MÔ PHỎNG LEACH BẰNG NS
IV.2.4 TRACEGRAPH
TraceGraph là bộ phân tích file trace. Tracegraph chạy trong hệ điều hành Windows, Linux, Unix và yêu cầu hệ thống có cài đặt Matlab 6.0 (hoặc các phiên bản cao hơn). Tracegraph hỗ trợ các định dạng file trace như sau:
Wired (có dây) Satellite (vệ tinh)
Wireless (không dây)
Ứng dụng TRACEGRAPH bao gồm 3 thành phần chính: cửa sổ Tracegraph, cửa sổ Network Information (thông tin mạng) và cửa sổ Graphs (đồ thị).
IV.3 Mô phỏng WSN trên NS2 IV.3.1 Giả thiết
Thời gian mô phỏng: Max = 360s
Số cluster khởi tạo: Num_cluster = 5
Năng lượng khởi tạo của node là 2 J
Số node mạng: 101 (0→99; 100 = BS)
BS đặ t ở tọa độ (50; 100)
Vị trí các node mạng được khởi tạo ngẫu nhiên (100;100)
BW = 1Mbps
Data size: 500 Bytes
Freq : 914 MHz
IV.3.2 Thực hiện mô phỏng cho 3 giao thức: Leach, Leach-C, Stat- Clus IV.3.2.1 Câu lệnh
./ns wireless.tcl –sc nodescen –x 100 –y 100 –init_energy 2 –dirname wsn –topo wsn-topo –bs_x 50 –bs_y 150 –stop 600 –nn 101 –num_cluster 5 –eq_energy 0 – filename leach_file –rp leach
IV.3.2.2 Ý nghĩa mã lệnh
wireless.tcl : file Script tạo ra môi trường mô phỏng Wireless
dirname : tên thư mục chứa các Trace File
topo : tên topo khởi tạo lúc đầu
bs_x, bs_y : tọa độ của BS
stop : thời gian mô phỏng
nn: số node mạng
num_cluster : số cụm dự tính sẽ chia
eq_energy : 0 (khởi tạo năng lượng không bằng nhau), 1 ( khởi tạo năng lượng bằng nhau)
filename : tên tracefile sẽ xuất hiện trong dỉname
rp (routing protocol) : giao thức mô phỏng là leach, leach-c, stat-clus
IV.3.3 Kết quả mô phỏng IV.3.3.1. Topo khởi tạo mạng
Hình 4.5: Leach ở chu kỳ đầu tiên ( các node đỏ là Cluster-Head)
Hình 4.6:Leach ổn định ở chu kỳ đầu
Hình 4.7:Leach-C: BS quyết định cà phân mạng thành các Cluster tối ưu (tương đối ổn định) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.8:BS chia cluster cho giao thức Stat-Clus chỉ một lần duy nhất
Nhận xét: Qua quá trình khởi tạo topo ở các thời điểm khác nhau ta thấy:
Leach: Quá trình chọn lựa Cluster là ngẫu nhiên và khó kiểm soát. Có lúc vượt quá, có lúc ít hơn số cluster mặc định chọn ban đầu.
Leach-C : Tương đối ổn định trong việc phân chia nhóm và số cluster luôn bằng số cluster khởi tạo ban đầu trong suốt thời gian mô phỏng.
Stat-Clus : Topo khởi tạo giống Leach-C, chỉ khác là tạo ra số Cluster- Head một lần nhưng phân chia rất đồng đều và chính xác.
IV.3.3.2 Kết quả sau khi mô phỏng:
IV.3.3.2.1 Kết quả mô phỏng với mức năng luợng là bằng nhau eq_energy =0
Hình 4.9: Thời gian sống của mạng
Hình 4.10:Sự tiêu thụ năng lượng theo thời gian
Nhận xét: Leach tiêu tốn năng lượng hơn so với Leach-C
Hình 4.11: Tỷ lệ node/ số bytes nhận được trên BS
Nhận xét: Leach-C vượt trội hơn về lưu lượng so với Leach và Stat-Clus
Nhận xét: Giao thức Leach-C có tỷ lệ data/ energy lớn nhất
Hình 4.13: Biểu đồ độ trể tín hiệu trên BS
Nhận xét: - Leach-C và Stat-Clus đạt độ ổn định cao
- Leach tồn tại khá nhiều biến động trong quá trình gửi dử liệu về BS
IV.3.3.2.2 Kết quả mô phỏng với mức năng luợng không bằng nhau eq_energy =1
Nhận xét: Leach-C có thời gian sống lâu nhất, dài hơn so với Leach và Stat-Clus. Mặc dù vậy thời gian sống giao thức Leach củng được cải thiên hơn.
Hình 4.15 : Sự tiêu thụ năng lượng theo thời gian
Nhận xét: Sự tiêu tốn năng lượng của Leach đã được cải thiện rất nhiều
Nhận xét: Leach-C thể hiện sự vượt trội hơn về lưu lượng so với Leach và Stat- Clus
Hình 4.17 :Tỷ lệ data / energy
Nhận xét:Tỷ lệ data/ energy của giao thức Stat_Clus giảm đi đáng kể
Hình 4.18: Biểu đồ độ trể tín hiệu trên BS
Khi có một số nút có năng lượng cao thì thời gian sống của mạng kéo dài lên rất nhiều và qua mô phỏng ta thấy các nút có mức năng lượng cao sẽ được ưu tiên làm nút chủ (Cluster-Head).
Thời gian trễ của các giao thức Leach được cải thiện rõ rệt.
Leach-C vẫn thể hiện mặt vượt trội về độ ổn định.
IV. 4 Kết luận
Các kết quả đánh giá đã cho thấy Leach-C là một giao thức có mặt vượt trội về nhiều mặt so với các giao thức định tuyến khác.
Sở dĩ có điều này là do ở Leach-C , BS được cài thêm một ứng dụng chọn và phân chia Cluster. Và chính những quyết định chính xác của BS đã ưu việt hóa mọi mặt cho mạng cảm biến. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Một nhược điểm lớn nhất của Leach-C đó là thông tin lúc ban đầu gửi về BS của các node là thông tin có 2 tham số : Vị Trí và Năng Lượng. Năng lượng thì có thể BS sẽ xác định chính xác được còn vị trí thì cái này trên thực tế cần phải có một ứng dụng đặc biệt trên các node mới cho ta xác định được thông số này.
So với giả thiết là mức năng lượng là bằng nhau thì giả thiết mức năng lượng không bằng nhau thì giao thức Leach được cải thiện hơn. Mặc dù vậy thì độ trể tín hiệu ở trên trạm BS vẫn tồn tại nhiều biến động trong quá trình truyền dữ liệu về trạm BS.
Với giả thiết là mức năng lượng không bằng nhau thì độ trể trên trạm BS sẽ không ổn định, tùy thuộc vào việc lựa chọn các nút CH có mức năng lượng cao hay thấp.
Hiện nay, các thiết bị mạng đã ra đời, tuy phần lớn vẫn là những giao thức mạng đơn giản như AODV, MTE, MultiHop và cũng xuất hiện một số firmware (BTNode) sử dụng giao thức phân cấp Leach. Tuy nhiên, với những ưu điểm vượt trội và tính khả thi cao thì hứa hẹn trong một tương lai gần, giao thức Leach sẽ được áp dụng và phổ biến rộng rãi hơn trên các node mạng cảm biến.