DSpace at VNU: Giao thức MAC sử dụng năng lượng hiệu quả và thích ứng cho mạng cảm biến không dây (An Adaptiven Energy - Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks)

Giao thức MAC sử dụng lượng hiệu thích ứng cho mạng cảm biến khơng dây (An Adaptiven Energy - Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks) Đào Trọng Biên Trường Đại học Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội Luận văn ThS Công nghệ thông tin : 60 48 15 Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Đình Việt Năm bảo vệ: 2013 89 tr Abstract Giới thiệu tổng quan mạng cảm biến không dây, nghiên cứu đánh giá số chế điều khiển truy nhập môi trường truyền (MAC) cho mạng thông thường gồm đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA), đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) CSMA, giao thức điển hình sử dụng cho mạng cảm biến không dây CSMA, S-MAC, T-MAC đặc biệt cải tiến giao thức T-MAC thành giao thức T-MACn (Timeout MAC new) Tác giả mô đánh giá hiệu sử dụng lượng giao thức MAC thơng qua phần mềm mơ OMNET++ Keywords Truyền liệu; Mạng máy tính; Đa truy nhập; Mạng cảm biến không dây Content Trong thời gian gần đây, thực tế đặt nhu cầu khám phá, quản lý, theo dõi thu thập thông tin nơi nguy hiểm núi lửa, rừng, chiến trường v.v Các nhu cầu khó triển khai với hệ thống mạng thời, thúc đẩy mạnh việc nghiên cứu triển khai mạng cảm biến không dây (WSN - Wireless Sensor Network) Mạng cảm biến khơng dây bao gồm từ hàng chục đến hàng trăm, hàng nghìn, chí hàng triệu thiết bị cảm biến (Sensors) thông minh, thiết bị trang bị xử lý, nhớ dung lượng nhỏ, thu phát sóng vơ tuyến cảm biến để đo ánh sáng, độ ẩm, áp suất, nhiệt độ, v.v Mạng cảm biến liên hệ sóng vơ tuyến, tiêu thụ cực lượng, hoạt động liên tục điều kiện, môi trường Với thuận lợi khó khăn thiết kế triển khai mạng cảm biến không dây (WSN) đặt nhiều hướng nghiên cứu để hoàn chỉnh hệ thống, có hướng nghiên cứu quan tâm mạnh mẽ từ nhà khoa học là: Điều khiển truy nhập mơi trường truyền cho mạng cảm biến không dây, định tuyến, điều khiển trao đổi số liệu tin cậy thiết bị cảm biến Vấn đề lượng sử dụng tiết kiệm lượng, vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) v.v Trong vấn đề giảm tiêu hao lượng số vấn đề quan tâm hàng đầu, vấn đề sống định thời gian sống toàn hệ thống mạng WSN Nghiên cứu “giao thức MAC sử dụng lượng hiệu thích ứng mạng cảm biến khơng dây” có ý nghĩa lý luận thực tiễn Mục tiêu luận văn nghiên cứu tổng thể mạng cảm biến không dây (WSN), ứng dụng số giao thức lớp MAC nhằm mục tiêu sử dụng lượng cách hiệu thích ứng để kéo dài thời gian sống tồn hệ thống mạng Phân tích đánh giá hiệu sử dụng lượng số giao thức lớp MAC đặc trưng CSMA, S-MAC, T-MAC giao thức T-MACn tác giả cải tiến từ giao thức T-MAC Bố cục luận văn tuân theo mẫu trường Đại Học Công Nghệ ĐHQGHN; Luận văn gồm chương chính, ngồi có phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo Phần kết luận nêu tóm tắt vấn đề trình bày chương, đánh giá kết đạt Nội dung chương tóm tắt sau: Chương 1: Trình bày tổng quan mạng cảm biến khơng dây, kiến trúc mạng cảm biến, lĩnh vực ứng dụng mạng cảm biến, số vấn đề đặt việc sử dụng hiệu lượng chế điểu khiển truy nhập đường truyền (MAC) áp dụng cho mạng cảm biến không dây Chương 2: Nghiên cứu số giao thức điển hình lớp MAC nguyên nhân gây nên lãng phí lượng chúng mạng cảm biến không dây, gồm giao thức: CSMA, S-MAC (Sensor MAC), T-MAC (Time out MAC) Chương 3: Giới thiệu OMNet++, công cụ mơ nhà nghiên cứu tồn giới sử dụng rộng rãi Các ví dụ sử dụng lấy từ mã nguồn mà tác giả dùng để mô giao thức MAC đề tài Chương 4: Cải tiến giao thức T-MAC thành giao thức T-MACn (Timeout MAC new), thực mô phỏng, ghi nhận kết đánh giá hiệu sử dụng lượng giao thức: CSMA, S-MAC, T-MAC, T-MACn chương trình OMNet++ Trong q trình hồn thành luận văn mình, tác giả cố gắng, song luận văn hạn chế định, tác giả mong nhận góp ý thầy giáo để chỉnh sửa cho hoàn thiện Qua đây, tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đình Việt, thầy gợi ý đề tài, hướng dẫn, bảo tận tình cung cấp nhiều tài liệu quý liên quan trình tác giả thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô dạy, giúp đỡ truyền cảm hứng học tập, nghiên cứu suốt trình học tập Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO W Ye, J Heidemann, and D Estrin (2002), "An energy-efficient mac protocol for wireless sensor networks", In IEEE Infocom New York, pp 1567-1576 J.M.Van Dam,”An Adaptive Energy-Ecient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks”, June, 2003 W Heinzelman, A Chandrakasan, and H Balakrishnan (2000), Energy-efficient communication protocol for wireless microsensor networks, In Proc 33rd Hawaii Intl Conf on System Sciences, USA A Varga (2000), The OMNeT++ discrete event simulation system, In European Simulation Multiconference, Prague, Czech Republic Texas Instruments (2003), MSP430x1xx Family User's Guide, SLAU049B, USA Tijs van Dam , Koen Langendoen “An Adaptive Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks ” Faculty of Information Technology and Systems Delft University of Technology The Netherlands Hongwei Zhang “An Introduction to Wireless Sensor Networks ” Wayne State University 8 M Aykut Yigitel *, Ozlem Durmaz Incel, Cem Ersoy “QoS-aware MAC protocols for wireless sensor networks: A survey ” Computer Networks Research Laboratory, Netlab, Department of Computer Engineering, Bogazici University, Bebek, 34342 Istanbul, Turkey Qiangfeng Jiang, D Manivannan “Routing Protocols for Sensor Networks ” Department of Computer Science University of Kentucky Lexington, KY 40506 10 http://www.omnetpp.org modul “omneteyes” sử dụng từ nguồn http://www.consensus.tudelft.nl/software.html trường đại học Twente Netherlands  ... quan mạng cảm biến không dây, kiến trúc mạng cảm biến, lĩnh vực ứng dụng mạng cảm biến, số vấn đề đặt việc sử dụng hiệu lượng chế điểu khiển truy nhập đường truyền (MAC) áp dụng cho mạng cảm biến. .. thể mạng cảm biến không dây (WSN), ứng dụng số giao thức lớp MAC nhằm mục tiêu sử dụng lượng cách hiệu thích ứng để kéo dài thời gian sống toàn hệ thống mạng Phân tích đánh giá hiệu sử dụng lượng. .. biến không dây Chương 2: Nghiên cứu số giao thức điển hình lớp MAC nguyên nhân gây nên lãng phí lượng chúng mạng cảm biến không dây, gồm giao thức: CSMA, S -MAC (Sensor MAC) , T -MAC (Time out MAC)