Hình 3.15 Mô hình cấu trúc phần mềm xây dựng trên NS-2 Các thành phần chính trong mô hình:
Wireless.tcl: lưu trữ các thông số chính của môi trường truyền sóng vô tuyến như tốc độ kênh truyền, năng lượng tổn hao trên kênh truyền...
uAMPS.tcl: lưu trữ các thông số vật lý, các thông số giả thiết đầu vào của bài toán mô phỏng như: số lượng, vị trí các nút trong toàn mạng, mức ngưỡng năng lượng để truyền, nhận tín hiệu thành công, kích thước, năng lượng ban đầu của gói tin, các thông số của anten...
ns-leach.tcl: thưc hiện các chứ năng của giao thức LEACH như chọn nút chủ cụm, phân chia cluster, truyền, nhận các bản tin của các nút.
start.tcl: lưu trữ các thông số của quá trình mô phỏng, các thông số này có thể dùng các chương trình đồ họa để hiển thị trực quan thông qua các đồ thị
Các file Resource Adaptive Node: lưu trữ các thông số của nút như: năng lượng, trạng thái hoạt động.
3.3.3 Mô phỏng
Thông tin giả thiết cho mạng:
Trƣờng hợp 1: Thực hiện mô phỏng mạng 1 lần với dữ liệu đầu vào cố định
Thực hiện chạy 3600 vòng.
Vị trí Base Station: 50, 50
Phạm vi mô phỏng: 100x100m
Số node mô phỏng: 100 nodes
Tỷ lệ số node làm node chủ: p = 0.1
Năng lượng ban đầu của mỗi node: E0= 0.5(J) Mô hình mạng ban đầu:
Hình 3.16 Mô hình mạng
Dựa vào đồ thị 3.17 ta thấy: Mạng có thời gian sống tầm 3000 vòng. Trong khoảng từ 0 đến 1000 vòng đầu mạng hoạt động khá tốt, số node chết khá nhỏ. Từ vòng 1000 đến 1500, mạng có số node chết tăng đột biến làm giảm số node mạng đang hoạt động từ 100 node xuống còn 10 node. Bắt đầu từ vòng 1500 đến hết thời gian mô phỏng, hầu hết các node đều chết và chỉ còn lại một vài node chủ.
Hình 3.17 Số node sống giảm theo thời gian
Trƣờng hợp 2: Giữ nguyên các dữ liệu đầu vào, chỉ thay đổi vị trí của Base Station. So sánh các trường hợp trên cùng 1 đồ thị:
Hình 3.18 Đồ thị thay đổi vị trí trạm cơ sở
Qua hình 3.18 có thể kết luận sau: Vị trí đặt trạm gốc không phải là nhân tố ảnh hưởng nhiều đến thời gian sống của toàn mạng.
Trƣờng hợp 3: Giữ nguyên dữ liệu, thay đổi số lượng node ban đầu của toàn mạng lần lượt là 100 nodes, 150 nodes và 200 nodes. So sánh kết quả:
Hình 3.19 Đồ thị thay đổi số node trong mạng
Từ kết quả mô phỏng cho thấy, mặc dù tăng số node trong mạng nhưng sau 1000 rounds đầu tiên số node toàn mạng suy giảm đáng kể. Do đó có thể kết luận, giao thức Leach không phù hợp với những mô hình mạng có quá nhiều node. Việc tăng số node trong mạng trở nên lãng phí chi phí mà hiệu quả toàn mạng cũng không tăng lên được bao nhiêu.
Trƣờng hợp 4: Giữ nguyên các thông số đầu vào, thay đổi năng lượng khởi tạo của node lần lượt là 0.025J, 0.5J, 1J và 2J:
Hình 3.20 Đồ thị thay đổi năng lƣợng ban đầu của node mạng
Nhận xét: Việc tăng năng lượng ban đầu của node giúp thời gian tồn tại của toàn mạng tăng lên đáng kể. Nhưng trên thực tế triển khai không thể cung cấp năng lượng ban đầu của node quá lớn do giới hạn thiết kế của mỗi node cảm biến.
Kết luận:
Mạng cảm biến không dây có những ưu điểm rất lớn trong việc thu thập, phân phối và xử lý dữ liệu đối với nhiều môi trường khác nhau. Với những ưu điểm và khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế, mạng cảm biến không dây đã được các nhà nghiên cứu nhanh chóng quan tâm, nghiên cứu. Nhờ tiến bộ khoa học đã giúp con người chế tạo ra các node cảm biến nhỏ gọn, có khả năng xử lý tính toán dữ liệu tốt, tiêu thụ năng lượng thấp và đặc biệt có giá thành thấp. Vì vậy mạng cảm biến không dây ngày càng được phát triển.
Tuy nhiên, việc thiết kế và triển khai trong thực tế có thể gặp phải những khó khăn, hạn chế nhất định do những đặc điểm yêu cầu riêng biệt của từng mạng cảm biến. Định tuyến trong mạng cảm biến không dây là một lĩnh vực thu hút rất nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, đặc biệt về mặt tối ưu việc sử dụng nguồn năng lượng hữu hạn trong mạng giúp kéo dài sự hoạt động của toàn mạng.