Phân cụm nút mạng cảm biến không dây và ứng dụng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HOÀNG TIẾN LONG PHÂN CỤM NÚT MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN, THÁNG 10 NĂM 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn “Phân cụm nút mạng cảm biến không dây ứng dụng” công trình nghiên cứu riêng tôi, đƣợc giúp đỡ hƣớng dẫn tận tình thầy giáo PGS TS Lê Bá Dũng Trong thời gian làm luận văn này, nhận đƣợc bảo nhiệt tình thầy giáo, nhiệt tình thầy giúp hoàn thành tốt luận văn Các số liệu kết luận văn bao gồm công thức hình ảnh mô tả trình phân chia, lƣợng lại thời gian sống hay tồn mạng (cảm biến không dây) Đây kết trình làm việc nhiệt tình nghiêm túc thầy trò tạo sở thực tiễn Thái nguyên, ngày 10 tháng năm 2015 Hoàng Tiến Long Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập làm việc để hoàn thành luận văn này, nhận đƣợc hƣớng dẫn, nhiệt tình quý báu thầy giáo Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin đƣợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, khoa đào tạo sau đại học, ngành khoa học máy tính trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông – Đại học Thái nguyên tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình học tập hoàn thành luận văn Thầy giáo: PGS TS Lê Bá Dũng, ngƣời thầy kính mến hết lòng giúp đỡ, dạy bảo động viên, đôn đốc tạo điều kện thuận lợi cho tôi, suốt trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô, anh, chị bạn trƣớc, nghiên cứu mạng cảm biến không dây, nhờ mà có đƣợc thông tin bổ sung hữu ích cần thiết công việc Lời cảm ơn sau cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, lãnh đạo quan, bạn bè đồng nghiệp động viên giúp đỡ trình học tập làm việc để hoàn thành chƣơng trình Thạc sĩ Thái nguyên, ngày 10 tháng năm 2015 Hoàng Tiến Long Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chƣơng 1: KHÁI QUÁT VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY VÀ BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN 14 1.1: Khái quát mạng cảm biến không dây 14 1.1.1: Giới thiệu mạng cảm biến không dây 15 1.1.2: Cấu trúc mạng cảm biến không dây 15 1.1.2.1: Cấu trúc nút mạng cảm biến không dây 15 1.1.2.2: Cấu trúc mạng cảm biến không dây 17 1.1.3: Mô hình mạng cảm biến không dây 19 1.1.4: Đánh giá ƣu nhƣợc điểm mạng cảm biến không dây 20 1.1.4.1: Ƣu điểm mạng cảm biến không dây 20 1.1.4.2: Nhƣợc điểm mạng cảm biến không dây 23 1.1.5: Ứng dụng mạng cảm biến không dây 24 1.2: Bài toán định tuyến mạng cảm biến không dây 25 1.2.1: Bài toán 25 1.2.2: Công thức 25 Chƣơng 2: CÁC GIAO THỨC TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 26 2.1: Các kỹ thuật định tuyến mạng cảm biến không dây 26 2.1.1: Kỹ thuật mạng kiến trúc mạng phẳng 26 2.1.2: Kỹ thuật mạng tiết kiệm lƣợng 27 2.1.3: kỹ thuật phƣơng pháp phân bổ .27 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2.1.4: Kỹ thuật nút cảm biến không dây 28 2.1.5: kỹ thuật báo cáo số liệu 29 2.1.6: Kỹ thuật tập trung hợp liệu .29 2.2: Giao thức mạng cảm biến không dây …34 2.2.1: Giao thức mặt phẳng quản lý .34 2.2.2: Giao thức yếu tố ảnh hƣởng đến mạng cảm biến không dây .36 2.3: Giao thức định tuyến mạng cảm biến không dây 39 2.3.1: Định tuyến với chi phí nguồn pin nhỏ (Minimum Battery Cost Routing) 39 2.3.2: Giao thức định tuyến nhận thức lƣợng EAR (Energy Aware Routing) 40 2.3.3: Giao thức định tuyến E-Span (Energy-Aware Spanning Tree Aigorithm) 40 2.3.4: Giao thức định tuyến có nhận thức lƣợng cân tải 41 2.3.5: Giao thức định tuyến BRE (Bursty Routing Extensisons) 41 2.3.6: Giao thức định tuyến BCTP (Balanced Collection Tree Protocol) .41 2.3.7: Giao thức định tuyến ICTP (Improved Collection Tree Protocol) 42 2.3.8: Giao thức định tuyến tải cân lƣợng (Load-balanced Energy aware routing) 43 2.3.9: Giao thức phân cấp (Hierarchical protocols) .44 2.3.10: Giao thức dựa vị trí (Location-based protocols) .47 Chƣơng 3: MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH 48 3.1: Khảo sát mô hình nhà máy thủy điện Hòa Bình .48 3.2: Ứng dụng mạng cảm biến không dây vào nhà máy thủy điện Hòa Bình 51 3.2.1: Nút mạng cảm biến không dây 51 3.2.2: Nút quản lý vùng (Field Managemnent Nodes) 52 3.2.3: Xây dựng mạng cảm biến không dây ứng dụng cho nhà máy thủy điện Hòa Bình 52 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.3: Mô trình thu nhập mạng cảm biến không dây cho xử lý số liệu nhà máy thủy điện sở phân cấp, phân cụm, nút mạng với trình giảm thiểu lƣợng tiêu hao mạng 53 3.4: Phân cụm mạng cảm biến không dây 54 3.4.1: Phân tích lƣợng tiêu thụ mạng 54 3.4.2: Phân cụm phân cấp nút mạng cảm biến với lƣợng tiêu thụ nhỏ 56 3.5: Mô trình phân cụm trọn cụm chủ 60 Kết luận hƣớng phát triển 67 Tài liệu tham khảo 68 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Các thông số ban đầu hệ thống mạng 61 Bảng 3.2: Năng lƣợng cho trƣờng hợp 66 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các thành phần nút cảm ứng 16 Hình 1.2: Cấu trúc mạng cảm biến không dây 18 Hình 1.3: Mô hình mạng infrastructure 19 Hình 1.4: Mô hình vật lý hệ thống mạng 20 Hình 2.1: Mô hình định tuyến điểm điểm 30 Hình 2.2: Mô hình định tuyến điểmđa điểm 30 Hình 2.3: Mô hìnhđịnh tuyến đa điểm điểm 32 Hình 2.4: Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây 34 Hình 2.5: Phân chia kênh vô tuyến 35 Hình 2.6: Mô hình mạng LEACH 45 Hình 3.1: Toàn cảnh công trình thủy điện Hòa Bình 48 Hình 3.2: Hồ chứa nƣớc cửa nhận nƣớc 49 Hình 3.3: Giàn máy gồm tổ máy 49 Hình 3.4: Trạm phân phối trời 220/110/35kv 50 Hình 3.5: Minh họa trạm điện 500kv 51 Hình 3.6: Minh họa mô hình tổng thể hệ thống 52 Hình 3.7: Minh họa mô hình giao thức định tuyến phân theo cụm 53 Hình 3.8: Minh họa nút mạng theo hàng 55 Hình 3.9a: Minh họa sơ đồ cụm đƣợc hình thành thời điểm (t) 56 Hình 3.9b: Minh họa sơ đồ cụm đƣợc hình thành thời điểm (t+1) 56 Hình 3.10: Minh họa sơ đồ thuật toán đề xuất kỹ thuật định tuyến phân cấp 58 Hình 3.11: Minh họa sơ đồ chọn nút chủ cụm 59 Hình 3.12: Minh họa mô hình nút mạng đƣợc lắp đặt hầm turbin theo hình vẽ 60 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.13a: Minh họa mô hình nút mạng cảm biến hầm turbin không phân cụm 61 Hình 3.13b: Minh họa mô hình thời gian sống nút mạng qua 300 vòng thiết lập cụm 62 Hình 3.13c: Minh họa mô hình lƣợng lại trung bình mạng 62 Hình 3.14a: Các nút mạng cảm biến hầm turbin đƣợc chia thành cụm 63 Hình 3.14b: Minh họa mô hình thời gian sống mạng 63 Hình 3.14c: Minh họa mô hình lƣợng lại nút mạng 64 Hình 3.15a: Minh họa mô hình mạng cảm biến hầm chia thành cụm 64 Hình 3.15b: Minh họa mô hình thời gian sống nút mạng 65 Hình 3.15c: Minh họa mô hình lƣợng nút mạng giá trị trung bình nút mạng 65 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng việt Từ gốc WSN Wireless Sensor Networks Mạng cảm biến không dây N Node Nút IoT Internet of Things Tập hợp thiết bị có khả kết nối với SN Sink Node Nút chủ IEEE Institute of Electrical and Electronics Chuẩn IEEE Engineers PAN Personal Area Network Mạng cá nhân MAC Media Access Control Điều khiển truy cập kênh truyền FFDs Full Functional Dependencien Chức đầy đủ RFDs Reduced-function Devices Thiết bị có chức hạn chế SEA Spokesman Election Algorithm Thuật toán MIC Melage Integrity Code Mã gói tin OSI Operating System Hệ điều hành RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên ROM Read Only Memory Bộ nhớ đọc WPANs Wireless Personal Area Network Mạng không dây cá nhân WLANs Wireless Local Area Network Mạng không dây nội MANET Mobile Ad-hoc Network Mạng tùy biến di động 10 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ETX(K,d=dAB) + ETX(K,d=dBC) < ETX(K,d = dAC) Hay d2AB + d2BC < d2AC Giả sử có mạng cảm biến truyền tín hiệu nhƣ hình vẽ: N nút Trạm gốc Hình 3.8: Nút mạng cảm biến không dây theo hàng Theo (Hình 3.8) (Hình 3.1) ta có: Năng lƣợng Truyền trực tiếp đến trạm gốc Edirect = ETX(Kd=n*r) = Eelec – K + Eapmp * k * (nr)2 (3.2) = K (Eelec + Eapmp *n2 * r2) Nhƣ lƣợng truyền tối thiểu (MTE –Minimum Transmission Energy) Có thể biểu diễn nhƣ sau với khoảng cách từ trạm gốc cần n lần truyền n-1 lần nhận: EMTE = nETX (kd=r)+(n-1)ERX(k) = n(Eelec * k + Eapmp k r2) + (n-1) Eelec k (3.3) = k((2n-1) Eelec + Eapmp*n*r2) Dó thấy lƣợng truyền thông trực tiếp nhỏ lƣợng MTE Edirect< EMTE từ (Hình 3.2), (Hình 3.3) có: Eelec + Eapmp n2 r2< (2n-1) Eelec + Eapmp n r2 E elec r n Vậy  E apmp (3.4) 59 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.4.2: Phân cụm phân cấp nút mạng cảm biến với lƣợng tiêu thụ nhỏ Giao thức LEACH giao thức tự tổ chức, phân cụm thích nghi sử dụng phân bổ ngẫu nhiên lƣợng nút mạng Trong LEACH nút mạng tự tổ chức cụm theo nút Mỗi vòng lặp nút lại bị thay đổi vào trình hình thành cụm đƣợc thực xem (Hình 3.8) Trƣờng hợp cụm có nhiều lƣợng đáp ứng cho vòng đƣợc giữ nguyên Và (Hình 3.9) đƣợc mô tả rõ cụm đƣợc hình thành thời điểm b) a) Hinh 3.9: a): Các cụm đƣợc hình thành thời điểm (t) b): Các cụm đƣợc hình thành thời điểm (t+1) Trên (Hình 3.9) cho thấy thời điểm t, nút C đƣợc chọn nút có lƣợng cao, nhƣng đến thời điểm t + nút C1 lại đƣợc chọn nút lƣợng lại cao nút khác Vấn đề đặt là, hệ thống mạng cảm biến có cụm tối ƣu, điều phụ thuộc vào thông số ví dụ nhƣ: cấu hình mạng, hay chi phí tƣơng đối tính toán nhƣ trình truyền thông 60 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Ở giao thức định tuyến phân cấp cho truyền thông dựa thuật toán phân cụm, với việc truyền liệu tầng mạng sử dụng LEACH truyền liệu phân cấp thông qua việc chọn nút chủ cụm cho đƣờng tới trạm (trạm gốc) ngắn Do theo cụm đƣợc hình thành theo vị trí địa lý, thông qua kích cỡ cụm nhƣ vị trí không gian mạng, hình thành cụm hay hình thành cụm thể mức khác sơ đồ phân cấp Chúng ta xem xét thuật toán nhƣ sau: Thuật toán tạo cụm chủ truyền liệu đến trạm gốc Tạo cụm theo vòng địa lý Chọn nút mạng chủ cụm đƣợc tạo Thu thập liệu tích hợp liệu cụm chủ từ nút thành viên Tích hợp liệu truyền nút chủ gần tới trạm gốc (xem hình 3.10) Thuật toán chọn nút chủ cụm Xác định lƣợng El(u) nút Xác định khoảng cách d(l) từ nút tới trạm gốc đến nút chủ cụm có lƣợng cao Ƣớc lƣợng lƣợng cần thiết nút cho truyền liệu Eamp.k.d2 Ƣớc lƣợng lƣợng tối đa sau vòng truyền cho nút chọn nút chủ (CH) theo công thức El(u) = Eamp.k.d2 nút chủ đƣợc chọn vòng xử lý hoàn tất, thuật toán xem (Hình 3.11): 61 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bắt đầu Xét nút cảm biến triển khai Tạo cụm cảm biến với kích cỡ m; với m số nguyên Đƣa số vòng cần thực cho vòng lặp Count =0; i=1 x số nguyên = Chọn cụm chủ sở dự báo lƣợng khoảng cách ngắn đểnchạm gốc(BS) N i=i+1 Là i>m Tập hợp liệu giai đoạn Truyền liệu giai đoạn count = count + Count= x? Hiển thị thời gian sống, lƣợng lại, phân chia cụm , , Kết thúc 62 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.10 Sơ đồ thuật toán đề xuất kỹ thuật định tuyến phân cấp (Hình 3.10) Sơ đồ thuật toán đề xuất kỹ thuật định tuyến phân cấp (Hình 3.11) sơ đồ thuật toán chọn nút chủ cụm kỹ thuật định tuyến phân cấp Quy trình xác định trƣớc, từ giai đoạn khởi đầu (hình 3.9) n = 50 j=1 Pred(j)=0 J=J+1 Là nút (j) ϵm ? Tính lƣợngEi(nút(j)) Xác định Min{d(nút(j))} đến nút chủ(BS) với {Hoặc CH tiếp theo(m-1), m 1} Ƣớc lƣợng pred(j) =Ei(nút(j)-Eamp*Min{d(node(j)))} Là j = n ? N j=j+1 Ức lƣợng Jmax(i)= max(prad(1), pred(2), , pred(n)) Gán CH(i)= Jmax(i) Quá trình xác định trƣớc lƣợngcho bƣớc (tức i = i + 1) trên( hình 3.9) 63 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.11 Sơ đồ thuật toán chọn nút chủ cụm 3.5: Mô trình phân cụm chọn cụm chủ Quá trình mô đƣợc thực mạng cảm biến với 50 nút mạng, lắp đặt không gian làm việc phòng đặt turbin 300 x 300m Trên (Hình 3.12) thể lắp đặt 50 nút Các nút có giả thiết nhƣ sau: - Các nút mạng đồng - Các nút làm việc với lƣợng ban đầu nhƣ sau - Trạm gốc tọa độ (0,0) không gian làm việc - Các cụm nút giả thiết tĩnh phải nút chủ truyền thông đến nút chủ cụm - Các nút nút chủ truyền thông đến nút chủ chong cụm - Các nút sử dụng định tuyến multihop để truyền thông đến trạm gốc 64 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.12 Các nút mạng cảm biến đƣợc lắp đặt hầm turbin theo hình vẽ Các thông số ban đầu (Bảng 3.1) Thông số Giá trị Tổng số nút cảm biến 50 Năng lƣợng ban đầu cho nút Eim(n) 300 Joules Độ lớn tin (k) tính byte 200 Tổn thất lƣợng mạch 50 Hệ số khuếch đại Eamp 100 Trạm gốc có tọa độ (0,0) Tất đƣợc để cụm nhƣ hình sau: Hình 3.13a Các nút mạng cảm biến hầm turbin không phân cụm 65 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Graph Illustrating the Network Life Time 50 45 40 SO NUT CON SONG 35 30 25 20 15 10 0 50 100 150 200 SO VONG 250 300 350 400 Hình 3.13b Miêu tả thời gian sống nút mạng qua 300 vòng thiết lập cụm DO THI BIEU DIEN NANG LUONG CON LAI O NUT NANG LUONG CON LAI TINH THEO J (Joules) 200 NANG LUONG CON LAI TREN MOI NUT NANG LUONG CON LAI TRUNG BINH 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 30 35 40 DINH DANH VE CAC NUT TRING MANG 45 50 Hình 3.13c Miêu tả lƣợng lại trung bình mạng 66 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chúng ta thực mô theo phân chia nút mạng theo cụm sau đƣợc mô cụ thể nhƣ sau Hình 3.14a Các nút mạng cảm biến hầm turbin đƣợc chia thành cụm 67 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ BIEU DO BIEU DIEN THOI GIAN SONG CUA MANG 50 45 40 SO NUT CON SONG 35 30 25 20 15 10 0 50 100 150 200 SO VONG 250 300 350 400 Hình 3.14b Thời gian sống mạng DO THI BIEU DIEN NANG LUONG CON LAI O NUT NANG LUONG CON LAI TINH THEO J (Joules) 200 NANG LUONG CON LAI TREN MOI NUT NANG LUONG CON LAI TRUNG BINH 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 30 35 40 DINH DANH VE CAC NUT TRING MANG 45 50 68 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.14c Năng lƣợng lại nút Các nút mạng phân thành cụm Hình 3.15.a Các nút mạng cảm biến hầm turbin đƣợc chia thành cụm s BIEU DO BIEU DIEN THOI GIAN SONG CUA MANG 50 45 40 SO NUT CON SONG 35 30 25 20 15 10 0 50 100 150 200 SO VONG 250 300 350 400 Hình 3.15.b Thời gian sống nút mạng 69 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DO THI BIEU DIEN NANG LUONG CON LAI O NUT 90 NANG LUONG CON LAI TREN MOI NUT NANG LUONG CON LAI TRUNG BINH 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Hình 3.15.c Năng lƣợng nút mạng giá trị trung bình Nhƣ (Hình 3.13, 3.14 3.15) quan sát cho số lần lặp cho trình không phân cụm, phân cụm, phân cấp mức (2 cụm), phân cụm phân cấp mức (3 cụm) thực tăng lên vòng lặp từ 120 đến 180 330 Thời gian sống nút tăng lên đến 330 vòng thực Cùng ba hình cho thấy dự trữ lƣợng tăng lên đáng kể, tổng kết nhƣ sau: Bảng 3.2 cho thấy lƣợng cho trƣờng hợp Khoảng Giá trị trung bình lƣợng biến thiên lƣợng lại nút (J) nút (J) Không phân cụm 21.7008 8.1270 7.4039 Phân cấp mức 29.7538 13.1414 11.7406 Phân cấp mức 48.5569 43.9161 38.5569 Năng lƣợng lại nút (J) 70 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trong (Bảng 3.2) cho thấy lƣợng lại sử dụng mức phân cấp mức tăng lên đáng kể KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Sau thời gian em nghiên cứu mạng cảm biến không dây, hệ thống mạng quan trọng, có nhiều ứng dụng nhằm tập trung ngiên cứu với đề tài có nhiều ứng dụng thực tiễn nhƣ Luận văn thể thực đƣợc vấn đề sau: - Trình bày khái quát mạng cảm biến không dây toán định tuyến - Một số kỹ thuật định tuyến mạng cảm biến không dây - Cài đặt thử nghiệm, mô hệ thống mạng cảm biến không dây cho nhà máy thủy điện Hòa Bình 71 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ - Đã nghiên cứu am hiểu nguyên lý vận hành nhƣ giao thức sử dụng mạng cảm biến không dây - Đã đề xuất giải vấn đề định tuyến dựa lƣợng thông qua tạo cụm nút cảm biến nút chủ - Đã đánh giá hoạt động mạng cảm biến không dây thông qua quan sát cho số lần lặp cho trình không phân cụm, phân cụm, phân cấp mức (2 cụm), phân cụm phân cấp mức (3 cụm) Thông qua nghiên cứu luận văn phát triển thêm bƣớc nhƣ có điều kiện thực nghiệm trƣờng cho triển khai thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Thế Sơn – Đồ án Thạc Sĩ – 2006: Thiết kế, chế tạo, vận hành đo thử nghiệm mạng cảm nhận không dây - Trƣờng Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia HN [2] Vƣơng Đạo Vy, Nguyễn Thế Sơn, Phùng Công Phi Khánh, Hòa Quang Dự, “Building the atmosphere pressure auto measure sytem using MEMS pressure sensor and the testing experiment”, tuyển tập công trình Hội nghị Quốc tế học kỹ thuật – 2005 Kuala Lumpur, Malaysia – ICMT – 2005, 5-9/12/2005 72 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ [3] PGS.TS Vƣơng Đạo Vy – Mạng truyền liệu [4] Vu Thanh Vinh, Phạm Việt Bình, “A survey of routing using DHTs over wireless sensor networks”, Journal of Computer and Communication, USA, 2011 Tiếng Anh [5] D D Coutu, D Aguayo, J Bicket, and R Morris, “A High-Throughput path Metric for Multi-hop Wireless Routing”, In MobiCom’03, San Diego, CA, Sept 2012 [6] Chipcon, CC1010IDE Manual [7] Chipcon, CC1010 Datasheet [8] Topology Control in Wireless Ad Hoc and Sensor Networks by Paolo Santi (2005) [9] User’s guide ITM- 1602A LCM (Liquid Crystal Display Module), 2010 Intech LCD Group Ltd [10] Hill, J, et al System architechture directions for network sensor, in ASPLOS 2012 [11] http://www.supremetronic.com/spec/1602a.pdf #search=’LCD1602A’ [12] Kavin Fall, Kannan Varadhan “The ns Manual” The VINT Project, A Collaboration between researchers at UC Berkeley, LBL, USC/ISI, and Xerox PARC December 13, 2013 http://www.isi.edu/nsnam/ns/ [13] Jamal N Al-Karaki and Ahmed E Kamal, “Routing Techniques in wireless sensor network: A survey”, IEEE Wireless Communications, December 2014 73 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ [...]... thống Mạng cảm biến không dây có thể hiểu đơn giản là sự liên kết và kết nối giữa các nút cảm biến với nhau, nhằm để trao đổi thông tin và đáp ứng yêu cầu cầu ngƣời dùng Mỗi nút cảm biến không dây bao gồm một bộ thu phát vô tuyến, một bộ vi xử lý, và các cảm biến Mạng cảm biến không dây sẽ liên kết các nút trong đó các nút cảm biến trao đổi với nhau thông qua giao tiếp không dây và các nút trong mạng. .. tuyến trong mạng cảm biến không dây CHƢƠNG 2 CÁC GIAO THỨC TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY Trình bày các kỹ thuật định tuyến và giao thức trong mạng cảm biến không dây CHƢƠNG 3 MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH Trình bày chi tiết mô hình nhà máy thủy điện Hòa Bình, khảo sát nhà máy, ứng dụng mạng cảm biến vào nhà máy thủy điện và xây dựng hệ thống mạng cảm biến gồm 50 nút 14 Số hóa... chí: Phân cụm, phân cụm phân cấp, tính năng lƣợng còn lại của các nút và thời gian sống của các nút mạng Vì vậy mạng cả biến không dây rất là quan trọng trong lĩnh vực thu thập thông số trong nhà máy thủy điện Hòa Bình có tính năng ƣu việt hơn các hệ thống mạng khác Vì thế em chọn đề tài Phân cụm nút mạng cảm biến không dây và ứng dụng Trong đó Luận văn của em chủ yếu tập trung mô phỏng hóa vào “Một... trƣờng các nút cảm biến không dây thu đƣợc năng lƣợng từ năng lƣợng xung quanh + Giá thành thấp Giá thành sử dụng có một vai trò quan trọng trong những ứng dụng kết nối không dây Các nút mạng trong mạng cảm biến không dây cần đƣợc thiết kế đặc biệt với giá thành thấp để có thể vứt bỏ đƣợc sau khi hết năng lƣợng Những ứng dụng của mạng cảm biến không dây yêu cầu những mối liên kết không dây ít phức... biến không dây Với mô hình truyền thông (Điểm - Điểm) sẽ diễn ra một nút mạng cảm biến không dây truyền thông với một nút mạng cảm biến không dây khác Tuy nhiên, việc truyền thông này có thể có liên quan đến các nút mạng cảm biến khác Trong hình phía dƣới, hai nút mạng cảm biến không dây giao tiếp với nhau, nhƣng có hai nút mạng cảm biến khác liên quan đến quá trình truyền thông, bởi vì chúng chuyển... overhead để xây dựng hạ tầng mạng và có khả năng tìm ra nhiều đƣờng liên lạc giữa các nut với sai số cho phép Mạng cảm ứng bao gồm ba phần chính, đó là các nút cảm ứng, nút sink và các sự kiện cần giám sát Trừ một vài trƣờng hợp thiết lập các nút cảm ứng di động, còn lại hầu hết các nút cảm biến đƣợc giả thiết là cố định Tuy nhiên trong một số ứng dụng, cả nút gốc và các nút cảm biến có thể di chuyển Khi... trong mạng cảm biến không dây Chính vì thế, chủ đề nghiên cứu của em về lĩnh vực chất lƣợng truyền tín hiệu thông qua sự phân cụm nút mạng và sự tồn tại lâu dài của dàn mạng cảm 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ biến không dây, cũng gống nhƣ ta đi xây dựng kỹ thuật để xác định chất lƣợng truyền tối ƣu Xuất phát từ xu hƣớng trên, đề tài Phân cụm nút mạng cảm biến không dây. .. không tránh khỏi Làm giảm đáng kể hiệu quả hoạt động của mạng - Tốc độ: Tốc độ của mạng cảm biến không dây (1- 125 Mbps) rất chậm so với mạng sử dụng cáp (100Mbps đến hàng Gbps) 1.1.5: Ứng dụng trong mạng cảm biến không dây WSN đƣợc ứng dụng đầu tiên trong các lĩnh vực quân sự Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp điều khiển tự động, robotic, thiết bị thông minh, môi trƣờng, y tế Mạng cảm biến. .. khi nút phát và nút thu cách xa nhau thì cần công suất phát lớn.Vì vậy cần các nút trung gian làm nút chuyển tiếp để giảm công suất tổng thể Do đó các mạng cảm biến không dây cần phải dùng giao tiếp multihop Hoạt động hiệu quả năng lƣợng: để hỗ trợ kéo dài thời gian sống của toàn mạng, hoạt động hiệu quả năng lƣợng là kỹ thuật quan trọng mạng cảm biến không dây Tự động cấu hình: Mạng cảm biến không dây. .. hàng và hiệu quả phân phối những sản phẩm có những thiết bị mạng cảm nhận không dây nhúng trong chúng cần có những thiết bị có khả năng thao tác với Internet, tận dụng các ƣu điểm của mạng Internet Ví dụ các ứng dụng mạng cảm nhận không dây nhƣ hệ thống định vị container hàng hải và tính thuế hàng hoá rất cần thiêt sự tham gia của mạng cảm biến và có khả năng kết nối Internet + Các kiểu mạng Mô hình mạng ... Khái quát mạng cảm biến không dây 14 1.1.1: Giới thiệu mạng cảm biến không dây 15 1.1.2: Cấu trúc mạng cảm biến không dây 15 1.1.2.1: Cấu trúc nút mạng cảm biến không dây ... trúc mạng cảm biến không dây 17 1.1.3: Mô hình mạng cảm biến không dây 19 1.1.4: Đánh giá ƣu nhƣợc điểm mạng cảm biến không dây 20 1.1.4.1: Ƣu điểm mạng cảm biến không dây. .. phân cấp, phân cụm, nút mạng với trình giảm thiểu lƣợng tiêu hao mạng 53 3.4: Phân cụm mạng cảm biến không dây 54 3.4.1: Phân tích lƣợng tiêu thụ mạng 54 3.4.2: Phân cụm phân