Đề xuất các thuật toán định tuyến đem lại hiệu quả năng lượng trong mạng cảm biến không dây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN SỸ MINH ĐỀ XUẤT CÁC THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN ĐEM LẠI HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY Ngành: Cơng nghệ thơng tin Chun ngành: Truyền liệu Mạng máy tính Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Nguyễn Thanh Tùng Hà Nội- Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian tích cực tìm hiểu, nghiên cứu đến tơi hồn thành tốt nhiệm vụ đề luận văn Có kết này, trước hết xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thanh Tùng – Khoa Quốc Tế, Đại Học Quốc Gia Hà Nội, người tận tình hướng dẫn cho tơi định hướng ý kiến quý báu suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Truyền liệu Mạng máy tính, Khoa Cơng nghệ thơng tin Phịng Đào tạo, Trường Đại học Cơng nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành khóa học Đồng thời, xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo phản biện dành thời gian đọc luận văn đóng góp nhiều ý kiến bổ ích cho tơi Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình, bạn bè, người ln khuyến khích giúp đỡ tơi hồn cảnh khó khăn Tơi xin cảm ơn quan đồng nghiệp tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập làm luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Sỹ Minh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kiến thức trình bày luận văn tơi tìm hiểu, nghiên cứu trình bày lại theo cách hiểu tơi Trong q trình làm luận văn tơi có tham khảo tài liệu có liên quan ghi rõ nguồn tài liệu tham khảo Phần lớn kiến thức tơi trình bày luận văn chưa trình bày hồn chỉnh tài liệu Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Sỹ Minh MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn …………………………………………………………… 02 Lời cam đoan ………………………………………………………… 03 Mục lục ……………………………………………………………… 04 Danh sách ký hiệu chữ viết tắt …………………………………… 07 Danh mục hình vẽ, đồ thị ………………………………………… 10 Lời mở đầu …………………………………………………………… 12 Chƣơng Tổng quan mạng cảm biến không dây ……………… 14 1.1 Tổng quan mạng cảm biến không ……………………………… 14 1.2 Nền tảng phát triển ………………………………………………… 14 1.2.1 Mạng Ad hoc không dây ……………………………………… 15 1.2.2 Nền tảng công nghệ …………………………………………… 15 1.3 Cấu trúc mạng cảm biến không dây ……………………………… 18 1.3.1 Cấu trúc tổng quát ……………………………………………… 18 1.3.2 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến …………………………… 22 1.3.3 Các cấu trúc đặc trưng mạng cảm biến không dây ………… 24 1.3.3.1 Cấu trúc phẳng ……………………………………………… 24 1.3.3.2 Cấu trúc tầng ………………………………………………… 25 1.4 Ứng dụng mạng cảm biến không dây ………………………… 27 1.4.1 Các ứng dụng môi trường 28 1.4.2 Các ứng dụng y học …………………………………… 29 1.4.3 Ứng dụng gia đình ……………………………………… 29 1.4.4 Trong cơng nghiệp …………………………………………… 29 1.4.5 Trong nông nghiệp……………………………………………… 30 1.4.6 Trong quân ……………………………………………… 30 1.4.7 Trong giao thông …………………………………………… 30 1.5 Kết luận chương ………………………………………………… 30 Chƣơng Định tuyến mạng cảm biến không dây …………… 31 2.1 Giới thiệu ……………………………………………………… 31 2.2 Các giao thức định tuyến WSN 33 2.2.1 Giao thức định tuyến phẳng (Flat Routing) 35 2.2.1.1 Flooding Gossiping 35 2.2.1.2 Giao thức định tuyến thông tin qua thỏa thuận –SPIN 38 2.2.1.3 Directed Disffusion 42 2.2.1.4 Giao thức gán tuyến liên tiếp SAR 46 2.2.1.5 Giao thức chuyển tiếp giá tối thiểu (MCFA) 46 2.2.2 Giao thức phân cấp 46 2.2.2.1 LEACH 47 2.2.2.2 PEGASIS 50 2.2.2.3 TEEN APTEEN 52 2.2.3 Giao thức dựa vị trí 54 2.2.3.1 GAF 54 2.2.3.2 GEAR 56 2.3 Kết luận chương 57 Chƣơng Mơ hình tốn cho vấn đề định tuyến tối ƣu mạng cảm biến không dây giải pháp 58 3.1 Xây dựng mơ hình tốn cho vấn đề định tuyến tối ưu mạng cảm biến không dây 3.1.1 Giới thiệu vấn đề quy hoạch tuyến tính (LP) 58 58 3.1.2 Giới thiệu ngôn ngữ AMPL (MathProg) 60 3.1.3 Mơ hình tốn học cho vấn đề định tuyến tối ưu mạng 62 cảm biến không dây 3.2 Thuật toán Heuristic 65 3.2.1 Giới thiệu thuật toán Heuristic 65 3.2.2 Phương pháp Heuristic SP_RE cho vấn đề định tuyến WSNs ………………………………………………………………… 65 3.3 Mô 67 3.3.1 Đặc điểm kênh vô tuyến 67 3.3.2 Thiết lập mơ hình mạng kết mô 71 3.4 Kết luận chương 73 Chƣơng Mô mạng cảm biến không dây với NS2 74 4.1 Giới thiệu giao thức định tuyến AODV ERS, EERS 74 4.2 Đề xuất phương pháp cải tiến 78 4.3 Mô đánh giá hiệu 79 4.3.1 Mơ hình nguồn lượng 79 4.3.2 Thiết kế phần mềm mô mạng Wireless Sensor 80 4.3.2.1 Phần mềm NS-2 80 4.3.2.2 Cơ chế hoạt động phần mềm NS-2 81 4.3.3 Thiết lập mã lập trình mơ 83 4.3.4 Kết mô 86 4.4 Kết luận chương 90 KẾT LUẬN 91 DANH MỤC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA 92 TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 96 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt ACK Chữ đầy đủ Nghĩa tiếng Việt Acknowledgement Bản tin phúc đáp ADC Analog-to-Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự - Số ADV Advertise Bản tin quảng bá AMPL A Mathematical Ngôn ngữ lập trình tốn học Programming Language AoA Angle of Arrival Góc đến AODV Ad-hoc On-Demand Distance Giao thức định tuyến theo yêu cầu Vector BS Base Station (Sink) Trạm gốc C4ISRT Military Command, Control, Hệ thống huy tự động ( huy, Communications, kiểm sốt, thơng tin liên lạc, máy Computing, Intelligence, tính, tình báo, giám sát trinh sát) Servaillence, Reconnaissance and Targeting systems CDMA Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã Access DD Directed Diffusion Truyền tin trực tiếp EDD Enhanced Directed Diffusion Truyền tin trực tiếp nâng cao ERS Expanding Ring Search Mở rộng vịng tìm kiếm EERS Efficient Expanding Ring Mở rộng hiệu vịng tìm kiếm Search GAF Geographic adaptive fidelity Giải thuật xác theo địa lý GEAR Geographic and Energy- Định tuyến theo vùng địa lý sử Aware Routing dụng hiệu lượng GLPK GNU Linear Programming Kit Là phần mềm tối ưu hóa mã nguồn mở dùng để giải tốn quy hoạch tuyến tính GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu Gusek GLPK Under Scite Extended phần mềm mã nguồn mở hỗ trợ Kit cho GLPK Low-energy adaptive Giao thức phân cấp theo cụm thích clustering hierarchy ứng lượng thấp LP Linear Programming Quy hoạch tuyến tính LDPC Low-Density Parity Check Kiểm tra bit chẵn lẻ mật độ thấp MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MCFA Minium Cost Forwarding Giao thức chuyển tiếp giá tối thiểu LEACH Algorithm Power-efficient Gathering in Tổng hợp lượng hệ Sensor Information Systems thống thông tin cảm biến QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ REQ Request Bản tin yêu cầu RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RSS Received Signal Strength Độ mạnh tín hiệu thu RSSI Received Signal Strength Bộ thị độ mạnh tín hiệu thu Indicator Sequential Assignment Định tuyến phân phối PEGASIS SAR Routing SMP Sensor Management Protocol Giao thức quản lí mạng cảm biến SPIN Sensor protocols for Giao thức cho thông tin liệu information via negotiation thông qua đàm phán Sensor Query and Data Giao thức phân phối liệu truy Dissemination Protocol vấn cảm biến Shortest Path of the Con đường ngắn với SQDDP SP_RE Remaining Energy TCP Task Assignment and Data Giao thức quảng bá liệu Advertisement Protocol TADAP lượng lại định nhiệm vụ cho cảm biến Transmission Control Giao thức điều khiển truyền dẫn Protocol TDMA Đa truy nhập phân chia theo thời Access gian Threshold sensitive Energy Giao thức hiệu lượng Efficient sensor Network TEEN Time Division Multiple nhạy cảm với mức ngưỡng protocol ToA Time of Arrival Thời gian đến TTL Time To Live Thời gian sống UDP User Datagram Protocol Giao thức gói liệu người dùng WINS Wireless Integrated Network Cảm biến mạng tích hợp khơng dây Sensors WSN Wireless Sensor Network Mạng cảm biến không dây DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc mạng cảm biến khơng dây Hình 1.2 Cấu tạo nút cảm biến Hình 1.3 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến khơng dây Hình 1.4 Cấu trúc phẳng mạng cảm biến khơng dây Hình 1.5 Cấu trúc tầng mạng cảm biến khơng dây Hình 1.6 Cấu trúc mạng phân cấp chức theo lớp Hình 2.1 Các ứng dụng mạng WSN Hình 2.2 Mơ hình truyền liệu đa chặng Hình 2.3 Phân loại giao thức định tuyến Hình 2.4 Flooding gói liệu mạng thơng tin Hình 2.5 Bùng nổ lưu lượng Flooding Hình 2.6 Vấn đề overlap lưu lượng Flooding Hình 2.7 Hoạt động giao thứ SPIN Hình 2.8 Thủ tục bắt tay giao thức SPIN – PP Hình 2.9 Giao thức SPIN – BC Hình 2.10 Truyền interest Hình 2.11 Hoạt động giao thức định tuyến Directed Disffusion Hình 2.12 Pha cài đặt gradient Hình 2.13 Phân phối liệu theo đường chọn nâng cao chất lượng Hình 2.14 Mơ hình mạng LEACH Hình 2.15 Các pha LEACH Hình 2.16 Cấu trúc mạng hình chuỗi Hình 2.17 Nhóm phân cấp TEEN APTEEN Hình 2.18 Ví dụ lưới ảo GAF Hình 2.19 Sự chuyển trạng thái GAF Hình 2.20 Chuyển tiếp địa lý đệ quy GEAR Hình 3.1 Phương pháp SP_RE Hình 3.2 Mơ lượng đơn giản Hình 3.3 Nghiệm phương pháp Heuristic với topology mạng Hình 3.4 Nghiệm tối ưu mơ hình tốn với topology mạng khác Hình 3.5 Tỉ lệ nghiệm thuật tốn SP_RE mơ hình tốn học Hình 4.1 AODV Khám phá trì tuyến Hình 4.2 Ví dụ trường rq_min_energy rp_energy Hình 4.3 Trình bày phương pháp cải tiến Hình 4.4 Cấu trúc chương trình NS-2 10 Tỉ lệ phân phát gói tin (PDR) là: Tỉ lệ số gói tin phân phát thành cơng tới đích so với số gói tin gửi nguồn phát Script để tính PDR độ trễ trung bình NS2: BEGIN { seqno = -1; droppedPackets = 0; receivedPackets = 0; count = 0; }{ #packet delivery ratio if($4 == "AGT" && $1 == "s" && seqno < $6) { seqno = $6; } else if(($4 == "AGT") && ($1 == "r")) { receivedPackets++; } else if ($1 == "D" && $7 == "tcp" && $8 > 512){ droppedPackets++; } #end-to-end delay if($4 == "AGT" && $1 == "s") { start_time[$6] = $2; } else if(($7 == "tcp") && ($1 == "r")) { end_time[$6] = $2; } else if($1 == "D" && $7 == "tcp") { end_time[$6] = -1; }} END { for(i=0; i 0) { delay[i] = end_time[i] - start_time[i]; count++; }else { delay[i] = -1; }} for(i=0; i 0) { n_to_n_delay = n_to_n_delay + delay[i]; }} n_to_n_delay = n_to_n_delay/count; print "\n"; print "Gói tin sinh = " seqno+1; print "Gói tin nhân = " receivedPackets; print "Tỉ lệ PDR = " receivedPackets/(seqno+1)*100"%"; print "\n"; } 89 Kết PDR: Hình 4.10 Tỉ lệ phân phát gói tin PDR Qua kết hình 4.9 4.10, cho thấy thơng lượng trung bình PDR phương pháp cải tiến cho kết cao phương pháp EERS, nhiên khơng có khác biệt nhiều 4.4 Kết luận chƣơng Trong chương này, tác giả đề xuất phương pháp định tuyến cải tiến với mục đích cân lượng node thay đổi phương pháp định tuyến mạng cảm biến Do đó, phương pháp kéo dài thời gian hoạt động mạng nâng cao chất lượng kết nối Thông qua kết mô NS2, thời gian hoạt động mạng cảm biến cao so với phương pháp EERS, nhiên PDR thơng lượng trung bình không khác nhiều 90 KẾT LUẬN Đề tài luận văn “Đề xuất thuật toán định tuyến đem lại hiệu lượng mạng cảm biến không dây” đề cập đến vấn đề thuật toán định tuyến cho mạng cảm biến không dây, vấn đề quan trọng cấp thiết mạng cảm biến Sau thời gian nghiên cứu, luận văn đạt số kết định lý thuyết thực nghiệm Luận văn trình bày tổng quan mạng cảm biến, giao thức định tuyến sử dụng phổ biến với việc đánh giá ưu điểm, nhược điểm phương pháp Với mục đích kéo dài thời gian hoạt động mạng cảm biến không dây, tác giả đề xuất hai phương pháp định tuyến cải tiến Cụ thể, chương tác giả xây dựng mơ hình tốn tối ưu cho vấn đề định tuyến mạng cảm biến không dây Đồng thời, đề xuất phương pháp Heuristic cho vấn đề định tuyến mạng cảm biến không dây so sánh kết mô với nghiệm mơ hình tốn học tối ưu Kết quả, cho thấy nghiệm phương pháp Heuristic gần nghiệm mô hình tốn, điều chứng tỏ phương pháp đề xuất đem lại hiệu lượng cho mạng WSNs Trong chương 4, với mục đích cân mức lượng tiêu thụ nút cảm biến giúp tăng cường thời gian hoạt động mạng cảm biến, tác giả đề xuất phương pháp cải tiến khác xuất phát từ phương pháp EERS Kết mô cho thấy, phương pháp cải tiến giúp cải thiện thời gian hoạt động chất lượng truyền tải mạng cao hẳn phương pháp định tuyến EERS Mặc dù vậy, điều kiện thời gian hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót Trong tương lai gần, tơi tiếp tục nghiên cứu thuật toán định tuyến tối ưu dựa chuỗi cho giao thức định tuyến phân cấp; cải thiện thuật toán cho phù hợp với mơi trường mạng cảm biến thực tế hơn, ví dụ như: - Trong ứng dụng giám sát y tế, có cảm biến khác nằm bên để thu thập liệu Các cảm biến hình thành mạng nhỏ nhiều so với mạng mô luận văn hạn chế pin tương tự tồn Mơ hình đề xuất luân văn cần sửa đổi để có tuổi thọ hệ thống tốt cho mạng - Các mơ hình định tuyến nghiên cứu bao gồm lượng xử lý liệu lượng truyền liệu Trong nhiều ứng dụng WSNs, thiết bị cảm biến chứa máy ảnh, micro cảm biến địa chấn thu thập liệu kiện môi trường Tùy thuộc vào khu vực cảm biến, lượng cảm biến so sánh với tiêu thụ lượng khác Vì vậy, mơ hình tiêu hao lượng phải sửa đổi 91 DANH MỤC, CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Bài báo tạp chí quốc tế: - Title: Power-Aware Routing for Underwater Wireless Sensor Network - Pages: pp 97-101; Copyright: 2014 - Series Volume: 128 - Publisher: Springer International Publishing; - Copyright Holder: Springer International Publishing Switzerland - Link: http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-05939-6_10 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt: Nguyễn Đình Việt, Bài giảng đánh giá hiệu mạng máy tính, Trường Đại học Công nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh: A Manjeshwar and D P Agrawal, APTEEN: A Hybrid Protocol for Efficient Routing and Comprehensive Information Retrieval in Wireless Sensor Networks, in the Proceedings of the 2nd International Workshop on Parallel and Distributed Computing Issues in Wireless Networks and Mobile computing, Ft Lauderdale, FL, April 2002 A Manjeshwar and D P Agrawal, TEEN: A Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks, in the Proceedings of the 1st International Workshop on Parallel and Distributed Computing Issues in Wireless Networks and Mobile Computing, San Francisco, CA, April 2001 Akkaya, K, Younis, M; A Survey on Routing Protocols for Wireless Sensor Networks Ad Hoc Net 2005, 3, 325–349 Badrinath, Gupta; Maximum Lifetime Tree Construction for Wireless Sensor Networks; LNCS, 2007, Volume 4882, 158-165 Bhaskar Krishnamachari, Networking Wireless Sensors, Cambridge University Press, 2005 C Intanagonwiwat, R Govindan and D Estrin, Directed diffusion: A scalable and robust communication paradigm for sensor networks, in the Proceedings of the 6th Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom'00), Boston, MA, August 2000 C Perkins, Ad Hoc Networks, Addison-Wesley, Reading, MA, 2000 Chen.Y et al.: On selection of optimal transmission power for ad hoc networks:36th Annual Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS'03) - Track 9,Washington, DC, USA (2003) 10 Dhawan, A, Vu, C.T; Maximum Lifetime of Sensor Networks with Adjustable Sensing Range; Seventh ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking, and Parallel/Distributed Computing (SNPD’06) 11 Dijkstra algorithm, http://en.wikipedia.org/wiki/Dijkstra's_algorithm 12 Duy Ngoc Pham, Van Duc Nguyen, Van Tien Pham, Ngoc Tuan Nguyen, Xuan Bac Do, Trung Dung Nguyen, Claus Kuperschmidt, Thomas Kaiser, An Expending Ring Search AlgorithmFor Mobile Adhoc Networks, 2010 ATC International Conference, pp 39-44 13 GNU Linear Programming Kit - Graph and Network Routines 2010 14 GNU Linear Programming Kit - Reference Manual 2010 15 Http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page 16 Http://rp-www.cs.usyd.edu.au/~comp5416/Slides/Week%2010%2093 %20Wireless%20Sensor%20Network.pdf 17 I.F Akyildiz, W Su*, Y Sankarasubramaniam, E Cayirci; Wireless sensor networks: a survey; School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute 18 J Kulik, W R Heinzelman, and H Balakrishnan, Negotiation-based protocols for disseminating information in wireless sensor networks; Wireless Networks, Volume: 8, pp 169-185, 2002 19 Kemal Akkaya, Mohamed Younis; A survey on routing protocols for wireless sensor networks ; Department of Computer Science and Electrical Engineering, University of Maryland, Baltimore County, Baltimore, MD 21250 20 Linear Programming http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_programming, 2007 21 Liu, B.H et al; An energy efficient select optimal neighbor protocol for wireless ad hoc Networks; Proceedings of the 29th Annual IEEE International Conference on Local Computer Networks (LCN'04), Washington, DC, USA, IEEE Computer Society (2004) pp 626-633 22 M Aykut Yigitel, Ozlem Durmaz Incel, Cem Ersoy; QoS-aware MAC protocols for wireless sensor networks: A survey Computer Networks Research Laboratory, Netlab, Department of Computer Engineering, Bogazici University, Bebek, 34342 Istanbul, Turkey 23 Modeling Language GNU MathProg - Language Reference 2010 24 25 26 27 28 29 30 Nguyen Thanh Tung, Gregory K Egan, Bill Lloyd-Smith, Brett Pentland, “Energy based routing techniques in Mobile Ad hoc and Sensor Networks”, 2005 13th IEEE International Conference on Communications, vol Nguyen Thanh Tung, Nguyen Van Duc, Nguyen Hai Thanh, Phan Cong Vinh, Nguyen Dai Tho; Power save protocol using chain based routing; International Conference on Context-Aware Systems and Applications, November 2012,Vietnam; LNCS/LNICST 109, ISBN: 978-1-936968-65-7 Nguyen Thanh Tung, Nguyen Van Duc, Optimizing the Operating Time of Wireless Sensor Network, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, January 2013, ISSN: 1687-1499, DOI: 10.1186/16871499-2012-348 (SCIE) Nguyen Thanh Tung, Phan Cong Vinh; The Energy-Aware Operational Time of Wireless Ad-hoc Sensor Networks; ACM/Springer Mobile Networks and Applications (MONET) Journal, Volumn 17, August, 2012; DOI: 10.1007/s11036-012-0403-1 (SCIE) Nguyen Thanh Tung; Energy-Efficient Routing Algorithms in Wireless Sensor Networks; PhD thesis, Monash University, Australia July (2009) Nguyen Thanh Tung; Heuristic Energy-Efficient Routing Solutions to Extend the Lifetime of Wireless Ad-Hoc Sensor Networks; The 4th Asian Conference on Intelligent Information and Database Systems , LNCS 7197, p.487-492 March 2012, Taiwan Nguyen Trung Dung, Nguyen Van Duc, Nguyen Thanh Tung, Pham Van Tien, Pham Trong Hieu, Wakasugi Koichiro; An Energy-Efficient Ring Search Routing Protocol Using Energy Parameters in Path Selection; 94 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 International Conference on Context-Aware Systems and Applications, November 2012, Vietnam; LNCS/LNICST 109, ISBN: 978-1-936968-65-7 Qiangfeng Jiang, D Manivannan; Routing Protocols for Sensor Networks, Department of Computer Science University of Kentucky Lexington, KY 40506 Shrestha, N and Mans, B.: Reception-Aware Power Control in Ad Hoc Mobile Networks; The Third International Conference on Innovative Applications of Information Technology for Developing World (Asian Applied Computing Conference (AACC 2005)), Kathmandu, Nepal, 10-12 December 2005 Stephanie Lindsey and Cauligi S Raghavendra; PEGASIS: PowerEfficient GAthering in Sensor Information Systems; Computer Systems Research Department The Aerospace Corporation P O Box 92957 Los Angeles, CA 90009-2957 Texas Instruments (2003), MSP430x1xx Family User's Guide, SLAU049B, USA Trung Dung Nguyen, Van Duc Nguyen, Nguyen Thanh Tung, Trong Hieu Pham, Ngoc Tuan Nguyen, Wakasugi Koichiro, Routing Dual Criterion Protocol, in ICUIMC 2013: The 7th International Conference on Ubiquitous Information Management and Communication W Heinzelman, A Chandrakasan, and H Balakrishnan (2000), Energy-efficient communication protocol for wireless microsensor networks, In Proc 33rd Hawaii Intl Conf on System Sciences, USA W Heinzelman, J Kulik, and H Balakrishnan, Adaptive Protocols for Information Dissemination in Wireless Sensor Networks, Proc 5th ACM/IEEE Mobicom Conference (MobiCom '99), Seattle, WA, August, 1999 pp 174-85 W.B Heinzelman, A.P Chandrakasan, and H Balakrishnan, “Energy-Efficient Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks,” 33rd Hawaii International Conference Systems Sciences, Jan 2000 W.R Heinzelman, J Kulik, H Balakrishnan, Adaptive protocols for information dissemination in wireless sensor networks, Proceedings of the ACM MobiCom’99, Seattle, Washington, 1999, pp 174–185 Winnie Louis Lee, Amitava Datta, and Rachel Cardell-Oliver; Network Management in Wireless Sensor; Networks School of Computer Science & Software Engineering The University of Western Australia 35 Stirling Highway Y Xu, J Heidemann, and D Estrin, Geography-informed energy conservation for ad hoc routing," in the Proceedings of the 7th Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom’01), Rome, Italy, July 2001 Y Yu, D Estrin, and R Govindan, Geographical and Energy-Aware Routing: A Recursive Data Dissemination Protocol for Wireless Sensor Networks, UCLA Computer Science Department Technical Report, UCLACSD TR-01-0023, May 2001 95 PHỤ LỤC MƠ PHỎNG THUẬT TỐN HEURISTIC BẰNG VISUAL C++ // khai báo #include "stdafx.h" #include "fstream.h" #include "iostream.h" #include "conio.h" #include #include #include #include #include #define MAX_NODES 120 #define inf 100000000 using namespace std; // Tạo cấu trúc Node để thực thuật toán Dijkstra class NodeSPF { public: int iVertexNo; float fWeight; int xpos; int ypos; NodeSPF(int iVNo, float fWt) { iVertexNo = iVNo; fWeight = fWt; } ~NodeSPF() {} void setweight(int x,int y) { fWeight=(xpos-x)*(xpos-x)+(ypos-y)*(ypos-y); } }; // Khái báo node hàng xóm số liệu liên kết float cost[120][120]; int neigid[102][102][102]; int x_array[120]; 96 int y_array[120]; double tot; double gamma=10; double noise=0.01; // Thiết lập cấu trúc thông tin nút mạng typedef struct { double energy; double xpos; double ypos; int head; int peers; bool ch; int neig[102]; double tr; } NODEINFO; // Thiết lập cấu trúc thông tin CHs typedef struct { int id; double xpos; double ypos; } CHINFO; // Xác định hệ số tiêu thụ lượng #define NANO 0.000001 #define PICO 0.000000001 #define 10*PICO #define con4 0013*PICO #define pro 50*NANO // Vị trí Base Station # define BS_x 50 # define BS_y 175 // Biến cho chức ngẫu nhiên long int ix, iy, iz; // Biến cho mạng mô int N; // Số lượng nút cảm biến int tot_Run; // Số đo 97 NODEINFO *Node;// Con trỏ đến mảng nút mô CHINFO *ch;// Con trỏ đến mảng CHs mô double Random();// Random number generation // Các chức biến cho thuật toán Dijkstra double find_cost(int bestCtr); void CreateGraph(NODEINFO* new_ch); void print_path(int s, int d); double shortestPath(int source, int destination); list adj[MAX_NODES]; int totNodes; const int WHITE=0, BLACK=1; int colour[MAX_NODES]; float dist[MAX_NODES]; int pie[MAX_NODES]; int main(int argc, char* argv[]) { // Khởi tạo chức ngẫu nhiên ix = 478; iy = 23426; iz = 6745; tot_Run=101; N=31; Node = new NODEINFO[N + 3]; int broadcast=16; int status=32; class fstream fout,fin; int topox[101][131]; int topoy[101][131]; fout.open("Simulator.txt", ios::out); for (int i=4;i