Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin: Nghiên cứu giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng sensor

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> NGUYỄN DUY TÂN<br /> <br /> NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN<br /> TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO MẠNG SENSOR<br /> Chuyên ngành: Truyền Dữ liệu và Mạng Máy tính<br /> Mã số: 62.48.15.01<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN<br /> <br /> Hà Nội – 2017<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Công nghệ,<br /> Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Đình Việt<br /> <br /> Phản biện: ...........................................................................<br /> ..............................................................................<br /> Phản biện: ...........................................................................<br /> ..............................................................................<br /> Phản biện: ...........................................................................<br /> ..............................................................................<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc<br /> gia chấm luận án tiến sĩ họp tại .................................................<br /> vào hồi<br /> <br /> giờ<br /> <br /> ngày<br /> <br /> tháng<br /> <br /> năm<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> -<br /> <br /> Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà<br /> Nội<br /> <br /> Chương 1: MỞ ĐẦU<br /> <br /> 1.1. Mạng cảm biến không dây<br /> Các nút cảm biến không dây có kích thước nhỏ, giá thành thấp,<br /> có khả năng cảm biến, thu thập, xử lý và truyền tải thông tin qua<br /> Internet đến người dùng. Mạng cảm biến không dây WSN bao<br /> gồm nhiều nút cảm biến được triển khai dày đặc, ngẫu nhiên trên<br /> một vùng rộng lớn tạo thành mạng tự tổ chức.<br /> 1.2. Các ứng dụng điển hình của mạng cảm biến không dây<br /> Mạng cảm biến không dây có thể được ứng dụng trong nhiều<br /> lĩnh vực khác nhau như: Môi trường, nông nghiệp, y tế, giao<br /> thông, quốc phòng, v.v.<br /> 1.3. Các phương pháp định tuyến trong mạng cảm biến<br /> không dây<br /> Do kiến trúc vật lý, các nút cảm biến bị hạn chế về tài nguyên<br /> cho nên chúng ta không thể áp dụng các thuật toán định tuyến<br /> dựa trên tô-pô vào mạng cảm biến không dây. Những năm gần<br /> đây, một hướng tiếp cận hoàn toàn khác cho vấn đề định tuyến<br /> tiết kiệm năng lượng trong mạng cảm biến không dây là tổ chức<br /> mạng thành các cụm, mỗi cụm bầu ra một nút cụm trưởng (CH).<br /> Nút CH chịu trách nhiệm điều khiển, duy trì các hoạt động cụm<br /> và mạng. Phương pháp này đóng một vai trò quan trọng trong<br /> việc đạt được các mục tiêu thiết kế sau khi đưa mạng cảm biến<br /> không dây vào hoạt động.<br /> 1.4. Vấn đề được giải quyết và mục tiêu của luận án<br /> Phân cụm và định tuyến phân cụm cho hiệu quả về năng lượng<br /> đã và đang được nghiên cứu, triển khai và ứng dụng mạng cảm<br /> 1<br /> <br /> biến không dây vào thực tế. Trong luận án này, các vấn đề sau<br /> đây thuộc bài toán nêu trên được quan tâm giải quyết:<br /> Định tuyến phân cụm cho hiệu quả năng lượng: Đề xuất cải<br /> tiến một thuật toán định tuyến phân cụm để nâng cao hiệu quả sử<br /> dụng năng lượng.<br /> Định tuyến phân cụm dựa trên chuỗi: Đề xuất cải tiến thuật<br /> toán định tuyến phân cụm dựa trên chuỗi, kết hợp với việc tổng<br /> hợp dữ liệu ở các nút dọc theo chuỗi cho hiệu quả sử dụng năng<br /> lượng và đề xuất cải tiến một lược đồ xây dựng cụm (cung)<br /> chuỗi cho hiệu quả năng lượng trong mạng hỗn hợp.<br /> Định tuyến phân cụm dựa trên cây tối thiểu: Đề xuất cải tiến<br /> thuật toán định tuyến phân cụm dựa trên cây tối thiểu kết hợp<br /> với tổng hợp dữ liệu hoặc lập lịch ngủ cho hiệu quả sử dụng<br /> năng lượng cao.<br /> 1.5. Nội dung luận án<br /> Luận án được trình bày trong năm chương:<br /> − Chương 1 đặt vấn đề; phát biểu bài toán và mục tiêu của<br /> luận án, tóm tắt nội dung và những đóng góp chính của<br /> luận án.<br /> − Chương 2 trình bày kết quả nghiên cứu tổng quan về định<br /> tuyến có thứ bậc (phân bậc), các công trình liên quan đến<br /> bài toán định tuyến tiết kiệm năng lượng một cách tóm tắt.<br /> − Chương 3 trình bày đề xuất thuật toán cải tiến giao thức<br /> định tuyến phân cụm phân tán dựa trên việc xem xét đến<br /> năng lượng còn lại trung bình và khoảng cách từ nút ứng<br /> viên đến BS trước khi chọn làm CH.<br /> − Chương 4 trình bày hai đề xuất cải tiến thuật toán định<br /> tuyến phân cụm dựa trên xây dựng chuỗi dài kết hợp với<br /> 2<br /> <br /> tổng hợp, nén dữ liệu và xây dựng cụm (cung) chuỗi nhằm<br /> nâng cao hiệu quả tiêu thụ năng lượng trong mạng cảm<br /> biến không dây.<br /> − Chương 5 trình bày hai thuật toán định tuyến dựa trên xây<br /> dựng cây tối thiểu được chúng tôi đề xuất cải tiến nhằm<br /> nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, kết hợp với tổng<br /> hợp dữ liệu hay lập lịch ngủ cho các nút có hiệu quả rõ rệt<br /> thông qua các kết quả mô phỏng.<br /> − Phần kết luận tổng kết các kết quả đạt được của luận án và<br /> giới thiệu một số hướng nghiên cứu mở rộng tiếp theo.<br /> 1.6. Đóng góp của luận án<br /> Những đóng góp chính của luận án bao gồm:<br /> - Đề xuất cải tiến giao thức định tuyến phân cụm phân tán dựa<br /> trên tiêu chuẩn bầu chọn nút cụm trưởng có xem xét đến năng<br /> lượng còn lại trung bình và khoảng cách từ nút ứng viên đến BS,<br /> thuật toán có thể làm việc tốt trên các mạng cảm biến đồng nhất.<br /> - Đề xuất cải tiến một lược đồ xây dựng cung (cụm) chuỗi cho<br /> hiệu quả năng lượng có tên SCBC, ứng dụng cho mạng cảm biến<br /> không dây không đồng nhất.<br /> - Đề xuất cải tiến thuật toán định tuyến dựa trên chuỗi dài, kết<br /> hợp với việc tổng hợp, nén dữ liệu ở các nút dọc theo chuỗi cho<br /> hiệu quả sử dụng năng lượng.<br /> - Đề xuất cải tiến thuật toán định tuyến cho hiệu quả năng lượng<br /> dựa trên xây dựng cây khung nhỏ nhất kết hợp với tổng hợp, nén<br /> dữ liệu theo mô hình cây phân cấp có tên (DFTBC).<br /> - Đề xuất cải tiến thuật toán định tuyến cho hiệu quả năng lượng<br /> dựa trên xây dựng cây khung nhỏ nhất kết hợp với lập lịch ngủ<br /> có tên (SSTBC).<br /> 3<br /> <br />