DSpace at VNU: Giải pháp tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm nhận không dây và thử nghiệm với vi điều khiển CC1010

Giải pháp tiết kiệm lượng cho mạng cảm nhận không dây thử nghiệm với vi điều khiển CC1010 Điêu Tiến Thọ Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử thông tin liên lạc; Mã số: 2.07.00 Người hướng dẫn: PGS.TS Vương Đạo Vy Năm bảo vệ: 2007 Abstract: Tổng quan mạng cảm nhận không dây (WSN), yêu cầu nút mạng cảm nhận, nhấn mạnh yêu cầu sử dụng lượng tiết kiệm quan trọng Xây dựng mạng WSN thực tế sử dụng vi điều khiển CC1010 làm nút mạng Nêu nguyên nhân gây tổn thất lượng nút mạng hướng hạn chế nguyên nhân Trong số giải pháp cụ thể nhằm tiết kiệm lượng cho nút WSN trình bày, giải pháp lập trình cho nút mạng tỏ có tính khả thi Từ sở này, tiến hành xây dựng phần mềm nhúng có chế truyền nhận với chức tiết kiệm lượng nút mạng Keywords: Mạng viễn thông, Năng lượng, Vi điều khiển, Viễn thông Content MỞ ĐẦU Mạng không dây xu phát triển hứa hẹn thay nhiều ứng dụng sử dụng mạng có dây Mạng cảm nhận khơng dây (Wireless Sensor Networks – WSN) đời dựa sở ứng dụng thành tựu cao công nghệ chế tạo linh kiện vi điện tử công nghệ thông tin WSN sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, qn sự, dân cơng nghiệp, với đặc điểm chung bật không cần thao tác người Các ứng dụng chủ yếu gồm: đo thông số môi trường đưa thơng báo có ích; điều khiển cơng nghiệp, điều khiển phản ứng hạt nhân; quan sát, giám sát khu vực quân sự,… Nhiều ứng dụng khác WSN nghiên cứu có xu hướng phát triển rộng khắp Ở WSN, đặc điểm quan trọng cần phải có gọn nhẹ nút mạng thực chức năng: chức mạng chức cảm nhận Để đảm bảo cho hoạt động nút, người ta chế tạo nguồn lượng thiết kế với kích thước nhỏ kèm Hoạt động nút cảm nhận thực qua bước bản: cảm nhận, đo đạc, truyền liệu Chi phí triển khai cho WSN giảm thiểu thay cho hệ thống dây dẫn thơng qua ống dẫn bảo vệ, người ta việc đặt thiết bị nhỏ gọn vào nơi cần thiết Mạng mở rộng đơn giản cách thêm vào thiết bị, không cần thao tác phức tạp, mạng sau hoạt động khơng cần can thiệp người Hệ thống có khả hoạt động vài năm, nút mạng cần nguồn pin Một vấn đề cần quan tâm tiêu thụ lượng cho nút mạng, tăng tuổi thọ cho nút mạng dùng pin Đây hướng nghiên cứu trọng để cải thiện chất lượng mạng khơng dây Khi kích thước vật lý giảm, làm giảm khả tích trữ lượng Các ràng buộc lượng tạo nên giới hạn tính tốn lưu trữ dẫn đến phải có kiến trúc Cần phải có chế thích nghi theo thay đổi mơ hình mạng mạng cần có chuyển đổi chế độ làm việc nhằm đạt mục tiêu tiết kiệm lượng tiêu thụ, kéo dài thời gian sống hệ thống mạng Luận văn nghiên cứu mạng cảm nhận không dây đặc biệt mạng cảm nhận không dây sử dụng CC1010 đặt vấn đề sử dụng tiết kiệm nguồn lượng cho nút mạng cảm nhận không dây Cụ thể: - Chương 1: “Tổng quan mạng cảm nhận không dây” đưa định nghĩa bản, ứng dụng WSN, loại giao thức định tuyến WSN Chương trình bày u cầu nút mạng cảm nhận, yêu cầu yêu cầu sử dụng lượng tiết kiệm quan trọng Xuất phát từ đó, tác giả định hướng cho đề tài nghiên cứu giải pháp tiết kiệm lượng cho WSN Phần cuối chương xây dựng mạng WSN thực tế sử dụng vi điều khiển CC1010 làm nút mạng Vi điều khiển đối tượng nghiên cứu thử nghiệm tiết kiệm lượng chương sau - Chương 2: “Giải pháp tiết kiệm lượng cho mạng cảm nhận không dây sử dụng vi điều khiển CC1010” Trong phần đầu trình bày nguyên nhân gây tổn thất lượng nút mạng từ đưa hướng hạn chế nguyên nhân Có nhiều cách khác để tiết kiệm lượng cho nút WSN xây dựng giao thức MAC tiêu thụ lượng, lập trình cho vi điều khiển chuyển sang hoạt động chế độ lượng thấp không cần truyền liệu Các phần sau chương đưa giải pháp cụ thể, nhiên số chọn để nghiên cứu sâu giải pháp lập trình cho nút mạng chọn có tính khả thi phạm vi nghiên cứu luận văn Các đặc tính tiết kiệm lượng vi điều khiển CC1010 nghiên cứu khai thác, tiền đề cho việc xây dựng thuật tốn viết chương trình cụ thể chương - Chương 3: “Nghiên cứu, thử nghiệm chương trình tiết kiệm lượng vi điều khiển CC1010” giới thiệu bước để xây dựng phần mềm nhúng, đưa tư tưởng thuật toán cho chế truyền nhận có chức tiết kiệm lượng nút mạng Từ thuật toán xây dựng, phần mềm hoàn chỉnh viết chạy thử nghiệm Các kết đạt phân tích qua chứng minh khả tiết kiệm lượng giải pháp - Phần Kết luận đánh giá lại tồn luận văn, khái qt nội dung chính, ưu điểm hạn chế luận văn đồng thời đưa hướng nghiên cứu sâu đề tài References Vũ Duy Lợi (2002), Mạng thơng tin máy tính, Nhà xuất Thế giới, Hà Nội Đàm Thu Phương (2006), Tìm hiểu viết phần mềm nhúng cho nút mạng không dây dạng Ad-hoc (Chủ đề: Tiết kiệm tiêu thụ lượng), Khoá luận tốt nghiệp, Trường Đại học Công nghệ, Hà Nội Vương Đạo Vy (2006), Mạng truyền số liệu, Nhà xuất Đại học Quốc gia, Hà Nội Vương Đạo Vy, Trần Thanh Hải, Phạm Đình Tuân, Trần Anh Tuấn, Hà Quang Dự, Huỳnh Công Phi Khanh, Nguyễn Hồng Sơn (2005), “Mạng cảm nhận không dây thu thập liệu môi trường sử dụng vi điều khiển Chipcon CC1010”, Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, XXI (2PT), tr 92 - 99 A Wang, et al., (2001) Energy-efficient modulation and MAC for asymmetric microsensor systems, Huntington Beach, CA E Shih, S Cho, N Ickes, R Min, A.Sinha, A Wang, and A Chandrakasan, (2001) Physical layer driven protocol and algorithm design for energy-efficient wireless sensor networks, in: Proceedings of the 7thACM/IEEE Conference on Mobile Computing and Networks (MOBICOM’01), Rome, Italy Kemal Akkaya and Mohamed Younis, A Survey on Routing Protocols for Wireless Sensor Networks, University of Maryland, Baltimore Count, Baltimore, MD 21250 K.H.Torvmarrk (2002), Low Power Systems Using the CC1010, Texas Instruments Incorporated, Norway Mohamed Younis and Tamer Nadeem, Energy efficient MAC protocols for wireless sensor networks, University ofMaryland Baltimore County, Baltimore, University of Maryland College Park, College Park 10.Rabi Mahapatra (2003), Wireless Sensor Network, Mahapatra-Texas A&M 11.Texas Instruments (2006), CC1010 Single Chip Very Low Power RF ransceiver with 8051-Compatible Microcontroller, Texas Instruments Incorporated, Norway 12.Texas Instruments (2006), CC1010IDE User Manual, Texas Instruments Incorporated, Norway  ... vi điều khiển CC1010 làm nút mạng Vi điều khiển đối tượng nghiên cứu thử nghiệm tiết kiệm lượng chương sau - Chương 2: Giải pháp tiết kiệm lượng cho mạng cảm nhận không dây sử dụng vi điều khiển. .. đặc biệt mạng cảm nhận không dây sử dụng CC1010 đặt vấn đề sử dụng tiết kiệm nguồn lượng cho nút mạng cảm nhận không dây Cụ thể: - Chương 1: “Tổng quan mạng cảm nhận không dây đưa định nghĩa bản,... hình mạng mạng cần có chuyển đổi chế độ làm vi c nhằm đạt mục tiêu tiết kiệm lượng tiêu thụ, kéo dài thời gian sống hệ thống mạng Luận văn nghiên cứu mạng cảm nhận không dây đặc biệt mạng cảm nhận