Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạn

Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạnTiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạnTiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạnTiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạnTiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạnTiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạnTiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạnTiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạn

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỒ HỮU TRUNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ TRONG CÁC ỨNG DỤNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY YÊU CẦU THỜI GIAN TỚI HẠN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP.Hồ Chí Minh - 2016 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỒ HỮU TRUNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ TRONG CÁC ỨNG DỤNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY YÊU CẦU THỜI GIAN TỚI HẠN Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN Mã số: 60.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN CÔNG HÙNG TP.Hồ Chí Minh - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 Học viên thực luận văn Hồ Hữu Trung ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Công Hùng, giảng viên Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông – sở TPHCM, thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn quý thầy cô khoa Công nghệ thông tin – Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông TPHCM tận tình giảng dạy, trang bị cho kiến thức quý báu năm học vừa qua Sau cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, anh chị, bạn bè đồng nghiệp ủng hộ, giúp đỡ động viên suốt trình học tập thực luận văn Mặc dù cố gắng hết sức, song chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp, dẫn giúp đỡ Quý Thầy Cô giáo, Quý đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 Học viên thực luận văn Hồ Hữu Trung iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU .1 Chương – TỔNG QUAN VỀ WSN 1.1 Giới thiệu Wireless Sensor Networks [13] 1.2 Mô tả tổng quát hệ thống WSN 1.3 Cấu trúc mạng cảm biến 1.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc mạng cảm biến 1.3.2 Hai cấu trúc đặc trưng mạng cảm biến 1.4 Các vấn đề thiết kế WSN .9 1.4.1 Triển khai 1.4.2 Vùng phủ sóng 10 1.4.3 Kết nối .10 1.4.4 Cảm biến di động 11 1.5 Kiến trúc giao thức mạng WSN 11 1.5.1 Lớp ứng dụng 12 1.5.2 Lớp giao vận 13 1.5.3 Lớp mạng 13 1.5.4 Lớp liên kết liệu 14 1.5.5 Lớp vật lý 15 1.5.6 Miền quản lý chức năng, quản lý di chuyển, quản lý công suất 15 1.6 Thách thức tiết kiệm lượng mạng cảm biến không dây 16 1.7 Kết luận chương 17 Chương – CÁC NGHIÊN CỨU TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỤM 18 2.1 Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) [6] 18 iv 2.1.1 Giới thiệu 18 2.1.2 Tự động cấu hình tạo thành cụm mạng 19 2.2 Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy-Centralized (LEACH-C) 27 2.3 Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems (PEGASIS) 28 2.3.1 Tổng quan giao thức PEGASIS [7] .29 2.3.2 Nhược điểm giao thức PEGASIS 29 2.4 Threshold-sensitive Energy Efficeent sensor Network protocol (TEEN) 30 2.5 Energy Efficient Cluster-Chain based Protocol for Time Critical applications (ECCPTC) [9] 30 2.6 Kết luận chương 31 Chương – PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN 32 3.1 Giới thiệu 32 3.2 Thách thức vấn đề định tuyến 32 3.3 Các vấn đề thiết kế giao thức định tuyến 33 3.3.1 Đặc tính thay đổi thời gian trật tự xếp mạng 33 3.3.2 Ràng buộc tài nguyên 33 3.3.3 Mô hình liệu mạng cảm biến 33 3.3.4 Cách truyền liệu 34 3.4 Tiết kiệm lượng phương pháp phân cụm 35 3.4.1 Lựa chọn nút chủ cụm .36 3.4.2 Mô hình sử dụng lượng 37 3.5 Thuật toán cải tiến 39 3.6 Kết luận chương 42 Chương – MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 43 4.1 Mô hình mạng 43 4.2 Mô hình lượng 43 4.3 Kết thực nghiệm 45 4.4 Kết luận hướng phát triển .53 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết Tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADC Analog Digital Converter Bộ chuyển đổi analog sang digital BS Base Station Trạm sở CDMA Code Division Multiple Đa truy cập phân chia theo mã Access CH Cluster Head Cụm đầu, Chủ cụm CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy cập cảm nhận sóng mang DSSS Directed Sequence Spread Công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp Spectrum ECCPTC Energy Efficient Cluster- Hiệu lượng cho ứng Chain based Protocol for Time dụng cụm-chuỗi giao thức Critical applications cần thời gian tới hạn GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu IEEE Institute of Electrical and Viện kỹ sư điện điện tử Electronics Engineers Low Energy Adaptive Phân cấp theo cụm thích ứng Clustering Hierarchy lượng thấp Low-Energy Adaptive Phân cấp theo cụm thích ứng Clustering lượng thấp- Tập trung MAC Media Access Control Điều khiển truy cập đa phương tiện MANET Mobile Ad Hoc Networks Mạng Ad Hoc di động MEMS Micro electro mechanical Hệ thống vi điện tử LEACH LEACH-C systems Power-Efficient Gathering in Tập trung hiệu suất lượng Sensor Information Systems hệ thống thông tin cảm biến SMP Sensor Management Protocol Giao thức quản lý cảm biến SQDDP Sensor Query and Data Giao thức phân phối liệu truy PEGASIS vi TADAP TCP/IP TDMA TEEN Dissemination Protocol vấn cảm biến Task Assignment and Data Chỉ định nhiệm vụ giao thức quảng Advertisement Protocol bá liệu Transmission Control Giao thức điều khiển truyền Protocol/Internet Protocol tải/Giao thức liên mạng Time Division Multiplexing Đa truy cập phân chia theo thời Access gian Threshold-sensitive Energy Giao thức hiệu lượng Efficeent sensor Network nhạy cảm với mức ngưỡng protocol UAV Unmanned Aerial Vehicle Máy bay không người lái UDP User Datagram Protocol Giao thức gói liệu người dùng WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục không dây WSN Wireless Sensor Network Mạng cảm biến không dây vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Các thông số sử dụng để mô LEACH 37 Bảng 4.1: Các thông số sử dụng để mô 45 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình triển khai nút cảm biến không dây Hình 1.2: Các thành phần nút cảm biến Hình 1.3: Cấu trúc phẳng mạng cảm biến Hình 1.4: Cấu trúc tầng mạng cảm biến Hình 1.5: Cấu trúc mạng phân cấp chức theo lớp Hình 1.6: Mô hình kiến trúc phân lớp WSN 12 Hình 2.1: Mô tả giao thức LEACH 18 Hình 2.2: Time-line hoạt động LEACH 19 Hình 2.3: Trạng thái pha thiết lập 22 Hình 2.4: Thuật toán hình thành cụm LEACH 22 Hình 2.5: Sự hình thành cụm vòng khác LEACH 23 Hình 2.6: Mô hình LEACH sau ổn định trạng thái 24 Hình 2.7: Hoạt động pha ổn định LEACH 24 Hình 2.8: Time-line hoạt động LEACH vòng 25 Hình 2.9: Sự ảnh hưởng kênh phát sóng 26 Hình 2.10: Pha cài đặt LEACH-C 28 Hình 3.1: Mô hình truyền liệu CH nút 36 Hình 3.2: Mô hình lượng sử dụng giao thức LEACH 38 Hình 4.1 Kết phân vùng mạng (a) LEACH, (b) LEACH CAI TIEN 48 Hình 4.2 Năng lượng trung bình nút sau vòng 49 Hình 4.3 Năng lượng tiêu tán 50 41 Như hình 3.2 có đề cập, 𝒅𝒐 giá khoảng cách trình sử dụng lượng, hình thành số khuếch đại 𝐸𝑓𝑠 𝐸𝑚𝑝 quy định, giá trị 𝒅𝒐 số có nghĩa không phụ thuộc vào đơn vị, luận văn sử dụng giá trị chuẩn tài liệu quốc tế công bố 𝑑𝑜 = √ 𝐸𝑓𝑠 𝐸𝑚𝑝 Ngoài giá trị lại số có nghĩa không phụ thuộc vào đơn vị (sẽ có bảng mô tả thông số mô phỏng), trình tạo công thức 𝑝𝑛 𝑝𝑎 muốn trọng vào việc gia tăng kích thước mạng gia tăng số lượng nút cảm biến khu vực thực hiện, nên công thức đưa phụ thuộc nhiều vào số nút cảm biến (n) số vòng thực (r) Ngoài ra, để trình hình thành cụm nhanh giảm thiểu liệu truyền cách lãng phí tới BS thuật toán thiết lập giá trị ngưỡng dành cho thuộc tính cảm nhận, để phát liệu cách tốt Ngưỡng cứng (Ht): Giá trị ngưỡng cứng để giảm truyền dẫn cách cho phép nút truyền thuộc tính cảm nhận phạm vi thích hợp, nút cảm ứng giá trị phải bật máy phát báo cáo cho nút chủ cụm Ngưỡng mềm (St): Ngưỡng mềm để giảm thêm số lần truyền dẫn có thay đổi thuộc tính cần đo (khi thay đổi nhỏ ngưỡng mềm không truyền liệu) Các nút cảm nhận môi trường liên tục Lần tham số từ thiết lập thuộc tính đạt giá trị ngưỡng cứng nó, thiết bị chuyển mạch máy phát nút bật gửi liệu cảm nhận Giá trị cảm nhận lưu trữ biến nội nút, gọi giá trị cảm nhận (SV) Từ thay đổi này, gọi giao thức mà đề xuất giao thức dựa thuật toán LEACH cải tiến 42 3.6 Kết luận chương Trong chương trình bày tổng quan định tuyến mạng cảm biến đặc biệt khía cạnh tiết kiệm lượng theo phương pháp phân cụm thuật toán sơ đồ hoạt động thuật toán Bên cạnh đó, cải tiến phần nhỏ bên thuật toán để tạo thuật toán Trong phần sau luận văn này, mô thuật toán cũ thuật toán cải tiến để từ đánh giá hiệu thuật toán 43 Chương – MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Mô hình mạng Tôi giả định mô hình mạng với thuộc tính sau:  Mỗi nút thực việc thực nhiệm vụ cảm biến định kỳ có liệu để gởi đến trạm gốc  Một trạm gốc cố định đặt bên bên vùng mạng cảm biến  Tất nút đứng yên lượng cố định  Các nút có khả kiểm soát nguồn lượng để điều khiển việc truyền lượng  Tất nút có khả hoạt động chế độ cụm chủ cụm chế độ gửi liệu  Sự tổng hợp xử lý liệu sử dụng trước để giảm việc phải truyền toàn liệu 4.2 Mô hình lượng Trong mô hình này, việc truyền lượng để truyền sóng điện từ lượng khuếch đại việc nhận lượng Các sóng thực kiểm soát lượng, sử dụng lượng tối thiểu cần thiết để đến bên nhận Do suy giảm theo khoảng cách, mô hình lượng với d2ij sử dụng cho khoảng cách tương đối ngắn d4ij sử dụng cho khoảng cách dài hơn, dij khoảng cách nút cảm biến i j Vì để đạt tỉ số tín hiệu tốt nhiểu chấp nhận việc truyền thông điệp k-bit khoảng cách d lượng tiêu hao sóng truyền đưa công thức sau: 𝐸𝑇𝑥 (𝑘, 𝑑 ) = { Trong đó: 𝑘𝐸𝑒𝑙𝑒𝑐 + 𝑘𝐸𝑓𝑠 𝑑 , 𝑑 < 𝑑𝑜 𝑘𝐸𝑒𝑙𝑒𝑐 + 𝑘𝐸𝑚𝑝 𝑑 , 𝑑 ≥ 𝑑𝑜 (4.1) 44 k: số bits truyền Eelec : Số lượng tiêu thụ để truyền nhận liệu εmp : Hệ số khuếch đại truyền lượng εfs : Tổn thất lượng không gian (free) 𝑑𝑜: Khoảng cách từ BS tới nút nhận, εmp εfs phụ thuộc vào 𝑑𝑜 𝑑𝑜 = √ 𝜀𝑓𝑠 𝜀𝑚𝑝 (4.2) Để nhận k bit liệu lượng tiêu thụ ERx là: 𝐸𝑅𝑥 = 𝑘 ∗ 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑐 (4.3) Năng lượng điện tử( Eelec ), phụ thuộc vào yếu tố việc mã hóa kỹ thuật số, điều chế, lọc lan rộng tín hiệu, lượng khuếch đại, 𝐸𝑓𝑠 𝑑 𝐸𝑚𝑝 𝑑 , phụ thuộc vào khoảng cách với máy thu tỷ lệ bit lỗi chấp nhận Từ phương trình (4.3), ta thấy nhận liệu thủ tục tốn chi phí cao truyền tải Như vậy, số lượng hoạt động truyền tải tiếp nhận phải cắt giảm để giảm tiêu hao lượng Nếu nút dành EDA lượng để tổng hợp chút, sau lượng sử dụng tập hợp gói m liệu vào gói Eq (4.4) 𝐸𝑞 (𝑚, 𝑘 ) = 𝑚 ∗ 𝑘 ∗ 𝐸𝐷𝐴 (4.4) Trong LEACH, chậm trễ cho việc truyền gói liệu đến người đứng đầu nhóm phụ thuộc vào số lượng tối đa nút cụm Trong số tất cụm có kích thước tương tự có K cụm mạng, chậm trễ tối đa vòng tính phương trình (4.5) 𝑁 𝑇 = ( − 1) + 𝐾 + 𝐶 𝐾 (4.5) 45 4.3 Kết thực nghiệm Tôi chạy mô MATLAB, cho 300 nút mạng lưới 100m x 100m, với lượng không đồng nút để thể ảnh hưởng không đồng nút mạng Vị trí BS đặt (150,50), độ dài thông điệp 4000 bytes, lượng truyền liệu lượng nhận liệu Eelec=50nJ/bit, hệ số khuếch đại Efs=10pJ/bit/m2 Emp=0.0013pJ/bit/m4 , số vòng tối đa 100 vòng Đối với thuật toán cải tiến sử dụng mức ngưỡng cao h=100 mức ngưỡng thấp s=2, giá trị cảm nhận sv=0 để xác định thời điểm truyền liệu Các giá trị mô thể bảng 4.1 dựa giá trị chuẩn quốc tế công bố Bảng 4.1: Các thông số sử dụng để mô Mô tả Thông số Kích thước mạng lưới 100m*100m Tổng số nút (n) 300 Tỉ lệ % nút chủ cụm (p) 0.2 Tọa độ BS (XBS, YBS) (150,50) Gói liệu (k) 4000 Năng lượng khởi tạo (E0) 0.1J Eelec 50nJ/bit Emp 0.0013pJ/bit/m4 Efs 10pJ/bit/m2 𝐸𝑓𝑠 √𝐸𝑚𝑝 = 87m Ngưỡng cao h=100 Ngưỡng thấp s=2 Hình 4.1 (a) (b) trình bày kết phân cụm cho 300 nút mạng ngẫu nhiên, thấy giao thức đề xuất có phân vùng mạng tốt, số lượng nút trải cụm khoảng cách từ CH đến nút thành viên cụm ngắn 46 Nút màu đỏ thể nút cạn kiệt lượng tồn tại, nút tiếp tục truyền liệu Thể nút Normal Thể nút Advanced Thể nút Normal chọn làm CH Thể nút Advanced chọn làm CH (a) 47 (b) Hình 4.1 Kết phân vùng mạng (a) LEACH, (b) LEACH CAI TIEN Hình 4.2 thể lượng trung bình nút sau vòng Nhờ vào cách thức phân cụm tối ưu dẫn đến khoảng cách CH nút cụm ngắn nên lượng tiêu thụ nút giảm đáng kể 48 Hình 4.2 Năng lượng trung bình nút sau vòng Hình 4.3 thể mức lượng tiêu tán thuật toán, rõ ràng thuật toán cải tiến sử dụng lượng so với LEACH Việc giảm thiểu lượng thuật toán cải tiến chủ cụm yếu dựa vào việc lựa chọn nút chủ cụm cách có chọn lọc khoảng cách truyền liệu giảm thiểu 49 Hình 4.3 Năng lượng tiêu tán Hình 4.4 hình 4.5 thể số lượng nút chết số lượng nút sống sau vòng Giao thức đề xuất kéo dài tuổi thọ mạng so với LEACH Do giao thức lựa chọn CH cách có chọn lọc bên cạnh việc truyền liệu nút quản lý mức ngưỡng đem lại kết tốt 50 Hình 4.4 Số lượng nút chết Hình 4.5 Số lượng nút sống 51 Hình 4.6 thể số lượng trung bình số nút CH gửi gói tin BS, thuật toán cải tiến nhận số lượng gói tin lớn từ CH truyền tới BS, đảm bảo liệu tới đích thời gian tới hạn Hình 4.6 Trung bình số nút CH gửi liệu Base Station (BS) Hình 4.7 hình 4.8 thể số lượng nút normal advance chết qua vòng, số lượng nút chết thuật toán cải tiến tối ưu 52 Hình 4.7 Số lượng nút normal chết Hình 4.8 Số lượng nút advance chết 53 4.4 Kết luận hướng phát triển Phạm vi ứng dụng WSN lớn, thích ứng linh hoạt, xử lý khắc phục cố xảy hư hỏng, có chi phí triển khai mạng thấp…Tuy nhiên việc thiết kế WSN hoạt động tốt, mềm dẻo, dễ dàng triển khai vào ứng dụng thực tế gặp nhiều khó khăn nhiều nguyên nhân, có lượng nút bị giới hạn khó nạp lại vấn đề cấp bách Do sử dụng nguồn lượng sẵn có nút không hiệu làm cho trình truyền thông bị gián đoạn, mạng trở nên rời rạc Trong đề tài này, đề nghị cách tiếp cận cách kết hợp phương pháp lựa chọn xác suất nút chủ cụm cho mạng với phương pháp mức ngưỡng để giảm giám sát trình truyền liệu nút nhằm giảm thiểu khoảng cách nút cụm đầu với cụm đầu cụm Kết mô cho thấy giao thức đề xuất có mức tiêu thụ lượng thấp có thời gian sống toàn mạng lâu so với giao thức LEACH Hơn nữa, giao thức đề xuất phân cụm tốt cách phân bổ đồng chủ cụm toàn mạng cảm biến Dựa kết nghiên cứu đề tài này, đồng nghiệp thầy PGS.TS Trần Công Hùng viết báo khoa học có tựa đề “Energy Savings In Applications For Wireless Sensor Networks Time Critical Requirements” gửi đến tạp chí IJCNC (The International Journal of Computer Networks & Communications) accept đăng vào ngày 30/07/2016, ISSN: 0974-9322 Link: http://airccse.org/journal/ijc2016.html Trong tương lai, hướng phát triển đề tài thực cải tiến thuật toán tăng hiệu hoạt động mạng cảm biến, giúp tiết kiệm lượng giảm thiểu thời gian truyền liệu So sánh với thuật toán khác nhằm tối ưu cải tiến Cài đặt mã nhúng lên nút (sensor) thật để đưa vào thực tế 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Akkaya K, Younis M (2005), “A survey on routing protocols for wireless sensor networks”, Elsevier J Ad Hoc Netw 3(3):325–349 [2] Chen G, Li Ch and Ye M (2009), “An unequal clusterbased routing protocol in wireless sensor networks”, Wireless Network 15(2), 193-207 [3] Chang JH (2010), “An energy-aware, cluster-based routing algorithm for wireless sensor networks”, J Inform Sci Eng (26), 2159-2171 [4] Aslam N, Phillips W, Robertson W and Sivakumar Sh (2011), “A multicriterion optimization technique for energy efficient cluster formation in wireless sensor networks”, Inform Fusion 12(3), 202-212 [5] Denga J, Hanb YS, Heinzelman WB and Varshneya PK (2011), “Balancedenergy sleep scheduling scheme for high-density cluster-based sensor networks”, Elsevier J Comput Comm, 28(14), 1631– 1642 [6] Heinzelman W, Chandrakasan A, Balakrishnan H (2002), “An applicationspecific protocol architecture for wireless microsensor networks”, IEEE, 660–670 [7] Lindsey S, Raghavendra C (2002), “PEGASIS: power-efficient gathering in sensor information systems”, IEEE Aerosp Conf Proc 3:1125–1130 [8] Manjeshwar A, Agarwal D (2001), “TEEN: a routing protocol for enhanced efficiencyin wireless sensor networks”, IEEE [9] Razieh S, Sam J (2012), “An energy efficient cluster-chain based routing protocol for time critical applications in wireless sensor networks”, iSee [10] Elham Rezaei, Amir Abbas Baradaran & Atefeh Heydariyan (2015), “Multihop Routing Algorithm Using Steiner Points for Reducing Energy Consumption in Wireless Sensor Networks”, Springer Science+Business Media New York [11] Hamid Barati, Ali Movaghar & Amir Masoud Rahmani (2015), “EACHP: Energy Aware Clustering Hierarchy Protocol for Large Scale Wireless Sensor Networks”, Springer Science+Business Media New York [12] Đỗ Đức Hưng (2009), “Đồ án Đánh giá số giao thức mạng cảm nhận không dây mô NS2”, Việt Nam 55 [13] Nor Azlina Ab Aziz, Kamarulzaman Ab Aziz (2011), “Managing disaster with wireless sensor networks”, ICACT2011 [14] Dantu K, Rahimi M, Shah H, Babel S, Dhariwal A, and Sukhatme G (2005), “Robomote: Enabling Mobility In Sensor Networks”, Los Angeles, CA 90089 [...]... tín hiệu chính xác hơn và đòi hỏi ít năng lượng hơn so với gửi tất cả các dữ liệu chưa qua xử lý bên trong mạng Đề tài Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạn với mục đích giảm khoảng cách giữa CH và các nút thành viên trong cụm để tiết kiệm năng lượng tiêu thụ và kéo dài thời gian sống cho mạng cảm biến vô tuyến Nội dung đề tài gồm 4 chương:... 1.2: Các thành phần của nút cảm biến 1.3 Cấu trúc mạng cảm biến 1.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc mạng cảm biến Các cấu trúc hiện nay cho mạng Internet và mạng ad-hoc không dây không dùng được cho mạng cảm biến không dây, do một số lý do sau:  Số lượng các nút cảm biến trong mạng cảm biến có thể lớn gấp nhiều lần số lượng nút trong mạng ad-hoc  Các nút cảm biến dễ bị lỗi  Cấu trúc mạng cảm biến. .. gần đây, có rất nhiều các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây được sử dụng mà một vài trong số đó đã xem xét việc các ứng dụng mạng yêu cầu thời gian tới hạn trong việc truyền dữ liệu là quan trọng [6-11] Trong mạng cảm biến không dây dữ liệu tập hợp từ các dữ liệu có liên quan (hoặc từ nhiều dữ liệu tương ứng) sẽ làm giảm một lượng lớn lưu lượng dữ liệu trên mạng, tránh quá tải thông... biệt xét về khía cạnh tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạn là một lĩnh vực thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học Chính vì thế đồ án sẽ trình bày các thuật toán liên quan, đề nghị một phương án đề xuất cải tiến thuật toán cũ và đánh giá kết quả dựa trên lý thuyết và các kết quả mô phỏng Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network... các nút cảm biến Các mặt bằng này giúp cho các nút cảm biến có thể phối hợp trong nhiệm vụ cảm biến và giảm được tổng năng lượng tiêu thụ 1.5.1 Lớp ứng dụng Mặc dù nhiều lĩnh vực ứng dụng cho mạng cảm biến được vạch rõ và được đề xuất, các giao thức lớp ứng dụng còn tiềm tàng cho mạng cảm biến vẫn còn là một vùng rộng lớn chưa được khám phá Trong lớp ứng dụng có ba giao thức lớp ứng 13 dụng quan trọng...  Các nút cảm biến chủ yếu sử dụng truyền thông kiểu quảng bá, trong khi hầu hết các mạng ad-hoc đều dựa trên việc truyền từ điểm-điểm  Các nút cảm biến bị giới hạn về năng lượng, khả năng tính toán và bộ nhớ  Các nút cảm biến có thể không có số nhận dạng toàn cầu (ID) vì chúng có một số lượng lớn mào đầu và một số lượng lớn các nút cảm biến 6 Do vậy, cấu trúc mạng mới sẽ:  Kết hợp vấn đề năng lượng. .. vụ cảm biến  Phần quản lý sự di chuyển: phát hiện và ghi lại sự di chuyển của các nút cảm biến để duy trì tuyến tới người sử dụng và các nút cảm biến Nhờ xác định được các nút cảm biến lân cận, các nút cảm biến có thể cân bằng giữa công suất của nó và nhiệm vụ thực hiện  Phần quản lý chức năng: có thể lên kế hoạch các nhiệm vụ cảm biến trong một vùng xác định Không phải tất cả các nút cảm biến trong. .. giới hạn Bộ nguồn có thể được hỗ trợ bởi các thiết bị sinh năng lượng, ví dụ như các tấm pin mặt trời nhỏ 5 Hầu hết các công nghệ định tuyến trong mạng cảm biến và các nhiệm vụ cảm biến yêu cầu phải có sự nhận biết về vị trí với độ chính xác cao Do đó, các nút cảm biến thường phải có hệ thống tìm vị trí Các thiết bị di động đôi khi cũng cần thiết để di chuyển các nút cảm biến theo yêu cầu để đảm bảo các. .. những yêu cầu của mạng cảm biến Lớp mạng của mạng cảm biến được thiết kế theo những nguyên tắc sau:  Hiệu suất năng lượng luôn là yếu tố quan trọng  Hầu hết các mạng cảm biến là số liệu tập trung  Việc tập hợp số liệu chỉ được thực thi khi nó không cản trở hoạt động hợp tác của các nút cảm biến  Một mạng cảm biến lý tưởng phải nhận biết được việc đánh địa chỉ thuộc tính cơ sở và vị trí Trong lớp mạng, ... trường, giao thông… Trong một tương lai không xa, các ứng dụng của mạng cảm biến sẽ trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người nếu chúng ta phát huy được hết các điểm mạnh mà không phải mạng nào cũng có được như mạng cảm biến. Tuy nhiên mạng cảm biến đang phải đối mặt với rất nhiều thách thức, một trong những thách thức lớn nhất đó là nguồn năng lượng bị giới hạn và không thể nạp lại ... VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỒ HỮU TRUNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ TRONG CÁC ỨNG DỤNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY YÊU CẦU THỜI GIAN TỚI HẠN Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN Mã số: 60.48.01.04... giao thức định tuyến mạng cảm biến không dây sử dụng mà vài số xem xét việc ứng dụng mạng yêu cầu thời gian tới hạn việc truyền liệu quan trọng [6-11] Trong mạng cảm biến không dây liệu tập hợp... ứng dụng mạng cảm biến không dây yêu cầu thời gian tới hạn với mục đích giảm khoảng cách CH nút thành viên cụm để tiết kiệm lượng tiêu thụ kéo dài thời gian sống cho mạng cảm biến vô tuyến Nội