CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY
1.4. Mạng cảm nhận không dây sử dụng vi điều khiển CC1010
1.4.2. Kiến trúc mạng cảm nhận đo nhiệt độ sử dụng CC1010
Phần này sẽ đề xuất xây dựng một mạng WSN thực tế thu thập thông tin về nhiệt độ, sử dụng vi điều khiển CC1010, module CC1010EM và bo mạch ghép nối CC1010EB. Topology sử dụng cho mạng kết hợp cả topology dạng cây và dạng tuyến tính để truyền dữ liệu đi xa, với khoảng cách trên 1 km (hình 1.6). Các nút mạng CC1010 giao tiếp với nhau qua sóng vô tuyến 300 – 1000MHz, có ba loại nút mạng: trạm gốc, nút mạng chuyển tiếp và nút mạng cảm nhận [4].
Hình 1.6. Mạng WSN có topology kết hợp dạng cây và dạng tuyến tính
Trạm gốc nhận dữ liệu và chuyển và máy tính để xử lý. Trong mô hình xây dựng, module CC1010EB là bo mạch giúp kết nối CC1010 với các thiết bị ngoại vi, trong trƣờng hợp này là kết nối với máy tính, các module CC1010EM thu thập thông tin về nhiệt độ và truyền về cho trạm gốc qua các nút trung gian. Một số vi điều khiển CC1010 đƣợc sử dụng làm nút trung gian để chuyển tiếp dữ liệu về trạm gốc và không gắn đầu cảm biến. Mô hình cụ thể về mạng này đƣợc trình bày trên hình 1.7.
Việc xây dựng một mạng WSN không phức tạp, khó khăn chủ yếu vẫn là vấn đề tối ƣu hoá hoạt động tại mỗi nút mạng để giảm đến mức thấp nhất sự tiêu thụ năng lƣợng. Vi điều khiển CC1010 có thể lập trình đƣợc và có hỗ trợ các chế độ hoạt động ở mức năng lƣợng thấp, cụ thể là chế độ nghỉ và chế độ tắt nguồn. Những đặc điểm này sẽ đƣợc khai thác để viết các chƣơng trình tiết kiệm năng lƣợng cho nút mạng WSN.
Hình 1.7. Mô hình triển khai WSN theo dõi nhiệt độ sử dụng CC1010
1.5. Kết luận
Nhƣ vậy chƣơng đầu tiên của luận văn này đã trình bày đƣợc các vấn đề cơ bản về mạng cảm nhận không dây: các thành phần, đặc điểm, kiến trúc, các chỉ tiêu cần đáp ứng đối với một WSN. Ngoài các phần lý thuyết chung, chƣơng này còn hƣớng đến mô hình thực tế và đặt ra vấn đề trọng tâm cần nghiên cứu, vấn đề xuyên suốt trong toàn bộ luận văn này, là giải pháp tiết kiệm năng lƣợng cho nút mạng WSN.
Mạng WSN đƣợc tạo thành từ một tập hợp các thiết bị có khả năng cảm biến, xử lý và phu phát tín hiệu qua sóng vô tuyến. Các nút mạng hoạt động mà không cần tác động của con ngƣời với một nguồn năng lƣợng chỉ đƣợc cung cấp trong lần đầu. Trong các yếu tố ảnh hƣởng đến WSN thì yếu tố năng lƣợng là quan trọng nhất, có ý nghĩa sống còn đối với WSN và việc nghiên
CC101 CC101E M sensor CC101 CC1010EB CC101 CC101E M sensor CC101E M sensor CC101E M sensor CC101E M sensor CC101E M sensor CC101E M sensor Internet
cứu tiết kiệm năng lƣợng là chủ đề đƣợc quan tâm nhiều nhất khi nghiên cứu về WSN.
Vi điều khiển CC1010 đƣợc chọn làm nút mạng WSN đo thông số môi trƣờng do các phẩm chất nổi bật của nó. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để tối ƣu hoá hoạt động của vi điều khiển nhằm tiết kiệm đƣợc nhiều năng lƣợng nhất cho nút mạng. Vấn đề này sẽ dần đƣợc giải quyết trong các chƣơng sau của luận văn này. Trong chƣơng hai, tác giả sẽ trình bày các phƣơng pháp chung để tiết kiệm năng lƣợng và các giải pháp tiết kiệm năng lƣợng cụ thể áp dụng cho nút mạng cảm nhận sử dụng vi điều khiển CC1010.
CHƢƠNG 2. GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG CHO MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN CC1010
Phần đầu của chƣơng này sẽ tập trung vào phân tích sự tiêu thụ năng lƣợng tại nút mạng qua đó chỉ ra các yếu tố làm tiêu tốn năng lƣợng cho nút mạng. Tiếp đến là khái quát các giao thức điều khiển truy cập môi trƣờng đáp ứng yêu cầu tiết kiệm năng lƣợng, từ những yêu cầu đó chọn phân tích một linh kiện tƣơng ứng để thiết kế một WSN mà cụ thể loại linh kiện đƣợc chọn ở đây là vi điều khiển CC1010. Một phần quan trọng của chƣơng này là phân tích các chế độ hoạt động của vi điều khiển CC1010 và đƣa ra các giải pháp nhằm tiết kiệm năng lƣợng cho nút mạng sử dụng CC1010.