Giảm nghẽn dữ liệu trong iot

Luận văn tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Giảm nghẽn liệu IoT NGUYỄN TRUNG KIÊN Kiennguyen7991@gmail.com Ngành Kỹ thuật Viễn Thông Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hữu Phát Chữ ký GVHD Viện: Điện Tử - Viễn Thông Hà Nội, 5/2021 Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Nguyễn Trung Kiên Đề tài luận văn: Giảm nghẽn liệu IoT Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông Mã số SV: CA180269 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày… .………… với nội dung sau: - Bố cục trình bày, lỗi tả, font chữ, màu chữ Thay Hình ảnh rõ nét kèm thích rõ ràng Tài liệu tham khảo liệt kê xác Chương 4: Mô đánh giá hiệu giao thức DMAC với SMAC Nhận xét đánh giá kết mô so với báo tham khảo Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lâp – Tự – Hạnh phúc LUẬN VĂN THẠC SĨ - Đề tài: Giảm nghẽn liệu IoT Tác giả: (Họ tên, nơi đào tạo): Nguyễn Trung Kiên Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Người hướng dẫn 1: (Họ tên, học vị, chức danh): TS Nguyễn Hữu Phát Đơn vị: (Khoa, viện, trường): Viện Điện Tử Viễn Thông, ĐH Bách Khoa Hà Nội Người hướng dẫn 2: (Họ tên, học vị, chức danh) Đơn vị: (Khoa, viện, trường) Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, phát triển internet, truyền thông công nghệ thông tin kết hợp với tiến khoa học kỹ thuật tạo điều kiện cho hệ cảm biến mới, với giá thành thấp, khả triểu khai quy mơ lớn với độ xác cao Công nghệ điều khiển cảm biến gồm: Cảm biến dây, cảm biến trường điện từ, cảm biến tần số vô tuyến, cảm biến quang điện hồng ngoại, laser rada cảm biến định vị dẫn đường Nhờ có tiến nhanh chóng khoa học công nghệ phát triển lĩnh vực thiết kế cảm biến, vật liệu cho phép làm giảm kích thước, trọng lượng chi phí sản xuất đồng thời tăng khả hoạt động độ xác Hiện người ta tập trung triển khai mạng cảm biến để áp dụng vào sống hàng ngày liên quan đến bảo vệ cơng trình trọng yếu, chăm sóc sức khỏe, bảo vệ mơi trường, lượng, an toàn thực phẩm, sản xuất, nâng cao chất lượng sống kinh tế Trong tương lai không xa, ứng dụng mạng cảm biến trở thành phần thiếu sống người phát huy hết điểm mạnh mà khơng phải mạng có mạng cảm biến Hiện nay, khái niệm IoT công nghệ cảm biến không dây trở nên quen thuộc ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống người, đặc biệt nước phát triển có khoa học cơng nghệ tiên tiến Tuy nhiên, công nghệ chưa áp dụng cách rộng rãi nước ta, điều kiện kỹ thuật kinh tế, nhu cầu sử dụng Một vấn đề quan trọng mạng cảm biến lượng việc nghẽn mạng thu thập liệu từ node cảm biến trung tâm xử lí Do em tìm hiểu vấn đề: “Giảm nghẽn liệu IoT” Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Hữu Phát – Viện Điện tử viễn thông Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn em trình thực luận văn Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Trung Kiên Mã số SV: CA180269 Học viên lớp cao học Kỹ thuật viễn thông 2018A - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan nội dung đề tài “Giảm nghẽn liệu IoT” tự tìm hiểu, nghiên cứu thực hướng dẫn Tiến sỹ Nguyễn Hữu Phát Mọi trích dẫn tài liệu tham khảo mà sử dụng có ghi rõ nguồn gốc Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Tác giả luận văn Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp TÓM TẮT LUẬN VĂN Nội dung luận văn nghiên cứu mô giao thức DMAC (Data Gathering Medium Access Control), giao thức tiết kiệm lượng giảm nghẽn thu thập liệu mạng cảm biến không dây, phần IoT Kết mô cho thấy giao thức DMAC giảm đáng kể thời gian nghẽn cách hiệu thu thập liệu mạng cảm biến không dây Nội dung luận văn gồm bốn chương: Chương 1: Tổng quan IoT Chương 2: Tổng quan mạng cảm biến không dây Chương 3: Phương pháp giảm nghẽn mạng cảm biến không dây Chương 4: Kết mô nhận xét, đánh giá Học Viên Ký Ghi rõ họ tên Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp ABSTRACT The thesis is to study and to simulate DMAC protocol (Data Gathering Medium Access Control), a congestion protocol for data gathering on WSNs (Wireless Sensor Networks) (IoT) Simulation results show that by exploiting the application- specific structure of data gathering trees in sensor networks, DMAC provides significant reduce congestion while ensuring high data reliability The thesis includes four chapters: Chapter 1: Introduction to Internet of Things Chapter 2: Introduction to Wireless Sensor Networks Chapter 3: Reduce congestion in Wireless sensor networks Chapter 4: Simulation results Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT LUẬN VĂN ABSTRACT DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ 11 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU 12 DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IOT 15 1.1 Định nghĩa 15 1.2 Khái niệm IoT 15 1.3 Kỹ thuật sử dụng 16 1.4 Đặc điểm yêu cầu kỹ thuật 17 1.4.1 Đặc tính 17 1.4.2 Yêu cầu mức high-level hệ thống IOT 18 1.4.3 Mơ hình hệ thống IOT 19 1.5 Các ứng dụng IoT 21 1.5.1 Ứng dụng lĩnh vực vận tải 21 1.5.2 Ứng dụng lĩnh vực sản xuất nông nghiệp 22 1.5.3 Ứng dụng nhà thông minh 23 1.6 Kết Luận Chương CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 2.1 Giới thiệu chung mạng cảm biến không dây 24 25 25 2.1.1 Phân loại mạng cảm biến không dây 26 2.1.2 Đặc điểm mạng cảm biến không dây 27 2.1.3 Các tiêu mạng cảm biến không dây 27 2.1.4 Ứng dụng mạng cảm biến không dây 28 Tổng quan kĩ thuật mạng cảm biến không dây 31 2.2 2.2.1 Node cảm biến 31 2.2.2 Kĩ thuật truyền dẫn vô tuyến 32 2.2.3 Các giao thức điều khiển truy nhập mạng cảm biến không dây 35 2.3 Kết luận Chương 37 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢM NGHẼN TRONG THU THẬP DỮ LIỆU CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 39 3.1 Sự gián đoạn trình chuyển tiếp liệu 39 3.2 Thiết kế giao thức DMAC (Data Gathering Medium Access Control) 41 Nguyễn Trung Kiên – CA180269 Luận văn tốt nghiệp 3.2.1 Lịch ngủ / thức đan xen 41 3.2.2 Cờ báo liệu 43 3.2.3 Cơ chế dự báo liệu 43 3.2.4 Cơ chế “More to Send packet” 44 3.3 Kết Luận Chương CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ GIAO THỨC DMAC 45 46 4.1 Xây dựng thiết lập thông số mạng cảm biến không dây 46 4.2 Kết mô 47 4.3 Nhận xét đánh giá kết 50 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 Nguyễn Trung Kiên – CA180269 10 Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢM NGHẼN TRONG THU THẬP DỮ LIỆU CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY Nội dung chương trình bày ngun nhân gây nghẽn thu thập liệu mạng cảm biến giải pháp để khắc phục làm giảm nghẽn 3.1 Sự gián đoạn trình chuyển tiếp liệu Do lưu lượng truyền tải nhiều ứng dụng mạng cảm biến nhỏ hầu hết thời gian node thường muốn tắt radio khơng tham gia vào trình truyền liệu Đề xuất đưa đặt node nhàn rỗi vào trạng thái tiết kiệm lượng chuyển mạch sang chế độ hoạt động có yêu cầu kết nối xảy Giao thức SMAC [2] cung cấp chu kì ngủ/ thức cho node cảm biến Trong thời gian ngủ node tắt “radio” thời gian hoạt động node bật “radio” để gửi nhận gói tin Mặc dù nhiệm vụ chu kì SMAC tiết kiệm lượng cịn có ba nhược điểm sau cần khắc phục: Nó làm tăng thời gian trễ việc chuyển tiếp gói tin Một node trung gian phải chờ node nhận liệu thức dậy trước chuyển tiếp gói tin Điều gọi sleep latency SMAC [2] Sleep latency tăng tương ứng với số bước nhảy (hop) với dại lượng khơng đổi chu kì hoạt động Chu kì hoạt động cố định khơng phù hợp với thay đổi lưu lượng mạng khơng dây Một chu kì hoạt động cho lưu lượng tải cao gây lãng phí lượng ngược lại lưu lượng tải thấp gây trễ tín hiệu Việc cố định chu kì hoạt động gây xung đột Nếu node lân cận chuyển sang trạng thái hoạt động thời điểm, tất tranh giành kênh truyền xảy xung đột Vấn đề gián đoạn chuyển tiếp liệu tồn kỹ thuật chu kì hoạt động ngủ /thức phạm vi lắng nghe bị giới hạn độ nhạy thu Các Nguyễn Trung Kiên – CA180269 39 Luận văn tốt nghiệp node nằm phạm vi lắng nghe máy thu máy phát không nhận biết liệu truyền mạng ngủ sau hết chu kì hoạt động Quá trình chuyển tiếp liệu bị dừng lại gói tin phải chờ đến chu kì hoạt động gây trễ Giả sử thời gian hoạt động chu kì đủ dài để truyền gói tin Trong SMAC [2], node máy thu nhận biết có liệu truyền mạng tăng thời gian hoạt động Nhưng node khác mơ hình multihop chuyển trạng thái ngủ sau hết chu kì hoạt động dẫn đến gián đoạn q trình chuyển tiếp gói tin nút gốc (sink) node phải đợi đến chu kì hoạt động Hoạt động giao thức SMAC theo chế “adaptive listening” mơ tả hình 3.1 Hình 3.1: Minh họa hoạt động giao thức SMAC [5] Có chuỗi node với nguồn bên trái sink bên phải Chúng ta giả sử thời gian hoạt động đủ để truyền gói tin Với chế Adaptive Listening, node (node cha) máy thu nhận tin ACK CTS sau tiếp tục hoạt động node khác ngủ sau chu kì hoạt động Nếu nút nguồn có nhiều gói tin cần gửi đi, gói tin chuyển tiếp qua bước trễ giảm nửa Phạm vi lắng nghe / can thiệp thông số hữu ích kết lãng phí lượng Phạm vi lắng nghe lớn độ trễ giảm có nhiều node đường truyền nhận biết có truyền dẫn Nguyễn Trung Kiên – CA180269 40 Luận văn tốt nghiệp liệu mạng Tuy nhiên phạm vi lắng nghe lớn lại dẫn đến có nhiều node khơng tham gia vào trình chuyển tiếp liệu tiếp tục hoạt động gây lãng phí lượng Chúng ta cần giao thức MAC đảm bảo tất node đường truyền liệu hoạt động node khơng tham gia vào q trình truyền liệu ngủ để tiết kiệm lượng Giao thức DMAC đề xuất để giải vấn đề 3.2 Thiết kế giao thức DMAC (Data Gathering Medium Access Control) 3.2.1 Lịch ngủ / thức đan xen Trong mạng cảm biến không dây node gửi liệu từ node nguồn tới sink theo cấu trúc thu thập liệu xây dựng phương pháp định tuyến Cấu trúc thay đổi suốt thời gian sống mạng song giả sử node cố định cấu trúc thu thập liệu ổn định khoảng thời gian xác định Hướng liệu thu thập liệu theo hướng từ nguồn tới sink Tất node khác sink chuyển tiếp gói liệu nhận đến node Một chìa khố quan trọng việc thiết kế MAC node thu thập liệu có lịch ngủ / thức đan xen liêu chuyển tiếp liên tục từ nguồn tới sink Trong DMAC xếp xen kẽ lịch hoạt động node thu thập liệu hình 3.2 Hình 3.2: Mơ tả lịch hoạt động xen kẽ giao thức DMAC [5] Nguyễn Trung Kiên – CA180269 41 Luận văn tốt nghiệp Khoảng thời gian tách thành trình nhận, gửi ngủ Trong trạng thái nhận liệu node kì vọng nhận gói tin gửi tin ACK node gửi liệu Trong trạng thái hoạt động node cố gắng gửi tin tới node nhận tin ACK Trong trạng thái ngủ node tắt “radio” để tiết kiệm lượng Lịch hoạt động xen kẽ có bốn thuận lợi sau: Kể từ node đường thu thập liệu thức dậy gói tin chuyển tiếp liên tục tới sink, thời gian trễ giảm Một yêu cầu thời gian hoạt động lâu phát tán tất đường tới sink, tất node đường thu thập liệu làm tăng chu kì hoạt động kịp thời Kể từ thời gian hoạt động tách xung đột kênh truyền giảm.4 Chỉ node đường thu thập liệu phải tăng chu kì hoạt động họ cịn node khác giữ chu kì hoạt động thấp để tiết kiệm lượng Để giảm va chạm suốt khoảng thời gian truyền liệu node có mức cây, node phải chờ khoảng thời gian BP (back off period) cộng với khoảng thời gian ngẫu nhiên cửa sổ tranh chấp (contention window) trước truyền gói tin Khi node nhận gói tin đợi khoảng thời gian ngắn SP (short period) sau gửi trở lại tin ACK Với BP > SP để đảm bảo không xảy va chạm tiếp nhận ACK Dựa vào thông tin chiều dài khoảng thời gian truyền nhận liệu tính sau: µ = BP + CW + DATA + SP + ACK (3.1) Trong CW kích thước cố định cửa sổ tranh chấp µ: thời gian truyền nhận liệu DATA thời gian truyền gói tin ACK thời gian truyền gói tin ACK Nguyễn Trung Kiên – CA180269 42 Luận văn tốt nghiệp 3.2.2 Cờ báo liệu Khi node có nhiều gói tin cần gửi tăng thời gian hoạt động yêu cầu node khác đường thu thập liệu phải tăng thời gian hoạt động Một cờ “more data flag” thêm vào mào đầu giao thức MAC biết yêu cầu việc tăng thêm thời gian hoạt động Trước node trạng thái “sending” gửi gói tin thiết lập cờ “more data” đệm khơng trống rỗng nhận gói tin từ trước với cờ “more data” thiết lập Khi nhận gói tin kiểm tra cờ more data gói tin nhận được, cờ “more data” thiết lập thiết lập cờ “more data” tin ACK gửi Với kĩ thuật “slot-by-slot” Giao thức DMAC phản ứng kịp thời với thay đổi tốc độ truyền liệu đáp ứng hiệu lượng làm giảm độ trễ truyền liệu 3.2.3 Cơ chế dự báo liệu Xét ví dụ node C có hai node A B Cả hai node có gói tin cần gửi sau khoảng thời gian Tại khoảng thời gian gửi liệu có node chiếm kênh gửi liệu Giả sử node A chiếm kênh truyền liệu node C đệm node A trống (vì có gói liệu) khơng có cờ “more data” thiết lập Node C ngủ sau việc truyền liệu kết thúc mà khơng có hoạt động node B phải đợi đến chu kì hoạt động Kết gói tin từ B bị trễ Cơ chế Dự báo liệu đặt để giải vấn đề Một node sau nhận gói liệu, sau thực việc chuyển tiếp gói liệu quay trở lại trạng thái nhận liệu Nếu khoảng thời gian nhận thêm vào khơng nhận gói tin quay trở trạng thái ngủ Khi node trạng thái “sending”, suốt thời gian chờ, tình cờ nghe tin ACK từ node cha thu thập liệu hiểu “sending slot” thực node anh em node cha thực việc thêm “receiving slot” sau 3𝜇𝑠 Trong “slot” thêm vào gửi gói tin tới node cha Nguyễn Trung Kiên – CA180269 43 Luận văn tốt nghiệp 3.2.4 Cơ chế “More to Send packet” Giả sử hai node A B thuộc phạm vi ảnh hưởng có node cha khác thu thập liệu Giả sử A chiếm kênh gửi liệu tới node cha Node B khơng thể gửi gói tin phải đợi đến chu kì sau Điều gây trễ thu thập liệu Nó gọi MTS (More to Send packet) Gói tin MTS ngắn với ID đích cờ Nếu cờ thiết lập gọi yêu cầu MTS, set là xóa MTS Một node gửi yêu cầu MTS cho node cha hai trường hợp sau xảy ra: Đầu tiên khơng thể gửi gói tin kênh bị chiếm đợi thời gian nhận thấy không đủ thời gian để gửi gói tin khơng nghe tin ACK từ node cha Nó cho kênh bị chiếm node khác Khi nhận tin yêu cầu MTS từ node Điều nhằm lan truyền u cầu MTS tới tất node đường Yêu cầu MTS gửi lần trước xóa MTS gửi Một node gửi tin xóa MTS trường hợp sau: Bộ đệm trống Các tin yêu cầu MTS nhận từ node xóa Nó gửi yêu cầu MTS tới node cha trước chưa gửi tin xóa MTS Một node gửi nhận tin xóa MTS tiếp tục thức dậy định kì 3𝜇 chuyển chu kì hoạt động sau gửi tin xóa MTS tới node cha tất tin yêu cầu MTS nhận node trước xóa Nguyễn Trung Kiên – CA180269 44 Luận văn tốt nghiệp 3.3 Kết Luận Chương Chương cho ta thấy việc nghẽn liệu thu thật liệu mạng cảm biến khơng dây có yếu tố ảnh hưởng trực tiếp việc gián đoạn, trễ trình thu thập chuyển tiếp liệu Trong giao thức MAC (Medium Access Control) trước đây, việc sử dụng chu kì hoạt động ngủ / thức gây gián đoạn việc chuyển tiếp liệu từ nguồn trạm xử lí trung tâm Do giao thức DMAC đề xuất để giải vấn đề đảm bảo tất gói tin chuyển tiếp liên tục trạm xử lí trung tâm việc sử dụng lịch ngủ/ thức xen kẽ cho tất node đường chuyển tiếp liệu trung tâm Giao thức DMAC điều chỉnh chu kì hoạt động để phù hợp với lưu lượng mạng Cơ chế dự đoán liệu “More to Send packet” đề xuất để giảm bớt vấn đề liên quan đến tranh chấp kênh truyền Kết mô cho thấy giao thức DMAC giảm đáng kế thời gian trễ tiết kiệm lượng hiệu thu thập liệu Nguyễn Trung Kiên – CA180269 45 Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ GIAO THỨC DMAC 4.1 Xây dựng thiết lập thông số mạng cảm biến khơng dây Chương trình mơ xây dựng phần mềm Visual Studio C Các thông số mạng cảm biến thiết lập bảng 4.1: Bảng 4.1: Thông số mạng cảm biến Tên gọi Thơng số kỹ thuật Kích thước mạng cảm biến 500m x 600 m Băng thơng 100Kbps Bán kính truyền dẫn node 25 m Bán kính cảm biến node 20 m Năng lượng ban đầu node 10 J Thời gian trạng thái nhận liệu (Rx) 15 ms Thời gian trạng thái truyền liệu (Tx) 15 ms Thời gian ngủ 180 ms Giả thiết đường truyền khơng có lỗi lượng tiêu thụ cho truyền nhận gói tin node xác định theo công thức: ET  i, j   l *( Eelec  Eamp d ), (4.1) ER  l * Eelec (4.2) Trong ET: Năng lượng tiêu thụ việc truyền gói liệu, ER: Năng lượng tiêu thụ việc nhận gói liệu Eelec = 50nJ/bit tiêu thụ chạy máy phát máy thu Eamp = 10pJ/bit.𝑚2 Efs = 0.0013pJ/bit/m4 lượng tiêu thụ cho bit khuếch đại máy phát Kích thước gói tin 100 byte lượng tiêu thụ để nhận gói tin là: ER  100*8*50  40000  nJ  = 40 (mJ) (4.3) Tỉ lệ lượng tiêu thụ trình nhận liệu trình nhàn rỗi là: Rx: Idle = 1: 0.88 Nguyễn Trung Kiên – CA180269 (4.4) 46 Luận văn tốt nghiệp 4.2 Kết mô Thực mô với số lượng node khác nhau, số lượng packet (sự kiện) thời điểm cố định 25, thời gian năm phút thu kết sau: Bảng 4.2: Thời gian trễ trung bình (ms) Số lượng node mạng 50 70 100 150 200 300 500 523 570 685 769 861 DMAC 312 433 SMAC 744 1356 1410 1448 1556 1626 2168 SMAC DMAC 2500 TIME DELAY (MS) 2000 1500 1000 500 50 70 100 150 200 300 500 SỐ LƯỢNG CÁC NODE MẠNG Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn thời gian trễ trung bình Nguyễn Trung Kiên – CA180269 47 Luận văn tốt nghiệp - Kết mơ [13]: Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn thời gian trễ trung bình [13] Bảng 4.3: Tổng lượng tiêu thụ (J) Số lượng node mạng 50 70 DMAC 30 207 340 513 700 1088 1802 SMAC 228 253 432 719 934 1394 2335 100 150 200 300 DMAC 500 SMAC 2500 ENERGY(J) 2000 1500 1000 500 50 70 100 150 200 300 500 SỐ LƯỢNG CÁC NODE MẠNG Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn tổng lượng tiêu thụ Nguyễn Trung Kiên – CA180269 48 Luận văn tốt nghiệp - Kết mơ [13]: Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn tổng lượng tiêu thụ [13] Bảng 4.4: Số lượng packet (sự kiện) nhận thời gian mô phỏng: Số lượng node mạng 50 70 100 150 200 300 500 DMAC 24 24 27 24 22 22 24 SMAC 17 19 13 14 17 16 16 SMAC DMAC 30 PACKET DELIVERY 25 20 15 10 50 70 100 150 200 300 500 SỐ LƯỢNG CÁC NODE MẠNG Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn số lượng packet nhận Sink Nguyễn Trung Kiên – CA180269 49 Luận văn tốt nghiệp 4.3 Nhận xét đánh giá kết - Dựa vào hình 4.1 hình 4.2, thấy giao thức DMAC hiệu SMAC việc giảm trễ thu thập liệu Giao thức DMAC có độ trễ thấp hơn, lượng tiêu thụ khoảng thời gian số lượng packet truyền đến SINK nhiều SMAC giao thức DMAC điều chỉnh chu kì hoạt động để phù hợp với lưu lượng mạng Cơ chế dự đoán liệu “More to Send packet” đề xuất để giảm bớt vấn đề liên quan đến tranh chấp kênh truyền - Dựa vào Hình 4.3 thấy giao thức DMAC tiêu thụ lượng SMAC Giao thức DMAC tiết kiệm lượng SMAC đến 30% - Dựa vào Hình 4.5 thấy giao thức DMAC nhận nhiều packet SMAC cho thấy DMAC giảm đáng kể việc giảm nghẽn thu thập liệu - Do thời gian Thông số mạng cảm biến ban đầu mô luận án báo tham khảo [13] khác nên Đồ thị biểu diễn kết mô luận án kết mô báo [13] có kết khác tổng thể đường biểu diễn tương tự Vì dẫn đến kết mơ ghi nhận tin cậy Nguyễn Trung Kiên – CA180269 50 Luận văn tốt nghiệp KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Cơng nghệ IoT nói chung mạng cảm biến khơng dây nói riêng hứa hẹn tạo ứng dụng đầy tiềm năng, áp dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, mà công nghệ khác nhiều hạn chế Tuy nhiên để triển khai mạng người thiết kế hệ thống yêu cầu phải nắm bắt nhân tố tác động đến mạng, nhược điểm cần phải khắc phục có yếu tố nghẽn trễ việc thu thập liệu Trên sở nghiên cứu trên, ta thấy giao thức DMAC phương pháp đạt hiệu cao việc giảm nghẽn thu thập liệu mạng cảm biến không dây Kết mô cho thấy giao thức DMAC đạt kết tốt việc giảm nghẽn thu thập liệu mạng cảm biến không dây Do thời gian điều kiện hạn chế nên thời gian em cố gắng tiến hành thử nghiệm giao thức DMAC thực tế để đánh giá kết thu qua thực nghiệm Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hữu Phát tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Nguyễn Trung Kiên – CA180269 51 Luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Woo and D Culler, “A transmission control scheme for media access in sensor networks,” in 7th Mobicom, pp 221-235, July 2001 [2] W Ye, J Heidemann, and D Estrin, “Medium access control with coordinated, adaptive sleeping for wireless sensor networks,” IEEE/ACM Transactions on Networking (TON), vol 12, no 3, pp 493-506, 2004 [3] J Li, C Blake, D Couto, H Lee, and R Morris, “Capacity of Adhoc wireless networks,” in 7th ACM Mobicom, pp 61-69, July 2001 [4] T V Dam, K Langendoen, “An adaptive energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks,” in 1st Sensys, pp 171-180, Sept 2003 [5] I Demirkol, C Ersoy, and F Alagoz “MAC protocols for wireless sensor networks: a survey” IEEE Commun Magazine, vol 44, April 2006 [6] J Elson, L Girod, and D Estrin, “Find- grained network time synchronization using reference broadcasts,” in ACM SIGOPS, pp 147-163, 2002 [7] R Zheng, J C Hou, and L Sha, “Asynchronous wakeup for Adhoc networks,” in ACM MobiHoc, pp 35-45, 2003 [8] E S Jung and N H Vaidya, “An energy efficient MAC protocol for wireless LANs, ”IEEE Infocom, pp 11756-1764, 2002 [9] C Intanagonwiwat and R Govindan, D Estrin, “Directed diffusion: a scalable and robust communication paradigm for sensor networks,” in MobiCom, pp 5667, 2000 [10] V Raghunathan, C Schurgers, S Park, and M B Sri- vastava, “Energyaware wireless microsensor networks”, IEEE Signal Processing Magazine, vol 19, no 2, pp 40-50, 2002 [22] Rungrot Sukjaimuk, Quang Ngoc Nguyen and Takuro Sato, “A Smart Congestion Control Mechanism for the Green IoT Sensor – Enabled Information – Centric Networking, 30 August 2018 [11] K Sohraby, D Minoli and T Znati, “Wireless Sensor Networks – Technology, Protocols and Application”, John Wiley & Sons Inc.,2007 [12] Tham khảo Internet Nguyễn Trung Kiên – CA180269 52 Luận văn tốt nghiệp [13] Nguyễn Thanh Hải*, Nguyễn Hữu Phát, Trần Quang Vinh, “An adaptive energy efficient and low latency for data gathering in wireless sensor networks”, in NAFOSTED, 102.04-2012.06 Nguyễn Trung Kiên – CA180269 53 ... PHƯƠNG PHÁP GIẢM NGHẼN TRONG THU THẬP DỮ LIỆU CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY Nội dung chương trình bày nguyên nhân gây nghẽn thu thập liệu mạng cảm biến giải pháp để khắc phục làm giảm nghẽn 3.1 Sự... giao thức tiết kiệm lượng giảm nghẽn thu thập liệu mạng cảm biến không dây, phần IoT Kết mô cho thấy giao thức DMAC giảm đáng kể thời gian nghẽn cách hiệu thu thập liệu mạng cảm biến không dây... 2.3 Kết luận Chương 37 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢM NGHẼN TRONG THU THẬP DỮ LIỆU CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 39 3.1 Sự gián đoạn trình chuyển tiếp liệu 39 3.2 Thiết kế giao thức DMAC (Data Gathering