Định tuyến tin cậy trong mạng cảm biến không dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM TRUNG KIÊN ĐỊNH TUYẾN TIN CẬY TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRẦN THỊ NGỌC LAN Hà Nội – Năm 2016 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học TS Trần Thị Ngọc Lan Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Ngoài đề tài có dùng số hình vẽ tác giả khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát gian lận xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà Nội, ngày 27 tháng năm 2016 Tác giả luận văn Phạm Trung Kiên HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY – WSN 1.1 Giới thiệu 1.2 Cấu trúc mạng WSN 10 1.2.1 Cấu trúc node mạng WSN 10 1.2.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây 11 1.3 Kiến trúc giao thức mạng 18 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc mạng cảm biến 14 1.5 Ứng dụng mạng WSN 16 1.6 Kết luận 17 CHƯƠNG : ĐỊNH TUYẾN TIN CẬY TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 18 2.1 Giới thiệu 18 2.2 CÁC GIAO THỨC TRUYỀN TẢI TIN CẬY 23 2.2.1 Giao thức RMST 23 2.2.1.1 Các ví dụ 24 2.2.1.2 Đánh giá chất lượng 26 2.2.2 Giao thức PSFQ 26 2.2.2.1 Các ví dụ 27 2.2.2.2 Đánh giá chất lượng 30 2.2.3 Giao thức CODA 30 2.2.3.1 Các ví dụ 31 2.2.3.2 Đánh giá chất lượng 33 2.2.4 Giao thức ESRT 34 2.2.4.1 Các ví dụ 35 2.2.4.2 Đánh giá chất lượng 38 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN 2.2.5 Giao thức GARUDA 39 2.2.5.1 Các ví dụ 40 2.2.5.2 Đánh giá chất lượng 45 2.2.6 Giao thức truyền tải tin cậy thời gian thực (RT)2 45 2.2.6.1 Các ví dụ 48 2.2.6.2 Đánh giá chất lượng 52 2.3 Kết luận 53 CHƯƠNG 3: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN EARQ 55 3.1 Giới thiệu 55 3.2 Lý lựa chọn nghiên cứu giao thức EARQ 57 3.3 Giao thức định tuyến EARQ 59 3.3.1 Thông điệp beacon bảng định tuyến 59 3.3.2 Việc lựa chọn nút chuyển tiếp gói tin 63 3.3.3 Xem xét lựa chọn thời gian deadline 65 3.4 Thiết kế với mạng nhỏ 68 3.5 Kết mô 75 3.6 Nâng cấp giao thức EARQ mạng cảm biến không dây 84 3.6.1 Mục đích việc nâng cấp 84 3.6.2 Kết phân tích 85 3.7 Kết luận 90 KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ACK ADC CODA EAR EAR-DPS EARQ EAR-RT EEARQ ESRT GARUDA Acknowledgement Analog to digital converter Congestion Detection and Avoidance Energy and Activity-Aware Routing Protocol Energy Aware Routing with Dynamic Probability Scaling Energy Aware Routing Protocol Energy Aware Routing with RealTime Guarantee Enhanced EARQ Protocol for Reliable Routing Event-to-Sink Reliable Transport MAC Achieving Effective Reliability for Downstream Communication Media Access Control MMSPEED NACK PSFQ PDR PLR QoS RF RMST (RT)2 Multipath Multi-SPEED Protocol Non-Acknowledgement Pump-slowly, fetch-quickly Packet Delivery Rate Packet Loss Rate Quality of Service Radio Frequency Reliable Multi-Segment Transport Real-Time and Reliable Transport SMP SPEED: TCP UDP WISN Sensor Management Protocol Stateless Protocol for Real-Time Communication Transmission Control Protocol User Datagram Protocol Wireless Industry Sensor Network WSN Wireless Sensor Network HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN Bộ chuyển đổi tương tự số Giao thức nhận biết tránh tắc nghẽn Giao thức truyền tải tin cậy kiện đến sink Giao thức điều khiển truy nhập môi trường Giao thức gửi chậm nhận nhanh Tỉ lệ chuyển gói tin Tỷ lệ gói tin Chất lượng dịch vụ Sóng vô tuyến Giao thức truyền tin cậy đa đoạn Giao thức truyền tải tin cậy thời gian thực Giao thức quản lí mạng cảm biến Giao thức điều khiển truyền vận User Datagram Protocol Mạng cảm biến công nghiệp không dây Mạng cảm biến không dây LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Vùng hoạt động mạng dựa mức tắc nghẽn mức tin cậy………….34 Bảng 3.1: Thông số mô EARQ số giao thức khác……………………… 75 Bảng 3.2: Các thông số mô giao thức EARQ EEARQ………………… 85 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cấu trúc mạng cảm biến không dây Hình 1.2: Các thành phần nút cảm ứng 10 Hình 1.3: Kiến trúc giao thức mạng cảm biến 13 Hình 2.1: Phân loại độ tin cậy mạng WSN 19 Hình 2.2: Cơ chế truyền iACK eACK 20 Hình 2.3: Cơ chế dự phòng dựa mã xóa 21 Hình 2.4: Phục hồi lỗi với RMST chế độ không đệm 24 Hình 2.5: Phục hồi lỗi chế độ đệm…………………………….……….………… 25 Hình 2.6: Hoạt động gửi nhận giao thức PSFQ 29 Hình 2.7: Cơ chế Open-loop hop-by-hop backpressure CODA 32 Hình 2.8: Cơ chế closed-loop multi-source regulation 33 Hình 2.9: Mối liên hệ độ tin cậy tốc độ báo cáo định nghĩa vùng hoạt động ESRT 36 Hình 2.10: Phân tích chiếm dụng đệm ESRT 37 Hình 2.11: Cơ chế chuyển gói GARUDA 41 Hình 2.12: Truyền gói kiến trúc lõi GARUDA 42 Hình 2.13: Cơ chế phục hồi hai bước GARUDA 44 Hình 2.14: Kết tần số báo cáo chuyển tin thời gian (a) tin cậy (b) 49 Hình 3.1: Các nút hàng xóm bảng định tuyến nút i WISN 60 Hình 3.2: Ví dụ cho giá trị đơn hop cho thông tin đơn hop nút i hàng xóm nó, giá trị kỳ vọng nút hàng xóm 63 Hình 3.3: Triển khai nút cảm biến 65 Hình 3.4: Ví dụ tính toán đường giao thức EARQ 69 Hình 3.5: Hiệu suất EARQ theo tần số thông điệp beacon 77 Hình 3.6: Tỉ lệ gói nhỡ deadline, xem xét deadline 78 Hình 3.7: Tiêu hao lượng trung bình nút, xem xét deadline 78 Hình 3.8: Tỉ lệ gói xem xét độ tin cậy 79 Hình 3.9: Tiêu thụ lượng trung bình nút 80 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.10: Tỉ lệ gói tin lỡ thời hạn deadline bị gói, xem xét deadline độ tin cậy 81 Hình 3.11: Tiêu thụ lượng trung bình nút, xem xét deadline độ tin cậy 82 Hình 3.12: Số gói tin kỳ vọng vận chuyển kịp thời hạn tới nút sink thành công với 1mWhr 83 Hình 3.13: Chuyển gói tin EARQ EEARQ 86 Hình 3.14: Mất gói tin EARQ EEARQ 87 Hình 3.15: Phân tích trễ EARQ EEARQ 88 Hình 3.16: Phân tích lượng lại EEARQ với EARQ 89 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN LỜI NÓI ĐẦU Nhờ có tiến lĩnh vực truyền thông vô tuyến năm gần đây, mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network – WSN) với giá thành rẻ, tiêu thụ lượng đa chức nên ý lĩnh vực thông tin Hiện nay, người ta tập trung triển khai mạng cảm ứng không dây để áp dụng vào sống hàng ngày Mạng cảm biến không dây ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống y tế, quân sự, môi trường, giao thông… Để xây dựng mạng cảm biến không dây, nhiều vấn đề quan tâm môi trường mạng, đối tượng giám sát, mô hình, giao thức, giá thành,… giao thức định tuyến mạng đóng vai trò quan trọng bậc cho hệ thống Có nhiều giao thức xây dựng cho WSN với nhiều mục đích, giao thức có ưu nhược điểm riêng phù hợp với đặc thù mạng WSNs Một yếu tố khác đặt lên hàng đầu lượng Có nhiều cách để giải vấn đề tiết kiệm lượng, chọn giao thức truyền tin tin cậy mạng số Một gói tin truyền xác giúp tiết kiệm lượng cho việc phải gửi lại, gói tin truyền đến tức thời giúp giảm áp lực xử lý nhớ nút cảm biến từ giúp tiết kiệm lượng Đây thách thức lớn cho việc xây dựng giao thức định tuyến mạng WSN Nói cách khác sử dụng giao thức định tuyến độ tin cậy cao tối ưu mặt hiệu để kéo dài tuổi thọ mạng Trong trình tìm hiểu nghiên cứu mạng cảm biến không dây, nhờ định hướng bảo tận tình Ts Trần Thị Ngọc Lan – môn kĩ thuật thông tin, viện Điện tử - Viễn thông, em chọn tìm hiểu giao thức định tuyến tin cậy mạng WSN đánh giá hiệu hoạt động số giao thức đó, cụ thể giao thức EARQ (Energy Aware Routing Protocol) Do khả năng, kinh nghiệm hạn chế nên luận văn em tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận đánh giá nhận xét thầy cô giáo hội đồng bảo vệ giúp em có thêm kỹ kinh nghiệm chuyên môn HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY – WSN 1.1 Giới thiệu Mạng cảm biến không dây WSN mạng liên kết node với kết nối sóng vô tuyến (RF connection), node mạng thường thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp….và có số lượng lớn phân bố cách hệ thống (nontopology) phạm vi hoạt động rộng, sử dụng lượng hạn chế (pin), có thời gian hoạt động lâu dài (vài tháng đến vài năm) hoạt động môi trường khắc nghiệt (chất độc, ô nhiễm, nhiệt độ…) Hình 1.1 mô tả cấu trúc mạng cảm biến không dây Hình 1.1: Cấu trúc mạng cảm biến không dây Mạng cảm biến không dây công nghệ thông tin phát triển nhanh chóng nhất,với nhiều ứng dụng lĩnh vực : theo dõi thay đổi môi trường khí hậu, giám sát hoạt động quân sự, thám việc công hạt nhân, sinh học HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN b) Thực gói tin xem xét độ tin cậy Hình 3.8 tỉ lệ gói EARQ EAR thời gian thực gói tin xem xét EARQ So sánh với EAR EARQ vận chuyển nhiều gói tin tới nút sink thành công Trong EARQ, độ tin cậy tăng số lượng gói giảm Khi mật độ nút giảm, khoảng cách nút tăng xác suất để xây dựng đường tới nút sink giảm Do tỉ lệ mát gói tin giảm mật độ nút tăng lên Trong hình 3.9 tiêu thụ lượng EARQ EAR Số lượng gói dự phòng cho đường dẫn lưu phụ thuộc vào độ tin cậy Khi số lượng gói tin dự phòng tăng lượng tiêu thụ nút tăng Do độ tin cậy R tăng lượng tiêu thụ tăng Hình 3.8: Tỉ lệ gói xem xét độ tin cậy HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 79 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.9: Tiêu thụ lượng trung bình nút c) Thực nghiệm gói xem xét thời hạn deadline độ tin cậy Hình 3.10 tỉ lệ gói bị lỡ thời hạn deadline hay gói hai yếu tố deadline độ tin cậy xét đến EARQ (R=1.0) cho ta thấy kết tốt EAR, EQoS MMSPEED HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 80 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.10: Tỉ lệ gói tin lỡ thời hạn deadline bị gói, xem xét deadline độ tin cậy Kết cho EQoS tương tự EARQ (R= 0.7) kết cho MMSPEED tương tự với EARQ (R=0.9) Lý mà EQoS MMSPEED so với EARQ chúng chọn nút dựa vào khoảng cách tới nút sink thời hạn deadline gói, mà không xem xét trễ khác tỉ lệ lỗi đường liên kết nút Hình 3.11 tiêu thụ lượng trung bình EARQ cho ta kết tốt EQoS MMSPEED, gói tin gửi lần nút nguồn, chúng không xem xét độ tin cậy đường liên kết tới sink gửi gói lần chọn nút hàng xóm không đáp ứng độ tin cậy R gói tin Trong mô 55% gói tin gửi lần, trường hợp độ tin cậy R=1 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 81 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.11: Tiêu thụ lượng trung bình nút, xem xét deadline độ tin cậy Hình 3.12 số gói tin kỳ vọng chuyển tới nút sink với 1mWhr Hình cho ta thấy hiệu lượng giao thức Và số liệu cho ta thấy trade-off lượng QoS EARQ EARQ mà không xem xét đến độ tin cậy (R=0.0) tốt giao thức khác hiệu lượng xem xét Tuy nhiên độ tin cậy mong muốn R cần thiết EARQ xem độ tin cậy hữu ích độ tin cậy R chọn theo yêu cầu tiêu thụ lượng HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 82 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.12: Số gói tin kỳ vọng vận chuyển kịp thời hạn tới nút sink thành công với 1mWhr HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 83 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3.6 ĐHBKHN Nâng cấp giao thức EARQ mạng cảm biến không dây 3.6.1 Mục đích việc nâng cấp Mục đích việc nâng cấp (phương pháp EEARQ [11]) để cung cấp phương pháp thực tế để đánh giá chi phí lượng cập nhật bảng định tuyến nút EARQ phương pháp chủ động, bảng thông tin trì nút để lưu trữ 𝐶𝑖𝑗 , 𝑅𝑖𝑗 , 𝑇𝑖𝑗 nêu mục trước Để cung cấp cách thực tế việc đánh giá lượng, đề xuất giá trị 𝑅𝐶𝑖𝑗 mà không tính toán lượng cần thiết để truyền tải đến sink mà sử dụng lượng tiêu thụ trước liệu gửi qua nút như: 𝑅𝐶𝑖𝑗 = 𝐶𝑗 + (𝑊𝑗 + 𝐸𝑖𝑗 ) Trong Wj lượng sử dụng cho thông tin liên lạc thông qua j truyền thông trước Giá trị Wj đĩnh nghĩa tổng lượng cho gói tin cho đơn vị thời gian truyền thông gần nút j: 𝑊𝑗 = (𝐵𝑗,𝑡 − 𝐵𝑗,𝑡+1 ) 𝑘 Trong 𝐵𝑗,𝑡 𝐵𝑗,𝑡+1 giá trị lượng lại nút j khoảng thời gian t t+1 k tỉ lệ liệu truyền qua Giá trị lấy trung bình với tính toán lượng 𝐸𝑖𝑗 cho ước tính chi phí lượng thực tế Những giá trị sau sử dụng để ước tính giá chi phí lượng nút theo công thức: ̅̅̅̅̅̅ 𝑅𝐶𝑖,𝑘 𝑅𝐶𝑖,𝑗 P × CTR = P × ( ̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ 𝑅𝐶 𝑖,𝑙 P = ∑𝑛 𝑃𝑖,𝑛 (𝑃𝑖,𝑘 𝑃𝑖,𝑗 ̅̅̅̅ 𝑇𝑖,𝑘 ̅̅̅̅ 𝑇𝑖,𝑗 ̅̅̅̅ 𝑇𝑖,𝑙 ̅̅̅̅̅ 𝑅 𝑖,𝑘 ̅̅̅̅ 𝑅𝑖,𝑗 ) ̅̅̅̅ 𝑅 𝑖,𝑙 𝑃𝑖,𝑙 ) Trong P xác suất lựa chọn nút qua liệu gửi tới sink Xử lý luồng sau ước tính giá trị 𝑅𝐶𝑖𝑗 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 84 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Ưu điểm phương pháp EEARQ phương pháp xác suất không sử dụng đường dư thừa để truyền liệu hiệu suất thời gian sống mạng tăng lên 3.6.2 Kết phân tích Mô EARQ EEARQ thực network simulator để phân tích hiệu suất mạng hiệu lượng Thông số Giá trị Thời gian mô 100ms Số lượng nút 31 Phương pháp định tuyến EARQ Mô hình lưu lượng CBR Năng lượng khởi tạo 100mJ Diện tích mô 1000x1000 Phạm vi truyền 250m Bảng 3.2: Các thông số mô giao thức EARQ EEARQ Để phân tích hiệu suất mạng, tỉ lệ chuyển giao gói tin, tỉ lệ mất, trễ đo Tỉ lệ chuyển gói tin: tỉ lệ chuyển gói tin (PDR) liệu truyền qua mạng hiệu Đó tỉ lệ tổng gói tin nhận thành công đơn vị thời gian hay tỉ lệ chuyển gói thành công tính sau: 𝑃𝐷𝑅 = ∑ 𝑃𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡𝑠 𝑅𝑒𝑐𝑣 𝑇𝑖𝑚𝑒 Tỉ lệ chuyển giao gói tin giao thức EEARQ lớn EARQ Điều tỉ lệ tin cậy tăng lên nút có lượng cao chọn công suất truyền tỉ lệ thuận với lượng nút (hình 3.13) Tỉ lệ gói tin: tổng loss xảy mạng xác định tỉ lệ gói (PLR) hình 3.14 Đó tỉ lệ tổng gói tổng gói tin gửi Ở tính toán theo công thức: HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 85 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN 𝑃𝐿𝑅 = ∑ 𝑃𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡𝑠 𝐿𝑜𝑠𝑠 𝑇𝑖𝑚𝑒 Gói tin gói xảy EARQ giảm chút gia tăng độ tin cậy Hình 3.13: Chuyển gói tin EARQ EEARQ HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 86 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.14: Mất gói tin EARQ EEARQ HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 87 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.15: Phân tích trễ EARQ EEARQ Trễ: Tổng trễ xảy mạng trình truyền thông Delay = ∑ 𝑆𝑒𝑛𝑡 𝑇𝑖𝑚𝑒 − 𝑅𝑒𝑐𝑒𝑖𝑣𝑒𝑑 𝑇𝑖𝑚𝑒 Trễ giảm 3ms định tuyến hiệu lượng EEARQ xem xét với EARQ Năng lượng: Phân tích lượng thực cách giám sát tỉ lệ mà lượng lại thay đổi theo thời gian Hình 3.16 cho thấy đồ thị lượng lại EEARQ cao so với EARQ bao gồm thông số chi phí lượng thực tế HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 88 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.16: Phân tích lượng lại EEARQ với EARQ HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 89 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3.7 ĐHBKHN Kết luận Qua chương hiểu chi tiết cách thức hoạt động giao thức EARQ EARQ giao thức định tuyến chủ động nhằm trì bảng định tuyến liên tục EARQ xây dựng trì bảng định tuyến với thông tin từ nút hàng xóm Một thông điệp beacon dùng để trao đổi thông tin liên quan nút hàng xóm Với thuật toán định tuyến dựa ba giá trị (C R T), thông điệp beacon bao gồm thông tin giá lượng 𝐶𝑖 , trễ truyền 𝑇𝑖 , độ tin cậy 𝑅𝑖 Các gói tin gửi từ nguồn đến đích thiết lập đường với xác xuất gửi thành công cao, kịp thời đảm bảo tiết kiệm lượng (mặc dù chưa phải tối ưu nhất) Chi phí lượng phụ thuộc vào lượng lại nút hàng xóm khoảng cách hai nút, độ tin cậy phụ thuộc vào độ mạnh đường liên kết hai nút Khi nút muốn gửi gói tin tới sink chọn lại bảng định tuyến nút đáp ứng thời hạn deadline Thời gian deadline chọn để đáp ứng thông tin thời gian thực, phụ thuộc vào số hop trung bình tới sink thời gian trung bình thông tin đơn chặng Sau chọn nút xác suất chi phí lượng đường tiêu tốn lượng chọn Nếu nút chọn không đạt yêu cầu cần thiết chọn thêm nút để chuyển gói tin Do giao thức định tuyến EARQ đáp ứng yêu cầu cao tiết kiệm lượng, độ trễ độ tin cậy Nó hiệu giao thức SPEED, MMSPEED, EQoS, EAR-RT Do EARQ dùng ứng dụng nhà máy để cải thiện hiệu suất trình điều khiển tự động hay đánh giá tình trạng hỏng hóc/lên kế hoạch bảo trì thiết bị máy móc công nghiệp cách kịp thời xác, qua giúp tiết kiệm chi phí vận hành giảm thiểu rủi ro lỗi thiết bị Giao thức EEARQ thiết kế để nâng cấp cho EARQ chi phí lượng truyền 𝐸𝑖𝑗 tính giao thức EARQ lúc Do xét lượng lại khoảng cách hai nút Giao thức EEARQ xem xét thêm chi phí tiêu hao lượng thực tế không sử dụng đường dư thừa để truyền liệu nên tăng hiệu suất mạng Thông qua mô ta thấy EEARQ tốt EARQ tỉ lệ chuyển gói tin, tỉ lệ gói, trễ, lượng HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 90 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN Với nỗ lực thật sự, thời gian nghiên cứu thực luận văn em đạt số kết cụ thể Đầu tiên em nghiên cứu cấu trúc mô hình cách thức hoạt động mạng cảm biến không dây WSN, đưa nhìn mạng cảm biến không dây ứng dụng thực tế lĩnh vực sản xuất công nghiệp, y tế, giao thông, giáo dục Tiếp đến em tìm hiểu giới thiệu số giao thức định tuyến tin cậy mạng, kèm đánh giá dựa phương thức hoạt động giao thức Cuối cùng, em sâu phân tích đánh giá dựa lý thuyết mô hiệu hoạt động giao thức định tuyến EARQ giao thức cải tiến EEARQ Trong đó, có nêu bật tầm quan trọng giao thức định tuyến tin cậy mạng cảm biến không dây để từ cho thấy giải vấn đề lượng yếu tố then chốt mạng cảm biến Về định hướng tương lai, thời gian thực có hạn nên luận văn em trình bày nhiều hạn chế thiếu sót chưa đưa mô hình vào thực tế mà tính toán dựa lý thuyết, kết thu từ báo Dự kiến hướng nghiên cứu em sâu vào mạng WSNs xây dựng mô hình EARQ với thiết bị thực tế, thực tác vụ đơn giản với mô hình, sau thu thập số liệu tính toán phân tích để có nhìn đánh giá khách quan xác với giao thức Sau đưa giải pháp cải tiến lượng cho giao thức Một lần em xin chân thành cảm ơn TS Trần Thị Ngọc Lan – Bộ môn kỹ thuật thông tin – Viện Điện Tử Viễn Thông – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội nhiệt tình hướng dẫn em suốt trình thực luận văn tốt nghiệp HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 91 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Mahapatra, K Anand, and D P Agrawal, “QoS and energy aware routing for realtime traffic in wireless sensor networks,” Comput.Commun., vol 29, no 4, pp 437–445, 2006 [2] A Woo, and D Culler, “A Transmission Control Scheme for Media Access in Sensor Networks,” Proc ACM MobiCom ’01, Rome, Italy, July 2001, pp.221–35 [3] Bulusu et al., “Scalable Coordination for Wireless Sensor Networks: Self- Configuring Localization Systems,” ISCTA 2001, Ambleside, U.K., July 2001 [4] C Shen, C Srisathapornphat, and C Jaikaeo, “Sensor Information Networking Architecture and Applications,” IEEE Pers Commun., Aug 2001, pp 52–59 [5] E Felemban, C.-G Lee, and E Ekici, “MMSPEED: Multipath multispeed protocol for QoS guarantee of reliability and timeliness in wireless sensor networks,” IEEE Trans Mobile Comput., vol 5, no 6, pp 738–754, Jun 2006 [6] E Shih et al., “Physical Layer Driven Protocol and Algorithm Design for EnergyEfficient Wireless Sensor Networks,” Proc ACM MobiCom ’01, Rome, Italy, July 2001, pp 272–86 [7] F Stann and J Heidemann RMST: reliable data transport in sensor networks In Proceedings of the 1st IEEE International Workshop on SensorNetwork Protocols and Applications, pp 102–112, Anchorage, AK, USA, May 2003 [8] G Hoblos, M Staroswiecki, and A Aitouche, “Optimal Design of Fault Tolerant Sensor Networks,” IEEE Int’l Conf.Cont Apps., Anchorage, AK, Sept 2000, pp.467–72 [9] J Heo, S Yi, G Park, Y Cho, and J Hong, “EAR-RT: Energy aware routing with realtime guarantee for wireless sensor networks,” in Lecture Notes in Computer Science New York: Springer, 2006, vol 3994, pp 946–953 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 92 LỚ P KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN [10] Junyoung Heo, Jiman Hong, and Yookun Cho, Member, IEEE, “EARQ: Energy Aware Routing for Real-Time and Reliable Communication in Wireless Industrial Sensor Networks, IEEE transaction on industrial informatics, vol.5.1, February 2009 [11] K Pavai and D Sridharan Department of Electronics and Communication Engineering, Anna University, Chennai, India, “Enhanced EARQ Protocol for Reliable Routing in Wireless Sensor Networks”, August 05, 2014 [12] R Gonzalez and M Acosta, \Evaluating the impact of acknowledg- ment strategies on message delivery rate in wireless sensor networks," in IEEE Latin-American Conference on Communications (LATINCOM), Bogota, Colombia, pp {6, 15-17 September 2010 [13] S Floyd, V Jacobson, C Liu, S Macanne, and L Zhang A reliable multicast framework for lightweight sessions and application level framing.IEEE/ACM Transactions on Networking, 5(6):784–803, December 1997 [14] T He, J A Stankovic, C Lu, and T Abdelzaher, “SPEED: A stateless protocol for real-time communication in sensor networks,” in Proc Int.Conf Distributed Computing Systems (ICDCS), 2003, pp 46–55 [15] V C Gungor, O B Akan, and I F Akyildiz.A real-time and reliable transport protocol for wireless sensor and actor networks.IEEE/ACMTransactions on Networking, 16(2):359–370, April 2008 HVTH: PHẠM TRUNG KIÊN 93 LỚ P KTVT-2014B ... nhiễm, nhiệt độ…) Hình 1.1 mô tả cấu trúc mạng cảm biến không dây Hình 1.1: Cấu trúc mạng cảm biến không dây Mạng cảm biến không dây công nghệ thông tin phát triển nhanh chóng nhất,với nhiều... thức truyền tải tin cậy thời gian thực Giao thức quản lí mạng cảm biến Giao thức điều khiển truyền vận User Datagram Protocol Mạng cảm biến công nghiệp không dây Mạng cảm biến không dây LỚ P KTVT-2014B... Mức tin cậy hop-by-hop, hay end-to-end Độ tin cậy packet yêu cầu tất gói mang thông tin cảm nhận từ tất nút cảm biến truyền tin cậy tới sink Trong tin cậy event đảm bảo sink lấy đầy đủ thông tin