- Các bước mô phỏng với OMNeT++:
c.Phân chia khe thời gian TDMA d Truyền dữ liệu
Hình 4.6. Chọn node chủ và thu thập dữ liệu bằng LEACH
4.2.2. PEGASIS
Quá trình mô phỏng bao gồm 4 bước:
+ Bước 1: Tìm node xa trạm BS nhất
ba a
dc c
+ Bước 2: Tạo chuỗi + Bước 3: Chọn node chủ
+ Bước 4: Truyền dữ liệu và xử lý lỗi khi node chết
4.2.2.1. Tìm node xa nhất
Ban đầu BS sẽ phát đi bản tin INI_NETWORK để thông báo bắt đầu xây dựng mạng. Các node nhận được bản tin sẽ tính toán khoảng cách đến BS và sau đó reply lại bằng bản tin REPLY_ INI.
Sau khi nhận được bản tin reply, BS sẽ so sánh các giá trị và tìm ra được
MaxDistance - ứng với node xa nhất so với nó.
4.2.2.2. Thiết lập chuỗi
BS sẽ gửi bản tin MAX_DISTANCE cho node xa nhất thông báo nó sẽ trở thành node gốc của chuỗi và chuỗi bắt đầu được sinh từ đây.
Node gốc sẽ bắt đầu tìm node khác gần nó nhất và cho vào chuỗi bằng bản tin FIND_NODE .Các node xung quanh nhận được bản tin này và gửi bản tin đáp trả lại REPLY_FIND. Node gốc căn cứ vào các giá trị distance trong các bản tin để lựa chọn ra node gần mình nhất có địa chỉ MinAddrvà khoảng cách Min.
Sau đó node gốc gửi các bản tin INVITATION mời chúng vào chuỗi. Node gần nhất đồng ý với bản tinJOIN_CHAIN. Cứ như vậy, sau khi một node vào chuỗi thì nó sẽ lại tiếp tục mời gọi các node còn lại vào chuỗi, trong suốt quá trình này, node mới vào sẽ đóng vai trò như node gốc – một “node gốc tạm thời”.
Hình 4.7. Tạo chuỗi và chọn node chủ trong PEGASIS
Sau khi tất cả các node đều đã vào chuỗi (khi “node gốc tạm thời” không còn nhận được bản tin JOIN_CHAIN nào nữa sau khi request), nó sẽ gửi bản tin
CHOSING_HEADER đến cho trạm BS. BS sẽ bắt đầu khởi tạo quá trình chọn node chủ bằng cách gửi đến node gốc của chuỗi.
4.2.2.3. Chọn node chủ
Node xa nhất bắt đầu tính toán tỉ lệ: Ratio=curPower/distance và cho vào bản tin truyền dọc theo chuỗi. Tại các node: khi nhận được bản tin cũng tính toán giá trị này và sau đó so sánh giá trị Ratiocủa nó và của bản tin nhận được.
+ Nếu nhỏ hơn nó đơn giản sẽ forward đi
+ Nếu nhỏ hơn nó sẽ thay thế bằng Ratiocủa mình và lại truyền đi.
Node có giá trị Ratio cao nhất sẽ được chọn làm node chủ. Node chủ sẽ thông báo cho các node khác biết nó là node chủ cùng với vị trí của nó.
Hình 4.8. Thuật toán chọn node chủ chạy trong từng node
4.2.2.4. Truyền dữ liệu và xử lý lỗi khi một node chết
Node chủ bắt đầu gửi bản tin TOKEN đến node gốc chuỗi để bắt đầu một vòng truyền dữ liệu, sau đó như thuật toán đã nêu ở trên, các node sẽ lần lượt tích hợp dữ liệu của nó và truyền đến node chủ.
Sau đó node chủ sẽ tập hợp dữ liệu của nó và hai bản tin từ hai phía truyền về và truyền đến Sink. Tại các node mỗi khi nhận được bản tin sẽ tính toán năng lượng nhận và truyền.
Hình 4.9. Thuật toán thu thập dữ liệu bằng TOKEN
Sau mỗi lần nhận gói tin, các node sẽ kiểm tra xem còn đủ năng lượng để truyền và nhận không? Nếu không đủ năng lượng thì nó sẽ không truyền gói đi và cũng sẽ không nhận gói tin. Lúc này node coi như là đã chết, các node khác dựa vào thời gian (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
timeout, không thấy node đó gửi dữ liệu đến sẽ thông báo đến node chủ để cập nhật lại chuỗi. Chuỗi mới sẽ bỏ qua node chết. Sau đó node chủ lại gửi TOKEN để bắt đầu thu thập dữ liệu.
Khi node chết, node chủ có nhiệm vụ gửi thông báo đến BS, BS đếm số node chết và sau đó BS đưa ra kết quả.
4.3. Kết luận
Các mạng Sensor với giá thành thấp, có khả năng triển khai trong nhiều điều kiện địa lý khí hậu phức tạp, đặc biệt là các khả năng xử lý cộng tác và chịu được các hư hỏng sự cố đã đem lại một cuộc cách mạng trong lĩnh vực cảm biến và thu thập thông tin. Điều này đã mạng lại nhiều lợi ích thiết thực cho cuộc sống, cho sản xuất và cho khoa học. Trong tương lai, mạng Sensor có thể sẽ là một phương tiện cần thiết và thông dụng như máy tính cá nhân và điện thoại di động hiện nay.
Trên đây, chúng em đã hoàn thành nội dung nghiên cứu khoa học, tuy chưa thực sự hoàn thiện song đạt được những kết quả theo đề cương đã đề ra, xin được tóm tắt lại như sau:
Chương I: Giới thiệu tổng quan về mạng cảm biến không dây với những hiểu biết về nền tảng của công nghệ mạng cảm biến không dây, các nhân tố ảnh hưởng đến mạng vô tuyến, đặc điểm và kiến trúc tổng quan mạng cảm biến không dây cũng như các ứng dụng của mạng cảm biến không dây.
Chương II: Đưa ra được các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây. Chương này phân loại các giao thức định tuyến thành hai loại: các giao thức định tuyến dựa theo cấu trúc mạng, và dựa theo cơ chế hoạt động.
Chương III: Tìm hiểu được hoạt động của 2 giao thức định tuyến phân cấp điển hình là LEACH và PEGASIS trong mạng cảm biến không dây
Chương IV: Thực hiện mô phỏng hoạt động định tuyến trong mạng cảm biến không dây dựa trên phần mềm OMNet++
Trong tương lai, các kỹ thuật định tuyến tập trung vào các hướng khác nhau nhưng tất cả đều có mục đích là kéo dài thời gian sống của mạng. Mặc dù các giao thức định tuyến trong mạng WSN hiện nay đã bước đầu sử dụng hiệu quả năng lượng nhưng các nghiên cứu vẫn cần tiếp tục kết hợp với các vấn đề như đảm bảo QoS và các ứng dụng thời gian thực.
Một vấn đề khác cần được quan tâm là khả năng di chuyển của nút. Khi đó việc cập nhật thông tin vị trí của nút chỉ huy và nút cảm biến cũng như truyền thông tin đó qua mạng có thể tiêu thụ một mức năng lượng đáng kể của các nút. Các giao thức định tuyến mới cần phải xử lý thông tin về độ di chuyển và sự thay đổi cấu hình mạng trong điều kiện hạn chế về năng lượng.
Bên cạnh đó còn có hướng phát triển tích hợp các mạng cảm biến với mạng hữu tuyến vì hầu hết các ứng dụng trong giám sát môi trường đều cần số liệu từ các nút cảm biến gửi tới máy chủ để được phân tích kỹ hơn. Hy vọng những vấn đề trên trong tương lai gần chúng em sẽ có dịp nghiên cứu và phát triển tiếp.
PHỤ LỤC