Tổng hợp bài tập mạng cảm biến

Tổng hợp tập Mạng Cảm Biến: Câu 1.1 Nguyễn Tuấn Anh Nêu đặc điểm mạng cảm biến không dây Số lượng nút cảm biến lớn -> xây dựng quy tắc cho địa toàn cục triển khai Hầu hết yêu cầu truyền số liệu từ nhiều cảm biến tới nút gốc Các nút cảm biến bị hạn chế công suất, khả xử lý dung lượng nhớ Các nút thường có vị trí cố định (một số nút di động) Vị trí nút cảm biến đóng vai trò quan trọng việc lựa chọn số liệu thường dựa vào vị trí Các mạng cảm biến thường phụ thuộc vào ứng dụng Số liệu lựa chọn nút cảm biến WSN thường dựa vào tượng chung, có độ dư thừa Câu 1.2: Trần Thanh Bình Tóm tắt dạng cấu trúc mạng mạng cảm biến không dây Cấu trúc mạng điểm – điểm: Là kiểu kết nối đơn giản nhất, hai nút s dụng hai anten thu phát hướ ng trực tiếp với để truyền nhận thông tin Trên lý thuyết, kiểu mạng an toàn có điểm mạng có khả xảy s ự cố, điểm mạng chủ hay gọi host Cấu trúc mạng điểm – đa điểm (Point-to-Multipoints): Kết nối chia sẻ gi ữa nút tải lên dùng ăng-ten đa hướ ng (nút kết nối t ới mạng Internet thông qua đường truyền h ữu tuyến để cung cấp kết nối Internet cho toàn mạng) v ới nút tải xuống (nút kết nối t ới mạng có khả phục vụ kết nối h ữu tuyến vô tuyến cho mạng) nút lặp (nút kết nối vào mạng không dùng để phục vụ client, đóng vai trò nút trung gian lặp tín hiệu) với ăng-ten thu công suất cao Cấu trúc mạng đa điểm – đa điểm (Multipoints to Multipoints): Mỗi nút có vai trò không điểm truy nhập cho trạm mà làm nhiệm vụ chuyển tiếp d ữ liệu Câu 1.4 : Nguyễn Văn Chính Các khó khăn định tuyến WSN: - Kích thước mạng thay đổi: Mật độ mạng cảm biến không dây thay đổi từ thưa tới dày đặc - Các ràng buộc tài nguyên: Năng lượng vấn đề cốt lõi WSN, phải đảm bảo cho mạng có thời gian sống dài, hoạt động với lượng trữ hạn chế - Các mô hình liệu: Yêu cầu hỗ trợ nhiều loại mô hình liệu làm tăng độ phức tạp thiết kế giao thức định tuyến Câu 1.5: Nguyễn Huy Chung Thành phần mạng cảm biến : Gồm số lượng lớn nút có khả tương tác với Một nút mạng WSN thông thường bao gồm phần: phần cảm biến (sensor) điều khiển phần giao tiếp vô tuyến (RF transceiver) Chức phần : Phần cảm biến điều khiển : thu thập,xử lý thông tin tượng tổng hợp nút đích Phần giao tiếp vô tuyến : để nút mạng tương tác với báo cáo liệu nút đích Câu hỏi-1.6: Vũ Duy Cương Vẽ sơ đồ mô hình kiến trúc lớp giao thức mạng cảm biến không dây nêu tóm tắt chức lớp Bài làm Sơ đồ mô hình kiến trúc lớp giao thức mạng cảm biến không dây Lớp ứng dụng Lớp giao vận Lớp mạng Lớp liên kết số liệu Lớp vật lý Tóm tắt chức lớp + Lớp vật lý: Lớp vật lý chịu trách nhiệm lựa chọn tần số, phát tần số sóng mang, điều chế, lập mã tách sóng + Lớp liên kết số liệu: : Lớp kết nối liệu chịu trách nhiệm cho việc ghép luồng liệu, dò khung liệu, điều khiển lỗi truy nhập môi trường + Lớp mạng: quan tâm đến việc định tuyến liệu cung cấp lớp truyền tải + Lớp giao vận: giúp trì luồng số liệu ứng dụng mạng cảm biến yêu cầu Lớp truyền tải đặc biệt cần mạng cảm biến kết nối với mạng bên ngoài, hay kết nối với người dùng qua internet + Lớp ứng dụng: Tùy vào nhiệm vụ mạng cảm biến mà phần mềm ứng dụng khác xây dựng sử dụng lớp ứng dụng Câu hỏi 1.7: Đoàn Anh Đức Trình bày tóm tắt công nghệ thường sử dụng mạng cảm biến không dây Bài Làm : Do giới hạn nguồn lượng cung cấp (pin ), giá thành yêu cầu hoạt động thời gian dài, nên vấn đề tiêu thụ lượng tiêu chí thiết kế quan trọng mạng cảm biến: - Lớp vật lý (physical layer) : Sử dụng kỹ thuật điều chế tín hiệu số QPSK, FSK để cải thiện hiệu suất khuếch đại công suất Các kỹ thuật mã hóa sửa sai phức tạp Turbo Codes không sử dụng, kỹ thuật trải phổ sử dụng để cải thiện SNR thiết bị thu giảm tác động fading kênh truyền - Lớp MAC : kỹ thuật đa truy cập TDMA CSMA-CA hiệu chỉnh với mục đích giảm lượng tiêu thụ Câu hỏi 1.8: Bùi Xuân Đức Trình bày tóm tắt thách thức khó khăn mạng cảm biến không dây Khó khăn Khả chịu lỗi : Các nút cảm biến dễ bị lỗi Năng lượng: Các nút cảm biến bị hạn chế công suất, khả xử lý dung lượng nhớ Tuổi thọ mạng thấp: thời gian mạng hoạt động hay thời gian để mạng hoàn thành nhiệm vụ Chất lượng độ bền mạng bị ảnh hưởng nhiều yếu tố môi trường ( ẩm ướt, nhiệt độ cao, ô nhiễm, phóng xạ.) Thách thức Hiệu suất lượng : Cần cung cấp thêm lượng để báo cáo kiện có tính “khẩn cấp” Khả mở rộng : Mạng phải hoạt động bất chấp số lượng nút Tổ chức phân tán: Các thành viên tham gia WSN nên cộng tác việc tổ chức mạng Xử lý mạng: Giảm số lượng bít/gói tin truyền cách áp dụng hàm kết hợp mạng Độ tin cậy : Trao đổi liệu với độ xác/độ tin cậy theo yêu cầu thời Hoạt động mạng tập trung vào liệu Bốn mục tiêu tối ưu WSN chất lượng dịch vụ, hiệu suất lượng, khả mở rộng, tính bền vững Câu hỏi 1.8: Lê Thạc Ngọc Trình bày tóm tắt thách thức khó khăn mạng cảm biến không dây Trả lời Các thách thức khó khăn mạng cảm biến không dây bao gồm: a Thách thức cấp độ nút Công suất tiêu thụ, kích thước vật lý, giá thành nguyên vật liệu, môi trường tài nguyên hạn chế (bộ nhớ) , khả xử lý vi điều khển hạn chế… thách thức cấp độ nút cần phải giải hợp lý Công suất tiêu thụ yếu tố quan trọng nút mạng cảm biến không dây chúng thường sử dụng nguồn lượng pin nguồn lượng thấp bên Kích thước vật lý quan trọng yếu tố kích thước hình thức định đến ứng dụng tiềm cho mạng cảm biến không dây, nút mạng cảm biến không dây phải có kích thước nhỏ gọn Giá thành quan trọng đối vớ i nút mạng cảm biến không dây mạng cảm biến không dây thường triển khai vớ i quy mô lớn Với chi phí thấp, kích thước vật lý nhỏ, công suất tiêu thụ thấp vi xử lý mà phần mềm hoạt động trở nên nhỏ gọn hơn, tốc độ tính toán kích thướ c nhớ vi xử lý bị giảm bớt Các nhà thiết kế phần mem cho hệ thống mạng cảm biến không dây thường có vài ngàn Byte nhớ để làm việc so với hàng triệu hàng tỉ Byte nhớ hệ thống máy tính thông dụng Do đó, phần mềm cho nút mạng cảm biến không dây không can hiệu lượng mà phải có khả chạy môi trường hạn chế nghiêm ngặt tài nguyên b Thách thức cấp độ mạng Quy mô tổ chức mạng cảm biến không dây có số lượng nút với quy mô lớn nút chuyển tiếp lien tục làm việc với công suất cao Có ảnh hửng cấp độ nút cộng kênh truyền không đáng tin cậy dẫn đến thiết kế giao thức định tuyến khó khăn Kích thước mạng ảnh hưởng đến việc thiết kế giao thức định tuyế n mạ ng m biến không dây Định tuyến trình mạng xác định nhữ ng tuyế n đườ ng tố t để truyền tin qua mạng Thiết kế giao thức định tuyến quan trọng ảnh hưởng đến hiệu mạng xét ve lượng liệu mà mạng trì tốc độ liệu để vân chuyển liệu thành công qua mạng hết khoảng thời gian tồn tạ i củ a mạng đảm bảo Tính chất không đáng tin mạng cảm biến không dây gọi "tổn hao" Tổn hao nên coi đặc tính vốn có mạng cảm biến không dây Vấn đe tổn hao mạng cảm biến không dây thách thức giao thức định tuyến Các giao thức định tuyến phải tính toán vấn đe tổn hao quyế t định tuyến đường để truyền tin tin can phải gửi lại Các tin định tuyến cho nguy mát tin thấp c Sự chuẩn hóa Tiêu chuẩn yếu tố then chốt chất lượng đến thành công sản phẩm cảm biến không dây Các công nghệ sản xuất khác có tiêu chuẩn khác Nếu chuẩn hóa nhà sản xuất thiết bị nhà tích hợp hệ thống cần phải xây dựng toàn hệ thống mọ i hệ thố ng mớ i đư ợ c cài đặ t Ngoài ra, nhà sản xuất nhà tích hợp sử dụng công nghệ độc quyền từ nhà cung cấp riêng lẻ Định dạng tin phải thống nút, có cộng tác tương thích vớ i tuân theo điều khoản bên Câu 1.9: Nguyễn Xuân Dương Nêu đặc điểm khác biệt mạng cảm biến không dây so với mạng MANET Bài làm Các ứng dụng, trang thiết bị: ứng dụng thiết bị MANETs mạnh nhiều, tốc độ liệu cao hơn, nhiều tài nguyên Ứng dụng chuyên dụng: WSNs phụ thuộc mạnh vào ứng dụng chuyên dụng Tương tác môi trường: lõi WSN, MANET Phạm vi: WSN lớn nhiều Năng lượng: WSN có yêu cầu lượng vấn đề bảo dưỡng chặt chẽ Tập trung liệu: có MSN Câu1.10 : Hà Văn Duyệt Định nghĩa truyền thông đa bước nhảy Nêu ưu điểm truyền thông đa bước nhảy so với truyền thông đơn bước nhảy mạng cảm biến không dây Truyền thông đa bước nhảy sử dụng nhiều nút cảm biến nút có khả truyền liệu cho trước truyền thu Ưu điểm truyền thông đa bước nhảy : Khắc phụ hạn chế khoảng cách Khắc phục vấn đề chướng ngại vật Nâng cao hiệu lượng thông tin 1.11: Nguyễn Huy Giáp Cấu trúc nút cảm biến: Bộ nhớ Bộ điều khiển Các cảm biến/ Bộ chấp hành Các thiết bị truyền thông Nguồn cung cấp Chức phận: • Bộ điều khiển: • Các tùy chọn chính: - VĐK – xử lý thông thường, tối ưu hóa cho ứng dụng nhúng, công suất tiêu thụ thấp - DSPs – tối ưu hóa cho tác vụ xử lý tín hiệu, không phù hợp - FPGAs – tốt cho việc kiểm tra - ASICs – cần hiệu suất đỉnh, không linh hoạt Bộ nhớ: - Khá đơn giản RAM FLASH: chứa liệu đọc từ cảm biến trung gian, gói tin từ nút khác ROM EEPROM FLASH: lưu mã chương trình Kích thước nhớ định giá thành sản xuất, mức tiêu thụ lượng - Yêu cầu nhớ phụ thuộc nhiều vào ứng dụng Thiết bị truyền thông - Môi trường truyền dẫn: Trường điện từ tần số vô tuyến? Trường điện từ, ánh sáng? Sóng siêu âm? - Các máy thu phát vô tuyến truyền dòng bit dòng byte dạng sóng vô tuyến Nhận nó, chuyển đổi trở lại thành dòng bit dòng byte Bộ thu phát: - Năng lực Giao tiếp: mức bit, byte, gói tin? Phạm vi tần số cấp: Điển hình, khoảng 433 MHz – 2.4GHz, ISM Đa kênh - Đặc điểm lượng Công suất tiêu thụ để phát/thu liệu? Thời gian công suất tiêu thụ để thay đổi trạng thái khác nhau? Điều khiển công suất truyền dẫn? Hiệu suất (bao nhiêu % công suất tiêu thụ xạ? - Hiệu suất vô tuyến Điều chế? (ASK, FSK, …?) Thông số nhiễu? NF = SNRI /SNRO Độ lợi? (khuếch đại tín hiệu) Độ nhạy thu? (CS nhỏ nhận với Eb/N0 cho) Hiệu suất khối (BER nhận trường hợp có nhiễu lệch tần số) - • • Phát xạ băng Các đặc điểm cảm nhận sóng mang & RSSI Ổn định tần số (ví dụ: nhiệt độ thay đổi) Phạm vi điện áp • Các cảm biến: - Các tiêu chí chính: Thụ động, đẳng hướng Ví dụ: ánh sáng, nhiệt kế, micro, dụng cụ đo độ ẩm, … Thụ động, búp hẹp Ví dụ: Camera Các cảm biến chủ động Ví dụ: Radar - Tham số quan trọng: Vùng phủ Câu hỏi 1.12: Nguyễn Hoàng Hải Nêu số lựa chọn cho điều khiển Bộ điều khiển loại thích hợp để sử dụng mạng cảm biến không dây? Giải thích Trả lời : Các xử lý đơn giản tạo cách sử dụng hệ thống nhúng Các xử lý thường gọi vi điều khiển Trường hợp riêng vi xử lý lập trình xử lý tín hiệu số (DSP - Digital Signal Processors) Một lựa chọn khác cho điều khiển xuất phát từ yêu cầu cao tính linh hoạt vi điều khiển sử dụng mảng cổng logic lập trình (FPGA – Field Programmable Gate Arrays) mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC - Application- Specific Integrated Circuits) Bộ điều khiển thích hợp để sử dụng mạng cảm biến không dây mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC - Application- Specific Integrated Circuits) ASIC xử lý chuyên dụng người sử dụng thiết kế để phù hợp với ứng dụng cho, ví dụ chuyển mạch định tuyến tốc độ cao Câu hỏi 1.14: Bùi Hoàng Hiệp Có loại cảm biến nào? Nêu khác loại cảm biến ? Bài làm : *Những loại cảm biến : Cảm biến vô hướng, thụ động Các cảm biến chùm hẹp, thụ động Các cảm biến chủ động *Sự khác nhau: Cảm biến vô hướng, thụ động Các cảm biến chùm hẹp, thụ động Các cảm biến chủ động Các cảm biến đo đại lượng vật lý nút cảm biến mà không cần điều khiển môi trường cách tìm kiếm hoạt động Vd: ánh sáng, nhiệt kế, micro, dụng cụ đo độ ẩm… Các cảm biến thụ động phải xác định phương hướng phép đo Nhóm cảm biến cuối tìm kiếm môi trường cách chủ động Vd:Camera… Vd: Radar,cảm biến siêu âm… Câu 2.1 Hoàng Văn Hùng Trình bày mô hình lập trình Mô hình phù hợp để sử dụng mạng cảm biến không dây, giải thích Nêu số ứng dụng cảm biến DHT11 Trả lời : Các mô hình lập trình : Lập trình đồng thời: Hỗ trợ cùng lúc nhiều quá trình CPU đơn giản Lập trình dựa sự kiện:Phản ứng với kiện chúng xảy Mô hình lập trình sự kiện dựa sự kiện là mô hình phù hơp nhất để sử dụng mạng cảm biến không dây vì nó đơn giản dễ thực hiện sử lí kịp thời các sự kiện xảy tiết kiệm chi phí thực hiện sơ với mô hìn lập trình đông thời Các ứng dụng của cảm biến DHT11 DHT11 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm nó có các ứng dung Câu hỏi 4.3: Phạm Đức Đại Nguyễn Quang Huy Nguyễn Chí Nam Nêu số kỹ thuật định tuyến phổ biến mạng cảm biến không dây Định tuyến ngang hàng: -Tất nút mạng ngang hàng với -Có nhiều ưu điểm: -Tối thiểu chi phí phụ để trì sở hạ tầng -Khả phát nhiều tuyến nút để tránh lỗi Định tuyến phân cấp: -Các nút mạng tổ chức thành cụm -Mỗi cụm có cụm chủ, có lượng dư thừa nhiều -Cụm chủ chịu trách nhiệm điều phối hoạt động cụm chuyển tiếp thông tin cụm Ưu điểm: -Giảm tiêu thụ lượng -Kéo dài thời gian sống mạng Định tuyến hướng liệu: -Sử dụng phương pháp đặt tên dựa thuộc tính -Nhờ đó, nút nguồn hỏi thuộc tính tượng hỏi nút cảm biến riêng lẻ -Các nhiệm vụ ấn định cho nút -Biểu thị truy vấn liên quan đến thuộc tính cụ thể Định tuyến theo vị trí: -Sử dụng thông tin vị trí để đánh địa cho nút cảm biến -Thường sử dụng ứng dụng mà vị trí nút phạm vi địa lý mạng liên quan đến truy vấn nút nguồn -Truy vấn xác định khu vực xác xảy tượng xác định lân cận điểm cụ thể mạng Phân tích ưu điểm nhược điểm giao thức định tuyến Flooding Giao thức có phù hợp sử dụng cho mạng cảm biến không dây không, sao? Ưu điểm: -Quy luật hoạt động đơn giản -Phù hợp với mạng có yêu cầu chi phí thấp Flooding dùng phương pháp phản ứng lại Khi nút nhận gói điều khiển hay liệu, gửi đến tất nút xung quanh Sau truyền, gói theo tất đường Nếu không bị kết nối, gói tin đến đích Hơn nữa, cấu hình mạng thay đổi, việc truyền gói theo tuyến Nhược điểm: gặp nhiều vấn đề áp dụng cho WSN -Bùng nổ lưu lượng (Traffic implosion) Các nút tiếp tục gửi gói tin đến nút lân cận nó, nút lân cận có gói tin Câu hỏi 4.3: Bùi Quang Huy Nêu số kỹ thuật định tuyến phổ biến mạng cảm biến không dây + Định tuyến ngang hàng + Định tuyến phân cấp + Định tuyến theo vị trí Tùy thuộc vào hoạt động giao thức, giao thức lại chia thành dạng như: định tuyến đa đường, định tuyến theo yêu cầu, định tuyến dựa thỏa thuận định tuyến dựa chất lượng dịch vụ Phân tích ưu điểm nhược điểm giao thức định tuyến Flooding Giao thức có phù hợp sử dụng cho mạng cảm biến không dây không, sao? Ưu điểm nhược điểm Chiến thuật định tuyến đơn giản không đòi hỏi cấu hình mạng tốn thuật toán tìm đường phức tạp Flooding dùng phương pháp phản ứng lại Khi nút nhận gói điều khiển hay liệu, gửi đến tất nút xung quanh Sau truyền, gói theo tất đường Nếu không bị kết nối, gói tin đến đích Hơn nữa, cấu hình mạng thay đổi, việc truyền gói theo tuyến Mặc dù kỹ thuật định tuyến Flooding có quy luật hoạt động đơn giản, phù hợp với cấu hình mạng có chi phí thấp, kỹ thuật gặp nhiều bất lợi áp dụng cho mạng cảm biến không dây + Nhược điểm flooding gặp phải vấn đề bùng nổ lưu lượng nút (traffic implosion) + Nhược điểm thứ hai vấn đề chồng lấn (overlap) + Nhược điểm thứ ba nhược điểm nguy hiểm flooding mù tài nguyên (resource blindness) Giao thức không phù hợp sử dụng cho mạng cảm biến không dây không Vì Flooding có nhiều nhược điểm Câu 4.4 : Lê Cao Nguyên So sánh kỹ thuật định tuyến ngang hàng phân cấp Mô tả giao thức định tuyến Gossiping (vẽ hình minh họa) Ưu điểm giao thức Gossiping so với Flooding gì? Bài làm So sánh kỹ thuật định tuyến ngang hàng phân cấp : Định tuyến ngang hàng tất nút thường có vai trò chức Dành cho kiến trúc mạng phẳng, tất nút xem cấp Đặc điểm Định tuyến phân cấp nút có vai trò khác mạng Các nút mạng xếp vào cụm, nút có lượng lớn đóng vai trò cụm chủ Cụm chủ có trách nhiệm phối hợp hoạt động nút cụm chuyển thông tin cụm Giao thức Flooding SPIN Truyền tin trực tiếp LEACH PEGASIS Ưu điểm Tối thiểu chi phí phụ để trì sở hạ tâng Khả phát nhiều tuyến cac nút để tránh lỗi Giảm tiêu thụ lượng Tăng thời gian sống mạng Câu hỏi 4.4: Nguyễn Văn Sơn So sánh kỹ thuật định tuyến ngang hàng phân cấp Mô tả giao thức định tuyến Gossiping (vẽ hình minh họa) Ưu điểm giao thức Gossiping so với Flooding gì? Bài làm So sánh kỹ thuật định tuyến ngang hàng phân cấp Khái niệm Ưu điểm Định tuyến ngang hàng Tất nút mạng ngang hàng với Định tuyến phân cấp Các nút mạng tổ chức thành cụm +, Tối thiểu chi phí phụ để trì sở hạ tầng +, khả phát nhiều tuyến nút để tránh lỗi +, Giảm tiêu thụ lượng +, kéo dài thời gian sống mạng Mô tả giao thức định tuyến Gossiping (vẽ hình minh họa) Ưu điểm giao thức Gossiping so với Flooding gì? Bản chất gossiping có liên kết tạo thành thời điểm Gossiping yêu cầu nút gửi gói liệu vừa nhận đến nút lân cận lựa chọn ngẫu nhiên Khi nhận gói, nút lân cận lại chuyển tiếp gói đến nút lựa chọn ngẫu nhiên khác Quá trình tiếp tục gói tin chuyển tới đích hop count hay time-to-live Ưu điểm giao thức Gossiping so với Flooding: +, Gossiping dùng quy luật đơn giản không đòi hỏi cấu hình mạng đắt tiền hay thuật toán định tuyến phức tạp +, Gossiping tránh vấn đề bùng nổ lưu lượng mạng, cách giới hạn số gói mà nút gửi đến nút lân cận Câu 4.4: Kim Văn Trung so sánh kỹ thuật định tuyến ngang hàng phân cấp Định tuyến ngang hàng Định tuyến phân cấp Tất nút ngang hàng với Các nút mạng tổ chức thành cum Khi nút nhận gói điều khiển hay liệu, gửi đến tất nút xung quanh Mỗi cụm có chủ cụm, có lượng dư thùa nhiều Ưu điểm: Chủ cụm có tránh nhiệm điều phối hoạt đọng cụm chuyển tiếp thông tin cum Tối thiểu chi phí để trì sở hạ tầng Khả phát nhiều tuyến nút để tránh Câu hỏi 4.5: Đào Hoài Vũ lỗi Ưu điểm: Giảm tiêu Phân tích đặc điểm giao thức định tuyến SPIN hao lượng Nhược điểm: Tăng thời gian sống mạng So sánh ưu Tốn lượng nhược điểm giao thức SPIN giao thức Flooding Có khả mở rộng Định Đáp án : tuyến fooding: thời gian sống mạng ngắn,chồng lấn bùng nổ lưu lượng nút Các đặc điểm giao thức định tuyến SPIN Định tuyến Gossiping: có độ trễ lớn SPIN: Sensor Protocols for Information via Negotiation (Các giao thức định tuyến dựa thỏa thuận) họ giao thức dựa thỏa thuận để phát thông tin mạng WSN Định tuyến tập trung liệu Mục đích SPIN phát thông tin thu thập nút cảm biến riêng lẻ cách hiệu đến tất nút khác mạng Đối tượng nhóm giao thức SPIN giải hạn chế giao thức truyền thống flooding gossiping Nguyên lý họ giao thức : thỏa thuận liệu thích ứng tài nguyên mạng Câu 4.5: Nguyễn Trí Dũng Trả lời: a) Phân tích đặc điểm giao thức định tuyến SPIN: SPIN: Sensor Protocols for Information via Negotiation (Các giao thức định tuyến dựa thỏa thuận) *Đặc điểm: - Thuộc họ giao thức dựa thỏa thuận - Định tuyến tập trung liệu - Mục đích SPIN phát thông tin thu thập nút cảm biến riêng lẻ cách hiệu đến tất nút khác mạng b) *SPIN so sánh với Flooding - SPIN sử dụng thỏa thuận để giải hầu hết nhược điểm Flooding + Bùng nổ liệu: Các nút thỏa thuận trước truyền liệu, tránh trường hợp nút nhận nhiều gói tin SPIN có hiệu suất sử dụng lượng tốc độ phân phát liệu cao nhờ cục hóa thay đổi cấu hình mạng sử dụng thỏa thuận để phát thông tin dư thừa + Chồng lấn: SPIN sử dụng thỏa thuận trước truyền liệu giải vấn đề chồng lấn Flooding + Mù tài nguyên: SPIN theo dõi tiêu thụ lượng thực tế để điều chỉnh định tuyến hoạt động truyền tin Còn Flooding bỏ qua buộc tài nguyên, quy luật chuyển tiếp đơn giản không xem xét đến vấ đề hạn chế lượng nút  lượng nút suy giảm nhanh chóng  giảm đáng kể thời gian sống mạng * Nhược điểm SPIN: thỏa thuận mang tính cục không đủ phủ toàn mạng nên không đảm bảo nút nhận gói liệu cần * Ưu điểm Flooding: - Quy luật hoạt động đơn giản - Phù hợp với mạng có yêu cầu chi phí thấp Câu hỏi ngân hàng (4.6): Lê Khả Huy Nguyễn Đức Dũng Bài làm: a: Mô tả hoạt động giao thức SPIN-PP : SPIN giao thức định tuyến dựa thỏa thuận SPIN-PP( SPIN Point- to- Point); phiên SPIN đơn giản nhất, sử dụng mang giao tiếp điểm- điểm Cơ chế hoạt động SPIN-PP là: tuân thủ theo thủ tục bắt tay ba bước sau: Nút có liệu (A) gửi gói quảng cáo ADV Nút B gửi gói REQ yêu cầu nhận liệu A gửi liệu cho B b: Cho sơ đồ truyền liệu từ nút A đến nút H : Sơ đồ truyền liệu từ A-H trên: có tuyến truyền là: 1: A- D- H: có Tổng chi phí đường truyền Tổng lượng lại nút 11 Vậy lượng lại =11 – = 2: A- B- E- H Tương tự: Năng lượng lại= tổng lượng nút – tông chi phí đường truyền =10 – =7 3: A- B- E- G- H Năng lượng lại = 14 – = 4: A- C- F- H Năng lượng lại = 13 – = Từ ta suy ra: lượng lại tuyến truyền 3: A –B –E –G –H lớn nhất, đồng nghĩa tuyến truyền có chi phí truyền dẫn nhỏ, với bước nhảy tuyến truyền Bài 4.7 Lương Nguyễn Thu Hà a, Giao thức SPIN-BC thiết kế cho mạng quảng bá Hoạt động giao thức SPIN-BC: gồm bước hình sau Hình vẽ minh họa Bước 1: nút A có liệu, nút A gửi gói ADV để quảng bá liệu cho nút lân cận Tất nút nghe thấy thông điệp Bước 2: nút C phát trước gói REQ để yêu cầu gói liệu từ nút A Vì gói phát quảng bá nên nút khác nghe thấy gói REQ từ C nên ngưng việc phát gói REQ Bước 3: Khi A nghe gói REQ từ C, nút A phát gói liệu cho C Tất nút nhận gói b, Từ sơ đồ ta có Từ nút A đến H có đường ADH ABEGH ABEH ACFH Vậy tuyến truyền có chi phí truyền dẫn nhỏ tuyến truyền thứ hay nút theo thứ tự ABEH Số bước nhảy = 4, Chi phí truyền dẫn = + + = Câu 4.7.1: Đoàn Xuân Đức a) Hoạt động SPIN-BC SPIN-BC loại giao thức định tuyến thỏa thuận, thiết kế cho mạng quảng bá Khi nút gửi gói liệu qua kênh quảng bá, gói nhận tất nút phạm vi nút gửi Khi nhận gói REQ từ nút mạng, nút nguồn gửi gói liệu DATA lần, nhận nhiều gói yêu cầu giống từ nút mạng Hoạt động giao thức SPIN-BC minh họa hình bên Trong hình này, nút có liệu nút A, nút A gửi gói ADV để quảng bá liệu cho nút lân cận Tất nút nghe thấy thông điệp này, nút C phát trước gói REQ để yêu cầu gói liệu từ nút A Vì gói phát quảng bá nên nút B D nghe thấy gói REQ từ B nên ngưng việc phát gói REQ Nút E F không quan tâm bỏ qua gói Khi A nghe gói REQ từ C, nút A phát gói liệu cho C Tất nút nhận gói Hoạt động giao thức SPIN-BC b) Tính chi phí truyền dẫn số bước nhảy Từ nút A đến H có đường ADH ABEGH ABEH ACFH Vậy tuyến truyền có chi phí truyền dẫn nhỏ tuyến truyền thứ hay nút theo thứ tự ABEH Số bước nhảy = 4, Chi phí truyền dẫn = + + = Câu 4.8 Phạm Hoàng Việt Nguyễn Mạnh Dương Các yêu cầu giao thức định tuyến mạng cảm biến không dây gì? Bước nhảy tối thiểu (bước nhảy nhỏ nhất) Năng lượng Năng lượng tiêu thụ cho gói tin tối thiểu Thời gian đến lúc phân chia mạng tối đa Tối thiểu hóa thay đổi mức lượng nút Lượng lượng trung bình tối đa Lượng lượng tối thiểu tối đa Chất lượng dịch vụ Trễ, thông lượng, jitter, tỷ lệ gói tin, tỷ lệ lỗi,… Sức mạnh Chất lượng tuyến truyền, độ ổn định tuyến truyền Mô tả hoạt động giao thức định tuyến LEACH (vẽ hình minh họa) Hoạt động LEACH tổ chức thành chu kỳ chu kỳ tách thành hai pha: pha thiết lập pha ổn định trạng thái Ở pha thiết lập, cụm tổ chức nút chủ lựa chọn Ở pha ổn định trạng thái, việc truyền số liệu thực trạm trung tâm tiến hành Khoảng thời gian tồn pha ổn định trạng thái thường dài so với thời gian thiết lập ban đầu để giảm tối thiểu tổng chi phí Bài 4.8: Ngô Thị Yến a, yêu cầu giao thức định tuyến không dây - giao thức IP truyền thống không áp dụng cho mạng cảm biến không dây - hầu hết ứng dụng cuả mạng cảm biến yêu cầu dòng đữ kiệu từ nhiều nguồn tóimotj chạm gốc naog - nút cảm biến bị rang buộc chặt chẽ mặt luợng nên cần có biện pháp quản lí lượng hiệu - cấu hình mạng thường xuyên thay đổi không dự đoán - mạng cảm biến thường đuợc xác định theo ứng dụng, yêu cầu thiết kế tùy thuộc vào mục đích sử dụng b, mô tả hoạt động LEACH LEACH đuợc tổ chức thành chu kì chu kì đuợc tách thành hai pha : pha thiết lập pha ổn định trạng thái pha thiết lập , cụm tổ chức nút chủ lựa chọn pha ổn định trạng thái việc truyền số liệu thực trạm trung tâm đuợc tiến hành Câu hỏi 4.9: Lê Anh Tú Nguyễn Quyết Thắng Nêu đặc điểm kỹ thuật định tuyến phân cấp Nêu ưu điểm kỹ thuật định tuyến phân cấp so với định tuyến ngang hàng Nêu nhiệm vụ nút đầu cụm giao thức LEACH Trình bày sách lựa chọn nút đầu cụm giao thức Bài làm A Dặc điểm định tuyến phân cấp Mạng chia thành cụm gồm cụm chủ nút thành viên Các nút thành viên giao tiếp trực tiếp với cụm chủ Cụm chủ Chịu trách nhiêm truyền dự liệu trực tiếp tới máy thu Thường nhanh nút cụm Có lưu lượng nhiều Thách thức phân chia cụm Chọn dc cụm chủ Chọn cụm để tham gia Khả thichs nghi cụm có thay đổi cấu hình mạng , tình trạng lỗi Ưu điểm phân cấp hàng ngang Có khả tránh dc xung đột Thực chu trình làm việc dễ Quá trình định tuyến dễ Tập hợp liệu mạng dễ B LEACH : cấu trúc phân cấp hỗ trợ cho lớp MAC Nhiệm vụ nút đầu Kết hợp giao thức điều khiển truy nhập kênh truyền MAC Giả thiết cụm chủ giao tiếp trực tiếp với trạm gốc(bộ thu) Các cụm chủ có nhiệm vụ truyền gói liệu tới thu Các cụm chủ có nhiệm vụ tập hợp liệu để loại bỏ thông tin dư thừa Thu thập dụ liệu từ nút cụm thực theo chu kì, sau nén dự liệu để giảm dư thứa giá trị tương quan Truyền dự liệu nén tới thu thông qua bước nhảy Tạo lịch trình dựa DMA Giảm xung đột nút cụm Các nút sử dụng chế CDMA để truyền dự liệu Chính sách lựa chọn nút đầu Một số nút cụm tự định để trở thành cụm chủ Một nút n chọn số ngẫu nhiêu khoảng từ đến so sánh với giá trị ngượng Tn Nếu số ngậu nhiên nhỏ Tn thì nút n trở thành cụm chủ thời điểm Câu 4.10 : Nguyễn Hồng Hà bùi Huy Hiếu a.Nêu đặc điểm giao thức định tuyến theo vị trí Phân loại giao thức định tuyến theo vị trí b.Phân tích chiến lược chuyển tiếp gói tin giao thức định tuyến theo vị trí (vẽ hình minh họa) Giải : a.* Đặc điểm giao thức định tuyến theo vị trí : Được sử dụng nút xác định vị trí (gần đúng) chúng Các nút sử dụng thông tin vị trí để lập định tuyến nút gửi phải biết vị trí nó, nút đích nút lân cận Dùng thông tin vị trí để tìm tuyến liên lạc hiệu từ nguồn đến đích Phù hợp với mạng cảm biến do: Chi phí tính toán truyền thông tin thấp , yêu cầu thông tin đường truyền đơn bước nhảy (vị trí nút lân cận phù hợp nhất) để có định xác , phù hợp với mạng có lượng hạn chế khả mở rộng cao *Phân loại giao tiếp định tuyến theo vị trí : Một chiều (unicast): đích Đa chiều (multicast): nhiều đích Phù hợp với mạng có lượng hạn chế khả mở rộng cao b.Phân tích chiến lược chuyển tiếp gói tin giao thức định tuyến theo vị trí (vẽ hình minh họa) MH: nút có liệu cần chuyển Chọn nút trung gian: nút nằm MH đích GRS (Greedy Routing Scheme): chọn nút nằm gần nút đích MFR (Most Forward within R): chọn nút nằm xa số nút vùng bao phủ R CMP (mô hình Compassing Routing): chọn nút có góc nhỏ đường thẳng tạo (MH, đích) (MH, nút chọn) LEF (Low Energy Forward): chọn nút yêu cầu lượng tối thiểu