Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)

Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)Cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp mac và giao thức định tuyến (LV thạc sĩ)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Vũ Xuân Thao CẢI THIỆN HIỆU NĂNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY THÔNG QUA TIẾP CẬN XUYÊN LỚP MAC VÀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI – 2017 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Vũ Xuân Thao CẢI THIỆN HIỆU NĂNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY THÔNG QUA TIẾP CẬN XUYÊN LỚP MAC VÀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Hoàng Trọng Minh HÀ NỘI - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Các kế thừa tác giả khác trích dẫn Học viên Vũ Xuân Thao ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc tới thầy cô Học viện công nghệ Bưu viễn thông, đặc biệt thầy cô khoa viễn thông I khoa đào tạo quốc tế, sau đại học dành tri thức, tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Hoàng Trọng Minh – người trực tiếp hướng dẫn em trình làm luận văn tốt nghiệp Nếu lời bảo tận tình thầy luận văn em thực Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Em xin cảm ơn gia đình bạn bè bên động viên, giúp đỡ em suốt thời gian qua, để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trong trình luận văn, bước đầu vào thực tế, tìm hiểu lĩnh vực sáng tạo nghiên cứu khoa học, kiến thức em nhiều hạn chế thân nhiều bỡ ngỡ Do vậy, thiếu sót điều tránh khỏi Em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô để kiến thức em ngày hoàn thiện Sau cùng, em xin kính chúc quý thầy cô dồi sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Trân trọng Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2017 Sinh viên thực Vũ Xuân Thao iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Thuật ngữ viết tắt v Danh mục hình vẽ .vii MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Động lực phát triển 1.2 Cấu trúc thành phần mạng cảm biến không dây 1.2.1 Mô tả hệ thống tổng quát 1.2.2 Nút cảm biến 1.2.3 Hai cấu trúc đặc trưng mạng cảm biến 1.3 Các thách thức mạng cảm biến không dây 1.3.1 Chi phí thấp 1.3.2 Mức độ khả dụng 1.3.3 Kiểu mạng 1.3.4 Bảo mật 1.3.5 Trễ tin 11 1.3.6 Tính di động 12 1.3.7 Sử dụng hiệu lượng 12 1.4 Ứng dụng mạng cảm biến không dây 13 1.4.1 Giám sát điều khiển công nghiệp 13 1.4.2 Tự động hóa gia đình điện dân dụng 14 1.4.3 Cảm biến quân 15 1.4.4 Cảm biến y tế giám sát sức khoẻ 17 1.4.5 Cảm biến môi trường nông nghiệp thông minh 17 iv 1.5 Kết luận chương 18 Chương 2: ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA LỚP MAC VÀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 19 2.1 Giới thiệu mô hình phân lớp OSI 19 2.2 Các tiêu chuẩn lớp MAC WSN 23 2.3 Các giao thức MAC WSN 26 2.3.1 CSMA 26 2.3.2 S-MAC (Sensor - MAC) 28 2.3.3 T-MAC (Time out - MAC) 37 2.4 Kết luận chương 41 Chương 3: KẾT HỢP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN VÀ LỚP MAC 42 3.1 Định tuyến mạng cảm biến không dây 42 3.1.1 Các đặc điểm thiết kế giao thức định tuyến 43 3.1.2 Phân loại so sánh giao thức định tuyến 45 3.1.3 Giao thức định tuyến tới trung tâm liệu 46 3.1.4 Giao thức định tuyến phân cấp 50 3.1.5 Giao thức dựa vị trí 53 3.2 Giao thức định tuyến xuyên lớp MERLIN 55 3.2.1 Tổng quan MERLIN 55 3.2.2 Thiết kế giao thức MERLIN 57 3.3 Phân tích đánh giá hiệu giao thức MERLIN 66 3.3.1 Giả thiết mô hình giải tích 66 3.3.2 Giới hạn số lần truyền lại 68 3.3.4 Kết phân tích 71 3.3 Kết luận chương 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 78 v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ viết tắt CSMA Nghĩa tiếng Anh Carrier Sense Multiple Access Nghĩa tiếng Việt Đa truy nhập cảm biến sóng mang Carrier Sense Multiple Đa truy nhập nhận biết sóng mang Access with Collision Detect phát xung đột CTS Clear to Send Xóa để gửi GAF Geographic Adaptive Fidelity Định tuyến dựa vị trí GBR Gradient based routing Định tuyến dựa khoảng cách GPS Global Possition System Hệ thống định vị toàn cầu Global Orbiting Navigation Hệ thống vệ tinh dẫn đường quỹ Satellite System đạo toàn cầu Geographic and Energy- Định tuyến dựa vị trí Aware Routing lượng CSMA/CD GLONSS GEAR LEACH Low energy adaptive Phân cấp cụm thích ứng với clustering hierarchy lượng thấp Giao thức điều khiển thâm nhập MAC Message Authentication Code MIC Message Integrity Code Mã toàn vẹn tin nhắn QoS Quality of service Chất lượng dịch vụ RTS Request to Send Yêu cầu gửi SMP Sensor Management Protocol Giao thức quản lý cảm biến môi trường vi SPIN SQDDP IR TADAP TDMA Sensor Protocol for Giao thức cảm biến thông tin qua Information via Negotiation thương lượng Sensor Query and Data Giao thức truy vấn cảm biến Dissemination Protocol phổ biến số liệu Impulse Radio Vô tuyến xung Task Assignment and Data Giao thức phân nhiệm vụ Advertisement Protocol quảng cáo số liệu Time division multiple access Threshold sensitive Energy TEEN Efficient sensor Network protocol Đa truy nhập phân chia theo thời gian Giao thức hiệu lương cảm nhận mức ngưỡng Power-efficient Gathering in Thu thập lượng hiệu Sensor Information Systems hệ thống thông tin cảm biến UWB Ultrawideband Băng tần cực rộng WSN Wireless sensor network Mạng cảm biến không dây PEGASIS vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc mạng cảm biến không dây Hình 1.2: Cấu tạo nút cảm biến Hình 1.3: Cấu trúc phẳng mạng cảm biến Hình 1.4: Cấu trúc tầng mạng cảm biến .6 Hình 1.5: Cấu trúc mạng phân cấp chức theo lớp Hình 2.1: Kiến trúc giao thức mạng cảm biến 19 Hình 2.2: Các vấn đề với CSMA môi trường không dây 28 Hình 2.3: Lược đồ S-MAC .29 Hình 2.4: Đồng nút Hai nút lân cận A, B có lịch khác A đồng với C, B đồng với D 30 Hình 2.5: Quan hệ định thời nút nhận nút gửi 33 Hình 2.6: Ví dụ việc thực tránh nghe lỏm 35 Hình 2.7: Lược đồ T-MAC với thời gian thức thay đổi 37 Hình 3.1: Mô hình truyền liệu sink nút 45 Hình 3.2: Cơ chế SPIN .48 Hình 3.3: Các pha Directed Diffusion .49 Hình 3.4: Phân chia mạng theo vùng thời gian 56 Hình 3.5: Mô hình liệu hai chiều liên tục node gateway 57 Hình 3.6: Mô hình liệu hai chiều không liên tục node gateway .58 Hình 3.7: Cơ chế truyền động tránh va chạm MERLIN 60 Hình 3.8: Cơ chế cảm nhận đa đường thông qua nút lân cận .64 Hình 3.9: Phân vùng thời gian trì MERLIN .65 Hình 3.10: Giả thiết vùng thời gian 67 Hình 3.11: Chuyển tiếp đa đường MERLIN 68 Hình 3.12: Đường bao tất vòng tròn trung tâm .69 Hình 3.13: Các vùng I thu giao vành khăn .70 Hình 3.14: Các cạnh vùng chuyển tiếp I 70 Hình 3.15: Chiều dài tối đa vòng cung .71 viii Hình 3.16: Tổng số gói tin truyền trường hợp xấu trung bình 72 Hình 3.17: Tổng số gói tin truyền cho d = 0.99 trường hợp xấu không gian trung bình .73 Hình 3.18: Tác động d tổng số lần truyền 74 67 Hình 3.10: Giả thiết vùng thời gian Cho múi định i, i tương ứng vòng thứ có bán kính bên (i - 1) * r bán kính bên i * r Vòng A1 vòng tròn bán kính bên bên bán kính r Xem xét nguồn nút s, có gói tin để truyền tải, nằm số điểm múi N Một truyền tải gói tin thượng nguồn s nhận vòng tròn c trung tâm s bán kính r (nút quyền truy cập cổng xem xét bình đẳng) Giao điểm c vòng kín AN-1 tạo vùng IN-1 = C ∩ AN-1 Khu vực IN-1 chứa tất nút chuyển tiếp tiềm gói s cho Annulus AN-1 Các nhà giao nhận tiềm khu vực IN-1 cạnh tranh để chuyển tiếp gói dẫn đến m số lần truyền lại đến chu trình AN-2 Trong tối giản phương pháp tiếp cận truyền thông, nút chuyển gói tin nút khác bán kính r truyền gói Điều hạn chế số lượng chuyển tiếp nút khu vực IN-1 Kết là, khoảng cách hai nút chuyển tiếp phải lớn r Mỗi nút chuyển tiếp α bao gồm vòng truyền ∝ dẫn 𝑐𝑁−1 tạo giao cắt annulus thấp AN-2 điểm Khu vực IN-2 xác định biểu thức sau: (∝) 𝐼𝑁−2 = (⋃𝑚 ∝=1 𝐶𝑁−1 ) ∩ 𝐴𝑁−2 (3.2) Nơi nhà giao nhận tiềm nằm khu vực IN-2 Quá trình chuyển tiếp gói từ s vòng thứ N đến D đặc trưng tập hợp vùng IN-1, IN-2, , I1 68 3.3.2 Giới hạn số lần truyền lại Hoạt động chuyển tiếp cách tiếp cận truyền thông tạo nhiều gói theo tuyến khác từ s tới D thể hình 3.11 Do đó, nghiên cứu giới hạn truyền lại gói tin cho ước tính truyền tải không phát sinh Hình 3.11: Chuyển tiếp đa đường MERLIN Cơ chế cảm nhận gói tin số nút lân cận tránh truyền tải thiết bị khoảng cách bán kính r chúng Do đó, mặt phẳng mật độ node, số nút chuyển tiếp vòng thứ j phần tương ứng với kích thước khu vực Ij Bước tính toán ràng buộc gói truyền lại để xác định tối đa kích cỡ cho tất I Điều quan trọng cần lưu ý phần Ij-1 bao phủ đơn nút rẽ f nằm vòng xoắn Aj lớn f gần với chu trình Aj-1 Sự truyền tải f nằm rìa chu trình Aj-1 mang lại phần lớn Ij-2 ∀ j = 1, , N-1 Điều tương ứng với số nút chuyển tiếp tiềm tối đa gói tin truyền chu kỳ Aj-1 Nếu vẽ vòng tròn C1 bán kính r tập trung s sau vẽ tất vòng tròn có bán kính r với trung tâm chu vi C1, bao quanh (bên ngoài) tất vòng tròn vòng tròn C2 bán kính 2r tập trung s hình vẽ 3.12 69 Hình 3.12: Đường bao tất vòng tròn trung tâm 𝑀𝑎𝑥 Giao điểm 𝐼𝑁−1 = 𝐶2 ∩ 𝐴𝑁−1 tạo thành vùng lớn bao phủ vòng kín AN-1 nguồn định Việc xác định vùng giao lặp lại cho tất annuli khái quát sau: 𝐼Ɣ𝑀𝑎𝑥 = 𝐶𝛿 ∩ 𝐴Ɣ (3.3) Với Ɣ = 1, 2, 3,…, N-1 Ɣ = N-1, N-2,…, Mỗi 𝐼Ɣ𝑀𝑎𝑥 đại diện cho vùng lớn vùng Aγ bao phủ trình chuyển tiếp từ s tới D Hơn nữa, vị trí s bên vòng kín AN có ảnh hưởng lớn tập khu vực 𝐼Ɣ𝑀𝑎𝑥 Rõ ràng, tập 𝐼Ɣ𝑀𝑎𝑥 , Ɣ = 1, 2, 3,…, N-1 lớn thu s nằm cạnh với Aj-1 Bước thứ hai yêu cầu tính toán số lần lặp lại gói tin không chồng chéo cho 𝑀𝑎𝑥 𝐼𝑁−1 Nói chung, vài truyền không chồng chéo xảy nút 𝑀𝑎𝑥 chuyển tiếp khoảng cách lớn r Nhớ lại khu vực 𝐼𝑗−1 thu cách đưa vào nút giao nhận rìa khu vực 𝐼𝑗𝑀𝑎𝑥 Như vậy, chiều dài 𝐼𝑗𝑀𝑎𝑥 vòng cung sử dụng để tính toán số lần lặp lại gói tin không chồng chéo sau: 𝑀𝑎𝑥 ( 𝑀𝑎𝑥 ( )/ 𝑟 ∗ 𝜋/3)⌉ = + ∑𝑁−1 𝑇 𝑀𝑎𝑥 ≤ + ∑𝑁−1 / 𝑟 ∗ 𝜋 )⌉ 𝑗=1 ⌈(𝑙𝑗 𝑗=1 ⌈3 ∗ 𝑙𝑗 (3.4) Trong đó: ⌈𝑎⌉ biểu thị số nguyên nhỏ ≥ 𝑎 70 𝑙𝑗𝑀𝑎𝑥 chiều dài đường cung hình 3.13 tương ứng với vùng 𝑙𝑗𝑀𝑎𝑥 Mẫu số r * π / đại diện độ dài cung tối đa theo radian nút nghe lỏm nhau, thể hình 3.14 Số bổ sung đại diện cho việc truyền ban đầu s Hình 3.13: Các vùng I thu giao vành khăn Đặc biệt nguồn nằm cạnh với AN-1, trường hợp xấu nhất, giới hạn gói truyền lại từ s annulus AN-1 là: 𝑀𝑎𝑥 ( 𝑇 𝑀𝑎𝑥 = + ∑𝑁−1 / 𝑟 ∗ 𝜋 )⌉ 𝑗=1 ⌈3 ∗ 𝑙𝑗 (3.5) Số lượng tối thiểu gói truyền lại cần thiết để chuyển tiếp gói tin từ s vòng từ AN đến D với N Điều đại diện cho giới hạn thấp truyền lại gói tin Hình 3.14: Các cạnh vùng chuyển tiếp I 71 Hình 3.15: Chiều dài tối đa vòng cung 3.3.4 Kết phân tích Phần trình bày kết phân tích, thu mô với Matlab, tính toán giới hạn số không trung bình không gian gói tin truyền MERLIN sở lý thuyết trước Để tính toán giới hạn trên tuyệt đối số lượng truyền dẫn gói, phân tích 𝑀𝑎𝑥 giả định truyền chu kỳ j (Aj) bao gồm lớn 𝐼𝑗−1 annulus j - Nói cách khác, gói chuyển tiếp vùng j (Ij) nằm cạnh Ij Sau xác định 𝐼𝑗𝑀𝑎𝑥 , thuật toán sau tính cho vùng 𝑇𝑗𝑀𝑎𝑥 Lặp lại trình cho tất annuli số lượng truyền cho khu Vì xác suất xảy trường hợp xấu thấp, nên trường hợp chuyển tiếp Ij nằm vùng giao Ij tính trung bình không gian Để xác định trường hợp bình quân không gian chu kỳ, thuật toán thu điểm G trung tâm trọng lực vùng Ij Dự báo vòng tròn trung tâm máy phát với bán kính khoảng cách G máy phát chu trình j + suất 𝐼𝑗𝐴𝑉𝐺 đại diện cho vùng phủ sóng annulus j trường hợp không gian trung bình Quá trình lặp lại cho vùng cách luôn lấy điểm trung tâm trọng lực vùng 𝐼𝑗𝐴𝑉𝐺 để xác định vùng phủ sóng truyền vùng j 72 Phân tích ảnh hưởng vị trí nút nguồn vùng số lượng truyền gói tin Với mục đích này, định nghĩa d khoảng cách nút nguồn annulus j từ ranh giới annulus j, bình thường đến r tương ứng với khoảng cách cạnh bên bên vòng kín Trường hợp xấu vị trí nguồn d gần r, đặt nguồn cạnh annulus j - Các mô phân tích thay đổi d 0,001 (vị trí tốt nhất) 0,99 (vị trí xấu s) , Cùng với số khu vực nằm khoảng từ đến 100 khu, tạo 98010 kịch khả thi Hình 3.16: Tổng số gói tin truyền trường hợp xấu trung bình Hình 3.16 mô tả tổng số gói tin truyền trường hợp xấu trường hợp bình quân không gian so với d số vùng Bề mặt suốt hình đại diện cho trường hợp tồi tệ TMAX bề mặt rắn màu đen thể không trung bình không gian Quan sát ban đầu kết cho thấy rõ chênh lệch lớn trường hợp xấu trường hợp không gian trung bình Trong 73 trường hợp trung bình không gian, tổng số truyền cho 100 vùng d = 0.99 (vị trí tồi tệ s vòng lưu động) mức 104 lần truyền, trường hợp truyền lại tồi tệ gần gấp 11 lần Tổng số truyền trường hợp bình quân không gian gần đạt mức thấp phạm vi truyền dẫn, 100 truyền trường hợp 100 khu Các giá trị d lớn 0.4 làm tăng đáng kể giới hạn việc truyền cho vùng Hình 3.17: Tổng số gói tin truyền cho d = 0.99 trường hợp xấu không gian trung bình Hình 3.17 minh hoạ số lần truyền gói tin chu kỳ cho trường hợp trung bình không gian tồi tệ kịch với 10, 20, 60, 100 vùng, lấy d = 0.99 Số lượng truyền trường hợp xấu xảy sau đường cong hình chuông với số lần truyền tối đa annuli giữa, trước hội tụ cho vùng gần cổng Trong trường hợp trung bình không gian, số lượng truyền hội tụ đến sau gói tin qua sáu annuli từ nguồn Theo định nghĩa, trường hợp bình 74 thường không gian định nghĩa vùng phủ sóng 𝐼𝑗𝐴𝑉𝐺 vòng k cách xác định điểm G phân chia khu vực Ij thành nửa Tại bước trình truyền lại, kích thước khu vực 𝐼𝑗𝐴𝑉𝐺 số lượng gửi lại thu nhỏ dần có gói tin gửi lại 𝐼𝑗𝐴𝑉𝐺 Các kết hình 3.17 cho trường hợp bình quân không gian giải thích thêm khoảng cách tổng số lần truyền cho trường hợp trung bình không gian trường hợp xấu hình 3.17, đại diện trường hợp số lần truyền lại tối đa Một khía cạnh thú vị hội tụ đường làm giảm số lượng truyền lại giảm tải nút gần D Hình 3.18: Tác động d tổng số lần truyền Cuối cùng, hình 3.18 khảo sát tác động d tổng số gói tin truyền cách lấy phần kết hình 3.16 Hình 3.18 mô tả ràng buộc trên tổng số lần truyền so với số annuli, với bảy giá trị d: 0,01, 0,1, 0,3, 0,5, 0,7, 0,9 0,99 Nó vẽ trường hợp bình thường không gian bắt đầu với 75 nguồn có d 0,99, trường hợp xấu vị trí cho nguồn Trong trường hợp giới hạn trên, ảnh hưởng d rõ ràng mạng có số lượng lớn vùng, d tăng tương ứng với nguồn gần chút so với vùng hạ lưu, làm tăng tổng số gói tin truyền Trong trường hợp trung bình không gian, nguồn nằm ranh giới bên vòng kín có gần cùng số lượng truyền dẫn nguồn nằm biên annulus trường hợp xấu Số lượng nhỏ gói tin truyền cho tất d không gian trung bình lại lần co lại 𝐼𝑗𝐴𝑉𝐺 j giảm, cuối dẫn đến truyền lại đơn chu kỳ Điều đáp ứng mong đợi ban đầu cách tiếp cận truyền thông phù hợp cho ứng dụng quy mô lớn 3.3 Kết luận chương Chương nghiên cứu cách tiếp cận định tuyến WSN với mô hình xuyên lớp khác Đặc biệt, giao thức MERLIN trình bày khía cạnh hệ thống, đặc tính khả cải thiện hiệu mạng Mặc dù phương pháp WSN thông thường dựa vào việc đưa chế kiểm soát lượng băng thông hiệu quả, cách tiếp cận MERLIN cung cấp chức truyền thông tối thiểu cho nút kết hợp CSMA, kiểm tra gói tin phát trực tiếp Bằng phương pháp giải tích, ta thấy mô tả phân vùng MERLIN giảm hiệu số lượng gói tin truyền lại điều kiện lý tưởng mà không cần phải giải nút nhận Các mô hình phân tích mô xác nhận việc chép gói tin không co lại kích thước mạng phát triển.Đối với mạng lưới có quy mô lớn 100 annuli, cách tiếp cận truyền thông tối giản cho thấy trường hợp trung bình không gian 104 lần truyền tải cùng gói tin 100 truyền lại đại diện cho kịch tốt Điều đáp ứng mong đợi ban đầu tính phù hợp giao thức, làm cho hiệu cho mạng cảm biến kích thước vừa đến lớn Tuy nhiên, cần nhấn mạnh kết khái quát hóa cho chế truyền sử dụng tiếp cận MERLIN 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong đồ án em tìm hiểu mạng cảm biến không dây, ứng dụng đời sống Nghiên cứu số giao thức MAC CSMA, SMAC, TMAC… nguyên nhân gây lãng phí lượng xâm nhập môi trường Nêu phương pháp kết hợp giao thức MAC giao thức định tuyến để cải thiện hiệu mạng cảm biến không dây Mô đánh giá kết thu để chứng minh cho đắn giải pháp trình bày Mạng WSN trở thành xu hướng tất yếu với nhiều tiềm để khai thác Do việc tìm hiểu để nắm bắt công nghệ giải pháp triển khai mạng cần thiết Để đáp ứng yêu cầu trên, đề tài WSN nhiều hướng nghiên cứu mở rộng như: - Các vấn đề đồng sensor, thuật toán định vị, thuật toán công tác sensor - Bảo mật mạng WSN - Khả mở rộng mạng 77 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alexander Klein (2010), Performance Issues of MAC and routing protocols in wireless sensor networks, University of Wurzburg, [2] Antonio G Ruzzelli (2008), Antonio G Ruzzelli (2008,) Wireless Sensor Networks: Enhancing Performance through Integration of MAC and Routing Protocols, School of Computer Science and Informatics J Carthy [3] Hua Long (2013), Research Routing and MAC based on LEACH and S-MAC for energy effciency and QoS in wireless sensor networks, University of Huddersfiled 78 PHỤ LỤC Chương trình Matlab sử dụng để mô Worst case function [T_tmax M] = worst_case(N,k) % anityaLTN % % Worst case % Parameters: % Ri: ith Timezone % Rj: jth Reference circle % R: common range % Declare r = 1; % transmission range normalizing d = k*r; % normalized to r N1 = N; l = 1; X = N+1-d; % deployment distance of source node if (mod(N,2)==0) for i = 1:N Ri(i) = i; Rj(i) = N-Ri(i)+1; alpha_max(i) = 2*(acos((Rj(i)^2+X^2-Ri(i)^2)/(2*Rj(i)*X))); end alpha_max = [alpha_max]; end if (mod(N,2)~=0) for i = 1:N Ri(i) = i; Rj(i) = N-Ri(i)+1; alpha_max(i) = 2*(acos((Rj(i)^2+X^2-Ri(i)^2)/(2*Rj(i)*X))); end end %L = []; for i = 1:N M(i) = alpha_max(i)*(N+1-i); end T_max = 1+ceil((3/pi)*(sum(M))); % N = N-1; % l = l+1; %end % Number of packet transmissions 79 T_tmax = sum(T_max); end Average case function [T_tmax M] = average_case(N,k) %clc; clear all; close all % -anityaLTN % % Average case % Parameters: % Ri: ith Timezone % Rj: jth Reference circle % R: common range % Declare r = 1; % transmission range normalizing d = k*r; % normalized to r N1 = N; l = 1; X = N+1-d; % deployment distance of source node X1 = X; for i = 1:N Ri(i) = i; Rj(i) = N-Ri(i)+1; d(i) = (Ri(i)-Rj(i)+X1)/2; o(i) = X; if i == alpha_max(i) = 2*(acos((d(i)^2+X^2-Rj(i)^2)/(2*d(i)*X))); X = X - d(i); else alpha_max(i) = 2*(acos(((d(i)-d(i-1))^2+X^2-Rj(i)^2)/(2*(d(i)-d(i-1))*X))); X = X - 1; end end alpha_max = [alpha_max]; for i = 1:N M(i) = alpha_max(i); end T_max = 1+ceil((3/pi)*(sum(M))); % Number of packet transmissions T_tmax = sum(T_max); end ... tài: Cải thiện hiệu mạng cảm biến không dây thông qua tiếp cận xuyên lớp MAC giao thức định tuyến để làm luận văn tốt nghiệp 2 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1.1 Giới thiệu chung... VIỄN THÔNG Vũ Xuân Thao CẢI THIỆN HIỆU NĂNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY THÔNG QUA TIẾP CẬN XUYÊN LỚP MAC VÀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC... làm việc theo cách có hiệu nhất, định tuyến liệu mạng cảm biến không dây chia sẻ tài nguyên nút cảm biến Hình 2.1: Kiến trúc giao thức mạng cảm biến Tuỳ theo nhiệm vụ cảm biến, kiểu phần mềm ứng