: truyền và truv cập dữ liệu
3.1.Phương pháp đánh giá
Để nghiên cứu tiến hành một cách có hệ thống, có kết quả đánh giá chính xác, trong luận văn trình bày theo thứ tự:
- Trình bày về khái niệm, kiến trúc của mạng cảm biến không dây; các giao thức và hệ điều hành sử dụng để mô phỏng mạng cảm biến không dây năng lượng thấp.
- Thực hiện mô phỏng để xác định các tham số ảnh hưởng đến hiệu năng của giao thức RPL trong mạng cảm biến không dây năng lượng thấp
- Lập thống kê, phân tích số liệu, đưa ra các đánh giá và khuyến nghị
3.1.1. Mô hình đánh giá
Giao thức RPL có nhiều tính năng linh hoạt, được sử dụng nhiều trong các ứng dụng. Nó hỗ trợ hàng loạt các tham số cho các hàm mục tiêu (OF). Đầu tiên các định các tham số ảnh hưởng đến các hàm mục tiêu. Với mục đích đánh giá hiệu năng của giao thức định tuyến RPL, trong luận văn này tôi chọn mô phỏng mạng cảm biến không dây với số lượng node vừa đủ để thống kê đánh giá.
Để mô phỏng tôi chọn công cụ mô phỏng Cooja trong hệ điều hành Contiki dễ dàng quản lý, quan sát các tham số, tỷ lệ lỗi; các mô phỏng có thể tiến hành lặp đi lặp lại với sự thay đổi giá trị các tham số.
3.1.2. Kết quả phân tích
Mục tiêu của kết quả phân tích là đánh giá ảnh hưởng của các tham số trong giao thức RPL đối với các đại lượng như độ trễ mạng (Latency), mức độ tiêu thụ năng lượng (Energy Consumption)... và xác định nguyên nhân làm thay đổi các đại lượng này.
Trong quá trình mô phỏng, có các yếu tố làm ảnh hưởng đến kết quả mô phỏng:
- Các yếu tố nội tại bên trong mô hình mô phỏng đảm bảo các biến độc lập ảnh hưởng trực tiếp đến các biến phụ thuộc. Việc kiểm soát các yếu tố này đảm bảo kết quả phân tích chính xác do đó cần lựa chọn công cụ tối ưu.
- Các yếu tố bên ngoài như sắp xếp thứ tự các thử nghiệm, điều kiện môi trường, thời gian đo. Mạng cảm biến không dây có thể bị ảnh hưởng bởi sóng wifi, gây thất thoát cho mạng. Để khắc phục điều này, công cụ mô phỏng Cooja cung cấp việc thống kê
chính xác, tránh được sự ảnh hưởng của môi trường bên ngoài.
- Cách phân tích cũng ảnh hưởng đến kết quả đánh giá, do đó cần xác định chính xác các biến độc lập và biến phụ thuộc.
3.1.3. Phương pháp đánh giá
Đầu tiên ta đánh giá so sánh các hàm mục tiêu OFO và ETX qua việc thay đổi giá trị của các tham số DIO Interval Minimum, DIO Interval Doubling, Duty Cycling Interval và Frequency of Application Message (tần suất gửi thông điệp của ứng dụng), sau đó thông kê các đại lượng: Mức độ tiêu thụ năng lượng (Energy Consumption), độ trễ của mạng (Network Latency), quản lý lưu lượng (Control Traffic Overhead)...
a) Đơn vị đánh giá hiệu suất
+ Thời gian thiết lập mạng: Các node trong mạng cảm biến cần phải tạo thành một kiến trúc để kết nối với nhau. Do đó thời gian thiết lập mạng là một đại lượng quan trọng để đánh giá hiệu năng của giao thức định tuyến RPL trong mạng cảm biến không dây. Thời gian thiết lập của DAG trong giao thức RPL được định nghĩa là khoảng thời gian cần thiết để các node tham gia vào DAG.
+ Quản lý lưu lượng: Bao gồm các thông điệp DIO, DIS và DAO phát sinh bởi các node để kiểm soát lưu lượng.
+ Mức độ tiêu thụ năng lượng:
+ Độ trễ mạng: là thời gian để gói tin được được truyền từ node đến sink, là độ trễ trung bình của tất cả các gói tin trong mạng.
+ Tỷ lệ truyền các gói tin: Là số gói tin trung bình nhận được ở sink. b) Các tham số
+ DIO Interval Minimum: Tham số này kiểm soát tỷ lệ truyền các thông điệp DIO. Các thông điệp DIO được truyền càng nhanh thì thời gian thiết lập mạng càng nhanh chóng. Tham số này ảnh hưởng đến toàn bộ hiệu năng của giao thức. Trong Contiki, tham số này được thiết lập bới RPL_DIO_INTERVAL_MIN
+ DIO Doubling Interval: là khoảng thời gian DIO Minimum có thể tăng lên gấp đôi, hỗ trợ trong mạng cảm biến năng lượng thấp. Tham số này được thiết lập bởi RPL DIO INTERVAL DOUBLING.
+ Duty Cycling Interval: Tham số này được sử dụng để thiết lập số lần cảm nhận trong một giây đối với bất kỳ kết nối nào. Tham số này được thiết lập bởi
+ Tần suất gửi thông điệp ứng dụng: Là tỷ lệ thông điệp mức ứng dụng được gửi từ node đến sink. Tham số này được thiết lập bởi SEND_TIME.
3.2. Cài đặt mạng
Trong mô hình mô phỏng gồm 80 client và 01 server hoạt động như một nút gốc DODAG. Server sử dụng một ứng dụng mẫu udp-server.c còn client sử dụng udp- client.c. Chương trình sử dụng một plugin có tên là Contiki Test Editor để ghi lại thời gian mô phỏng và kết thúc mô phỏng sau một khoảng thời gian xác định. Plugin này tạo ra một file log COOJA.testlog, được sử dụng để phân tích kết quả mô phỏng.
Các tham số của mô hình mô phỏng như sau:
Tham so Giá trị Start delay 65s Randomness 2s Total Packets 32115 RPL MOP NO_DOWNWARD_ROUTE OF OF0, ETX DIO Min 12 DIO Doubling 8
RDC Chanel Check Rate 16
Send Interval 4s RX Ratio 30-100% TX Ratio 100% TX Range 50m Interference Range 55m Simulation Time 1 hr
Client Node
Bảng 3.1: Các tham số mô phỏng
Tham số Send Interval thể hiện khoảng thời gian gửi giữa hai mức ứng dụng. Cả tham số Start delay và Send interval đều cộng thêm thời gian ngẫu nhiên (Randomness).
Tổng số gói tin gửi từ một node với tốc độ 1 packet/(Send interval ± Randomness). Số gói tin tối thiểu được gửi đi với tốc độ 1 packet/Send interval * Simulation Time. Số gói tin tối đa được gửi đi là 1 packet/(Send Interval + Randomness)*Simulation Time.
Trong mô hình mô phỏng các node RPL được cài đặt chế độ định tuyến NO DOWNWARD vì mô hình này sử dụng truyền thông đa điểm tới một điểm để giới hạn phạm vi nghiên cứu đánh giá. Tham số DIO Min và DIO Doubling sử dụng giá trị mặc định
Tỷ lệ nhận gói tin (RX) từ 30 đến 100%. Tỷ lệ truyền gói tin là 100%. Phạm vi
truyền là 50m, phạm vi vùng giao thoa 55m. Thời gian mô phỏng 1 giờ.
ĩ ĩ
3syrT~'l A 1 A _ A 1*A