Bài giảng Giới thiệu về mạng cảm biến không dây (WSN): Chương 3 - TS. Nguyễn Duy Thông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Giới thiệu về mạng cảm biến không dây (WSN): Chương 3 - Kỹ thuật cảm biến không dây" trình bày các nội dung chính sau đây: Khái quát về NODE cảm biến; Phần cứng và phần mềm; Phân loại cảm biến; Một số yếu tố ràng buộc tác động đến NODE;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Giới thiệu về mạng cảm biến không dây (WSN): Chương 3 - TS. Nguyễn Duy Thông

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1/15/2024 13
1. Khái quát về NODE cảm biến  Mạng WSNs gồm nhiều cảm biến phân bố phân tán bao phủ một vùng địa lý. Các node (sensor nodes hay còn gọi là WNs) có khả năng liên lạc vô tuyến với các node lân cận và các chức năng cơ bản như xử lý tín hiệu, quản lý giao thức mạng và bắt tay với các node lân cận để truyền dữ liệu từ nguồn đến trung tâm.  Chức năng cơ bản của các node trong mạng WSNs phụ thuộc vào ứng dụng của nó. 1/15/2024 14
1. Khái quát về NODE cảm biến (tt) Phân loại theo chức năng của các node:  Xác định được giá trị các thông số tại nơi lắp đặt. Như có thể trả về nhiệt độ, áp suất, cường độ ánh sáng… tại nơi khảo sát.  Phát hiện sự tồn tại của các sự kiện cần quan tâm và ước lượng các thông số của sự kiện đó. Như mạng WSN dùng trong giám sát giao thông, cảm biến phải nhận biết được sự di chuyển của xe cộ, đo được tốc độ và hướng di chuyển của các phương tiện đang lưu thông…  Phân biệt các đối tượng. Ví dụ phương tiện lưu thông mà cảm biến nhận biết được là gì xe con, xe tải, hay xe buýt,…  Theo dấu các đối tượng. Ví dụ trong mạng WSN quân sự, mạng cảm biến phải cập nhật được vị trí các phương tiện của đối phương khi chúng di chuyển trung vùng bao phủ của mạng…. 1/15/2024 15
2. Phần cứng và phần mềm Các chức năng cần phải có: chức năng cơ bản của node; chức năng xử lý tín hiệu, gồm xử lý số tín hiệu, nén, phát hiện và sửa lỗi, điều khiển; phân nhóm và tính toán trong mạng; thông tin; tự kết hợp; định tuyến; và quản lý kết nối.  Chức năng phần mềm Để có các chức năng này, các node phải có cảm biến và bộ phận thực thi, bộ xử lý, nguồn, và các phần phục vụ cho chức năng khác  Chức năng phần cứng 1/15/2024 16
2. Phần cứng và phần mềm (tt) Phần cứng: Phần mềm:  Nguồn cung cấp: đảm bảo năng lượng • Hệ điều hành (OS) microcode (còn gọi là cho node hoạt động trong vài giờ, vài middleware): liên kết phần mềm và chức tháng hay vài năm năng bộ xử lý. Các nghiên cứu hướng đến  Lưu trữ và tính toán: phục vụ cho các thiết kế mã nguồn mở cho OS dành riêng cho chức năng xử lý, điều chế số, định mạng WSNs tuyến… • Sensor Drivers: đây là những module quản  Cảm biến: biến đổi các thông số môi lý chức năng cơ bản của phần tử cảm biến. trường thành thông tin • Bộ xử lý thông tin: quản lý chức năng thông  Liên lạc: trao đổi dữ liệu giữa các node tin, gồm định tuyến, chuyển các gói, duy trì với nhau và với trung tâm giao thức, mã hóa, sửa lỗi,… • Bộ phận xử lý dữ liệu: xử lý tín hiệu đã lưu trữ, thường ở các node xử lý trong mạng 1/15/2024 17
2. Phần cứng và phần mềm (tt) 1/15/2024 18
4. Phân loại cảm biến 1/15/2024 19
4. Phân loại cảm biến (tt) 1/15/2024 20
5. Một số yếu tố ràng buộc tác động đến NODE • Nguồn cung cấp: các node bị giới hạn bởi năng lượng cung cấp, việc sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng là chìa khóa cho thiết kế các hệ thống mạng WSNs • Liên lạc: Mạng vô tuyến thường bị giới hạn về băng thông, nhiễu kênh truyền. Các yếu tố này ảnh hưởng đến độ tin cậy, chất lượng dịch vụ và độ bảo mật của hệ thống. • Tính toán: Các node có công suất tính toán và bộ nhớ giới hạn. Điều này ảnh hưởng đến việc lựa chọn giải thuật xử lý dữ liệu hoạt động tại node 1/15/2024 21
6. Xu hướng  Để mạng WSNs có thể được triển khai rỗng rãi với qui mô lớn, kích thước, giá thành và công suất tiêu thụ của node phải giảm đáng kể và sự thông minh của node phải tăng lên.  Áp dụng các kỹ thuật tiên tiến như công nghệ nano, mạng phân bố, thông tin vô tuyến băng rộng…  Sự thu nhỏ kích thước, giá thành là vấn đề quan trọng hàng đầu. Sự tích hợp cảm biến, vi xử lý, nguồn năng lượng và giao tiếp mạng thông tin trên một chip sẽ làm việc trao đổi dữ liệu giữa cảm biến và môi trường bên ngoài trở nên dễ dàng hơn.  Việc tiêu chuẩn hóa cũng rất quan trọng. Tạo ra các tiêu chuẩn chung sẽ giúp mạng WSNs ứng dụng rộng rãi hơn trong thực tế, có khả năng giao tiếp với các mạng khác, giao diện Internet, cung cấp các dịch vụ đa dạng hơn.  Các nghiên cứu đang hướng đến các kỹ thuật chế tạo cảm biến mới, hệ thống mạng cảm biến phân bố, tích hợp cảm biến trong các hệ thống thương mại, hỗ trợ hiệu quả cho các quá trình ra quyết định. 1/15/2024 22