L ời nói ñầ u
3.5 Xu hướng phát triển của Node cảm biến :
để mạng WSNs có thểựược triển khai rỗng rãi với qui mô lớn, kắch thước, giá thành và công suất tiêu thụ của node phải giảm ựáng kể và sự thông minh của node phải tăng lên. Cần có hệ thống cảm biến kết hợp các kỹ thuật tiên tiên như công nghệ nano, mạng phân bố, thông tin vô tuyến băng rộngẦ
Sự thu nhỏ kắch thước, giá thành là vấn ựề quan trọng hàng ựầu. Sự tắch hợp cảm biến, vi xử lý, nguồn năng lượng và giao tiếp mạng thông tin trên một chip sẽ làm việc trao ựổi dữ liệu giữa cảm biến và môi trường bên ngoài trở nên dễ dàng hơn.
Việc tiêu chuẩn hóa cũng rất quan trọng. Tạo ra các tiêu chuẩn chung sẽ giúp mạng WSNs ứng dụng rộng rãi hơn trong thực tế, có khả năng giao tiếp với các mạng khác, giao diện Internet, cung cấp các dịch vụựa dạng hơn. Các nghiên cứu ựang hướng ựến các kỹ thuật chế tạo cảm biến mới, hệ
thống mạng cảm biến phân bố, tắch hợp cảm biến trong các hệ thống thương mại, hỗ trợ hiệu quả cho các quá trình ra quyết ựịnh.
Chương 4
KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN KHÔNG DÂY
Mạng WSNs có thể sử dụng một số công nghệ truyền dẫn không dây ựược thiết kế sẵn (wireless COTS) như là Bluetooth/Personal Area Networks (PANs), ZigBee, wireless LANs
(WLAN)/hotspots, broadband wireless access (BWA)/Wimax, và 3G.
4.1 Quá trình truyền sóng :
Truyền sóng radio dùng trong mạng WSN thường dưới dạng trực tiếp hay không gian tự do. Sóng phát ra từ nguồn, ựi theo tất cả các hướng theo ựường thẳng, năng lượng thay ựổi tỉ lệ nghịch với khoảng cách [1/(distance)2]; suy hao trong môi trường không phải là không gian tự do (như cáp ựồng trục, vật liệu xây dựng, tòa nhà, vật cảnẦ).
Hình 4.1: Mô hình truyền sóng
Có thể chia làm 3 thông sốảnh hưởng ựến quá trình truyền sóng :
Ớ Phản xạ (Reflection): sóng có bước sóng ựủ lớn so sánh ựược với vật thể,bề mặt nhẵn. Sự
Ớ Sự phân bố rải (Scattering) : các vật thể có kắch thước nhỏ hơn bước sóng nằm trên ựường truyền sóng .Các bề mặt nhám, gồ ghề, nhỏ có thể gây ra hiện tượng này.
Những hiện tượng này gây ra méo dạng và giảm công suất tắn hiệu. Sự dao ựộng năng lượng tắn hiệu gây ra do tắn hiệu thu ựược là sự kết hợp sóng phản xạ từ các hướng khác nhau và các thành phần nhiễu xạ, phân bố rải với tắn hiệu hướng trực tiếp. Gọi là nhiễu ựa ựường (multipath).điều này
ảnh hưởng ựến cả máy thu di ựộng lẫn cốựịnh, máy thu ựặt trong nhà hay ngoài trời. Sự suy hao do
ựặc tắnh sóng ựiện từ suy hao theo khoảng cách gọi là large-scale ; sự suy giảm do sự di chuyển máy thu, phản xạ, tán sắc hay phân bố rải gọi là small-scale.
đặc tắnh kênh truyền thay ựổi theo không gian và thời gian. Tất cả các hiện tượng nói trên ảnh hưởng khá lớn ựến công suất máy thu nhận ựược, dù là thiết bị cốựịnh, tắn hiệu thu ựược vẫn có thể
bị suy giảm, bởi vì sử di chuyển của các vật thể xung quanh.
Dạng vật liệu Tần số Suy hao truyền dẫn(dB)
Gỗ 800 MHz 5-6 GHz 4-7 9-18 Gạch 4-6 GHz 14 Bê tông 2.4 GHz 5 GHz 5 5-10 đá vôi, thạch cao 2.4 GHz 5 GHz 3 5 Sàn bằng gỗ 5 GHz 9 Sàn bằng bê tông 900 MHz 13
Bảng 4.1: dẫn ra một số suy hao ựường truyền do vật liệu làm nhà theo tần số
Hình 4.2 : Minh họa quá trình truyền sóng.
Máy thu nhận ựược nhiều tắn hiệu cùng lúc-tắn hiệu gốc và phản xạ, tán sắcẦ(như trên hình 4.2), do ựó có thể không phân biệt ựược tắn hiệu cần thu. Tuy nhiên, dời anten máy phát hoặc máy thu khỏi vị trắ hiện tại một vài inches có thể cải thiện ựáng kể chất lượng tắn hiệu. Vấn ựềựa ựường trong cao tần có thể bớt ảnh hưởng bằng cách nâng cao chất lượng của các thiết kế sau:
Ớ Thiết kế hệ thống vô tuyến
Ớ Dùng dạng tắn hiệu ựiều chế thắch hợp
Ớ Môi trường, các tòa nhà cũng ảnh hưởng lớn ựến quá trình truyền sóng
Ngoài ra,còn có các can nhiễu lẫn nhau giửa các kỹ thuật khác nhau. Vắ dụ chuẩn IEEE 802.15.1 Blutooth có thể can nhiễu với chuẩn IEEE 802.11b/g.