1
MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• Đề tài tìm hiểu và tổng quan được những nét lớn, cơ bản của mạng cảm nhận
không dây.Các ứng dụng cơ bản của mạng cảm nhận không dây cũng như các
mục tiêu thực hiện của mạng cảm nhận không dây.
• Tìm hiểu tình hình ứng dụng của mạng cảm nhận không dây trên thế giới và
trong nuớc ta. Đưa ra được những ưu điểm, nhược điểm của mạng cảm nhận
không dây. Tìm hiểu nhưng ứng dụng của mạng cảm nhận không dây có thể
ứng dụng trng thực tiễn của nước ta . Xây dựng mô hình và đánh giá cho một
ứng dụng cụ thể trong lĩnh vực nuôi trồng thuỷ sản của mạng cảm nhận
không dây.
2
NỘI DUNG LUẬN VĂN
Trên thế giới, mạng không dây phát triển mạnh và được chuẩn hoá thành
các loại khác nhau. Về bản chất chúng đều là mạng truyền thông không dây,
nhưng cấu hình, quy mô, mục đích sử dụng khác nhau nên chúng có những
điểm giống nhau và những điểm khác nhau. Trong số các mạng không dây,
mạng cảm nhận không dây ra đời trên cơ sở ứng dụng những thành tựu cao
của công nghệ chế tạo linh kiện điện tử và sự chín muồi trong việc hiểu biết
và làm chủ kiến thức phần mềm hệ điều hành mạng. Mỗi nút mạng trong
mạng cảm nhận không dây được xem như những hạt bụi (motes) vì kích thước
của chúng rất bé, tiêu thụ năng lượng rất ít nhưng chính chúng có thể đảm
đương chức năng nút mạng, và hơn thế, chúng còn có chức năng đo các thông
số môi trường (chức năng cảm nhận) nơi chúng có mặt. Lợi ích mà mạng cảm
nhận không dây đem lại là to lớn, trên thế giới đang hình thành những trào
lưu nghiên cứu, chuẩn hoá, phát triển và khai thác các ứng dụng rất đa dạng
của nó.
Trong lĩnh vực đo lường điều khiển tự động từ xa, việc ứng dụng công
nghệ mạng cảm nhận không dây để thu nhận dữ liệu, và điều khiển, tìm được
rất nhiều ứng dụng. Ví như đo các thông số môi trường cho nuôi trồng thuỷ
sn, dự báo cháy rừng, dự báo lũ trên các sông, theo dõi sức khỏe….
Với các nhận thức trên cùng với sự khuyến khích động viên, hướng dẫn
của Thầy giáo hướng dẫn và mong muốn được tìm hiểu, thử nghiệm ứng dụng
công nghệ mạng không dây em đã chọn đề tài “Xây dựng ứng dụng của mạng
cảm nhận không dây”
Đề tài gồm 2 chương như sau:
3
Chương 1: Giới thiệu về mạng cảm nhận không dây
Chương 2: Những ứng dụng của mạng cảm nhận không dây trên thế giới
Chương 3: Những ứng dụng của mạng cảm nhận không dây có thể ứng
dụng ở nước ta.
Chương 4: Thực nghiệm của mạng cảm nhận không dây
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Th.s Hòa Quang Dự đã
tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và động viên em hoàn thành đề tài này. Em xin
chân thànhg cảm ơn các Thầy, Cô trong Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
đã nhiệt tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức chuyên môn và tạo điều kiện thuận
lợi để em hoàn thành đề tài này.
Hải Phòng, tháng 4 năm 2007
Nguyễn Xuân Hùng
4
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY
1. Giới thiệu về mạng cảm nhận không dây
1.1. Định nghĩa về mạng cảm nhận không dây
Mạng cảm nhận không dây (Wireless Sensor Network - WSN) là một
mạng không dây mà các nút của nó sử dụng các vi điều khiển, cảm biến, Bộ
truyền tín hiệu sóng Radio,… với kích thước rất nhỏ, tiêu thụ năng lượng ít,
tự tổ chức, giá thành thấp dùng để đo các dữ liệu và truyền thông không dây
giữa các nút trong mạng.
Hình 1.1: một mô hình của mạng cảm nhận không dây
1.2. Yêu cầu của WSN
1.2.1. Khả năng tự cấu hình
- Ưu điểm mấu chốt của WSN đó là tính dễ triển khai, để triển khai
thành công , thì khi đưa ra sử dụng các nút mạng phải có chức năng tự cấu
hình . Các nút khi được đặt vào môi trường và có thể hoạt động ngay. Một
vài nút vì một số lí do không hoạt động , để mạng tiếp tục hoạt động nó phải
có khả năng tự cấu hình lại, Nghĩa là phải phát hiện ra các nút bị hỏng hoặc
định kỳ thực hiện cấu hình lại mạng.
5
- Việc mạng phải thực hiện cấu hình có thể do nhiều nguyên nhân khác
nhau như : càn phải thích ứng với sự thay đổi của môi trường, do khoảng cách
giữa các nút mạng bị thay đổi… Chính vì vậy việc cấu hình lại là việc cần
thiết để duy trì hoạt động của mạng.
- Để khắc phục điều này thì giải pháp tốt nhất đó là dùng kiến trúc bó
và khẳ năng tự cấu hình của bó. Kiến trúc bó là kiến trúc mà các nút mạng
theo một tiêu chuẩn nào đó mà thành lập bó ( Vd các nút ở cạnh nhau có thể
được tạo thành một bó, trong mỗi bó thì có một nút đầu bó để nhận dữ liệu
gửi về từ các nút trong bó sau đó các nút đầu bó có thể gửi dữ liệu cho nhau
để chuyền về máy tính…)
1.2.2. Vấn đề tiết kiệm năng lượng
Nguồn năng lượng của các nút mạng cảm nhận không dây thường là
pin. Chính vì vậy mà nguồn năng lượng này là có hạn dẫn đến việc tiết kiệm
năng lượng là yêu cầu cần thiết. Theo các nhà nghiên cứu thì mức điện tiêu
thụ trung bình của một nút mạng trong mạng cảm nhận không dây là trên dưới
50 MW
- Để đảm bảo các nút mạng có thể hoạt động được trong thời gian dài
(hàng năm) thì việc cần thiết là phải sử dụng các phần cứng tiêu thụ hết it điện
năng. Ngoài nguồn điện năng là pin thì ta có thể dùng các nguồn năng lượng
khác để có thể tiết kiệm năng lượng như: Nguồn năng lượng có thể tự tạo ra
từ môi trường hoạt động của mạng ( VD: Dùng năng lượng mặt trời, năng
lượng được tạo ra từ nhiệt … ).
- Việc sử dụng các phần mềm nhúng với các thuật toán nhằm tiết kiệm
năng lượng cũng có thể là một giải pháp hữu hiệu đối với việc tiết kiệm năng
lượng.
1.2.3. Giá thành thấp