Nghiên cứu đánh giá một số giao thức tiết kiệm năng lượng ở lớp mac cho mạng cảm biến không dây

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN THỊ HỒNG VÂN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ GIAO THỨC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Ở LỚP MAC CHO MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Thái Nguyên – 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Thị Hồng Vân, học viên lớp cao học K16 – Kỹ thuật viễn thông – Trường đại học Công nghệ thông tin Truyền thông Thái Nguyên Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu đánh giá số giao thức tiết kiệm lượng lớp Mac cho mạng cảm biến không dây” Thầy giáo TS Vũ Chiến Thắng hướng dẫn, công trình nghiên cứu thân tơi thực hiện, dựa hướng dẫn Thầy giáo hướng dẫn khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Tôi xin chịu trách nhiệm với lời cam đoan Thái Nguyên, năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Hồng Vân Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, suốt q trình thực đề tài nghiên cứu, nhận quan tâm giúp đỡ của: Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp TS Vũ Chiến Thắng, giúp đỡ tận tình phương hướng phương pháp nghiên cứu hồn thiện luận văn Các thầy, giáo khoa Công nghệ điện tử viễn thông, Trường đại học Công nghệ thông tin Truyền thông Thái Nguyên tạo điều kiện thời gian, địa điểm nghiên cứu, phương tiện vật chất cho tác giả Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tất giúp đỡ quý báu Thái Nguyên, 2019 Học viên Nguyễn Thị Hồng Vân Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xi MỞ ĐẦU xiii Tính cấp thiết đề tài xiii Đối tượng phạm vi nghiên cứu xv Mục tiêu đề tài xv Phương pháp nghiên cứu xv Nội dung luận văn xv Những đóng góp luận văn xvi Chương TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1.1 Khái niệm mạng cảm biến không dây 1.2 Những thách thức mạng cảm biến không dây 1.2.1 Những thách thức cấp độ nút 1.2.2 Những thách thức cấp độ mạng 1.2.3 Sự chuẩn hóa 1.2.4 Khả cộng tác 1.3 Kiến trúc ngăn xếp giao thức mạng cảm biến không dây 1.3.1 Lớp vật lý 11 1.3.2 Lớp liên kết liệu 12 1.3.3 Lớp mạng 13 1.3.4 Lớp giao vận 14 1.3.5 Lớp ứng dụng 15 1.4 Mơ hình truyền thơng mạng cảm biến không dây 17 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn v 1.4.1 Mơ hình truyền thơng Điểm - Điểm 17 1.4.2 Mơ hình truyền thơng Điểm - Đa điểm 18 1.4.3 Mơ hình truyền thông Đa Điểm - Điểm 19 1.5 Chuẩn truyền thông IEEE 802.15.4 cho mạng cảm biến không dây 21 1.5.1 Định dạng địa theo chuẩn IEEE 802.15.4 23 1.5.2 Lớp vật lý theo chuẩn IEEE 802.15.4 24 1.5.3 Lớp điều khiển truy nhập kênh truyền theo chuẩn IEEE 802.15.4 27 1.5.4 Cấu trúc khung liệu theo chuẩn IEEE 802.15.4 28 1.6 Kết luận chương 30 Chương GIAO THỨC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Ở LỚP MAC CHO MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 31 2.1 Các thành phần tiêu thụ lượng cấu trúc phần cứng nút cảm biến không dây 31 2.1.1 Cấu trúc phần cứng nút mạng cảm biến không dây31 2.1.2 So sánh thành phần tiêu thụ lượng cấu trúc phần cứng nút mạng cảm biến không dây 32 2.2 Giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC cho mạng cảm biến không dây 35 2.2.1 Các giao thức không đồng thời gian 38 2.2.2 Các giao thức đồng thời gian 42 2.3 Thực thi số giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC hệ điều hành Contiki 44 2.3.1 Hệ điều hành Contiki 44 2.3.2 Thực thi giao thức ContikiMAC 50 2.3.3 Thực thi giao thức XMAC 58 2.4 Kết luận chương 61 Chương MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC LỚP MAC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 62 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vi 3.1 Cấu hình giao thức lớp MAC hệ điều hành Contiki 62 3.1.1 Giới thiệu chung 62 3.1.2 Cấu hình giao thức lớp MAC tiết kiệm lượng hệ điều hành Contiki 63 3.2 Công cụ mô mơ hình kết nối 64 3.2.1 Giới thiệu công cụ mô Cooja 64 3.2.2 Mô hình kết nối nút mạng cảm biến khơng dây Cooja 65 3.2.3 Mô hình nhiễu nút mạng cảm biến khơng dây Cooja67 3.3 Kịch mô đánh giá 69 3.3.1 Cấu trúc liên kết mạng 69 3.3.2 Các giả thiết cho tốn mơ 72 3.3.3 Kịch đánh giá 74 3.4 Các thước đo đánh giá hiệu 76 3.5 Kết đánh giá 78 3.6 Phân tích đưa khuyến nghị 80 3.7 Kết luận chương 82 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ đầy đủ AODV Adhoc Ondemand Distance Vector Routing ARQ Automatic Repeat Request ACK Amsterdam Compiler Kit BPSK Binary Phase Shift Keying B-MAC Berkeley- Multiplexed Analogue Components CCA Clear Channel Assessment CRC Cyclic Redundancy Check DAG Directed Acyclic Graph DAO Destination Advertisement Object DDR Data Delivery Ratio DODAG Destination Oriented DAG DIS DODAG Information Solicitation DIO DODAG Information Object EC Error Control ETX Expected Transmission FEC Forward Error Control FCS Frame Check Sequence FFD Full Function Device IP Internet Protocol IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IoT Internet of Things LO Local Oscillator MAC Medium Access Control Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn viii MIC Message Integrity Check OSI Open Systems Interconnection Reference Model OUI Organizational Unique Identifier PAN Personal Area Network PLC Power Line Communication P2P Point to Point QPSK Quadature Phase Shift Keying RAM Random Access Memory RPL IPv6 Routing Protocol for Low power and Lossy network ROM Read-Only Memory RSSI Received Signal Strength Indicator RFD Reduced Function Device RDC Research Development Committee SFD Start of Frame Delimiter S-MAC Social Mobile Analytics Cloud SICS Swedish Institute of Computer Science SINR Signal to interference plus noise ratio TCP Transport Control Protocol TDMA Time Division Multiple Access TSMP Time Synchronized Mesh Protocol TCP/IP Transmission Control Protocol (TCP) Internet Protocol (IP) UDP User Datagram Protocol UDG Unit Disk Graph Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ix UDI UDG with Distance Interference WiFi Wireless Fidelity WSN Wireless Sensor Networks DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Kịch đánh giá mô 75 Bảng 3.2: Mơ hình lượng Tmote Sky công suất phát 0dBm 77 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn x Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 71 sử dụng để xây dựng DODAG DIS thực nhiệm vụ quảng bá xuất nút yêu cầu nút khác phản hồi tin DIO Quá trình xây dựng DODAG minh họa hình 3.6 Thước đo định tuyến chất lượng liên kết ETX Hàm mục tiêu xác định tuyến đường có ETX nhỏ Rank tính dựa số bước nhảy Bước 1: Nút gốc bắt đầu gửi multicast tin DIO liên kết cục Một số nút nhận tin DIO định gửi tin DIS Trong trường hợp đó, nút gốc gửi lại tin DIO Bước 2: Nút 11, 12 13 nhận tin DIO Sau trình xử lý tin DIO, nút 11, 12 13 lựa chọn LBR nút Parent chúng Sau đó, nút 11, 12 13 tính tốn Rank chúng dựa số bước nhảy giá trị ETX tuyến đường tính tốn Nút 11 lựa chọn nút 12 Sibling ngược lại (có Rank) Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 72 Hình 3.6: Ví dụ việc hình thành DODAG Bước 3: Minh họa kết DODAG sau số lần lặp lại trình tương tự Lưu ý liên kết 22-11 loại bớt khỏi DODAG nút 12 Parent tốt xem xét theo hàm mục tiêu (ETX tuyến đường nhỏ nhất) Nút 23 lựa chọn hai nút Parent có chi phí tuyến đường (ETX = 3.3) 3.3.2 Các giả thiết cho tốn mơ Tác giả mô đánh giá giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC cho mạng cảm biến không dây với giả thiết sau:  Các nút mạng khơng đồng mạng có hai loại nút nút cảm biến nút gốc Các nút cảm biến sử dụng nguồn lượng pin có khả xử lý có nhớ hạn chế Các nút gốc có Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 73 nguồn lượng, khả lưu trữ tính tốn tốt nút cảm biến Các nút đóng vai trị nút chủ cụm để chuyển tiếp lưu lượng từ nút cảm biến đến điểm thu thập  Các nút cảm biến đọc gửi liệu nút gốc kỹ thuật truyền đa chặng thông qua nút cảm biến trung gian khác Các nút gốc có nhiệm vụ thu thập liệu gửi trực tiếp liệu điểm thu thập  Trong suốt toàn trình hoạt động mạng, nút truyền mức cơng suất khơng đổi Khơng có tập hợp liệu thực mạng Tất liệu thu thập nút gốc gửi tới điểm thu thập  Mạng cảm biến không dây bao gồm nhiều nút mạng phân bố vùng triển khai xem phẳng (mạng 2D)  Mạng chia thành nhiều cụm nhỏ khác  Các nút cảm biến phát sóng đẳng hướng Các liên kết giả thiết đối xứng Trong thực tế, nút cảm biến trang bị loại anten đẳng hướng  Các nút cảm biến cố định Mạng xem tĩnh Hình 3.7 minh họa mơ hình cấu trúc liên kết mạng tác giả xét đến luận văn Mạng chia thành nhiều cụm nhỏ khác Do cụm giống nên tác giả mô đánh giá giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC cụm Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 74 Điểm thu thập Nút gốc Nút gốc n … Hình 3.7: Cấu trúc liên kết mạng xét đến tốn mơ 3.3.3 Kịch đánh giá Với giả thiết đặt mục 3.3.2 luận văn, mơ hình cụm gồm nút cảm biến phân bố ngẫu nhiên mặt phẳng có kích thước 100m x 100m Các nút mạng định kỳ gửi tin liệu nút gốc đặt trung tâm cụm Hình 3.8 minh họa mơ hình cụm gồm 35 nút mạng với nút gốc nút số 35 Các tham số sử dụng suốt thời gian đánh giá mô tóm tắt bảng 3.1 Mơ hình truyền thông vô tuyến sử dụng mô mơ hình truyền thơng UDI, phạm vi truyền thông hiệu 30m phạm vi ảnh hưởng nhiễu 50m Giao thức lớp mạng sử dụng kịch mô giao thức RPL Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 75 Hình 3.8: Mơ hình mô cụm gồm 35 nút Bảng 3.1: Kịch đánh giá mô Các tham số Giá trị Mơ hình truyền thơng vơ tuyến UDI (mục 3.2.3) Số nút mạng (nút) 25, 30, 35, 40, 45 Kích thước mạng (m x m) Công suất phát (dBm) Giao thức lớp mạng 100 x 100 RPL Phạm vi truyền hiệu quả: 30 Phạm vi phủ sóng nút (m) Phạm vi ảnh hưởng nhiễu: 50 Chu kỳ gửi tin liệu (giây) Nguồn gửi tin liệu Giao thức lớp MAC 60 Tất nút mạng (ngồi nút gốc) ContikiMAC, XMAC Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 76 3.4 Các thước đo đánh giá hiệu Tác giả đánh giá so sánh hiệu giao thức ContikiMAC giao thức XMAC thông qua số thước đo đánh giá như: Số lần truyền kỳ vọng ETX, lượng tiêu thụ trung bình, tỷ lệ chuyển phát thành công tin liệu  Tỷ lệ chuyển phát tin liệu DDR (Data Delivery Ratio) xác định tỷ số số tin liệu nhận nút gốc tổng số tin liệu gửi tất nút mạng DDR (%)  N received 100 % N data (3.3) Trong đó: Nreceived tổng số tin liệu nhận nút gốc; Ndata tổng số tin liệu gửi tất nút mạng Tỷ lệ chuyển phát tin liệu DDR cao hiệu truyền thông mạng tốt  Năng lượng tiêu thụ trung bình: Để ước lượng lượng tiêu thụ nút mạng cảm biến, tác giả sử dụng chế ước lượng lượng dựa phần mềm sử dụng mơ hình tiêu thụ lượng tuyến tính Tổng lượng E tính tốn sau [3]: E  U ( I ata  I l tl  I t tt  I r tr   I citci ) (3.4) i Trong đó: - U: Là điện áp nguồn cung cấp (điện áp pin) - Ia , ta: Là dòng tiêu thụ thời gian mà vi xử lý hoạt động chế độ tích cực (active mode) - Il , tl: Là dòng tiêu thụ thời gian mà vi xử lý hoạt động chế độ công suất thấp (low power mode) - It, tt: Là dòng tiêu thụ thời gian thu phát vô tuyến chế độ truyền (transmit) Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 77 - Ir, tr: Là dòng tiêu thụ thời gian thu phát vô tuyến chế độ nhận (receive) - Ici, tci: Là dòng tiêu thụ thời gian hoạt động phận khác cảm biến, LED Để tiết kiệm lượng, nút cảm biến thường xuyên bật tắt thiết bị chúng (ví dụ thiết bị truyền thơng, cảm biến, LED) chuyển đổi qua lại chế độ tích cực chế độ cơng suất thấp (ví dụ với vi điều khiển) Cơ chế ước lượng lượng sử dụng mơ hình tuyến tính gọi đến thiết bị phần cứng bật tắt chuyển chế độ Khi thiết bị phần cứng bật mơ đun ước lượng lượng lưu dấu thời gian Khi thiết bị phần cứng tắt sai khác thời gian hai thời điểm tính toán cộng vào tổng thời gian bật thiết bị Sau đó, mơ đun ước lượng lượng tiêu thụ sử dụng thơng số kỹ thuật dịng tiêu thụ thiết bị để tính tốn tổng lượng tiêu thụ nút cảm biến Trong luận văn này, tác giả quan tâm đến lượng tiêu thụ thu phát vô tuyến vi điều khiển Bảng 3.2 trình bày mơ hình lượng phần cứng Tmote Sky [10] Trong đó, số liệu dòng tiêu thụ lấy từ tài liệu kỹ thuật nhà sản xuất linh kiện Bảng 3.2: Mơ hình lượng Tmote Sky công suất phát 0dBm Thành phần MSP430 F1611 CC2420 Trạng thái Dịng tiêu thụ Tích cực 1,95 mA Cơng suất thấp 0,0026 mA Truyền (0 dBm) 17,4 mA Nhận 19,7 mA Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 78  Số lần thay đổi nút cha trung bình (Churn) xác định dựa thống kê số lần thay đổi nút cha nút mạng Các mạng cảm biến không dây hoạt động liên kết vô tuyến có tổn hao Các liên kết vơ tuyến thường có chất lượng khơng ổn định thay đổi thường xuyên theo thời gian Vì vậy, cấu trúc liên kết mạng cần phải có thay đổi để thích ứng với môi trường truyền thông vô tuyến Để đánh giá thay đổi thích ứng này, tác giả dựa vào số liệu thống kê số lần thay đổi nút cha trung bình tồn mạng  Số bước nhảy trung bình mạng: Xác định số bước nhảy trung bình dọc theo tuyến đường đến nút đích Số bước nhảy yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ truyền gói tin mạng 3.5 Kết đánh giá Để so sánh hiệu giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC, ta dựa vào số liệu thu từ mô tỷ lệ chuyển phát thành công tin liệu, công suất tiêu thụ trung bình, số lần thay đổi nút cha trung bình số bước nhảy trung bình mạng Số liệu kết q trình mơ trích xuất, vẽ biểu đồ phân tích Hình 3.9, 3.10, 3.11, 3.12 kết mô so sánh hiệu mạng hoạt động theo giao thức ContikiMAC XMAC Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 79 Hình 3.9: So sánh tỷ lệ chuyển phát thành công tin liệu Hình 3.10: So sánh cơng suất tiêu thụ trung bình mạng Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 80 Hình 3.11: So sánh số lần thay đổi nút cha trung bình Hình 3.12: So sánh số bước nhảy trung bình 3.6 Phân tích đưa khuyến nghị Kết mơ hình 3.9 cho thấy mạng hoạt động theo giao thức ContikiMAC đạt hiệu tỷ lệ chuyển phát thành công tin liệu cao so với mạng hoạt động theo giao thức XMAC Khi mật độ nút mạng tăng lên giao thức XMAC cho thấy suy giảm nhiều tỷ lệ chuyển phát thành công tin liệu (từ 92,3% 78,3%) Giao thức XMAC sử dụng chuỗi tin báo hiệu để đồng thời gian truyền nhận Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 81 nút gửi nút nhận Vì vậy, mật độ nút mạng tăng lên số lượng tin báo hiệu truyền nhận mạng tăng lên Điều làm tăng xung đột mát tin liệu mạng Khi mật độ nút mạng tăng lên hiệu tỷ lệ chuyển phát tin liệu mạng giao thức ContikiMAC suy giảm không đáng kể (từ 100% 99,2%) Hình 3.10 cho thấy mạng hoạt động theo giao thức ContikiMAC đạt hiệu lượng tốt so với giao thức XMAC So với giao thức XMAC, giao thức ContikiMAC không làm phát sinh thêm lượng tiêu thụ gửi tin báo hiệu gửi Khi so sánh độ ổn định mạng (hình 3.11) thấy mạng hoạt động theo giao thức ContikiMAC đạt ổn định cấu trúc mạng tốt so với giao thức XMAC Kết mô cho thấy, số lần thay đổi nút cha trung bình tồn mạng giao thức ContikiMAC khơng có thay đổi nhiều mật độ nút mạng tăng lên Tuy nhiên, giao thức XMAC số lần thay đổi nút cha trung bình mạng tăng lên nhiều số lượng nút mạng tăng lên Khi số lượng nút mạng tăng lên nhiễu xung đột trình truyền/nhận tin tăng, làm giảm tỷ lệ chuyển phát thành công tin liệu nút mạng có xu hướng cập nhật lại nút cha để tìm tuyến đường khác thay Điều làm cho cấu trúc liên kết mạng có nhiều thay đổi Hình 3.11 cho thấy với mạng có mật độ thấp cấu trúc liên kết mạng thay đổi mạng hoạt động theo giao thức XMAC ContikiMAC Hình 3.12 cho thấy mạng hoạt động theo giao thức XMAC có số bước nhảy trung bình thấp so với mạng hoạt động theo giao thức ContikiMAC Như vậy, số lần tin phải chuyển tiếp mạng hoạt động theo giao thức XMAC thấp so với giao thức ContikiMAC Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 82 Kết luận: Các kết mô cho thấy mạng hoạt động theo giao thức ContikiMAC đạt hiệu tốt so với giao thức XMAC lượng tiêu thụ, tỷ lệ chuyển phát thành công tin liệu độ ổn định mạng So với giao thức XMAC giao thức ContikiMAC thiết kế đơn giản, dễ thực thi không cần phải sử dụng tin báo hiệu gửi tiêu đề bổ sung 3.7 Kết luận chương Chương trình bày khái qt việc mơ giao thức lớp MAC hệ điều hành Contiki dựa cơng cụ mơ Cooja, đồng thời trình bày kịch mô phỏng, đánh giá giao thức tiết kiệm lượng sử dụng lớp MAC Dựa công cụ mô Cooja, thể kết đánh giá giao thức tiêu thụ lượng lớp MAC, từ so sánh, đánh giá đưa kết luận hợp lý việc lựa chọn giao thức tiết kiệm lượng cho mạng cảm biến không dây Đây nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng thực tiễn thiết kế mạng cảm biến không dây, nhằm đạt hiệu tối ưu tiết kiệm tối đa chi phí Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 83 KẾT LUẬN  Kết luận Hiện nay, mạng cảm biến không dây ứng dụng rộng rãi thực tiễn Các nút mạng cảm biến không dây thường nhỏ gọn, hoạt động pin nên vấn đề tiết kiệm lượng thường thu hút nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Trong luận văn này, tác giả giới thiệu tổng quan mạng cảm biến không dây, giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC cho mạng cảm biến khơng dây, qua tập trung nghiên cứu đánh giá khả áp dụng, tính hiệu giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC phạm vi mơ hình ứng dụng thu thập liệu mạng cảm biến không dây thông qua việc mô giao thức lớp MAC hệ điều hành Contiki dựa công cụ mô Cooja Dựa kết nghiên cứu, tiến hành đánh giá so sánh hiệu giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC cho mạng cảm biến khơng dây, từ rút giải pháp thiết kế mạng cảm biến không dây sử dụng giao thức tiết kiệm lượng tối ưu Thông qua kết mô cho thấy giao thức ContikiMAC phù hợp với mạng cảm biến không dây việc tiết kiệm tối đa lượng Các vấn đề nghiên cứu luận văn có ý nghĩa khoa học thực tiễn Thông qua kết nghiên cứu ứng dụng việc thiết kế mạng cảm biến không dây hệ thống thu thập liệu tự động  Hướng phát triển Dựa kết nghiên cứu, tiếp tục triển khai nghiên cứu đánh giá giao thức ContikiMAC điều kiện thực tế với đồng hồ nước thông minh, mạng cảm biến thăm dị mơi trường nước, mạng cảm biến thăm dò lòng đất Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Việt Bình, Vũ Chiến Thắng, Ngơ Thị Vinh, Phạm Quốc Thịnh: “Mạng cảm biến không dây kiến trúc IP”, Nhà xuất KHKT, 2012 [2] A Dunkels, B Gronvall, and T Voigt, “Contiki - a lightweight and flexible operating system for tiny networked sensors”, in Proc EmNets, 2004 [3] Adam Dunkels, Fredrik Osterlind, Nicolas Tsiftes, Zhitao He, “Software-based Online Energy Estimation for Sensor Nodes”, Proceedings of the 4th workshop on Embedded networked sensors, 2007 [4] Azzedine Boukerche, “Algorithms and Protocols for Wireless Sensor Networks”, John Wiley & Sons Inc., ISBN: 9780470396360, 2008 [5] Fredrik Osterlind, Adam Dunkels, Joakim Eriksson, Niclas Finne, and Thiemo Voigt, “Cross-level sensor network simulation with cooja”, In Proceedings of the First IEEE International Workshop on Practical Issues in Building Sensor Network Applications (SenseApp 2006), Tampa, Florida, USA, November 2006 [6] Jean-Philippe Vasseur, Adam Dunkels: “Interconnecting Smart Object with IP: The Next Internet”, Morgan Kaufmann Publishers, 2010 [7] JeongGil Ko, Andreas Terzis, Stephen Dawson-Haggerty, David E Culler, Jonathan W Hui, Philip Levis, “Connecting Low-Power and Lossy Networks to the Internet”, IEEE Communications Magazine, pp 96 – 101, April 2011 [8] JP Vasseur, M Kim, K Pister, N Dejean, D Barthel, “Routing Metrics Used for Path Calculation in Low-Power and Lossy Networks”, RFC 6551, March 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 85 [9] N Tsiftes, J Eriksson, and A Dunkels, “Low-Power Wireless IPv6 Routing with ContikiRPL”, in Proceedings of the International Conference on Information Processing in Sensor Networks (ACM/IEEE IPSN), Stockholm, Sweden, April 2010 [10].https://insense.cs.st-andrews.ac.uk/files/2013/04/tmote-skydatasheet.pdf Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... biến không dây Chương 2: Giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC cho mạng cảm biến không dây Chương 3: Mô đánh giá giao thức lớp MAC tiết kiệm lượng cho mạng cảm biến không dây Cuối kết luận, tóm tắt... nút mạng cảm biến không dây3 1 2.1.2 So sánh thành phần tiêu thụ lượng cấu trúc phần cứng nút mạng cảm biến không dây 32 2.2 Giao thức tiết kiệm lượng lớp MAC cho mạng cảm biến không dây. .. Chương GIAO THỨC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Ở LỚP MAC CHO MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 2.1 Các thành phần tiêu thụ lượng cấu trúc phần cứng nút cảm biến không dây 2.1.1 Cấu trúc phần cứng nút mạng cảm biến không