CÂU HỎI ÔN TẬP
MẠNG CẢM BIẾN - WSN
Câu hỏi ôn tập Mạng Cảm Biến - WSN
Câu 1: Phân tích đặc điểm của mạng cảm biến không dây.
•Các node kích thước nhỏ, giới hạn về công suất, khả năng tính toán và bộ
nhớ.
•Các node giới hạn về nguồn năng lượng, băng thông
•Các node phân bố dày đặc
•Các node dễ bị hư hỏng
•Giao thức mạng thay đổi thường xuyên, quản lý phức tạp
Câu 2: Hãy so sánh MANET và WSN.
-MANET: là mạng di động ad hoc với kết nối các node không có hạ tầng mạng,
định tuyến thay đổi lớn,…
+Laptop, máy di động kết nối với nhau tạo ra một mạng.
-WSN: là một mạng ad hoc di động được tạo nên từ các bộ cảm biến.
Giống nhau (sự tương đồng)
•Tự tổ chức: tự tính toán cấu hình (địa chỉ, định tuyến, đk NL,…)
•Tính đa chặng
•Nhiễu: Môi trường mưa, gió, vật cản,…
•Bảo mật: Rất khó do không khí
Khác nhau
•Tính di động: node MANET di động, thường WSN cố định (di động ở
node, di động bộ thu)
•Năng lượng: WSN có các yêu cầu về năng lượng và các vấn đề bảo
dưỡng chặt chẽ hơn.
•Phạm vi: WSN có thể lớn hơn nhiều (mặc dù còn đang tranh cãi)
•Ứng dụng: WSN có ứng dụng tương tác môi trường lưu lượng khác
nhau(nghỉ).
•Độ tin cậy và chất lượng dịch vụ QoS: WSN các nút cá thể có thể bị bỏ
qua (vấn đề mạng), QoS khác nhau do các ứng dụng khác nhau.
Câu 3: Vẽ cấu trúc trong phần cứng của node cảm biến và nêu chức năng của các bộ phận
cấu thành một node cảm biến?
1
1. Bộ điều khiển
•Nơi thu nhận dl từ các sensor, quyết định thời gian gửi dl (gt liên lạc), ra lệnh
cho các cơ cấu chấp hành.
•Nơi lưu trữ các dữ liệu trung gian
•Là lõi của nút, sử dụng các bộ vi đk (FPGA, ASIC)
2. Thiết bị liên lạc
•Mỗi node sẽ có cả bộ thu và phát sóng để kết nối với nhau
•Là bộ phận truyền thông các nút, biến đổi các dòng dl từ bộ đk thành sóng
radio
•Các node mạng sử dụng sóng radio bởi khả năng truyền đi xa, truyền dữ liệu
với tỉ lệ lỗi chấp nhận được. Tần số sóng radio thường dùng: từ 433MHz tới
2.4GHz.
Các trạng thái hoạt động của bộ thu phát
•Truyền: Là phần phát được kích hoạt, anten bức xạ năng lượng
•Nhận: Là phần thu được kích hoạt.
•Nghỉ: Là trạng thái thu dữ liệu và tắt chế độ theo dõi
•Ngủ: Các phần quang trọng được tắt. Liên quan thời gian hồi phục và NL khởi
động
•Tiết kiệm NL thức chờ thông tin. Lãng phí NL khởi tạo hđ (không truyền,
nhận). Điều khiển NL phức tạp.
Đặc điểm của bộ thu phát
2
•Cung cấp gd cho lớp MAC bắt đầu truyền dẫn khung, truyền gói tin đến bộ
nhớ trong nó.
•ĐK công suất tiêu thụ, sử dụng hiệu quả NL, thiết lập thời gian phù hợp trong
trạng thái ngủ, nghỉ.
•Mỗi máy có tần số sóng mang (kênh) khác nhau nhằm giải quyết vấn đề tắc
nghẽn (lớp MAC: FDMA, đa kênh CSMA/ALOHA)
Kiến trúc của bộ thu phát
3. Cảm biến/cơ cấu chấp hành
Cảm biến chia 3 nhóm
•Cảm biến thụ động, đa hướng: nhằm xác định sự biến đổi của các đại lượng
vật lý tại các vị trí xác định.
oCảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, cảm biến chuyển động, áp suất,
hóa học...
oPhát hiện các hóa chất độc hại bị rò rỉ tại các nhà máy, kho chứa
•Cảm biến thụ động, đơn hướng: Cảm biến theo một hướng nhất định, tuy
nhiên vẫn có thể thay đổi hướng cảm biến nếu cần thiết. (Camera)
•Cảm biến chủ động: Chủ động thăm dò, tìm kiếm trong môi trường.
oHệ thống định vị vật dưới nước bằng siêu âm
oCác radar cảm biến
oCảm biến động đất (tạo ra sóng có biên độ rộng khi có các vụ nổ nhỏ)
4. Nguồn cung cấp
•Cung cấp NLcho các node mạng, qđ sự sống node
•Có khả năng tìm kiếm NL môi trường ngoài bù phần NL đã mất.
•Có các loại:
oPin, ắc quy thông thường
oChuyển đổi DC – DC
3
oCác nguồn năng lượng đặc biệt khác
Bộ định vị: KT định tuyến, các nhiệm vụ cảm ứng cần độ chính xác cao về vị
trí.
Bộ di động: theo dõi dịch chuyển các node.
Câu 4: Nêu nguyên lý hoạt động của một node cảm biến?
Toàn bộ node cảm biến được nuôi bằng một bộ nguồn riêng. Bộ nguồn có nhiệm vụ
cung cấp toàn bộ năng lượng cho các khối trong node cảm biến hoạt động. Bộ điều khiển
thực hiện 2 chức năng chính là xử lý và lưu trữ dữ liệu. Theo sơ đồ trên ta thấy, cảm biến
trong node sẽ nhận tín hiệu phi điện từ môi trường bên ngoài,sau đó nó biến đổi tín hiệu
này thành dạng tín hiệu điện gửi tới bộ điều khiển. Đồng thời, hệ thống định vị và thiết bị
liên lạc cũng gửi dữ liệu về bộ điều khiển. Sau khi xử lý các dữ liệu được đưa về, bộ điều
khiển lưu trữ dữ liệu này lại đồng thời gửi cho tín hiệu điều khiển cho các thiết bị liên lạc
và khối cảm biến/cơ cấu chấp hành để thực thi.
Câu 5: Nêu các trạng thái hoạt động của bộ thu phát trong node cảm biến?
Các trạng thái hoạt động của bộ thu phát
•Truyền: Là phần phát được kích hoạt, anten bức xạ năng lượng
•Nhận: Là phần thu được kích hoạt.
•Nghỉ: Là trạng thái thu dữ liệu và tắt chế độ theo dõi
•Ngủ: Các phần quang trọng được tắt. Liên quan thời gian hồi phục và NL khởi
động
•Tiết kiệm NL thức chờ thông tin. Lãng phí NL khởi tạo hđ (không truyền,
nhận). Điều khiển NL phức tạp.
Câu 6: Phân tích các loại chuyển động trong WSN.
•Nút di chuyển
oGiám sát chăn nuôi (nút trên súc vật)
oTự đẩy đi hoặc bằng ngoại lực; có mục đích hoặc ngẫu nhiên
•Bộ chứa (thu) di động
•Đối tượng di chuyển
•Bộ chứa (thu) di động
oLà nút di động nhưng lại không phải là một phần của WSN
oNgười yêu cầu thông tin qua PDA di động
•Đối tượng di chuyển (giao thức phù hợp)
oSự kiện, đối tượng được giám sát di chuyển xung quanh (hoặc mở rộng, co
lại)
oCác nút WSN khác nhau trở thành “có trách nhiệm” giám sát một sự kiện
như vậy.
4
