1
Đ
ẠI
HỌ
C
QUỐ
C
GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
CAO CHÍ CHÍNH
NGHI
ẾN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
TRONG M
ẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
LUẬN VĂN TH
Ạ
C SĨ CÔNG NGH
Ệ THÔNG TIN
Hà N
ội
- 2014
2
Đ
ẠI
HỌ
C
QUỐ
C
GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
CAO CHÍ CHÍNH
ỜI CẢM
ƠN
Trong su
ốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn tại Đại học Công
ngh
ệ, tôi đã nhận được sự động viên, góp ý, hướng dẫn tận tình, chu đáo của PGS.TS
Nguy
ễn Đình Việt, xin bày
t
ỏ lòng biết hơn sâu sắc đến thầy.
Xin chân thành c
ảm ơn đến các cán bộ, giảng viên Trường Đại học công nghệ và
các gi
ảng viên ở đơn vị khác đã tham gia giảng dạy, góp ý cho tôi hoàn thành các nội
d
ụng học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Tôi c
ũn
g xin g
ửi lời cảm ơn đến
lãnh đ
ạo, tập thể cán bộ, giáo viên
Trung tâm D
ạy
ngh
ề
- Hư
ớng nghiệp và Giáo dục thường xuyên
V
ũ Quang
ặc là tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất
x
ứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi
hình th
ức kỷ luật cho lời cam đoan của mình.
Hà N
ội tháng
11 năm 2014
H
ọc viên
Cao Chí Chính
5
M
ỤC LỤC
L
ỜI CẢM ƠN
3
L
ỜI CAM ĐOAN
4
DANH M
Ụ
C B
ẢNG
7
DANH M
ỤC HÌNH VẼ
8
B
ẢNG CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
1.2.4. T
ập trung
d
ữ liệu
18
1.2.5. V
ấn đề định tuyến trong WSNs
19
1.2.6. So sánh gi
ữa mạng WSNs và MANETs [2, 4]
19
1.3.
Ứng dụng của mạng cảm biến không dây [
1-5, 15] 20
1.3.1.
Ứng dụng trong theo dõi môi trường
20
1.3.2
Ứng dụng trong quân đội
22
1.3.3.
Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe
23
1.3.4.
Ứng dụng trong gia đình
24
Chương 2 - CÁC GIAO TH
ỨC
Đ
ỊNH TUYẾN TRONG WSNs
ức dựa v
ào vị trí [1, 14]
42
2.6.1. Gi
ới thiệu [1]
42
2.6.2. MECN và SMECN [1] 43
6
2.6.3. GAF [1] 44
2.6.4. GEAR [1] 46
2.7. Các giao th
ức hướng đến lưu lượng mạng và chất lượng dịch vụ
[1] 47
2.7.1. Maximum Lifetime Enery Routing [1] 47
2.7.2. SAR [1] 47
2.7.3. Enery-aware QoS routing protocol [1] 48
2.7.4. SPEED [1] 49
Chương 3 - ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH HI
ỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH
TUYẾN CHO WSNs 51
3.1. Giới thiệu 51
3.2. Công c
ụ mô phỏng WSNs
52
3.2.1. Gi
ới thiệu
52
3.2.2. Công c
ụ mô phỏng NS
-2 53
59
3.4.4.2. Đánh giá s
ự ti
êu hao năng lượng của mạng
62
3.4.4.3. Đánh giá v
ề tuổi thọ của mạng (số nút c
òn
s
ống theo thời gian)
63
3.4.5. Đánh giá và so sánh hi
ệu năng của LEACH
-C khi thay đ
ổi số cluster
65
3.4.5.1. Đánh giá s
ự thăng g
iáng c
ủa thông l
ượng đến BS
65
3.4.5.2. Đánh giá s
ự ti
êu hao năng lượng của mạng
67
3.4.5.3. Đánh giá v
ề tuổi thọ của mạng (số n
út còn s
ống theo thời gian)
ự tiêu hao năng lượng của mạng
78
K
ẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO
79
TÀI LI
ỆU THAM KHẢO
80
PH
Ụ LỤC 1
[6], [11] 81
PH
Ụ LỤC 2
84
PH
Ụ LỤC 3
85
7
DANH M
ỤC BẢNG
B
ảng 1.1. So sánh giữa MANETs và WSNs
20
B
ảng 2.1. Phân loại và so sánh các giao thức định tuyến trong WSNs
27
B
ảng 3.1. Các
công c
ụ mô phỏng WSNs phổ biến
Hình 2.1. Phân lo
ại giao thức định tuyến trong WSNs
26
Hình 2.2. Giao th
ức flooding
29
Hình 2.3. S
ự trao đổi thông tin trong SPIN
30
Hình 2.4. Các b
ước thiết lập đường đi trong Directed diffusion
32
Hình 2.5. Cách ti
ếp cận của giao thức
LEACH 37
Hình 2.6. Dây chuy
ền trong
PEGASIS 39
Hình 2.7. Thu th
ập dữ liệu trong một dây chuyền dựa trên cơ
s
ở sơ đồ nhị phân
40
Hình 2.8. S
ự phân cấp cụm trong TEEN và APTEEN
41
Hình 2.9. Vùng chuy
ển tiếp của cặp nút truyền tin
- chuyển tiếp (i,r) trong MECN 43
Hình 2.10. Ví d
ự ti
êu tốn năng lượng toàn cục trong
LEACH-C 68
Hình 3.8. S
ố nút cảm biến còn sống trong
LEACH-C theo th
ời gian
69
Hình 3.9. S
ự thăng giáng của quá trình nhận dữ liệu ở BS trong
STAT-CLUSTER 71
Hình 3.10. S
ự ti
êu tốn năng lượng toàn cục trong
STAT-CLUSTER 73
Hình 3.11. S
ố nút cảm biến còn sống
STAT-CLUSTER theo th
ời gian
75
Hình 3.12. S
ố nút còn sống trong
LEACH, LEACH-C, STAT-CLUSTER, PEGASIS theo
th
ời gian
76
Hình 3.13. S
ự thăng giáng của quá tr
ình nhận gói dữ liệu ở sink/BS trong
LEACH,
DD
Directed Diffusion
DSDV
Destination-Sequenced Distance Vector
DSR
Dynamic Source Routing
GAF
Geographic Adaptive Fidelity
GBR
Gradient-based routing
GEAR
Geographic and Energy-Aware Routing
GPS
Global Positioning System
Hierarchical-
PEGASIS
Hierarchical Power-Efficient GAthering in Sensor Information Systems
ID
Identification
IEEE
Institute of Electrical and Electronics Engineers
LAN
Local Area Network
LEACH
Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy
MAC
Medium Access Control
MANETs
Mobile Adhoc NETwork
MECN
TDOA
Time Difference of Arrival
TEEN
Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol
TORA
Temporally-Ordered Routing Algorithm
TTL
Time to Live
WLAN
Wireless LAN
WSNs
Wireless Sensor Networks
11
M
Ở ĐẦU
V
ới những tiến bộ gần đây trong các lĩnh vực cơ học vi điện tử, công nghệ tiêu hao
năng lư
ợng thấp cho phép chúng ta phát triển các vi cảm biến. Những
c
ảm biến n
ày có
các kh
ả năng
: thu th
ập thôn
g tin, x
ử lí dữ liệu và
giao ti
ếp. Các mạch cảm nhận đo các
ũng như
giá thành cho các nút c
ảm biến,
đ
ồng thời
m
ột số
lư
ợng lớn các nút cảm biến đ
ược triển khai và sử dụng một lần (hầu hết các nút cảm biến
đ
ều sử dụng nguồn năng lượng bằng pin).
Trong m
ạng cảm biến không dây, ta quan tâm
đ
ến tiềm năng hợp tác giữa các nút
c
ảm biến trong việc thu thập thông tin, xử lý dữ liệu, sự quản lý hoạt động cảm nhận của
các nút c
ảm biến v
à lưu lượng dữ liệu đến nơi nhận dữ liệu.
T
ừ những lý do tr
ên buộc
chúng ta ph
ải
thi
ết kế nhiều giao thức mới cho
m
ạng cảm biến không dây, trong đó việc
ội dung luận văn gồm có 3 chương:
Chương 1. Tổng quan về mạng c
ảm
biến không dây; chương này trình bày
những khái ni
ệm chung
nh
ất
v
ề
mạng c
ảm
biến không dây, các yếu tố ảnh h
ưởng đến
mạng và ki
ến
trúc mạng c
ảm
biến không dây. So sánh gi
ữa MANETs v
à WSNs.
Đồng
th
ờ
i cũng nêu ra các ứng dụng c
ụ t
hể c
ủa WSNs
trong các l
ĩ
ần đánh giá
, ti
ến hành mô phỏng các giao thức bằng
b
ộ công cụ
NS2, đánh giá và so
sánh hi
ệu năng giữa các giao thức
LEACH, LEACH-C, STAT-CLUSTER, PEGASIS.
K
ết luận và hướng phát triển của đề tài; phần này sẽ đánh giá lại những vấn đề đã
nghiên c
ứu, đưa ra những vấn đ
ề thách thức cần đ
ược giải quyết trong tương lai.
13
Chương 1 - T
ỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
1.1 Ki
ến trúc hệ thống và những yêu cầu của WSN
s [1-4, 14, 15]
1.1.1 Gi
ới thiệu về WSN
s
M
ạng cảm biến không dây l
à một công nghệ mạng mới
đư
ợc
phát tri
(sóng radio, hồng ngoại hoặc những phương tiện quang học), có nhiệm vụ cảm nhận, đo
đ
ạc các giá trị cần thiết, tính toán nhằm mục đích thu thập, tập hợp dữ liệu để đưa ra các
quy
ết định toàn cục về môi trường tự nhiên, về một hành động cụ thể
.
Hình 1.1. Thi
ết bị “mote” của Berkeley
Khi nghiên cứu về mạng cảm biến không dây, một trong những đặc điểm quan
tr
ọng v
à then chốt là thời gian sống của các nút cảm biến
(năng lư
ợng nuôi bị
gi
ới hạn
).
Các nút c
ảm biến n
ày yêu cầu tiêu thụ công suất thấp và hoạt động có giới hạn về năng
lư
ợng. Do đó, một mặ
t WSNs t
ập trung để đạt đ
ược các dịch vụ chất lượng cao, mặt khác
các giao th
ức d
ành cho WSN
s ph
ải tập trung v
M
ột hoặc nhiều nút trong số đó sẽ phục vụ như là nơi chứa thông tin v
à có kh
ả năng giao
ti
ếp với người sử dụng bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua mạng có dây hiện có.
Hình 1.2 d
ưới đây cho thấy kiến trúc
c
ủa
m
ột mạng cảm biến không dây.
Hình 1.2. Mô hình mạng cảm biến không dây
D
ữ liệu được định tuyến
đ
ến các
nút nh
ận tin (thường
đư
ợc gọi
là sink ho
ặc base
station) b
ởi một cấu trúc đa điểm như hình vẽ trên. Các sink có thể giao tiếp với người
dùng qua m
ạng Internet hoặc vệ tinh.
Sink là m
ột thực thể mà thông tin được yêu cầu từ
phía ngư
- Kh
ả năng mở rộng (scalability
)[14]: Khi c
ần nghiên cứu một hiện tượng, sự
vi
ệc tại một mô
i trư
ờng xác định thì số lượng các nút cảm biến được triển khai ở đó có
th
ể lên đến hàng trăm nghìn nút cảm biến, và con số đó có thể vượt hàng triệu nút phụ
thu
ộc vào từng ứng dụng cụ thể. Do đó, cấu trúc mới của mạng phải có khả năng mở
r
ộng
đư
ợc
đ
ể có t
h
ể làm việc với số lượng lớn các nút này.
- Giá thành s
ản xuất thấp
(low price): Vì WSNs g
ồm một số lượng lớn các nút
15
c
ảm biến nên chi phí của mỗi nút rất quan trọng trong việc điều chỉnh tổng chi phí của
toàn m
ạng. Do đó, chi phí của mỗi nút cảm biến phải
càng r
ặc trực tiếp liên hệ
v
ới nhau
đ
ể quan sát, cảm nhận
. Vì th
ế
chúng thư
ờng làm
vi
ệc mà không cần giám sát từ xa. Chúng có thể làm việc ở bên trong các máy móc lớn,
ở d
ưới đáy biển, hoặc trong những vùng ô nhiễm hóa học hoặc sinh học, ở gia đình hoặc
nh
ững tòa nhà lớn.
- Phương ti
ện truyền dẫn
:
Ở mạng cảm biến khô
ng dây, các nút đư
ợc kết nối
b
ằng những ph
ương tiện không dây. Các đường kết nối này có
th
ể tạo n
ên bởi sóng vô
tuy
ến,
h
ảm biến có thể coi là
m
ột thiết bị vi điện tử, có thể được trang bị n
gu
ồn năng lượng giới hạn (
thư
ờng là
pin có
dung lượng <0,5Ah, điện thế 1.2V). Trong một số ứng dụng, việc bổ sung nguồn năng
lượng hầu như không thể thực hiện được nên khoảng thời gian sống của các nút cảm
bi
ến phụ thuộc nhiều vào thời gian sống của pin.
Do đó, vi
ệc duy trì và quản lý nguồn
năng lư
ợng đóng một vai trò rất quan trọng. Đó chính là lý do vì sao hiện nay
ngư
ời
ta
đang t
ập trung nghiên cứu các giải thuật và giao thức để tối ưu hóa nguồn năng lượng
cho m
ạng cảm biến không dây. Nhiệm vụ chính của
các nút c
ảm biến trong trường cảm
bi
ến là phát hiện ra các sự kiện (chủ yếu xác định các thông số cần cảm nhận), thực hiện
x
ử lý dữ liệu cục bộ nhanh chóng, sau đó truyền dữ liệu đi. Vì thế sự tiêu thụ năng lượng
c
ửi
d
ữ liệu tương tự mà nó cảm nhận được cho ADC.
- ADC là m
ộ
t b
ộ chuyển đổi tín hiệu
tương t
ự thành tín hiệu số
đ
ể nói với CPU
nh
ững gì mà đơn vị cảm nhận đã cảm nhận được, đồng thời cũng thông báo cho đơn vị
cảm nhận nên cảm nhận gì từ CPU. Vì vậy, đơn vị ADC trên hình vẽ này cũng có chức
năng chuyển đổi tín hiệu số thành tương tự.
- Đơn v
ị truyền thông (Communication Unit) có nhiệm vụ nhận lệnh hoặc truy vấn
t
ừ nơi khác đến, và truyền tải dữ liệu từ CPU ra thế giới bên ngoài (tới người dùng).
- CPU là b
ộ phận xử lý lệnh hoặc truy vấn từ đ
ơn vị truyền thông và đưa tới
ADC,
giám sát và ki
ểm soát nguồn điện nếu cần thiết, xử lí dữ liệu nhận đ
ược, tính toán chặng
k
ế tiếp đến n
ơi lưu trữ tin, vv
- Ngoài ra còn có nhi
êu cầu khắt khe về mặt tiêu thụ năng lượng, kích thước, giá thành, khả
năng tính toán, lưu tr
ữ… nh
ư đã
trình bày
ở tr
ên, mạng cảm biến không dây có những yêu
c
ầu nh
ư sau:
17
- Kích thư
ớc
c
ủa
m
ạng
có th
ể
không
ổn định (luôn thay đổi):
Kích thư
ớc của mạng cảm
bi
ến
không dây có th
ể khác nhau
tùy thu
ộc vào yêu cầu ứng dụng và sự triển khai các
nút c
m
ạng
t
ồn
t
ại lâu nhất có thể
.
- Có khả năng tự tổ chức cấu hình mạng: Các nút cảm biến có thể tự động hình thành một
mạng mà không cần bất kỳ thiết lập cấu hình từ bên ngoài (từ người dùng hoặc nơi
khác).
- Th
ực hiện t
ruy v
ấn và tái nhiệm
: Ngư
ời dùng sẽ có thể truy vấn các sự kiện
đ
ặc biệt
trong m
ột khu vực cụ thể, hoặc loại bỏ các nhiệm vụ đã lỗi thời từ các
nút c
ảm biến cụ
th
ể và giao cho
chúng nhi
ệm vụ mới.
- S
ự hợp tác, thu thập, sự tập hợp dữ liệu: Các nút cảm biến phải làm việc cùng nhau theo
nhóm và t
ập hợp dữ liệu của chúng theo một yêu cầu nào đó. Điều
ực hiện truyền dữ liệu theo một cách nào đó sao cho có sự thống nhất dữ li
ệu.
1.2 Các y
ếu tố ảnh h
ưởng đến
hi
ệu năng của
WSNs [1, 2, 4, 5]
1.2.1 S
ự tiêu thụ nă
ng lư
ợng của WSN
s
Trong su
ốt quá trình tạo ra một mạng phi cấu trúc, quá trình thiết lập các đường đi
(đường truyền dữ liệu về sink/BS) bị ảnh hưởng nhiều bởi khả năng nă ng lượng của các
nút trong mạng cảm biến không dây.
Vì n
ăng lượng
tiêu th
ụ cho
truy
ền
thông không dây t
ỷ lệ thuận với khoảng cách,
th
ậm chí cao hơn khi gặp các chướng ngại vật, do đó định tuyến đa chặng được sử dụng
vì nó tiêu t
ốn ít năng lượng hơn truyền
tin tr
ịnh tuyến đa chặng luôn được sử dụng.
18
1.2.2. Các mô hình giao nh
ận dữ liệu trong WSN
s
Ph
ụ thuộc vào mỗi ứng
d
ụng cụ thể, các mô hình giao nhận dữ liệu đến sink/BS có
th
ể liên tục, hoặc vận hành theo sự kiện, hoặc vận hành theo truy vấn hoặc lai.
- Mô hình giao nh
ận dữ liệu li
ên tục: mỗi cảm biến gửi dữ liệu theo định kỳ (sau
m
ột thời gian n
ào đó lại truyền một
l
ần).
- Mô hình v
ận hành theo sự kiện và vận hành theo truy vấn: việc giao nhận dữ liệu
về sink/BS được kích hoạt khi có một sự kiện xảy ra hoặc một truy vấn được gửi đến từ
sink/BS.
- Mô hình lai: kết hợp mô hình giao nhận dữ liệu liên tục với mô hình v ận hành
theo s
ự kiện và theo truy vấn.
Các giao th
ức định tuyến chịu ảnh hưởng nhiều bởi mô hình giao nhận dữ liệu,
trong đó chú tr
ọng đến tiêu thụ năng lượng tối thiểu và đường truyền dữ liệu ổn định.
ức triển khai các nút cảm biến
S
ự triển khai các nút cảm biến: xác định hoặc tự tổ chức.
- S
ự triển khai xác định: các nút cảm biến đ
ược đặt bằng tay và dữ liệu được truyền
b
ằng đ
ường đi xác định trước.
- H
ệ th
ống tự tổ chức: các nút cảm biến đ
ược đặt ngẫu nhiên rải rác dạng phi cấu
trúc gi
ống như kiến trúc mạng Adhoc. Vị trí của sink/BS hoặc cụm trưởng chủ yếu trong
đi
ều kiện được chấp nhận chú trọng hiệu quả năng lượng và hiệu năng mạng. Khi sự phân
bố các nút không thống nhất thì sự tạo cụm một cách tối ưu trở thành tiêu chí để mạng
hoạt động hiệu quả về năng lượng.
1.2.4. T
ập trung
d
ữ liệu
Vì các nút c
ảm biến có thể cảm nhận thông tin trong cùng khu vực nên có thể dư
th
ừa (dữ liệu có giá trị gần tương tự nh
au), nên các gói tin chuy
ển từ nhiều nút có thể
đư
ằng cách giảm thiểu tiếng ồn và
dùng m
ột số kỹ thuật như beamforming để kết hợp
các tín hi
ệu.
1.2.5. V
ấn đề định tuyến trong WSN
s
Đ
ịnh tuyến trong mạng cảm b
i
ến không dây l
à thách thức lớn
xu
ất phát từ một v
ài
đ
ặc điểm nhận ra từ sự
truy
ền tin
trong WSNs và t
ừ mạng ADHOC không dây
(MANETs). Các thách th
ức gồm:
- Th
ứ nhất
, m
ạng cảm biến không dây không thể triển khai một cách tuyệt đối các
nút c
ảm biến (số l
à
thư
ờng sử dụng 1 lần), năng lực xử lý v
à lưu trữ
nên ph
ải có sự quản lý t
ài nguyên chặt
ch
ẽ.
V
ới những lý do trên, nhiều thuật toán mới đã được đưa vào trong vấn đề định
tuyến trong WSNs. Các giao thức định tuyến xem xét kỹ các đặc điểm theo các yêu cầu
của ứng dụng và kiến trúc mạng.
G
ần đây, các nhà nghiên cứu
đ
ã tập trung
quan tâm r
ất nhiều trong việc thiết kế
các giao th
ức định tuyến cho WSN
s sao cho hi
ệu quả
v
ề
năng lư
ợng, chi phí
tri
ển khai
m
+ Gi
ống nhau:
WSNs có nh
ững điểm tương đồng với MANETs
(Mobile Ad hoc
Networks) như: c
ấu trúc liên kết mạng không cố định, nguồn năng lượng điện
b
ị giới hạn
,
các nút trong m
ạng được kết nối với nhau bằng các liên kết truyền thông không dây
như
sóng vô tuy
ến, hồng ngoại hoặc quang…
+ S
ự khác nhau giữa MANETs và WSN
s:
N
ội dung
MANETs
WSNs
M
ục đích của mạng
Chủ yếu dùng để tính toán phân
tán
Chủ yếu dùng để thu thập
thông tin từ môi trường
Ch
ủ sở hữu
Hạn chế và có thể chỉ dùng
1 lần rồi bỏ đi
Lưu lư
ợng truyền
t
ải trong mạng
B
ất th
ường: có khi rất lớn, nhưng
đôi khi l
ại rất ít
B
ị giới hạn theo d
òng
truy
ền từ sink/BS l
ên các
nút và ngư
ợc lại
Giá tr
ị sử dụng
Dùng và có th
ể di chuyển, hết pin
thì có th
ể nạp lại để dùng tiếp
Thư
ờng dùng một
l
ần
Các kh
21
đo đ
ạc các thông số để quan sát một diện tích lớn trên trái đất, sự thăm dò các hành tinh,
phát hi
ện điều kiện sinh
-hóa ph
ục vụ
nông nghi
ệp chính xác
; quan sát môi trư
ờng sống
t
ại một khu vực cụ thể
; quan sát trái đ
ất, môi trường vùng
bi
ển và bầu khí quyển, phát
hi
ện cháy rừng
; nghiên c
ứu khí tượng học và địa lý, phát hiện lũ lụt, nghiên cứu sự ô
nhi
ễm môi trường.
Hình 1.4.
Ứng dụng trong môi trường
Ví d
ụ: Theo d
õi cháy rừng:
các nút c
ảm biến có thể đ
ước sông, suối,
lư
ợng m
ưa, mức nước, nhiệt độ, độ ẩm Những nút
c
ảm biến n
ày
s
ẽ cung cấp thông tin v
à chuyển về hệ thống để xử lý và đưa ra dự báo.
22
1.3.2
Ứng dụng trong quân đội
M
ạng cảm biến không dây có thể tích hợp một phần trong hệ thống điều khiển,
giám sát, giao ti
ếp, tính toán thông minh, trinh sát, theo dõi mục tiêu… Với đ
ặc tính triển
khai nhanh, t
ự tổ chức và có tính kháng lỗi
t
ốt
làm cho chúng có th
ể được sử dụng nhiều
trong quân đ
ội. Vì mạng cảm biến dựa trên sự triển khai dày đặc các nút có sẵn, chi phí
th
ấp và sự phá hủy một vài nút bởi quân địch cũng không làm ảnh hư
ởng đến hoạt động
ph
ụ 2: Giám sát chiến tr
ường
: th
ực hiện
tri
ển khai
m
ạng cảm biến không dây ở
nh
ững n
ơi có địa hình hiểm trở, các tuyến đường, những chỗ hẹp
…Do đó có th
ể theo d
õi
các ho
ạt động của quân địch.
Ví d
ụ 3: Giám sát địa hình và lực lượng quân địch
: m
ạng cảm biến có thể được
tri
ển khai ở những địa hình then chốt, quan trọng, các nút cảm biến nhanh chóng cảm nhận
các thông tin c
ần thiết và tập trung dữ liệu gửi về trong thời
gian nh
ất định trước khi quân
địch phát hiện ra và ngăn chặn việc theo dõi đó.
Hình 1.5. L
ực lượng địch bị giám sát bởi WSN
s
ịnh được vị trí của họ trong bệnh viện.
Hình 1.6.
Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe
24
1.3.4.
Ứng dụng trong gia đình
Hình 1.7. Mô hình ngô nhà thông minh nh
ờ WSNs
Trong lĩnh vực tự động hóa gia đình, các nút cảm biến được đặt ở các phòng, để đo
nhi
ệt độ, độ ẩm hoặc
đ
ặt ở các thiết bị
đ
ể phát hiện những sự dịch chuyển trong ph
òng
, s
ự
ho
ạt động của các thiết bị
và thông báo thông tin này đ
ến thiết bị báo động
đ
ể ng
ười quản
lý x
ử biết v
à xử lý.
.
25
nh
ận biết
yêu c
ầu
ch
ất lượng dịch vụ mạng (Network flow and QoS
-aware protocols).
2.2. Các thách thức trong định tuyến [1, 3-5]
Do WSNs có nh
ững đặc điểm riêng biệt nên việc định tuyến trong WSN
s đ
ối mặt
với rất nhiều thách thức như:
- WSNs có một số lượng nút lớn nên không thể xây dựng được sơ đồ địa chỉ toàn
c
ục
, s
ử dụng IP cho mỗi nút
(khó qu
ản lý và
duy trì s
ố
lư
ợng
ID r
ất lớn
)
- D
ữ liệu trong WSN
s yêu c
ề
m
ột hiện tượng
và t
ại khu vực cụ thể
.
2.3. Phân lo
ại các giao thức định tuyến trong WSN
s [1-5, 14]
Các giao th
ức định tuyến trong WSNs có thể phân loại
theo c
ấu trúc mạng
thành
các lo
ại sau
: các giao th
ức định tuyến
trung tâm d
ữ liệu,
các giao th
ức
phân c
ấp,
các giao
th
ức
d
ựa
vào v
Copyright: Tài liệu đại học ©