi t b ộ ả ế ớ ộ ử ắ ế ị

vô tuy n hoàn toàn có thế ể ắ g n trong một kích thước nh Chúng có thỏ ể hoạt động trong một môi trường dày đặc với khả năng xử ố ộ cao Do đó, vớlý t c đ i m ng cạ ảm

biến không dây ngày nay, người ta đã có thể khám phá nhiều hiện tượng rất khó

thấy trước đây

Với sự phát triển của công nghệ chế ạo linh kiện điện tử, công nghệ nano, giao t

tiếp không dây, công nghệ ạch tích hợp, vi mạch phần cảm biến… đã tạo ra m

những con cảm biến có kích thước ngày càng ỏ ọn, đa chức năng, giá thành nh g

thấp, tiêu thụ năng lượng ít Điều này đã giúp cho mạng cảm biến không dây phát tri n ngày m t r ng rãi và gể ộ ộ ần gũi với cuộc sống con người

1.2 Cấu trúc mạng cảm biến

M t nút c m biộ ả ến được tạo lên t b n thành phừ ố ần cơ bản là:

• Đơn vị ả c m bi n (sensing unit) ế

• Đơn vị ử x lý (processing unit)

• Đơn vị truy n d n (transceiver unit) ề ẫ

• B nguộ ồn (power unit)

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 11

Hình 1.1 Cấ ạ ủ u t o c a c m bi n nút ả ế

ng ng Ngoài ra có thể có thêm những thành phần khác tùy thuộc vào từ ứng dụnhư là hệ ống đị th nh v (location finding system), b phát ngu n (power generator) ị ộ ồ

và bộ phận di động (mobilizer) Các thành ph n trong mầ ột nút c m biến đượả c minh

họa trên hình 1.2 Bộ ảm biến thường thường gồm hai đơn vị thành phần là thiết bị c

cảm biến (Sensor) và bộ chuyển đổi tương tự ố/s (ADC) Các tín hiệu tương tự có đượ ừc t các c m bi n trên cơ s c m bi n các hi n tưả ế ở ả ế ệ ợng được chuy n sang tín hi u ể ệ

s bố ằng bộ chuyển đổi ADC, rồi mới được đưa tới bộ ử lý Bộ ử lý, thường kế x x t

hợp với một bộ ớ nhỏ, phân tích thông tin cảm biến và quản lý các thủ ục cộ nh t ng tác v i các ớ nút khác để phối hợp thực hiện nhiệm vụ Bộ thu phát đảm bảo thông tin

gi nút cữa ảm biến và mạng bằng kết nối không dây, có thể là vô tuyến, hồng ngoại

hoặc bằng tín hi u quang M t thành ph n quan tr ng c nút c m bi n là b ngu n ệ ộ ầ ọ ủa ả ế ộ ồ

B nguộ ồn, có thể là pin hoặc acquy, cung cấp năng lượng cho nút cảm biến và không thay thế được nên nguồn năng lượng của nút thường là giới hạn Bộ ngu n ồ

có thể được hỗ ợ ở tr b i các thiết bị sinh năng lượng, ví dụ như các tấm pin m t trặ ời

nh ỏ

Hầu hết các công nghệ định tuyến trong mạng cảm biến và các nhiệm vụ ảm c

biến yêu cầu phải có sự ận biế ề ị trí với độ chính xác cao Do đó, các nh t v v nút cảm

biến thường ph i có h th ng tìm v trí ả ệ ố ị

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 12

mKhi nghiên cứu về ạng cảm biến không dây, một trong những đặc điểm quan

trọng và then chốt đó là thời gian sống của các con cảm biến hay chính là sự ới gi

hạn về năng lượng của chúng Các nút cảm biến này yêu cầu tiêu thụ công suất

thấp Các nút cảm biến hoạt động có giới hạn và nói chung là không thể thay thếđược ngu n cung cồ ấp Do đó, trong khi mạng truy n thông tề ập trung vào đạt được các dịch v chất lượụ ng cao, thì các giao th c mạứ ng c m bi n ph i tả ế ả ập trung đầu tiên vào b o toàn công su t ả ấ

Hình 1.2 Mô hình tri n khai ể nút c ả m biế n không dây

Hai cấu trúc thường g p mặ ở ạng cảm bi n là c u trúc ph ng và c u trúc t ng ế ấ ẳ ấ ầ

1.2.1 C ấ u trúc phẳng

Trong cấu trúc phẳng (flat architecture), tất cả các đều ngang hàng và đồ

nhất trong hình dạng và chức năng Các nút giao tiếp với ạm gố tr c qua phương pháp đa ặch ng s d ng các nút ngang hàng làm b ti p sóng V i ph m vi truy n c ử ụ ộ ế ớ ạ ề ố

định, các nút g n tr m g c hơn s m b o vai trò c a b tiầ ạ ố ẽ đả ả ủ ộ ếp sóng đố ới v i m t s ộ ốlượng l n ngu n ớ ồ Ưu điểm khi s d ng c u trúc ph ng là t chử ụ ấ ẳ ổ ức đơn giản, tuy nhiên sử ụ d ng c u trúc ph ng trong hoấ ẳ ạt động định tuy n d gây lế ễ ặp, dư thừa thông tin, không th áp dể ụng với các mạng l n ớ

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 13

1.2.2 C ấ u trúc tầng

Trong cấu trúc tầng (tiered architecture), các được thành lậ giúp các tài nguyên trong cùng một nhóm gửi dữ ệ đơn chặ li u ng hay đa chặng (tùy thu c vào ộkích cỡ ủ c a nhóm) đến một nút định sẵn, thường g i là ọ nút chủ (cluster head) Trong c u trúc này các ấ nút tạo thành một hệ ố th ng cấp bậc mà ở đó mỗi nút m t ở ộ

- Mạng cấu trúc tầng có ời gian số cao hơn cấu trúc mạng phẳng Khi cầth ng n

phải tính toán nhiều thì một bộ ử lý nhanh sẽ ệu quả hơn, phụ x hi thuộc vào thời gian yêu c u th c hi n tính toán Tuy nhiên, v i các nhi m vầ ự ệ ớ ệ ụ ả c m nh n c n hoậ ầ ạt

động trong kho ng th i gian dài, các ả ớ nút tiêu thụ ít năng lượng phù h p v i yêu c u ợ ớ ầ

x ử lý tối thiểu sẽ ạt động hiệu quả hơn Do vậy, với cấu trúc tầng mà các chức honăng mạng phân chia gi a các ph n cữ ầ ứng đã được thi t k riêng cho t ng chế ế ừ ức năng

s ẽ làm tăng ờth i gian s ng cố ủa mạng

- V ề độ tin cậy: mỗi mạng cảm biến phải phù hợp với số lượng các nút yêu cầu

thỏa mãn điều kiện về ời gian sống và băng thông Với mạng cấu trúc phẳng, khi thkích cỡ ạng tăng lên thì thông lượ m ng của mỗi nút s giẽ ảm về 0 Việc nghiên c u ứcác mạng c u trúc tấ ầng đem lại nhi u tri n về ể ọng để kh c ph c vấn đềắ ụ này Một cách

tiếp cận là dùng một kênh đơn lẻ trong cấu trúc phân cấp, trong đó các nút cở ấp

thấp hơn tạo thành một nhóm xung quanh trạm gốc Trong trường hợp này, dung lượng c a m i l p trong c u trúc tủ ỗ ớ ấ ầng và dung lượng c a m i nhóm trong m i l p ủ ỗ ỗ ớxác định là độ ậc l p v i nhau ớ

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 14

Tóm lại, khi dùng cấu trúc tầng thì việc tương thích giữa các chức năng trong

mạng có thể đạt được Hiện nay, người ta đang tập trung nghiên cứu về các tiện ích

v ề tìm địa chỉ trong m ng c u trúc t ng ạ ấ ầ

1.3 Đặc trưng của mạng cảm biến không dây

n Như trên ta đã biết, đặc điểm của mạng cảm biến là bao gồm một số lượng lớcác nút cảm biến, các nút cảm biến có giới hạn và ràng buộ ề tài nguyên đặc v c bi t ệ

là năng lượng r t kh t ấ ắ khe Do đó, cấu trúc m ng m i có đặc điểạ ớ m r t khác v i ấ ớ

mạng truyền thống Sau đây, em ẽ phân tích một số đặc điểm nổi bật trong mạ s ng

c m bi n: ả ế

Đượ c tri ển khai dày đặ c và s k t n ố ế ối đượ ạ c t o gi a các nút c m bi n r t l n: ữ ả ế ấ ớ

s ố lượng các nút cảm biế là tùy thuộc vào từ ứng dụng cụ ể có thể ừn ng th , t hàng trăm thậm chí hàng ngàn Do đó cấu trúc m ng ph i có kh ạ ả ả năng thích nghi để có

th làm viể ệc vớ ố lượi s ng lớn các nútmà v n hoẫ ạt động t t.ố

D tri ễ ể n khai: là một ưu điểm quan trọng của mạng cảm biến không dây Sựgiao ti p gi a hai ế ữ nút có thể ị ảnh hưở b ng trong su t th i gian s ng do số ờ ố ự thay đổi

v ị trí hay do sự ảnh hưởng của môi trường đến giao tiếp không dây Lúc này, mạng

c n có kh ầ ả năng tự phát hi n và kh c phệ ắ ục được lỗi này

Ràng buộc về ầ ph n cứng: vì trong mạng có một số lượng lớn các nút cảm biến nên chúng ph i có s ràng buả ự ộc với nhau về phần cứng: kích thước ph i nhả ỏ, tiêu

th ụ ít năng lượng, có khả năng hoạt độ ở ững nơi có mật độ cao, hoạt động ng nhkhông cần có người ki m soát, thích nghi vể ới môi trường…

Có kh ả năng t t ch c, yêu cầu ít hoặc không cần ự ổ ứ có s ự can thi ệ p c a con ủ ngườ i:các nút cảm biến được thiết lập dày đặc, rất gần hoặc trực tiếp bên trong các

hiện tượng để quan sát Vì thế, chúng thường làm việc ở môi trường khắc nghiệt, nơi mà con người khó ti p c n ví d ế ậ ụ như bên trong các máy móc l n, nhớ ững điều

kiện môi trường khắc nhiệt, ô nhi m…ễ

Kh ả năng chị u lỗ : m i ột số các nút cảm biến có thể không hoạt động nữa do thiếu năng lượng, do những hư hỏng vật lý hoặc do ảnh hưởng của môi trường Khả

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 15

năng chị ỗu l i th hi n vi c m ng v n có th hoể ệ ở ệ ạ ẫ ể ạt động bình thường, duy trì nh ng ữchức năng của nó ngay c khi m t sốả ộ nút c m bi n b lo i ra kh i m ng.ả ế ị ạ ỏ ạ

Phương tiệ n truy n d n: ề ẫ ở nh ng m ng c m bi n multihop, các ữ ạ ả ế nút trong mạng giao ti p v i nhau ng sóng vô tuy n, hế ớ bằ ế ồng ngoại hoặc những phương tiện quang

học Các phương tiện truyền dẫn phải được chọn phù hợp trên toàn thế ới để ết gi thi

l p s hoậ ự ạt động thống nhấ ủt c a nh ng m ng này.ữ ạ

S ự tiêu thụ năng lượng: các nút cảm biến không dây là một thiế ị vi điện tửt b chỉ có th ể được trang b nguị ồn năng lượng gi i h n (<0.5 Ah, 1.2 V) Trong m t s ớ ạ ộ ố

ứng d ng, vi c b sung nguụ ệ ổ ồn năng lượng không th th c hiể ự ện được Vì th kho ng ế ả

thời gian sống của các nút cảm biến phụ thuộc mạng vào thời gian sống của pin ựS trục trặc của một vài nút c m bi n có thểả ế gây ra những thay đổi đáng kể trong c u ấhình và yêu cầu định tuy n t i các gói và tế ạ ổ ch c lạ ạứ i m ng Vì v y, vi c duy trì và ậ ệ

qu n lý nguả ồn năng lượng đóng một vai trò quan tr ng.ọ

1.4 Ứng dụng của mạng cảm biến không dây

Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về WSN đã đạt được bước phát triển

mạnh mẽ, các bước tiến từ các nghiên cứu hứa hẹn tác động lớn đến các ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực an ninh quốc gia, chăm sóc sức khỏe, môi trường, năng lượng, an toàn th c ph m và s n xu t ự ẩ ả ấ Nơi mà có thể quan sát vung rộng các điều

ki n xung quanh bao g m: ệ ồ

• S có m t hay v ng m t cự ặ ắ ặ ủa một đối tượng nào đó

• Mức ứng su t trên các ấ đối tượng b g n ị ắ

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 16

• Đặc tính hi n tệ ại như tốc độ, chiều và kích thước của đối tượng

Các ứng d ng c a mụ ủ ạng WSNs thực sự ỉ ị ớ ạ ở ự tưởng tượch b gi i h n b i s ng c a con ủngười Sau đây là các ứng d ng ph bi n nh t c a WSNs ụ ổ ế ấ ủ

1.4.1 Ứ ng dụng trong quân độ i

Mạng cảm biến không dây có thể tích hợp trong hệ ống điều khiển quân độ th i, giám sát, giao ti p, tính toán thông minh, trinh sát, theo dõi mế ục tiêu Đặc tính triển khai nhanh, tự ổ t ch c của mạứ ng c m bi n hả ế ứa hẹ ỹn k thuật c m bi n dùng trong ả ếquân đội Vì m ng c m bi n d a trên s triạ ả ế ự ự ển khai dày đặc c a các nút c m bi n có ủ ả ế

sẵn, chi phí thấp và sự phá hủy của một vài nút bởi quân địch không ảnh hưởng đến

hoạt động của mạng Do đó, mạng c m biả ến được sử ụ d ng cho:

cGiám sát lực lượng, trang thiết bị và đạn dượ : các sĩ quan lãnh đạo sẽ theo dõi liên t c tr ng thái lụ ạ ực lượng quân đội, điều ki n và sệ ự ẵ s n có của các thiế ị đạt b n dược trong chiến trường b ng vi c s d ng m ng c m biằ ệ ử ụ ạ ả ến Quân đội, xe c , trang ộthiết bị và đạn dược có thể ắn liền với các thiết bị ảm biến nhỏ để ó thể g c c thông báo v tr ng thái ề ạ

Giám sát chiến trường: địa hình hiểm trở, các tuyến đường, đường mòn và các chỗ eo h p có th ẹ ể nhanh chóng được bao ph b i m ng c m bi n và gủ ở ạ ả ế ần như có thểtheo dõi hoạt động của quân địch Từ đó các sĩ quan lãnh đạo có thể đưa ra phương

án chiến đấu kịp th i ờ

Đánh giá sự nguy hiểm của chiến trường: trước và sau khi tấn công mạng cảm

biến có thể được triển khai ở những vùng mục tiêu để ắm được mứ ộ n c đ nguy hiểm

của chiến trường Phát hiện và thăm dò các vụ ấn công bằng hóa ọc, sinh học và t h

hạt nhân Trong các cuộc chiến tranh hóa học và sinh học đang gần kề, vấ ền đ quan

trọng là sự phát hiện đúng lúc và chính xác các tác nhân đó Mạng cảm biến triển khai nhở ững vùng mà được sử ụng như là hệ ống cảnh báo sinh học và hóa học d th

có th cung cể ấp các thông tin mang ý nghĩa quan trọng, đúng lúc nhằm gi m thiả ểu thương vong

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 17

1.4.2 Ứ ng dụng với môi trường

Một vài ứng dụng môi trường của mạng cảm biến bao gồm theo dõi sự di cư của các loài chim, các loài động v t nh , các lo i côn trùng, tậ ỏ ạ heo dõi điều ki n môi ệtrường mà ảnh hưởng đến mùa màng và v t nuôi; viậ ệc tưới tiêu, các thi t b ế ị đo đạc

lớn đối với việc quan sát diện tích lớn, quan sát môi trường khí quyển, môi trường vùng bi n, phát hi n cháy r ng, nghiên cế ệ ừ ứu khí tượng h c, nghiên c u s ô nhi m ọ ứ ự ễ

Hình 1.3 Location tracking

1.4.3 Ứ ng dụng trong chăm sóc sức khỏ e

Một vài ứng dụng về chăm sóc sức khỏe trong mạng cảm biến là giám sát bệnh nhân, các bác sĩ cũng như giám sát các tri u ch ng cệ ứ ủa bệnh

Theo dõi tình trạng bệnh nhân: mỗi bệnh nhân được gắn cảm biến nhỏ và nhẹ,

m i nút cỗ ảm biến này có nhiệm vụ riêng Ví dụ có nút cảm biến xác định nhịp tim trong khi con cảm biến khác phát hi n huy t áp ệ ế

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 18

Hình 1.4 Ứ ng d ụng trong chăm sóc sứ c khỏe

T ừ các ví dụ nêu trên chứng tỏ ạng cảm biến không dây được ứng dụng rộ m ng

khắp từ môi trường, quân đội, sức khỏe, gia đình cho đến các lĩnh vực thương mại khác Để đạ t nh ng thành tữ ựu như vậy ph i k n các nghiên c u v vả ể đế ứ ề ấn đề đị nh tuyến cho mạng cảm biến không dây Các nghiên cứu này đã vượt qua được các thách th c trong mứ ạng cảm bi n không dâyế như hạn chế ề v mặt năng lượng, thay

đổi liên t c trong topo m ng, t ụ ạ ừ đó đem công nghệ không dây đến gần hơn với cu c ộ

s nố g con người

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 19

2.1 Vấn đề định tuyến

T nhừ ững đặc điểm riêng biệ như hạn chế ềt v nguồn năng lượng, topo mạng có

th b ể ị thay đổi do tác động của môi trườ , mạng cảm biến không dây có không ítngthách thức với vấn đề đị nh tuy n ế

• S ự phân bố các nút mạng: có thể là định trước hay ng u nhiên.Trong phân ẫ

b ố định trước, các cảm biến được đặt vị trí và dữ ệ ẽ đượ ị li u s c đ nh tuy n qua các ếtuyến đường đã định trước Tuy nhiên trong phân bố nút ngẫu nhiên, các nút

cảm biến được phân tán một cách ngẫu nhiên và nếu kết quả phân tán không đồng đều,vi c bó c m tệ ụ ối ưu là cần thi t đ cho phép các hoế ể ạt động m ng s ạ ử

dụng năng lượng m t cách hi u qu ộ ệ ả

• Đị nh tuy n chính xác khi m ế ức năng lượ ng gi m th p: Sự ụ ả ấ tr c tr c c a ặ ủ

một vài nút cảm biến do ỗi nguồn có thể gây thay đổi rõ rệt về topo mạng và lđòi hỏi việc định tuy n l i các gói tin và s p x p l i m ng ế ạ ắ ế ạ ạ

• Mô hình báo cáo dữ ệ li u:chia làm ba loại chính: theo th i gian(liên t c), ờ ụtheo sự ệ ki n, theo truy v n hay lai hóa Mô hình theo th i gian phù p v i chấ ờ hợ ớ ức năng đòi hỏi giám sát d li u theo chu kì ữ ệ Theo đó, các nút c m bi n s b t c m ả ế ẽ ậ ả

biến và bộ truyền dẫn theo chu kì, cảm nhận môi trường và truyền dữ ệu cầ li n thiết sau những chu kì không đổ i.Trong mô hình theo sự kiện và theo truy v n, ấcác nút c m biả ến phản ứng ngay l p tậ ứ ớ ự thay đổc t i s i giá tr b t ng và rõ r t ị ấ ờ ệ

của nhân tố được cảm biến do một sự ện nhất định xảy ra hoặc một truy vấ ki n đượ ạc t o ra b i tr m g c ở ạ ố Cũng tồn t i m t mô hình k t h p c a hai mô hình ạ ộ ế ợ ủtrên Mô hình báo cáo dữ ệ liên quan tới việc tiêu thụ năng lượng và độ ổn li u

định tuyến đường

• Tính không đồ ng nh t gi a nút và liên k t ấ ữ ế : Việc tồn tại sự không đồng

nhất giữa các nút cảm biến có thể làm gia tăng các vấn đề liên quan đến định tuyến dữ ệ Ví dụ, một vài ứng dụng có ể yêu cầu sự ết hợp của nhiều loại li u th k

cảm biến để theo dõi nhiệt độ áp suất và độ ẩm của môi trường,phát hiện , chuyển động và ghi lại hình ảnh củ ối tượa đ ng chuyể ộn đ ng Ngay cả ệ ọ vi c đ c

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 20

và báo cáo dữ ệ li u của các cảm biến này cũng ở ố t c đ ộ khác nhau phụ thu c vào ộràng buộc chất lượng d ch v và có thị ụ, ể ử ụ s d ng nhi u mô hình báo cáo dề ữ ệ li u khác nhau

• Tính chị ỗ u l i: Việ ỗ ởc l i nút c m bi n không th ả ế ể để ảnh hưởng t i tác v ớ ụchung của mạng N u mộ ố lượế t s ng l n nút g p lớ ặ ỗi, giao thức định tuyến bắt

buộc phả điều tiết việc hình thành các liên kết và tuyến đường mới tới trung i tâm dữ ệ ở ạ li u tr m gốc Điều này có thể đòi hỏi tinh chỉnh cường độ tín hiệu và năng lượng truy n t i m t cách ch ề ả ộ ủ động để ảm năng lượ gi ng tiêu th , hoụ ặc định tuy n l i các gói tin qua vùng m ng có nhiế ạ ạ ều năng lượng hơn

• Kh ả năng thích ứ ng: Số lượng các nút c m biả ến đặt trên khu v c c m bi n ự ả ế

có th lên tể ới hàng trăm,hàng nghìn hay nhiều hơn ấ B t kì một phương thức định tuyến nào cũng phải có kh ả năng hoạt động vớ ộ ố lượi m t s ng r t lấ ớn các nú ảt c m

biến.Thêm vào đó, các giao thức định tuyến cho mạng cảm biến phải đủ linh

hoạt để đáp ứng lại các sự ện trong môi trườ ki ng

• Tính di độ ng c a m ng ủ ạ : Trong một số trường hợp tính di động của trạm

gốc hoặc các nút cảm biến là cần thiết.Các bản tin định tuyến đến từ hay gửi tới các nút di chuy n sể ẽ khó khăn hơn khi độ ổn định c a tuyủ ến đường trở thành

một vấ ền đ được đặt ra.Thêm vào đó,các hiện tượng được cảm biến có thể là tĩnh hoặc động tùy thu c vào chộ ức năng mạng ví dụ: mang tính động trong vi c ệphát hiện và theo dấu đối tượng,mang tính tĩnh như giám sát rừng để ảnh báo ccháy Vi c theo dõi các sệ ự kiện tĩnh cho phép mạng hoạt động ch ph n ở ế độ ảứng, đơn giản là t o k t n i khi báo cáo.Các s ki n đ ng yêu c u c n có báo ạ ế ố ự ệ ộ ầ ầcáo theo chu kì

• Thiế ị t b truy n t i: Các vấn đề ề ả cơ b n liên quan t i kênh truy n d n không ả ớ ề ẫdây như suy giảm tín hi u,t l l i cao…có th ệ ỷ ệ ỗ ể ảnh hưởng t i hoớ ạt động c a ủ

mạng không dây.Thông thường, băng thông yêu cầu cho dữ ệu cảm biến là li

nh ,t kho ng 1-100kb/s ỏ ừ ả

• S g ự ộ p dữ liệ : Các nút m bi u cả ến có th t o ra các d liể ạ ữ ệu dư thừa, các gói tin gi ng nhau tố ừ nhiều nút có thể được tập hợ ạp l i giúp cho số lượng các giao

H c viên : Nguy ọ ễ n Thị ền Lương ớp 10BCNTT Hi -l 21

tiếp có thể ảm xuố gi ng.Gộp dữ ệu là việc kết hợp dữ ệu từ li li nhiều nguồn khác nhau d a trên hàm g p nhự ộ ất định VD: lược bỏ trùng,c c đự ại ,c c ti u hay trung ự ểbình.Kĩ thuật này được s dử ụng để ậ t n d ng hi u qu ụ ệ ả năng lượng và tinh ch nh ỉ

vi c truy n t i d li u trong m t s các giao thệ ề ả ữ ệ ộ ố ức định tuy n.ế

• Chất lượng dịch vụ: Với m t s ng d ng,d li u cộ ố ứ ụ ữ ệ ần được chuy n t i ể ớtrong m t kho ng thộ ả ời gian xác định kể ừ t khi thu nhận được nếu không dữ ệ li u

đó sẽ là vô nghĩa.Do vậy độ ễ ớ tr gi i h n cho vi c truy n t i d li u có th tr ạ ệ ề ả ữ ệ ể ởthành m t tham s ộ ố trong bài toán định tuy n ế

2.2 Phân loại các giao thức định tuyến

Với các điểm khác biệt như vậy giữa mạng cảm biến không dây và mạng IP m t ộ

s ố lượng không nhỏ các giao thứ ịc đ nh tuyến đã đượ ềc đ xuất để ải quyết các githách thức định tuyến đặt ra bởi các đặc điểm của mạng cảm biến Theo cách phân chia theo c u trúc m ng, các thuấ ạ ật toán định tuy n chế ia ra làm các loại: định tuyến

phẳng, định tuy n phân c p ế ấ

cho

Đị nh tuy n ph ng(thích hợp với mạng có cấu trúc phẳng) được thiết kế ế ẳ

m ng v i các nút cạ ớ ảm biến đồng nh t có cùng kh ấ ả năng truyề ản t i và kh ả năng xử lý

và các nút giữ vai trò trong quá trình định tuyến như nhau Mộ ốt s giao thức tiêu biểu của nhóm định tuyến phẳng là Direct Diffusion [11], Sensor Protocols for Information via Negotiation (SPIN) [12], Rumor Routing và Energy-Aware Routing (EAR) [13] V i c u trúc mớ ấ ạng đơn giản của định tuy n ph g, h giao th c này ế ẳn ọ ứcho th y m t sấ ộ ố ưu điểm như là sử ụ d ng ít bản tin điều khi n, có khể ả năng tìm kiếm

đa tuyến đường Tuy nhiên, các giao th c thuứ ộc nhóm định tuy n phế ẳng có nhược điểm gây dư thừa thông tin trong m ng do t t c các nút m ng có cùng vai trạ ấ ả ạ ò như nhau và do đó cùng gửi d li u v tr m g c, m t s giao thữ ệ ề ạ ố ộ ố ức không có cơ chế

chống l p, t ặ ừ đó không thể cài đặt được với các mạng l n ớ

p

Đị nh tuyến phân cấ được đưa ra với mục tiêu tăng cường kh ả năng thích nghi

và ti t kiế ệm năng lượng cho m ng thông qua vi c phân nhóm các nút cạ ệ ảm biến Trong nhóm giao th c này, các nút sứ ẽ được phân thành các c p Các nút c m biấ ả ến thuộc mỗi cấp có nhiệm vụ khác nhau và một nút với nhiều tài nguyên trong mỗi

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 22

nhóm sẽ gi ữ vai trò làm nhóm trưởng.Cách ti p cế ận này tuy tăng khả năng thích nghi cho m ng tuy nhiên hoạ ạt động phân c p và thay thấ ế nhóm trưởng (được thực

hiện để tránh sự ụt giảm năng lượng của nhóm trưởng) làm tăng số lượng bản tin sđiều khi n ph i s dể ả ử ụng.Định tuy n phân c p bao gế ấ ồm định tuy n phân nhóm và ế

định tuy n theo v trí M t s các giao th c phân cế ị ộ ố ứ ấp điển hình là APTEEN, LEACH, PEGASIS Trong s các giao th c phân cố ứ ấp này, các phương pháp định tuyến theo nhóm tỏ ra có ưu điểm vượt trội hơn cả Đặc điểm chung của các giao

thức loại này là mạng sẽ được chia thành các nhóm, mỗi nhóm bầu ra một nhóm trưởng Các thành viên trong nhóm s gẽ ửi thông tin cho nhóm trưởng để nhóm trưởng t ng h p và g i v tr m g c Nh v y, các giao th c lo i này giúp làm gi m ổ ợ ử ề ạ ố ờ ậ ứ ạ ảthông tin dư thừ ừ đó tiếa t t ki m và cân bệ ằng năng lượng toàn m ng, giúp kéo dài ạ

gốc Từ đó giảm được dư thừa thông tin và tối ưu năng lượng và băng thông cho

m ng ạ

Các giao thứ ịc đ nh tuyến phân nhóm có đặc điểm chung là bao gồm 3 pha: pha

khởi tạo, pha thành lập nhóm, pha lựa chọn nút trung gian và truyền dữ ệu về ạm li tr

g c Hoố ạt động của ba pha này như sau:

Pha khởi tạo s thiẽ ết lập các giá trị ặ ị m c đ nh trong mạng, các nút cảm biến xác

định kho ng cách t ả ừ mình đến tr m g c ạ ố

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 23

Pha thành lập nhóm: các nút cảm biến dựa theo giải thuật được cài đặt phân làm các nhóm riêng biệt, đồng th i bờ ầu ra nhóm trưởng (ClusterHead) Nhóm trưởng có nhiệm vụ ận dữ ệu cảm biến từ các nút trong nhóm, thực hiện phân tích loại bỏ nh li

d li u ữ ệ dư thừa và nén dữ ệ li u thành các b n tin g i v tr m g c ả ử ề ạ ố

Pha lựa chọn nút trung gian và truyền dữ ệ li u về ạ tr m gốc: d liữ ệu từ nhóm trưởng s ẽ được truy n v tr m g c qua nhiề ề ạ ố ều nút trung gian Nhóm trưởng cũng như các nút trung gian thu c tuyộ ến đường tru n syề ẽ ự th c hi n qu ng bá b n tin yêu cệ ả ả ầu thông tin để ấ l y v tr ng thái hi n t i c a các nút lân c n,t ề ạ ệ ạ ủ ậ ừ đó sử ụng hàm đánh dgiá để ch n ra nút tiọ ếp theo trên đường truy n d li u, hình thành nên tuyề ữ ệ ến đường

t ừ nhóm trưởng về ạm gốc Các gói tin dữ ệ ảm biến sẽ được truyền đi theo tr li u ctuyến đường c nh này cho t i khi s kiố đị ớ ự ện kết thúc

Định tuyến phân nhóm bao gồm phân nhóm liên tục và định tuyến phân nhóm theo s ki n ự ệ

2.3.1 Đị nh tuyến phân nhóm liên tụ c

Trong định tuyến phân nhóm liên tục, dữ ệu cảm nhận được từ môi trườđược truy n v tr m g c m t cách liên t c hay liên ti p theo tề ề ạ ố ộ ụ ế ừng vòng Định tuy n ếphân nhóm liên t c thích hụ ợp với các ứng dụng đòi hỏi thường xuyên giám sát như thông tin môi trường và theo dõi tình hình b nh nhân LEACH là m t giao th c ệ ộ ứ

định tuyến phân nhóm đầu tiên ra đời và được coi là m t trong nh ng thu t toán ộ ữ ậtiêu bi u nhể ất Đây là giao thức thu th p và t ng h p dậ ổ ợ ữ ệ li u t i tr m g c M c tiêu ớ ạ ố ụchính c a LEACH là: kéo dài th i gian sủ ờ ống của mạng; gi m s tiêu thả ự ụ năng lượng

b i m i nút m ng; s d ng t p trung d liở ỗ ạ ử ụ ậ ữ ệu để ả gi m bản tin truyền dẫn trong m ng ạTuy nhiên LEACH có nhược điểm l n nhớ ất, đó là giả thi t t t c ế ấ ả các nhóm trưởng

đều có th truy n d li u tr c ti p v tr m gể ề ữ ệ ự ế ề ạ ốc, và do đó nó chỉ có th áp d ng cho ể ụcác mạng có c u hình nhấ ỏ Để gi i quy t nhưả ế ợc điểm này, người ta đã đưa ra MLEACH như là một bi n th c a LEACH Giao th c này th a k ph n phân nhóm ế ể ủ ứ ừ ế ầ

và chọn nhóm trưởng c a LEACH và c i ti n ph n truy n t ủ ả ế ầ ề ừ nhóm trưởng v tr m ề ạ

gốc theo dạng đa chặng (multi hop) thông qua ột dãy các nút chuyển tiếp trung - m

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 24

gian thay vì truyền trự ế ừ nhóm trưởc ti p t ng về ạ tr m gốc như LEACH Trong pha xác định nút trung gian chuy n ti p d li u v tr m g c: MLEACH truyể ế ữ ệ ề ạ ố ền đa chặng

v trề ạm gốc thay vì truyền đơn chặng, MLEACH sẽ ựa chọn nút gần trạm gốc nhất l

nh m tằ ối ưu năng lượng truy n d n ề ẫ

T nhừ ững đặc điểm trên ta thấy, giao thức MLEACH có ưu điểm là đơn giản, d ễcài đặt, ti t kiế ệm năng lượng trong pha thành l p nhóm do không c n s d ng các ậ ầ ử ụ

bản tin điều khiể ển đ xác định nhóm trưởng Tuy nhiên nhược điểm của MLEACH

là việc chọn nhóm trưởng d a trên xác su t, nên có thự ấ ể nhóm trưởng được chọn là

một nút cảm biến còn ít năng lượng, không đủ ục vụ cho các pha tiếp theo Bên phcạnh đó, việc lựa chọn nút trung gian theo khoảng cách ngắn nhất mà không quan tâm đến năng lượng s ẽ làm năng lượng các nút trung gian gi m xu ng r t nhanh, ả ố ấgây m t cân bấ ằng năng lượng trong mạng Hơn thế ữ n a, việc gia tăng về ố s lượng các nút cảm biế ết năng lượn h ng s làm giẽ ảm khả năng liên kế ủa mạt c ng

2.3.2 Đị nh tuyến phân nhóm theo sự kiệ n

Khác với định tuyến phân nhóm liên tục, trong định tuyến phân nhóm theo sự

kiện, hoạt động định tuyến chỉ được thực hiện khi có sự ện xảy ra trong môi kitrường T c là giá tr c m biứ ị ả ến vượt quá một ngưỡng định nghĩa trước thì m i th c ớ ự

hiện truyền dữ ệu, qua đó tiết kiệm được năng lượng Do đó, định tuyến phân linhóm theo sự ện ưu việt hơn so với đị ki nh tuy n phân nhóm liên t c và thích hế ụ ợp

với các ứng dụng không mang tính chất giám sát thường xuyên mà chỉ mang tính chất phát hi n bệ ất thường như cháy rừng, h a ho n M t sốỏ ạ ộ nghiên c u gứ ần đây đã

tập trung vào các phương pháp này và đã đưa ra một số ải pháp cụ ể như là gi th HPEQ, OEDSR, ARPEES trong đó ARPEES là giao thức vượt trội hơn cả ề ặ v m t

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 25

Quá trình này sẽ được kích hoạt khi mạng mới được cài đặt và bắt đầu đi vào

hoạt động Thông thường trạm gốc sẽ ảng bá thông tin về ị trí của nó tới tấ ả qu v t c các nút c m bi n trong mả ế ạng để giúp các nút này có được định hướng trong việc

định tuy n d li u Trong nhiế ữ ệ ều trường hợp, các nút cũng thực hi n qu ng bá các ệ ảgói tin truy v n t i các nút lân cấ ớ ận để thu th p dậ ữ ệ li u v mô hình các nút mề ạng xung quanh nó

Pha thành lập nhóm

Trong bước này, các ảm biế ằm trong phạm vi sự ệ ẽ được kích hoạsau khi phát hiện mộ ự ệt s ki n và tiến hành đo thông số ả c m biến N ếu thông số này vượt ngưỡng các nút s ti n hành qu ng bá thông tin v d li u c m bi n và nẽ ế ả ề ữ ệ ả ế ăng lượng còn l i t i các nút lân c n, ạ ớ ậ sau đó nhóm trưởng được ch n b i mọ ở ột hàm đánh giá Trường hợp có nhiều nhóm trưởng các nút trong nhóm sẽ ựa vào thông số, dkhoảng cách hay năng lượng để ự l a chọn một trong các nhóm trưởng đó để ửi dữ g

liệu cảm biến về Nhóm trưởng sẽ ập hợp dữ ệu từ các thành viên, thực hiện phân t litích lo i b d liạ ỏ ữ ệu dư thừa và g i v trử ề ạm gốc

Pha truyền tải dữ liệu:

li

Gói dữ ệu sau khi được xử lý sẽ được truyền từ nhóm trưởng tới trạm gốc Cơ chế truy n ề ở đây là đi qua nhiều nút trung gian Nhóm trưởng cũng như các nút trung gian thu c tuyộ ến đường truyền sẽ ực hiệ th n qu ng bá b n tin yêu c u thông tin ả ả ầ

để ấ l y v tr ng thái hi n t i c a các nút lân c n, t ề ạ ệ ạ ủ ậ ừ đó sử ụng hàm đánh giá để d ch n ọ

ra nút tiếp theo trên đường truy n dề ữ ệ li u Các gói tin dữ ệ li u cảm biến sẽ được truyền đi theo tuyến đường c nh này cho t i khi s ki n k t thúc ố đị ớ ự ệ ế

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 26

Hình 2.1 – Mô hình mạng cả m bi ế n sử ụ d ng giao th ứ c phân nhóm

Sau đây em xin trình bày về ộ ố m t s giao th c đ nh tuy n phân nhóm theo s ki n ứ ị ế ự ệđiển hình cho m ng c m bi n ạ ả ế

2.3.2.1 Giao th ứ c ARPEES

ARPEES là m t giao thộ ức định phân nhóm theo sự kiện điển hình Giao thức chia thành ba pha trong đó hai pha chính là pha thành lập nhóm và pha truy n t i d ề ả ữliệu.Các bước hoạt động cơ bả ủn c a giao th c tuân theo ho t ng cơ bả ủ ịứ ạ độ n c a đ nh tuy n phân nhóm theo s ki n ế ự ệ

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 27

tiARPEES sẽ ến hành chọn lại nhóm trưởng và tuyến đường mới sau mỗi round

) , (

) , (

× ) (

= )

Việc đưa vào góc α giúp chọn được tuyến đường có độ ệ l ch nh ỏ

Sau mỗi vòng, APREES thực hiện chọn lại nhóm trưởng và qua đó thiết lập lại tuyến đường truyền mới tới trạm gốc giúp phân phối đều năng lượng sử ụng đồ d ng

thời đảm bảo luôn chọn được tuyến đường tốt nhất về ạm gốc Tuy nhiên việ tr c chọ ạn l i tuyến đường này làm tăng số ản tin điề b u khi n mà đây là các bản tin ể ở

quảng bá trạng thái gây lãng phí năng lượng, tiêu tốn băng thông và có thể không

th t s c n thi t khi s frame truy n trong m t round là không nhi u ậ ự ầ ế ố ề ộ ề

2.3.2.2 Giao th ứ c OEDSR

Ở pha thành l p nhóm, khác v i ARPEES, OEDSR l a ch n nhiậ ớ ự ọ ều nhóm trưởng cho nhóm các nút thuộc sự ệ ki n Số các nhóm trưởng phụ thuộc vào ph m vi cạ ủa sự

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 28

kiện và mật độ phân bố ủa các nút Các nút trong nhóm sẽ ựa chọn một trong các c lnhóm trưởng đó để truy n d li u c m bi n v ph thu c vào kho ng cách t nó t i ề ữ ệ ả ế ề ụ ộ ả ừ ớnhóm trưởng đó Việc s d ng nhiử ụ ều nhóm trưởng s ẽ tránh được việc năng lượng

x ử lý thông tin và truyền tải dữ ệu tập trung ở ột nhóm trưởng duy nhất đồ li m ng

thời không phải thực hiện lại quá trình quảng bá gói tin trạng thái để chọn nhóm trưởng mới do đó không phải ch n l i tuyọ ạ ến đường định tuy n m i sau m i round ế ớ ỗ

liSang đến pha truyền dữ ệu, nhóm trưởng với mức năng lượng còn lại cao nhất

s thẽ ực hiện quảng bá bản tin yêu cầu trạng thái, chọn một nút đạ giá trị hàm đánh t giá t t nh t làm nút chuy n tiố ấ ể ếp Nhóm trưởng này đồng th i th c hiờ ự ện lưu thông tin

v v ề ị trí và mức năng lượng của các nút lân cận, đóng gói vào một bản tin và chuyển tiếp lần lượt tới các nhóm trưởng khác Các nhóm trưởng còn lại sẽ đọc gói tin, lựa chọn trong danh sách đó một nút thu c kho ng truy n tộ ả ề ải và đạt giá trị hàm đánh giá tốt nh t làm nút chuy n ti p N u trong danh sách không t n t i nút nào ấ ể ế ế ồ ạthuộc khoảng lân cận, nhóm trưởng này sẽ ến hành quảng bá ra lân cận để tìm nút tichuyển tiếp khác Cơ chế này giúp việc lựa chọn nút truyền tải trung gian của các nhóm trưởng s d ng ít bử ụ ản tin điều khiển hơn Hàm đánh giá được OEDSR s ử

dụng đểchọn nút chuy n ti p là: ể ế

( , )× ( , )

) (

= ) (

j CH Delay BS

j d

j E j

trong đó tham số Delay(CH,j) i di n cho thông s tr c a tuyđạ ệ ố độ ễ ủ ến đường

Việc OEDSR sử ụng nhiều nhóm trưởng cũng có nhược điểm nhấ ị d t đnh Trong trường h p x u nh t v i m t nhóm gợ ấ ấ ớ ộ ồm n nhóm trưởng, khi các nhóm trưởng l a ựchọn các tuyến đường truy n t i không h có nút chung thì s b n tin qu ng bá s ề ả ề ố ả ả ử

dụng đểchọn tuyến đường s g p n l n s b n tin ARPEES s d ng ẽ ấ ầ ố ả ử ụ

2.3.2.3 Giao th ứ c HPEQ

Ở pha kh i t o m ng c a HPEQ, tr m g c s dở ạ ạ ủ ạ ố ử ụng phương thứcqu ng bá gói tin ảđiều khiển để ấ c u hình cho toàn m ng Sau quá trình qu ng bá, mạ ả ỗi nút đều có được

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 29

thông tin v nút trung gian trên tuyề ến đường về ạ tr m gốc và tìm được nút hàng xóm

g n tr m g c nhầ ạ ố ất để chuy n d li u c m biể ữ ệ ả ến tới đó

Khi một sự ện xảy ra, các nút cảm biến trong khu vực sự ện sẽ ực hiệphân nhóm và lựa chọn nhóm trưởng Việc lựa chọn nhóm trưởng này d a trên mự ột hàm xác xu t Sau m t kho ng th i gian nhấ ộ ả ờ ấ ịnh, nhóm trưởt đ ng m i sớ ẽ được thay

th ế để đảm bảo cân bằng năng lượng

F RN(j) =E res(j) × d d((CH j,BS, j)) (2.5)

2.3.2.4 Đánh gi á chung các giao thứ ị c đ nh tuyến phân nhóm theo sự kiệ đơn n

đườ ng

Các giao thức định tuy n phân nhóm theo sế ự ện như ARPEES, OEDSR và HPEQ ki

đạt hi u qu cao trong vi c ti t kiệ ả ệ ế ệm năng lượng toàn mạng đồng th i vờ ới đó là khảnăng tìm tuyến đường tối ưu, có t ểh thích nghi v i nhi u mô hình m ng do th c ớ ề ạ ự

hiện phân nhóm và truyền dữ ệu qua nhiều nút trung gian Tuy nhiên, các giao li

thức này đều chỉ ử ụng một tuyến đường truyền từ nhóm trưởng tới trạm gốc s d

Đồng th i vờ ới đó cả ba giao thức này đều không cung c p cơ ch nh n biấ ế ậ ết năng lượng để phòng ch ng lố ỗi và đảm bảo độ tin c y cho tuyậ ến đường Các nút c m ả

biến thường hoạ ộng trong môi trường đặt đ c biệt và do số lượng lớn nên khả năng giám sát sửa chữa bị ạ h n chế ẫ d n t i khớ ả năng xảy ra l i trên m t s nút thu c tuyỗ ộ ố ộ ến đường truy n t i là khá cao Vi c s d ng duy nh t m t tuyề ả ệ ử ụ ấ ộ ến đường s ẽ không đáp ứng được yêu c u v an toàn d liầ ề ữ ệu cũng như thời gian truy n d li u cho r t nhi u ề ữ ệ ấ ề

lo i ng dạ ứ ụng Do đó việc xây dựng phương thức truy n d liề ữ ệu đa tuyến đường cho các giao thức phân nhóm theo sự ện là cần thiết để ắc phục những nhược điể ki kh m

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 30

còn tồ ạn t i trong truyề ản t i dữ ệ li u Từ ệ vi c phân tích các đi m h n ch c a các giao ể ạ ế ủ

thức định tuyến phân nhóm theo sự ệ ki n em đã đi đến ý tưởng tiến hành tìm hiểu về

định tuy n ế đa tuyến đường cho m ng c m bi n và xây dạ ả ế ựng phương thức truy n d ề ữ

liệu đa đường phù ợ ớ ại hình địh p v i lo nh tuy n này ế

2.4 Định tuyến đa tuyến đường trong mạng cảm biến không dây

Các phương thức truyền đa tuyến đường được chia thành hai nhóm chính:

• Tuyến đườ ng ph tr : ụ ợ giao thức sử ụng một tuyến đường chính để d truy n ề

tải dữ ệu cùng với một hay nhiều tuyến đường phụ ự ữ Tuyến đường dự li d tr

tr ữ chỉ được sử ụng thay thế d tuyến đường chính khi tuyến đường chính gặp

lỗi hoặc thông số đánh giá chất lượng rơi xuố dưới mức ngưỡng Một sống giao thức định tuy n WSN tiêu biế ểu sử ụng phương thứ d c này là Direct Diffusion, Braided Multipath Routing Protocol, Reliable and Energy-Aware

Multipath Routing

• Đa đường đồ ng th i: cơ chế ờ truy n d li u cề ữ ệ ủa phương thức này là truy n ềcác gói tin trên nhi u tuyề ến đường t i tr m gớ ạ ốc Phương thức này lại được chia thành hai phương thức nh ỏ hơn :

 Truyề n dữ ệu đa đường tin cậy: gửi nhiều bản sao của nhiều gói li

tin trên nhi u tuyề ến đường để đảm b o gói tin luôn tả ới được trạm

g c M t s giao th c ph bi n là H-SPREAD, SPEED, MCMPố ộ ố ứ ổ ế

 Truyề n dữ ệu đa đường cân bằng năng lượ li ng: ý tưởng ở đây là chia nh gói dỏ ữ ệ li u thành nhi u gói dề ữ ệ li u nhỏ ử g i trên nhiều tuyến đường để cân bằng năng lượng sử ụng Một số giao thức dtiêu biểu như AOMDV, I2MR…

Với các giao thứ ịc đnh tuyến phân nhóm theo sự ện, việc sử ụng đa đườ ki d ng

đồng th i không th c s phù h p Cách truy n nhi u b n sao gói tin trên nhi u ờ ự ự ợ ề ề ả ềtuyến đường không thỏa mãn tiêu chí tiết kiệm đề ra, việc chia nhỏ gói tin truyền trên nhi u tuyề ến đường không hợp lý khi nhóm trưởng đã tiến hành lo i bạ ỏ ữ ệ d li u

dư thừa và nén thông tin ngoài ra nó đòi hỏi thi t l p nhi u tuyế ậ ề ến đường làm tăng số

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 31

bản tin định tuyến sử ụng Do đó em lựa chọn cách tiếp cận sử ụng tuyến đườ d d ng

ph trụ ợ Các giao thức sử ụng cách tiếp cận này thường chỉ d chuyển tuyến đường khi tuyến đường chính g p lặ ỗi (thông thường x y ra khi mả ột nút trung gian hết năng lượng) vì v y cơ ch này b c l ậ ế ộ ộ nhược điểm l n v vi c phân b ớ ề ệ ố năng lượng không đồng đều gi a hai tuyữ ến đường

2.5 Phát biểu bài toán

M c tiêu: ụ

Mục tiêu của em là tìm hiểu một phương thức truyền dữ liệu đa đường với độ tin

c y ậ cao và kh ả năng u l i chị ỗ trong khi ẫn duy trì và cải thiệ các điểm mạ v n nh c a ủgiao thức định tuyế điền u khi n theo s kiể ự ện, với các tiêu chí sau:

 Đảm b o tin c y,ả độ ậ tối ưu tuyến đường nh nh n biờ ậ ết năng lượng thông minh

 Đạ ệt hi u qu ả năng lượng, phân b ố đều năng lượng s d ng trên các tuy n ử ụ ếđường định tuy n ế

 Giảm số ản tin điều khiển sử ụng qua đó giảm chi phí băng thông và tiêu b d

th ụ năng lượng cho m ng ạ

Đầ u vào:

 Mô hình m ng vạ ới kích thước cố đị nh

 Tập hợp các nút cảm biến với vị trí cố định, mức năng lượng đồng đều và không có kh ả năng nạp lại

 Các sự ệ ki n di n ra ng u nhiên trong m ng ễ ẫ ạ

Đầ u ra:

 Đường truy n tề ối ưu về ạ tr m g c ố

 Thông tin v mề ức năng lượng của mỗi nút cũng như của toàn m ng ạ

 S nút hố ết năng lượng

 T l lỉ ệ ỗi đường truy n ề

Ý tưở ng:

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 32

 Giải quyết bài toán đảm bảo độ tin cậy bằng cách sử ụng đa tuyến đường và d

cơ chế nh n biậ ết năng lượng

 Chuyển đổi linh hoạt giữa các tuyến đường với mục tiêu cân bằng năng lượng s d ng ử ụ

 Hạn chế và loại bỏ các quá trình quảng bá bản tin điều khiển trong mạng không c n thi tầ ế

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 33

3.1 Mô hình mạng và mô hình sóng vô tuyến

Mô hình m ng c m biạ ả ến được sử ụng nghiên cứ d u trong tài đề như sau:

Tất cả các nút cảm biến trong mạng là đồng nhất, có nghĩa là các nút cảm biến tương đương nhau về kh ả năng xử lí, truy n tín hi u, mề ệ ức năng lượng ban đầu M i ỗnút c m bi n có kh ả ế ả năng quản lí được nguồn năng lượng còn l i cạ ủa mình

nút c

Các ảm biến giao tiếp với nhau qua sóng vô tuyến, có khoảng truyền dữ

liệu xác định Nếu như khoảng cách từ nút cảm biến đến trạm gốc lớn hơn khoảng truyền dữ ệu thì li nút cảm biến không thể truyền dữ ệu trực tiếp về ạm gốc, mà li tr

phải qua các nút trung gian

M t trộ ạm gốc đượ ặc đ t ở ị trí cố định có nhiệm vụ thu thập, tổng hợp các thông v tin c m biả ến được tại các nút mạng Khác với các nút cảm biến, tr m gạ ốc có năng lượng không gi i h n và có kh ớ ạ ả năng liên lạc t i t t c ớ ấ ả các nút trong m ng c m ạ ả

M t công ngh ộ ệ khác cho phép ước lượng kho ng cách là công ngh RSSI (Received ả ệsignal strength indication) cho phép ước lượng kho ng cách Khi m t nút c m bi n ả ộ ả ế

nhận được tín hiệu, nút cảm biến sẽ xác định được khoảng cách của nút đã truyền tín hi u v i chính mình dệ ớ ựa vào độ suy hao năng lượng tín hiệu Ưu điểm của RSSI

là đơn giản, d cài đ t cho nút c m biễ ặ ả ến cũng như giá thành hợp lí Trong mô hình

mạng đề ậ c p trong bài báo này, chúng ta sẽ ử ụng RSSI để xác định khoảng cách s d

giữa các nút c m bi n và gi nút c m bi n v i tr m g ả ế ữa ả ế ớ ạ ốc

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 34

Một frame được định nghĩa là một vòng truyền dữ ệu về nhóm trưở và được li ng đóng gói thành một gói tin

Một round được định nghĩa là n lần truyền frame từ nhóm trưởng về ạm gố tr c

Một sự ện trong mô phỏng thường được quy định bao gồm m round và trong mỗi kiround l i truy n n frame ạ ề

3.1.2 Mô hình sóng vô tuy n ế

Để phân tích quá trình truy n nh n chúng ta s dề ậ ử ụng các điều ki n giệ ống như giao th c LEACH v i mô hình tín hiứ ớ ệu đơn giản b c nh t: ậ ấ

là s ng bit c a 1 gói tin

-),()

()

,(k d E k E k d

E Tx = Tc−elec + amp (3.1) Trong đó E amp biến thiên theo khoảng cách d E amp = E fstrong mô hình không gian

t ự do khi d<d o và E amp = E mptrong mô hình đa đường khi d ≥d o d o là khoảng cách không đổi ph thuụ ộc vào môi trường Bi u th c trên có th biể ứ ể ến đổi thành :

,(

d d d E k E k

d d d E k E k d k

E

fs elec

fs elec

Để nhận được 1 bản tin độ dài k bit, 1 nút c n dùng: ầ

kE k

E k

E Rx( )= Rc−elec( )= elec (3.3)

Lượng năng lượng còn l i c a m i nút sau mạ ủ ỗ ột phiên trao đổ ữ ệu đượi d li c tính toán như sau:

)(

E s = Initial − Tx+ Rx (3.4)

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 35

Giữa hoạt động c m bi n, x ả ế ử lý và trao đổ ữ ệi d li u, m t nút c m bi n tiêu dùng ộ ả ếnăng lượng nhi u nh t cho vi c tề ấ ệ rao đổi d li u Trong giao th c đư c trình bày, ữ ệ ứ ợ

mục tiêu được hướng đến là giảm thiểu các bản tin điều khiển, độ dài mỗi bản tin và khoảng cách giao tiếp dữ ệu để ảm tải năng lượng và kéo dài thời gian hoạt độ li gi ng

t i Mả ục tiêu hướng đến trong vi c xây d ng giao th c Multipath-ARPEES là: ệ ự ứ

• Tăng độ tin c y và kh năng ch ng l i: MARPEES sẽ ọ ự ạ ậ ả ố ỗ ch n l a l i nút chuyển tiếp dữ ệu mới khi nút truyền hiện tại không đảm bảo mức năng lilượng c n thi t ph c v cho vi c truy n d li u ầ ế ụ ụ ệ ề ữ ệ

• Cân bằ ng t i và phân bố băng thông: ả MARPEES không chỉ ử ụng mộ s d t tuyến đường truyền tải Với việc lựa chọn một nút chuyển tiếp và một nút dự

tr ữ MARPEES có khả năng phân chia các gói tin dữ ệu cảm biến trên hai lituyến đường một cách đồng đều bằng các chuyển đổi linh hoạt giữa nút chuy n tiể ếp và nút dự ữ ự tr d a trên mức năng lượng còn l i c a chúng ạ ủ

Hoạt động của MARPEES được chia thành các vòng, mỗi vòng lại bao gồm hai pha: pha thành l p nhóm và lậ ựa chọn nhóm trưởng theo sau đó là pha tìm tuyến

H c viên: Nguy n Th Hi ọ ễ ị ền Lương – 10BCNTT 36

đường và truy n d li u t i tr m g c ề ữ ệ ớ ạ ố Hình 3.2 thể ệ hi n các pha trong quá trình ho t ạ

động c a giao th c ủ ứ

Hình 3.2 – Mô hình các pha ho ạt độ ng c ủ a MARPEES

3.2.1 Pha thành l p nhóm và ch ậ ọn nhóm trưở ng

Ban đầu, tất cả các nút mạ ở ạng thái nghỉ để ết kiệm năng lượng Khi mộ

s kiự ện được phát hiện trong mạng, các nút gần vị trí xảy ra sự ện được kích hoạ ki t

và sẽ ến hành đo đạ ti c thuộc tính đã được chỉ định c m bi n N u giá tr nhân tả ế ế ị ốcảm biến cao hơn mức ngưỡng định trước, các nút đó sẽ ự th c thi thuật toán để phân nhóm và chọn nhóm trưởng Các nút quảng bá gói tin REQ_CLUSTER ới các nút thàng xóm B n tin này bao g m ID c a nút, mả ồ ủ ức năng lượng còn l i và thông tin ạ

mô t d li u c m biả ữ ệ ả ến được sự ệ ki n:

REQ_CLUSTER{ID(i),ERes(i),I(i)}

tSau đó các nút sẽ đặt bộ đếm thời gian ới t1 Trong kho ng th i gian tả ờ 1,mỗi nút

s nhẽ ận bản tin REQ_CLUSTER ừ ất cả các nút trong nhóm và thực thi hàm chọn t tCluster_Head như sau: