1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
4.2.3 Kết quả mô phỏng và nhận xét
Trục thời gian : từ 0s đến 1200s Trục năng lượng : từ 0 đến 50000 uJ
Điểm kết thúc trên đồ thị là thời điểm ứng dụng kết thúc (khi không có đường chuyển dữ liệu về trạm gốc hoặc các nút trong vùng hết năng lượng)
4.2.3.1.Tổng năng lượng còn lại trên toàn mạng
Hình 4.12 Tổng năng lượng còn lại trên toàn mạng
Nhận xét :
Nhìn trên đồ thị ta thấy rằng :
• Thời gian sống của ứng dụng trong phương pháp tập trung dữ liệu là 1200s,
gấp 2 lần so với thời gian sống của ứng dụng trong phương pháp truyền trực tiếp khoảng 600s.
• Tổng năng lượng toàn mạng trong phương pháp tập trung dữ liệu giảm chậm
4.2.3.2.Năng lượng tại các nút gần trạm gốc
Hình 4.14 Các nút lân cận trạm gốc trong trường hợp tập trung dữ liệu
Hình 4.15 Các nút lân cận trạm gốc trong trường hợp truyền trực tiếp
Nhận xét:
• Trong phương pháp tập trung dữ liệu,năng lượng các nút gần trạm gốc giảm
chậm.Tại thời điểm ứng dụng kết thúc,năng lượng hầu hết các nút này còn hơn ½ so với ban đầu.
• Trong phương pháp truyền trực tiếp dữ liệu,năng lượng các nút gần trạm gốc
giảm rất nhanh.Trong khoảng thời gian từ 0s đến 600s có 6 nút hết năng lượng.Điều này làm cho ứng dụng kết thúc trong khi các nút trong vùng giám sát vẫn còn sống.
4.2.3.3.Lưu lượng gửi tới trạm gốc
Hình 4.16 Lưu lượng dữ liệu gửi về trạm gốc
Nhận xét :
Trong khoảng thời gian từ 0 đến 600s, lưu lượng gửi về trạm gốc trong phương pháp truyền trực tiếp là 2,4 triệu bít gấp 8 lần so với 300 nghìn bit trong phương pháp tập trung dữ liệu.
Do lượng thông tin có ích thu được tại trạm gốc là như nhau ,nên chúng ta thấy rằng phương pháp truyền trực tiếp gây ra dư thừa dữ liệu rất lớn trên đường truyền,lượng dữ liệu dư thừa gấp tới 7 lần lượng thông tin có ích hay nói cách khác,phương pháp tập trung dữ liệu giúp giảm lượng dữ liệu dư thừa với độ lớn gấp 7 lần lượng thông tin có ích.
4.3.Kết luận:
Qua kết quả thu được từ mô phỏng,ta kết luận rằng :
• Trong ứng dụng giám sát vùng của mạng cảm biến không dây sử dụng
phương pháp tập trung dữ liệu,thời gian sống của ứng dụng dài hơn khoảng 2 lần, giảm tiêu tốn năng lượng trên toàn mạng khoảng 2 lần so với ứng dụng trong trường hợp truyền trực tiếp và giảm lượng dữ liệu dư thừa với độ lớn gấp 7 lần lượng thông tin có ích.
• Qua đó thấy được sự nổi trội về vấn đề năng lượng của giải thuật tập trung
dữ liệu trong mạng cảm biến không dây so với phương pháp truyền trực tiếp dữ liệu từ các nút về trạm gốc.
CHƯƠNG 5. TỔNG KẾT
Những mặt còn hạn chế của chương trình.
Như chúng ta đã biết, vấn đề quan tâm lớn nhất trong mạng cảm biến WSNs đó là vấn đề năng lượng. Làm sao cải thiện được sự tiêu hao năng lượng của mỗi nút cảm biến, qua đó kéo dài được thời gian sống của toàn mạng. Phương pháp tập trung dữ liệu cũng là một trong các phương pháp mà cải thiện được đáng kể thời gian sống của mạng. Việc truyền dữ liệu về trạm gốc chỉ do các nút chủ thực hiện. Tuy nhiên, ở chương trình mô phỏng trên vẫn còn nhiều mặt hạn chế đó là :
oVì mỗi nút có khoảng phát sóng giới hạn (stRange), nên khi các nút gần
BS mà chết thì các nút ở xa sẽ không giao tiếp được với BS. Do đó mạng ngừng hoạt động mặc dù trong mạng vẫn còn rất nhiều nút còn sống.
o Chưa mô phỏng được các module lớp dưới như module kênh
wireless, module lớp vật lý (Physical Layer), module lớp liên kết dữ liệu (Data link layer).
o Chương trình mới chỉ mô phỏng được trường hợp các nút là tĩnh,
không di chuyển được. Trong thực tế, có nhiều ứng dụng cần giám sát những sự kiện có tính động cần các nút có khả năng di chuyển được để có thể theo dõi được sự chuyển động đó.
Hướng nghiên cứu trong tương lai.
Để có thể mô tả được chính xác hoạt động của mạng cảm biến không dây WSNs, chúng ta có thể đưa thêm các module kênh wireless, module lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu và module quản lý di động.
Lời kết.
Khi một công nghệ mới ra đời luôn có những ý kiến đánh giá khác nhau về công nghệ đó và mạng cảm biến WSNs cũng vậy. Với những tính năng ưu việt và khả năng ứng dụng to lớn, mạng cảm biến không dây đã mong chóng giành được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, các giáo sư trên toàn thế giới.
Để mang lại lợi ích tối ưu cho người sử dụng thì tốt nhất là tận dụng các điểm mạnh riêng biệt của mạng cảm ứng, đó là các sensor giá thành thấp, tiêu thụ ít năng
lượng và có thể thực hiện đa chức năng. Những sensor này có kích cỡ nhỏ và thực hiện chức năng thu phát dữ liệu và giao tiếp với nhau chủ yếu thông qua kênh vô tuyến. Dựa trên cơ sở đó người ta thiết kế ra mạng cảm biến nhằm phát hiện ra những sự kiện hoặc hiện tượng, thu thập và truyền dữ liệu cảm biến được đến người dùng cuối.
Tuy nhiên, đối với mạng WSNs vẫn còn rất nhiều vấn đề cần hoàn thiện đặc biệt là vấn đề năng lượng và duy trì nguồn năng lượng cho các nút cảm biến. Các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu đưa ra được các giao thức mới có thể tiết kiệm được năng lượng cho các nút cảm biến tốt hơn các giao thức hiện nay.
Trong phạm vi đồ án này, em đã nghiên cứu được những nét khái quát nhất về mạng cảm biến, những giao thức định tuyến hay được dùng trong mạng và mô phỏng, đánh giá được ứng dụng giám sát theo vùng sử dụng phương pháp tập trung dữ liệu là phương pháp giúp tiết kiệm được năng lượng cho các nút, qua đó kéo dài được thời gian sống cho mạng. Trong thời gian làm đồ án em cũng đã cố gắng hết mình nhưng cũng mới chỉ nghiên cứu được đến đây và cũng không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được sự nhận xét, đóng góp ý kiến của các thầy cô trong bộ môn cũng như trong khoa để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trung Dũng – Bộ môn Hệ thống viễn thông – Khoa Điện tử viễn thông – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo cho em trong thời gian vừa qua.
Hà Nội, Tháng 5 - 2008 Sinh viên thực hiện
Tài liệu tham khảo
(References)
[1] – HolgerKarl and AndreasWillig, Protocols and Architectures for Wireless
Sensor Networks, John Wiley & Sons, Ltd, 2005.
[2] – Anna Hac’-University of Hawaii at Manoa, Honolulu, USA, Wireless
Sensor Network Designs, John Wiley & Sons, Ltd, 2003 .
[3] – Paolo Santi-Istituto di Informatica e Telematica del CNR-Italy, Topology
Control in Wireless Ad Hoc and Sensor Networks, John Wiley & Sons, Ltd, 2005.
[4] - Wendi Beth Heinzelman - B.S., Cornell University (1995)- M.S.,
Massachusetts Institute of Technology (1997)-Submitted to the Department of Electrical Engineering and Computer Science in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy at the MASSACHUSETTS
INSTITUTE OF TECHNOLOGY June 2000, Application-Specific Protocol
Architectures for Wireless Networks.
[5] - KS. Phạm Bảo Sơn. Mạng cảm biến vô tuyến và đánh giá chỉ tiêu của
giao thức chọn đường LEACH,
http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=17374
[6] - http://www.omnetpp.org/
[7] – AndrásVarga, OMNeT++ DiscreteEventSimulationSystem Version2.2
UserManual, March18,2002.
[8] - SolarLEACH version 1.01: Mô phỏng một giao thức cải tiến của giao thức LEACH đó là có sử dụng năng lượng mặt trời làm tăng thời gian sống của mạng.
Bảng đối chiếu thuật ngữ Việt Anh
Mạng cảm biến không dây Wireless Sensor Network
Bộ cảm nhận A sensing unit
Bộ xử lý A processing unit
Bộ thu phát A transceiver unit
Bộ nguồn A power unit
Bộ phát nguồn Power generator
Nút quản lý nhiệm vụ Task manager node
Khả năng chịu lỗi Fault tolerance
Khả năng mở rộng Scale ability
Những ràng buộc về phần cứng Hardware constraints
Phương tiện truyền dẫn Transmission media
Sự tiêu thụ năng lượng Power consumption
Định tuyến khi xét đến năng lượng Energy-Aware –Routing
Xử lý dữ liệu Data processing
Định tuyến trung tâm dữ liệu Data centric protocol
Định tuyến phân cấp Hierarchical protocol
Định tuyến dựa vào vị trí location-based protocol
Truyền tin trực tiếp Directed Diffusion
Pha thiết lập Setup phase
Pha giao tiếp dữ liệu Data communication
Pha duy trì tuyến Route maintenance phase
Pha ổn định Steady – state Phase
Tự hình thành cụm Configuring Cluster Formation