Luận văn tổng quan về cấu trúc mạng cảm nhận không dây

LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I – TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY : Sự khác WSN mạng truyền thống 3 Cấu trúc WSN 3.1 Node cảm biến 3.1.1 Vi điều khiển 3.1.2 Sensor 3.1.3 Bộ phát radio 3.2 Mạng cảm nhận 4 Động lực phát triển: Những thách thức WSN Ứng dụng WSN Kết luận: 14 – KHÔNG DÂY 15 Gi : 15 : 15 Các vấn đề thiết kế giao thức định tuyến: 15 3.1 Đặc tính thay đổi thời gian trật tự xếp mạng 16 3.2 Ràng buộc tài nguyên 16 3.3 Mơ hình liệu mạng cảm biến 16 3.4 Cách truyền liệu 17 : 19 4.1 : 19 4.1.1 Flooding Gossiping: 19 4.1.2 SPIN: 20 4.1.3 Directed Diffusion: 22 4.2 : 25 4.2.1 GAF: 25 4.2.2 GEAR: 27 4.3 : 28 4.3.1 LEACH: 29 4.3.2 PEGASIS: 31 Kết luận: 33 – 34 Vì cần khai thác hệ hỗn hợp: 34 : 34 Định tuyến liệu tập trung cho lớp Mote: 36 3.1 : 36 3.2 : 36 3.3 Các vấn đề cách tiếp cận định tuyến phân tán: 36 3.4 Phương pháp tiếp cận định tuyến liệu tập trung: 38 3.5 Giao thức định tuyến theo yêu cầu Cent Route: 39 : 43 4.1 : 43 4.2 : 43 Th■ah■■ng Mang Luôn 123doc thu■n l■icam s■ tr■ h■u k■t s■ nghi■m t■im■t d■ng s■website mang kho m■i th■ m■ l■i d■n CH■P vi■n nh■ng cho ■■u kh■ng ng■■i NH■N quy■n chia dùng, l■ CÁC s■l■i v■i và■I■U t■t công h■n mua nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N cho tàihi■n ng■■i li■u TH■A tài th■ hàng li■u dùng hi■n THU■N ■■u ■ t■t Khi ■■i, Vi■t c■ khách b■n l■nh Nam Chào online hàng v■c: Tác m■ng tr■ không tài phong thành b■n khác chun ■■n thành tíngì d■ng, v■i so nghi■p, viên 123doc v■i cơng c■a b■n hồn ngh■ 123doc g■c h■o, thơng B■n và■■ n■p có tin, cao th■ ti■n ngo■i tính phóng vào ng■, Khách trách tài to,kho■n nhi■m thu nh■ c■a ■■i hàng tùy123doc, v■i ý cót■ng th■b■n d■ ng■■i dàng s■ dùng ■■■c tra c■u M■c h■■ng tàitiêu li■u nh■ng hàng m■t■■u quy■n cáchc■a l■i123doc.net sau xác,n■p nhanh ti■n tr■ chóng thành website th■ vi■n tài li■u online l■n nh■t Vi■t Nam, cung c■p nh■ng tài li■u ■■c khơng th■ tìm th■y th■ tr■■ng ngo■i tr■ 123doc.net Nhi■u event thú v■, event ki■m ti■n thi■t th■c 123doc luôn t■o c■ h■i gia t■ng thu nh■p online cho t■t c■ thành viên c■a website Mangh■n Luôn Th■a Xu■t Sau Nhi■u 123doc h■■ng phát thu■n l■i event cam s■ nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chun ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thơng B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i không t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Luônh■n 123doc Sau Th■a Xu■t h■■ng phát thu■n cam nh■n m■t t■k■t s■ t■i ýxác n■m t■■ng d■ng s■ nh■n website mang ■■i, t■o t■l■i c■ng ■■ng d■n 123doc CH■P nh■ng ■■u ■■ng h■ NH■N ■ã quy■n th■ng chia t■ng ki■m CÁC s■s■ l■i b■■c ti■n vàchuy■n ■I■U t■t mua online kh■ng nh■t bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh ng■■i li■u ph■n tài TH■A v■ li■u hàng thơng dùng tríTHU■N hi■u c■a ■■u tin Khi qu■ Vi■t xác khách nh■t, minh Nam Chào hàng uy tài l■nh Tác m■ng tín kho■n tr■ phong v■c cao thành b■n email nh■t tàichuyên ■■n li■u thành b■n Mong v■i nghi■p, viên kinh ■ã 123doc 123doc.net! mu■n ■■ng c■a doanh hoàn mang 123doc kýonline v■i h■o, Chúng l■ivà 123doc.netLink cho Tính ■■ n■p tơi c■ng cao ■■n cung ti■n tính ■■ng th■i vào c■p trách xác tài ■i■m D■ch xãkho■n th■c nhi■m h■itháng V■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i ■■■c ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c g■i t■ng tài 123doc v■ mô nguyên b■n ng■■i ■■a t■s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ th■c m■c ■ây) email M■c h■■ng quý 100.000 cho b■n tiêu báu, b■n, nh■ng ■ã hàng phong l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau vuingày, n■p lòng “■i■u giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Lnh■n Th■a Xu■t Sau Nhi■u 123doc Mang h■■ng phát thu■n l■i event cam s■ nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thông B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t u■t phát Nhi■u Mang Luôn 123doc Th■a Xu■t Sau h■n h■■ng phát thu■n l■i event s■ cam nh■n t■ m■t tr■ t■ h■u ýk■t s■ thú nghi■m t■i ýt■■ng xác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event t■o kho m■i ■■i, t■o t■ c■ng th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■ng ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia ki■m t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c ti■n s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công online h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N b■ng sang b■ng cho tài ■■nh hi■n tài ng■■i li■u ph■n tài TH■A li■u tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng trí hi■u hi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin qu■ t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia nh■t, b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online uy hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác tín m■ng tín kho■n tr■ cao nh■p không tài phong v■c cao thành b■n nh■t email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tín Mong b■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã mu■n t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n mang hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i l■i h■o, Chúng l■i thông B■n cho 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có c■ng tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i ■■ng tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác xã tài ■i■m D■ch xã to,h■i kho■n th■c nhi■m h■i thum■t tháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ngu■n ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cótài g■i t■ng th■ tài 123doc nguyên v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t tri d■■i tri dùng ■■■c ch■ th■c tra th■c m■c ■ây) email c■u quý M■c h■■ng quý 100.000 cho tài báu, b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng phong ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u phú, quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a ■a l■i b■n vào d■ng, 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p giàu lòng “■i■u nhanh giàu ti■n giá s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u tr■ thành tr■ nh■p ■■ng 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email th■i vi■n th■i Thu■n mong c■a thành mong tài v■ li■u mu■n viên mu■n S■ online ■■ng D■ng t■o click t■o l■n ■i■u ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n ki■n V■” vào Vi■t 123doc cho top sau cho Nam, cho 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■i users website c■p users ■âynh■ng có ■■■c cóph■ thêm thêm tài bi■n g■i thu thu li■u t■t nh■p nh■t nh■p ■■c T■it■i Chính khơng t■ng Chính Vi■tth■i vìth■ Nam, vìv■y v■y ■i■m, tìm 123doc.net t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racó ■■i thu■c ■■i tr■■ng th■ nh■m nh■m c■p top ngo■i ■áp 3nh■t ■áp Google ■ng tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net nhu Nh■n nhuc■u c■u ■■■c chia theo chias■ quy■t danh s■tàitài hi■u li■u li■uch■t ch■t c■ng l■■ng l■■ng ■■ng vàvàki■m bình ki■mch■n ti■n ti■nonline online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Nhi■u Mang Ln 123doc Th■a Xu■t Sau h■n h■■ng phát thu■n l■i event s■ cam nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thông dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thông B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mơ ngun b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t 4.3 - oserver: 43 4.3.1 Kiến trúc đồng hỗn hợp: 44 4.3.2 Phương pháp tiếp cận: 44 4.4 Các phương pháp tiếp cận khác định tuyến end-to-end cho node mạng hai sóng radio hoạt động theo chu kỳ: 45 Kết luận: 46 CHƢƠNG IV – MÔ PHỎNG CENT ROUTE VÀ END TO END BẰNG PROWLER CHẠY TRÊN NỀN MATLAB 47 Giới thiệu chƣơng trình mơ Prowler: 47 Mô giao thức định tuyến Cent Route: 48 2.1 Thiết lập thông số: 48 2.2 Thiết lập mô phỏng: 49 2.3 Đánh giá: 49 Mô giao thức định tuyến End-to-End: 53 3.1 Thiết lập thông số: 53 3.2 Thiết lập mô phỏng: 53 3.3 Đánh giá: 54 Kết luận: 58 KẾT LUẬN 59 Tài liệu tham khảo 61 - - 1002 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, việc nghiên cứu hệ thống mạng cảm nhận phát triển mạnh mẽ Đặc biệt hệ thống mạng cảm nhận không dây (wireless sensor network) Mạng cảm nhận khơng dây bao gồm hàng nghìn, chí hàng triệu thiết bị cảm biến (sensors) thông minh, trang bị xử lý, nhớ dung lượng nhỏ cảm biến để đo ánh sáng, độ ẩm, áp suất, nhiệt độ Mạng cảm nhận liên hệ sóng vơ tuyến, tiêu thụ cực lượng, hoạt động liên tục điều kiện, môi trường Để thiết kế thực mạng cảm nhận, nhiều vấn đề điều khiển đặt ra, phải nghiên cứu, giải tối ưu, phù hợp với đặc thù mạng cảm nhận khơng dây, ví dụ: điều khiển truy nhập mạng không dây, định tuyến, điều khiển trao đổi số liệu tin cậy thiết bị cảm biến Nghiên cứu, đánh giá số chế điều khiển truy nhập mạng có ý nghĩa lý luận thực tiễn Mục tiêu đồ án cung cấp nhìn tổng quan mạng cảm nhận khơng dây; kĩ thuật định tuyến mạng cảm nhận không dây; đồng thời sâu trình bày định tuyến cho hệ hỗn hợp, hệ thống ứng dụng phát triển mạng cảm nhận không dây Nội dung đồ án tóm tắt sau: Chương 1: Trình bày tổng quan mạng cảm nhận không dây, kiến trúc mạng cảm nhận, thách thức lĩnh vực ứng dụng mạng cảm nhận khơng dây Chương 2: Trình bày số giao thức định tuyến phổ biến mạng cảm nhận khơng dây Chương 3: Trình bày hệ hỗn hợp, khai thác hệ hỗn hợp thông qua hai giao thức định tuyến: giao thức định tuyến theo yêu cầu CentRoute cho thiết bị lớp Mote giao thức định tuyến end-to-end cho thiết bị lớp Microserver Chương 4: Thực mô hai giao thức định tuyến Cent Route End-to-end ngơn ngữ lập trình mơ Matlab Mặc dù cố gắng, song đồ án hạn chế định, mong nhận góp ý thầy bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! - - 1002 CHƢƠNG I – TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY nh nghĩa: Mạng cảm nhận khơng dây (WSN) hiểu đơn giản mạng liên kết node với kết nối sóng vơ tuyến, node mạng thường thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp có số lượng lớn, phân bố cách khơng có hệ thống diện tích rộng (phạm vi hoạt động rộng), sử dụng nguồn lượng hạn chế hoạt động môi trường khắc nghiệt (chất độc, ô nhiễm, nhiệt độ cao ) Sự khác WSN mạng truyền thống Dựa vào trình bày trên, ta dễ dàng nhận thấy khác WSN mạng truyền thống: Số lượng node cảm biến mạng cảm nhận lớn nhiều lần so với node mạng truyền thống Các node cảm biến thường triển khai với mật độ dày Những node cảm biến dễ hỏng, ngừng hoạt động Cấu trúc mạng cảm nhận thay đổi thường xuyên Mạng cảm nhận chủ yếu sử dụng truyền thông quảng bá, đa số mạng truyền thống điểm – điểm Những node cảm biến có giới hạn lượng, khả tính tốn nhớ Những node cảm biến khơng có số định dạng toàn cầu (global identification) (ID) Truyền lượng hiệu qua phương tiện không dây Chia sẻ nhiệm vụ node láng giềng Cấu trúc WSN - - 1002 3.1 Node cảm biến Một node cảm biến cấu tạo thành phần sau: vi điều khiển, sensor, phát radio Ngồi ra, cịn có cổng kết nối với máy tính 3.1.1 Vi điều khiển Bao gồm: CPU; nhớ ROM, RAM; phận chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ngược lại 3.1.2 Sensor Chức năng: cảm nhận giới bên ngồi, sau chuyển liệu qua phận chuyển đổi để xử lý 3.1.3 Bộ phát radio Bởi node cảm biến thành phần quan trọng WSN, việc thiết kế node cảm biến cho tiết kiệm tối đa nguồn lượng vấn đề quan trọng hàng đầu 3.2 Mạng cảm nhận Hình 1.1 Phân bố node cảm biến trường cảm biến Như hình 1.1, thấy, mạng cảm nhận bao gồm nhiều node cảm biến phân bố trường cảm biến Các node có khả thu thập liệu thực tế, sau chọn đường (thường theo phương pháp đa - - 1002 bước nhảy) để chuyển liệu thu thập node gốc Node gốc liên lạc với node quản lý nhiệm vụ thông qua Internet vệ tinh Việc thiết kế mạng cảm nhận mơ hình Hình 1.1 phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Khả chịu lỗi: Một số node cảm biến khơng hoạt động thiếu lượng, hư hỏng vật lý ảnh hưởng môi trường Khả chịu lỗi thể việc mạng hoạt động bình thường, trì chức số node mạng không hoạt động Khả mở rộng: Khi nghiên cứu tượng, số lượng node cảm biến triển khai đến hàng trăm nghìn node, phụ thuộc vào ứng dụng mà số vượt q hàng trăm nghìn node Do cấu trúc mạng phải có khả mở rộng để phù hợp với ứng dụng cụ thể Giá thành sản xuất: Vì mạng cảm nhận bao gồm số lượng lớn node cảm biến nên chí phí node quan trọng việc điều chỉnh chi phí mạng Do chi phí cho node cảm biến phải giữ mức thấp Tích hợp phần cứng: Vì số lượng node cảm biến mạng nhều nên node cảm biến cần phải có ràng buộc phần cứng sau: kích thước nhỏ, tiêu thụ lượng ít, chi phí sản xuất thấp, thích ứng với môi trường, có khả tự cấu hình hoạt động không cần giám sát Môi trường hoạt động: Các node cảm biến thường dày đặc phân bố trực tiếp môi trường (kể môi trương ô nhiễm, độc hại hay nước, ) => node cảm biến phải thích ứng với nhiều loại mơi trường thay đổi môi trường Các phương tiện truyền dẫn: Ở mạng cảm nhận, node kết nối với môi trường không dây, môi trường truyền dẫn có - - 1002 thể sóng vô tuyến, hồng ngoại phương tiện quang học Để thết lập hoạt động thống chung cho mạng phương tiện truyền dẫn phải chọn phù hợp toàn thê giới Cấu hình mạng cảm nhận: Mạng cảm nhận bao gồm số lượng lớn node cảm biến, phải thiết lập cấu hình ổn định Sự tiêu thụ lượng: Mỗi node cảm biến trang bị nguồn lượng giới hạn Trong số ứng dụng, việc bổ sung nguồn lượng thực Vì thời gian sống mạng phụ thuộc vào thời gian sống node cảm biến, thời gian sống node cảm biến lại phụ thuộc vào thời gian sống phin Do vậy, nhà khoa học nỗ lực tìm giải thuật giao thức thiết kế cho node mạng nhằm tiết kiệm nguồn lượng hạn chế Kiến trúc giao thức mạng cảm nhận Hình 1.2 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến Kiến trúc giao thức áp dụng cho mạng cảm nhận trình bày hình 1.2 Kiến trúc bao gồm lớp mặt phẳng quản lý Các mặt phẳng quản lý làm cho node làm việc theo cách có - - 1002 hiệu nhất, định tuyến liệu mạng cảm nhận di động chia sẻ tài nguyên node cảm biến + Lớp vật lý: có nhiệm vụ lựa chọn tần số, tạo tần số sóng mang, phát tín hiệu, điều chế mã hóa tín hiệu + Lớp liên kết số liệu: có nhiệm vụ ghép luồng liệu, phát khung liệu, cách truy cập đường truyền điều khiển lỗi Vì mơi trường có tạp âm node cảm biến di động, giao thức điều khiển truy nhập môi trường (MAC) phải xét đến vấn đề cơng suất phải có khả tối thiểu hóa việc va chạm với thơng tin quảng bá node lân cận + Lớp mạng: quan tâm đến việc chọn đường số liệu cung cấp lớp truyền tải + Lớp truyền tải: giúp trì luồng số liệu ứng dụng mạng cảm nhận yêu cầu Lớp truyền tải cần thiết hệ thống có kế hoạch truy cập thơng qua mạng Internet mạng bên khác + Lớp ứng dụng: tùy theo nhiệm vụ cảm biến, loại phần mềm ứng dụng khác xây dựng sử dụng lớp ứng dụng + Mặt phẳng quản lý công suất: điều khiển việc sử dụng cơng suất node cảm biến Ví dụ: Node cảm biến tắt thu sau nhận tin để tránh tạo tin giống Khi mức công suất node cảm biến thấp, phát quảng bá sang node cảm biến bên cạnh thông báo mức lượng thấp khơng thể tham gia vào q trình định tuyến Cơng suất cịn lại giành cho nhiệm vụ cảm biến + Mặt phẳng quản lý di chuyển: có nhiệm vụ phát đăng ký chuyển động node Từ xác định xem node hàng xóm - - 1002 + Mặt phẳng quản lý nhiệm vụ: có nhiệm vụ cân và xếp nhiệm vụ cảm biến node vùng quan tâm Tuy nhiên tất node vùng thực nhiệm vụ cảm biến thời điểm Động lực phát triển: Trong năm gần đây, nhiều mạng cảm nhận không dây phát triển triển khai cho nhiều ứng dụng khác nhau: theo dõi thay đổi mơi trường, khí hậu, theo dõi điều khiển giao thông, phương tiện xe cộ,… Hơn nữa, với tiến công nghệ hội tụ hệ thống công nghệ như: kỹ thuật vi điện tử, giao tiếp không dây, công nghệ mạch tích hợp, vi mạch phần cảm ứng, xử lý tính tốn tín hiệu,…làm tảng thúc đẩy, tạo node cảm biến có kích thước nhỏ, đa chức năng, giá thành thấp, công suất tiêu thụ thấp, làm tăng khả ứng dụng rộng rãi mạng cảm nhận không dây Khi nghiên cứu mạng cảm nhận không dây, đặc điểm quan trọng then chốt thời gian sống node cảm biến giới hạn lượng chúng Các node cảm biến yêu cầu tiêu thụ công suất thấp Các node cảm biến hoạt động có giới hạn nói chung khơng thể thay nguồn cung cấp Do đó, mạng truyền thông tập trung vào đạt dịch vụ chất lượng cao, giao thức mạng cảm nhận phải tập trung vào vấn đề tiết kiệm lượng Những thách thức WSN Để WSN thực trở nên rộng khắp ứng dụng, số thách thức trở ngại cần vượt qua: Vấn đề lượng Năng lực xử lý, tính tốn - - 1002 Bộ nhớ lưu trữ Thích ứng tốt với mơi trường Ngồi ra, cịn có số thách thức trở ngại thứ yếu như: vấn đề mở rộng mạng, giá thành node, quyền sở hữu,… Ứng dụng WSN WSN bao gồm node cảm biến nhỏ gọn, thích ứng với môi trường khắc nghiệt Những node cảm biến này, cảm nhận mơi trường xung quanh, sau gửi thơng tin thu đến trung tâm để xử lý theo ứng dụng.Các node khơng liên lạc với node xung quanh nó, mà cịn xử lý liệu thu trước gửi đến node khác WSN cung cấp nhiều ứng dụng hữu ích nhiều lĩnh vực sống Các ứng dụng bảo vệ mơi trƣờng Phát mìn, chất độc môi trường Giám sát lũ lụt, bão, gió, mưa,… Phát nhiễm, chất thải,… Phát hoạt động núi lửa Phát động đất Giám sát cháy rừng …… Các ứng dụng y tế Định vị theo dõi bệnh nhân Hệ thống báo động khẩn cấp Cảm biến gắn trực tiếp lên thể người Phân tích nồng độ chất - - 1002 CHƢƠNG IV – MÔ PHỎNG CENT ROUTE VÀ END TO END BẰNG PROWLER CHẠY TRÊN NỀN MATLAB Giới thiệu chƣơng trình mơ Prowler: Prowler(Probabilistic Wireless Network Simulator): Các hệ thống mạng nhúng hệ thống phân tán với quy mô rộng lớn nguồn lực sử lý node hạn chế gắn với tiện ích xử lý vật lý thơng qua cảm biết thiết bị truyền Các ứng dụng chạy tảng phân phối rộng lớn có ảnh hưởng kênh truyền thơng Các mơ có mơ hành vi thiết bị không mô hiệu ứng kênh truyền nhiên kênh truyền khơng hồn thiện thường ảnh hưởng tới công suất ứng dụng cần tương tác mơ cho kết thực tế Prowler hệ thống mô hệ thống mạng không dây từ lớp ứng dụng lớp vật lý, Prowler chạy môi trường matlap nên dễ thiết lập khả cho trực quan - - 1002 47 Hình 4.1 Một số mô Prowler Matlab Mô giao thức định tuyến Cent Route: Trong phần trình bày thí nghiệm mơ để đánh giá giao thức định tuyến Cent Route Việc thực mô Cent Route đánh giá so với giao thức MintRoute Multihop tiêu chí: khả kết nối mạng, điều khiển overhead, độ dài đường dẫn ổn định, xác suất lặp 2.1 Thiết lập thơng số: Mơ hình mơ mạng lưới gổm 100 mote, phân bố diện tích 100x100m khoảng cách mote 10m Các thông số khác thiết lập: kích thước bảng láng giềng MintRoute Multihop đặt - - 1002 48 mặc định 16 Tỉ lệ cảnh báo định kì hai giao thức 30 giây CentRoute giao thức định tuyến theo u cầu, địi hỏi liệu truyền để trì đường dẫn Vì mô Cent Route chứa liệu truyền đi, với tốc độ gói tin 30 giây cho Mote, tức giống cảnh báo định kì MintRoute Multihop Số lượng tối đa gói tin truyền lại trước liên kết hiệu lực thiết lập 2.2 Thiết lập mơ phỏng: Hình 4.2 thiết kế mơ giao thức định tuyến Cent Route Hình 4.2 Mô giao thức định tuyến CentRoute 2.3 Đánh giá: - - 1002 49 Tỷ lệ kết nối mạng % a Khả kết nối mạng: Số node mode Hình 4.3: Tỉ lệ kết nối mạng CentRoute, MintRote Multihop Từ hình 4.3 cho thấy, với mạng CentRoute kết nối với tỷ lệ cao mật độ Mote láng giềng Tỷ lệ tăng từ 90% Mote láng giềng lên 99,9% mật độ Mote láng giềng 12 trở lên Ngược lại, MintRoute bắt đầu kết nối 97% mật độ thấp đạt tới 99,9% mật độ trung bình Tuy nhiên, mật độ Mote láng giềng vượt kích thước bảng định tuyến tĩnh (16 Mote láng giềng) tỷ lệ kết nối mạng bị suy giảm Với Multihop, hiệu suất kết nối tốt mật độ trung bình (8 – 24 Mote), mật độ cao(24 – 32 Mote) tỷ lệ bị suy giảm cách nhanh chóng Tại mật độ thấp, Multihop không kết nối b Điều khiển overhead: - - 1002 50 Overhead(bytes/s/mote ) Số node mode Hình 4.4: Overhead cho CentRoute, MintRoute Multihop Điều khiển overhead thuật toán định tuyến việc truyền overhead hoạt động sử dụng nhớ chúng Mote Việc truyền overhead MintRoute Multihop cảnh báo định kì node láng giềng tin nhắn quảng bá route Truyền overhead CentRoute có yêu cầu tham gia tham gia chuyển tiếp tin nhắn trả lời, mạng giai đoạn hình thành hay chế sửa chữa gọi Hình 4.4 mơ tả tỉ lệ trung bình overhead/s/motes cho ba giao thức định tuyến Trong mật độ thấp, CentRoute có chi phí cao số ba giao thức Điều chủ yếu chế khơng có khả sửa chữa để tìm đường tốt Khi mạng dần trở nên dầy đặc, CentRoute tìm thấy đường thay tới sink ổn định thiết lập ban đầu overhead giảm xuống Mặt khác, MintRoute Multihop bắt đầu với việc truyền overhead thấp Khi mật độ tăng cao cho kết tuyền overhead tăng lên điểm bão hồ dựa kích thước tối đa mạng - - 1002 51 c Độ dài đường dẫn tính ổn định: Bây tập trung vào độ dài đường dẫn tính chất ổn định Độ dài đường dẫn đo số lượng hop đường, trung bình cho tất mote mạng Độ dài đường dẫn phụ thuộc vào số liệu định tuyến sử dụng Cent Route sử dụng số liệu định tuyến có xu hướng để xây dựng đường ngắn thực chọn đường dẫn hop với kết nối 50% đường dẫn 2-hop có chất lượng cao với hai liên kết 100% MintRoute sử dụng ETX gọi Minimum Transmissions Multihop sử dụng thước đo độ tin cậy cho đường Hình 4.5 cho thấy chiều dài đường dẫn trung bình cho giao thức Ở mật độ thấp nhất, tất giao thức có độ dài đường dẫn Khi tăng mật độ mote, độ dài đường dẫn cho giao thức giảm xuống Điều đáng ý CentRoute tạo đường dẫn ngắn hai giao thức lại Sự khác biệt rõ mật độ mote mạng tăng Hạn chế MintRoute Multihop số lượng node láng giềng vượt giới hạn bảng, hai giao thức không chứa tất thông tin node láng giềng Điều làm cho số node khơng xem xét đến Cent Route khơng có bảng láng giềng nên không ảnh hưởng hạn chế - - 1002 52 Độ dài đƣờng dẫn trung bình Mật độ node láng giềng Hình 4.5 Độ dài đường dẫn trung bình cho CentRoute, MintRoute Multihop Mô giao thức định tuyến End-to-End: Trong phần vào thử nghiệm đánh giá giao thức End-to-End thông qua mô 3.1 Thiết lập thông số: Thời gian truyền suspend-to-on mô cách sử dụng đếm thời gian với độ trễ giây Giá trị timeout cho chế điều khiển độ tin cậy topo thiết lập ban đầu giây Số lượng node sử dụng mô 10 node, lỗi bars cho biết độ tin cậy 95% 3.2 Thiết lập mơ phỏng: Hình 4.6 cho thấy mơ hình thiết lập mơ giao thức end-to-end Đây giao thức định tuyến phổ biến mạng cảm nhận mạng truyền thống - - 1002 53 Hình 4.6 Mô giao thức định tuyến End-to-End 3.3 Đánh giá: - - 1002 54 a Năng lượng tiêu thụ: Hình 4.7 Tổng lượng tiêu thụ cho tất cà node mạng Hình 4.7 cho thấy tổng số lượng tiêu thụ cho tất node mạng, sử dụng chế độ chuyển tiếp lượng suspend-to-on Dựa kết thử nghiệm, lượng chế wake-path hiệu wake-all Hình 4.8 cho thấy tỷ lệ lượng tiêu thụ wake-path/wake-all Theo hình ta thấy, lượng wake-path hiệu 60% so với chế wakeall truyền liệu 400 KB Sự khác biệt trở lên tăng kích thước liệu Khi tăng chiều dài đường dẫn lượng tiêu thụ wake-path tăng - - 1002 55 Tỷ lệ lƣợng tiêu thụ(wake-part/wake-all) Độ dài đƣờng dẫn(số node mode) Hình 4.8 Tỷ lệ lượng tiêu thụ(wake-part/wake-all) b Độ trễ: Thời gian cần thiết cho việc điều khiển topo đánh thức node cần thiết thời gian thành lập đường dẫn DSR thể hình 4.9 Theo dự kiến, độ trễ đánh thức node chế wake-path độc lập với độ dài đường dẫn tất node đánh thức Khi sử dụng chế wake-path, điều khiển topo cần liên lạc với node chờ câu trả lời từ chúng Mặc dù CentRoute sử dụng lớp liên kết tryền lại ln tồn xác suất mát gói tin xác suất gói tin điều khiển bị mát tăng lên số lượng gói tin điều khiển tăng Bộ điều khiển timeout không nhận đượ câu trả lời sau giây Thời gian thành lập đường dẫn DSR đòi hỏi đáng kể chế tự đánh thức phụ thuộc vào độ dài đường dẫn - - 1002 56 Hình 4.9 Thời gian cần thiết cho trình thức dậy node c Độ tin cậy: Hình 4.10 cho thấy kết thử nghiệm độ tin cậy: Hình 4.10 Độ tin cậy Cơ chế độ tin cậy wake-path cho phép thiết lập thành cơng 29 số 30 kết nối với độ tin cậy 96,7% Tuy nhiên, chế độ tin cậy làm giảm đáng kể thời gian cần thiết cho node việc thức dậy - - 1002 57 Kết luận: Trong chương em tiến hành thực mô hai giao thức định tuyến Cent Route End-to-End chương trình mơ Prowler chạy Matlab Qua q trình tiến hành thử nghiệm với việc nghiên cứu số tài liệu, em dưa nhận xét, đánh giá tính hiệu hai giao thức định tuyến so với giao thức khác số tiêu chí hiệu lượng, điều khiển overhead, độ trễ, độ tin cậy… - - 1002 58 KẾT LUẬN Với phát triển vượt bậc khoa học công nghệ năm gần đây, mạng cảm nhận không dây trở thành lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng vô quan trọng Bản đồ án trình bày cách tổng quan cấu trúc mạng cảm nhận khơng dây, thách thức, tình hình phát triển ứng dụng quan trọng đời sống Ngồi em trình bày số giao thức định tuyến mạng cảm nhận không dây Với việc ngày ứng dụng rộng rãi, yêu cầu đặt nhà thiết kế triển khai thiết kế kiến trúc mới, giao thức định tuyến cho hạn chế tiêu thụ lượng khả lưu trữ hạn chế node cảm biến mà đảm bảo độ tin cậy việc truyền tin Trong đồ án này, em nghiên cứu mơ hình kiến trúc hỗn hợp, mơ hình gồm hai lớp thiết bị: - Lớp mote: lớp thiết bị hạn chế lượng, khả lưu trữ lực xử lý - Lớp microservser: lớp thiết bị có lực tính tốn cao, khả lưu trữ lớn giàu lượng Với việc bổ sung thêm lớp thiết bị Microserver, việc định tuyến trở nên phức tạp hơn: để kết nối Mote với Microserver kết nối Microserver với Để giải vấn đề em trình bày hai giao thức định tuyến: Cent Route cho thiết bị lớp Mote giao thức End-to-End cho thiết bị lớp Microserver Cent Route giao thức định tuyến liệu tập trung theo yêu cầu Với việc sử dụng giao thức này, tất liệu tập trung Microserver để xử lý, đó, hạn chế lực xử lý khả lưu trữ Mote loại - - 1002 59 bỏ Đồng thời, với việc tham gia tính tốn, xử lý liệu làm lượng tiêu thụ giảm, trì thời gian sống cho node mạng toàn mạng End-to-End giao thức định tuyến phổ biến mạng nói chung Khi áp dụng cho việc truyền tin Microserver mạng cảm nhận không dây, cần bổ sung cho thiết bị lớp Microserver phát radio thứ hai Để tối ưu hóa việc tiêu thụ lượng, định tuyến End-to-End thực theo chu kì Khi có kiện muốn truyền tin, Microserver bật CPU phát radio để liên lạc Do hạn chế tối đa tiêu hao lượng độ trễ mạng, tăng hiệu suất sử dụng mạng Chương cuối đồ án em tiến hành thực mô hai giao thức trình bày prowler chạy Matlab Qua trình thử nghiệm nghiên cứu tài liệu, em nêu số đánh giá cho tính hiệu hai giao thức so với số giao thức khác Từ cho thấy hiệu sử dụng kiến trúc hỗn hợp mạng cảm nhận khơng dây Tuy có nhiều cố gắng, song thời gian hạn chế lực thân có hạn, đồ án chưa thật hoàn chỉnh Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để án hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! - - 1002 60 Tài liệu tham khảo [1] “Exploiting Heterogeneity for Routing in Wireless Sensor Networks” by Athanasios Stathopoulos(2006) [2] “Exploiting Heterogeneity for Routing in Wireless Sensor Networks” by Thanos Stathopoulos in CENS Seminar Series 6/10/2006 [3] Thanos Stathopoulos, Martin Lukac, Dustin McIntire, John Heidemann, Deborah Estrin, William J Kaiser, “End-to-end Routing for DualRadio Sensor Networks” [4] Thomas Haenselmann, “Sensor Networks” , September 29, 2008 [5] Tang Zhiyong, “End-to-end Routing for Dual-Radio Sensor Networks”, in Dresden, 28th Jan 2008 - - 1002 61 ... triển mạng cảm nhận không dây Nội dung đồ án tóm tắt sau: Chương 1: Trình bày tổng quan mạng cảm nhận không dây, kiến trúc mạng cảm nhận, thách thức lĩnh vực ứng dụng mạng cảm nhận không dây Chương... định, mong nhận góp ý thầy bạn để đồ án hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! - - 1002 CHƢƠNG I – TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHƠNG DÂY nh nghĩa: Mạng cảm nhận khơng dây (WSN) hiểu đơn giản mạng liên... điều khiển truy nhập mạng có ý nghĩa lý luận thực tiễn Mục tiêu đồ án cung cấp nhìn tổng quan mạng cảm nhận không dây; kĩ thuật định tuyến mạng cảm nhận không dây; đồng thời sâu trình bày định tuyến