Download miễn phí Đồ án Tổng quan về mạng cảm ứng không dây Wireless Sensor Netwơrk-WSN



MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY WSN 2
I.1 Giới thiệu 2
I.2 Cấu trúc mạng WSN 3
I.2.1 Cấu trúc 1 node mạng WSN 3
I.2.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây 5
I.3 Kiến trúc giao thức mạng WSN 6
I.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến mạng WSN 8
I.4.1 Thời gian sống bên ngoài 8
I.4.2 Sự đáp ứng 9
I.4.3 Tính chất mạnh (Robustness) 9
I.4.4 Hiệu suất (Synergy) 9
I.4.5 Tính mở rộng (Scalability) 10
I.4.6 Tính không đồng nhất (Heterogeneity) 10
I.4.7 Tự cấu hình 10
I.4.8 Tự tối ưu và tự thích nghi 10
I.4.9 Thiết kế có hệ thống 10
I.5 Ứng dụng của mạng WSN 11
CHƯƠNG II: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 12
II.1 Giới thiệu 12
II.2 Thách thức trong vấn đề định tuyến 12
II.2.1 Tính động của mạng 12
II.2.2 Sự triển khai các node 12
II.2.3 Tính đến năng lượng 13
II.2.4 Phương pháp báo cáo số liệu 13
II.2.5 Khả năng của các node 14
II.2.6 Tập trung/ hợp nhất dữ liệu 14
II.3 Phân loại và so sánh các giao thức định tuyến trong WSN 15
II.4 Các loại giao thức định tuyến 17
II.4.1 Giao thức định tuyến trung tâm dữ liệu (data centric protocols) 17
II.4.2 Giao thức phân cấp (Hierarchical protocols) 22
II.4.3 Giao thức dựa trên vị trí (Location-based protocols) 25
CHƯƠNG III : KIẾN TRÚC GIAO THỨC LEACH 29
III.1 Giới thiệu 29
III.2 Tự định dạng cấu hình Cluster (Self – Configuring Cluster Formation) 31
III.2.1 Lựa chọn nút chủ của cụm (Determining Cluster- Head Nodes ) 31
III.2.2 Pha thiết lập (Set-up Phase) 32
III.2.3 Pha duy trì trạng thái – pha ổn định (Steady- state Phase) 33
III.2.4 Tổng hợp dữ liệu (Sensor Data Aggregation) 36
III.3 LEACH – C 37
III.4 Stat-Clustering 38
CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG LEACH BẰNG NS2 39
IV.1 Giới thiệu NS2 39
IV.1.1 Kiến trúc NS2 39
IV.1.2 Các đặc điểm NS2 41
IV.2 Các phần mềm dùng kết hợp với NS2 41
IV.2.1 NAM 41
IV.2.2 NSCRIPT 42
IV.2.3 XGRAPH 42
IV.2.4 TRACEGRAPH 43
IV.3 Mô phỏng WSN trên NS2 43
IV.3.1 Giả thiết 43
IV.3.2 Thực hiện mô phỏng cho 3 giao thức: Leach, Leach-C, Stat- Clus 43
IV.3.3 Kết quả mô phỏng 44
IV. 4 Kết luận 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO 53
LỜI KẾT 55
 
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-02-20-do_an_tong_quan_ve_mang_cam_ung_khong_day_wireless.dDpZHkCnTH.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-3197/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

cả các chức năng tập trung dữ liệu được chỉ định cho các nút nhiều năng lượng và chuyên dụng. Tập trung dữ liệu cũng khả thi trong kỹ thuật xử lý tín hiệu.
II.3 Phân loại và so sánh các giao thức định tuyến trong WSN
Có nhiều cách phân loại các giao thức chọn đường trong WSN. Ngoài cách chia làm ba loại như đã đề cập ở trên, đó là định tuyến trung tâm dữ liệu, định tuyến phân cấp và định tuyến dựa vào vị trí việc chọn đường trong WSN còn có thể được chia thành chọn đường ngang hàng, chọn đường phân cấp và chọn đường dựa theo vị trí tuỳ từng trường hợp vào cấu trúc mạng. Những giao thức này cũng có thể được chia thành các giao thức chọn đường đa đường, yêu cầu hỏi/đáp, liên kết hay dựa vào chất lượng dịch vụ -QoS tuỳ theo cơ chế hoạt động của giao thức. Ngoài ra, các giao thức chọn đường có thể được chia thành ba loại là chủ động, tương tác hay ghép tuỳ từng trường hợp vào cách thức mà nguồn tìm đường tới đích. Trong các giao thức chủ động, tất cả các đường được tính toán trước khi có yêu cầu, trong khi đối với các giao thức tương tác thì các đường được tính toán theo yêu cầu. Để khái quát, có thể sử dụng phân loại theo cấu trúc mạng và cơ chế hoạt động của giao thức (tiêu chuẩn chọn đường). Việc phân loại và so sánh các giao thức chọn đường trong WSN được chỉ ra trong hình 2.1 và hình 2.2
Hình 2.1: Phân loại giao thức chọn đường trong WSN
Hình 2.2: Phân loại và so sánh các giao thức chọn đường trong WSN
II.4 Các loại giao thức định tuyến
II.4.1 Giao thức định tuyến trung tâm dữ liệu (data centric protocols)
Trong nhiều ứng dụng của mạng cảm ứng thì việc xác định số nhận dạng toàn cầu cho từng nút là không khả thi. Việc thiếu số nhận dạng toàn cầu cùng với việc triển khai ngẫu nhiên các nút gây khó khăn trong việc chọn ra tập hợp các nút chuyên dụng. Vì thế dữ liệu được truyền từ mọi nút trong vùng triển khai với độ dư thừa đáng kể, nên việc sử dụng năng lượng sẽ không hiệu quả. Do vậy, người ta đã đưa ra các giao thức định tuyến mà có khả năng chọn ra tập hợp các nút và thực hiện tập trung dữ liệu trong suốt quá trình truyền. Điều này đã dẫn đến ý tưởng về giao thức trung tâm dữ liệu. Trong giao thức định tuyến này, sink gửi yêu cầu đến các vùng xác định và đợi dữ liệu từ các sensor đã được chọn trước trong vùng. SPIN là giao thức đầu tiên thuộc loại này mà đã đề cập đến việc dàn xếp dữ liệu giữa các nút để giảm bớt sự dư thừa dữ liệu và tiết kiệm năng lượng. Sau đó Directed Diffusion (truyền tin trực tiếp) được phát triển và là một giao thức rất đáng chú ý trong định tuyến trung tâm dữ liệu.
II.4.1.1 SPIN (Sensor protocols for information via negotiation)
SPIN (Sensor Protocol for Information via Negotiation) là giao thức định tuyến thông tin dựa trên sự dàn xếp dữ liệu. Mục tiêu chính của giao thức này đó là tập trung việc quan sát môi trường có hiệu quả bằng một số các nút cảm biến riêng biệt trong toàn bộ mạng. Nguyên lý của giao thức này đó là sự thích ứng về tài nguyên và sắp xếp dữ liệu. Ý nghĩa của việc dàn xếp dữ liệu (data negotiation) này là các nút trong SPIN sẽ biết về nội dung của dữ liệu trước khi bất kỳ dữ liệu nào được truyền trong mạng . Nơi nhận dữ liệu có thể bày tỏ mối quan tâm đến nội dung dữ liệu bằng cách gửi yêu cầu để lấy được dữ liệu quảng bá. Điều này tạo ra sự sắp xếp dữ liệu để đảm bảo rằng dữ liệu chỉ được truyền đến nút quan tâm loại dữ liệu này. Do đó mà loại trừ khả năng bản tin kép và giảm thiểu đáng kể việc truyền dữ liệu dư thừa qua mạng. Việc sử dụng bộ miêu tả dữ liệu cũng loại trừ khả năng chồng chất vì các nút có thể chỉ giới hạn về lọai dữ liệu mà chúng quan tâm đến. Mỗi nút có thể dò tìm tới bộ quản lý để theo dõi mức tiêu thụ năng lượng của mình trước khi truyền hay xử lý dữ liệu. Khi mức năng lượng còn lại thấp các nút này có thể giảm hay loại bỏ một số hoạt động như là truyền miêu tả dữ liệu hay các gói. Chính việc thích nghi với tài nguyên làm tăng thời gian sống của mạng.
Để thực hiện truyền và sắp xếp dữ liệu các nút sử dụng giao thức này sử dụng ba loại bản tin (hình 2.3).
Hình 2.3: Ba tín hiệu bắt tay của SPIN
Hình 2.4: Hoạt động của SPIN
Hoạt động của SPIN gồm 6 bước
Bước 1: ADV (Advertise) để thông báo dữ liệu mới tới các nút.
Bước 2: REQ (Request) để yêu cầu dữ liệu cần quan tâm. Sau khi nhận được ADV các nút quan tâm đến dữ liệu này sẽ gửi REQ để yêu cầu lấy dữ liệu.
Bước 3: bản tin DATA, bản tin này thực sự chứa dữ liệu được cảm biến và kèm theo mào đầu miêu tả dữ liệu.
Bước 4: sau khi nút này nhận dữ liệu nó sẽ chia sẻ dữ liệu của nó cho các nút còn lại trong mạng bằng việc phát bản tin ADV chứa miêu tả dữ liệu (metadata).
Bước 5: sau đó các nút xung quanh lại gửi bản tin REQ yêu cầu dữ liệu.
Bước 6: là DATA lại được truyền đến các nút mà yêu cầu dữ liệu này.
Tuy nhiên giao thức SPIN cũng có hạn chế khi mà nút trung gian không quan tâm đến dữ liệu nào đó, khi đó dữ liệu không thể đến được đích.
II.4.1.2 Truyền tin trực tiếp (Directed Diffusion)
Đây là giao thức trung tâm dữ liệu đối với việc truyền và phân bổ thông tin trong mạng cảm biến không dây. Mục tiêu chính là tiết kiệm năng lượng để tăng thời gian sống của mạng để đạt được mục tiêu này, giao thức này giữ tương tác giữa các nút cảm biến, dựa vào việc trao đổi các bản tin, định vị trong vùng lân cận mạng. Sử dụng sự tương tác về vị trí nhận thấy có tập hợp tối thiểu các đường truyền dẫn. Đặc điểm duy nhất của giao thức này là sự kết hợp với khả năng của nút để có thể tập trung dữ liệu đáp ứng truy vấn của sink để tiết kiệm năng lượng.
Thành phần chính của giao thức này bao gồm 4 thành phần: interest (thông tin yêu cầu), data message (các bản tin dữ liệu), gradient, reinforcements. Directed disffusion sử dụng mô hình publish- and subcribe trong đó một người kiểm tra (tại sink) sẽ miêu tả mối quan tâm (interest) bằng một cặp thuộc tính-giá trị.
Như vậy, yêu cầu dữ liệu gửi từ cảm biến nhiệt độ trong vòng 10’s và trong một miền chi tiết như hình chử nhật có thể được trình bày như sau:
Cặp thuộc tính – giá trị mô tả
Type = temperature kiểu dữ liệu cảm biến
Start = 01:00:00 thời gian bắt đầu
Interval =1s báo cáo sự kiện, chu kỳ là 1s
Duration = 10s thời gian sống của interes (cho 10s)
Location = [24,48,36,40] ở trong miền này
Và dữ liệu trả lời từ node chi tiết có thể là:
Type = temperature kiểu của dữ liệu cảm biến
Valus = 38.3 giá trị nhiệt độ được đọc
Timestamp = 1:02:00 nhãn thời gian (t/g ngay tại thời điểm đọc)
Location = [30,38] báo cáo từ cảm biến trong vùng x,y
Hoạt động của Directed Dissfusion. ( hình 2.5)
Sink sẽ gởi quảng bá bản tin interest theo chu kỳ cho các nút lân cận. Bản tin này sẽ truyền qua tất cả các nút trong mạng như là một sự quan tâm đến một dữ liệu nào đó. Mục đích của việc thăm dò này là để xem xét xem có nút cảm biến nào đó có thể tìm kiếm dữ liệu tương ứng với interest. Tất cả các nút đều duy tr

---