zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Điện-Điện tử-Viễn thông

Luận văn:Vấn đề năng lượng trong mạng Wireless Sensor và đánh giá bằng mô phỏng

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Báo xấu

128
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, công nghệ vi mạch điện tử và viễn thông đặc biệt là trong lĩnh vực vô tuyến đã đem lại nhiều ứng dụng mới, cho phép chúng ta có thể dễ dàng thu thập thông tin ở bất kỳ điều kiện và vùng địa lý nào. Có nhiều phương pháp khác nhau cho phép chúng ta thu thập thông tin trong đó mạng Wireless Sensor hiện đang được dùng phổ biến trên thế giới và đang dần xâm nhập vào nước ta. Có nhiều vấn...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Vấn đề năng lượng trong mạng Wireless Sensor và đánh giá bằng mô phỏng

Đồ án tốt nghiệp đại học ................oOo................ BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Vấn đề năng lượng trong mạng Wireless Sensor và đánh giá bằng mô phỏng
Đồ án tốt nghiệp đại học LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, công nghệ vi mạch điện tử và viễn thông đặc biệt là trong lĩnh vực vô tuyến đã đem lại nhiều ứng dụng mới, cho phép chúng ta có thể dễ dàng thu thập thông tin ở bất kỳ điều kiện và vùng địa lý nào. Có nhiều phương pháp khác nhau cho phép chúng ta thu thập thông tin trong đó mạng Wireless Sensor hiện đang được dùng phổ biến trên thế giới và đang dần xâm nhập vào nước ta. Có nhiều vấn đề đặt ra cho mạng Wireless Sensor như vấn đề năng lượng, vấn đề đồng bộ sensor, vấn đề mở rộng mạng... Năng lượng luôn là yếu tố quan trọng của tất cả các loại mạng. Với mạng Wireless Sensor do tính đặc thù của mạng là hạn chế về phần cứng và ứng dụng ở nhiều vùng địa lí phức tạp nên vấn đề năng lượng càng trở lên quan trọng. Trước thực tế này, được sự định hướng và chỉ dẫn của Tiến sĩ Đinh Văn Dũng, phòng Nghiên cứu Phát triển Dịch vụ mới và Tự động hóa, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu Điện, em đã chọn đề tài đồ án: “Vấn đề năng lượng trong mạng Wireless Sensor và đánh giá bằng mô phỏng”. Mục đích của đồ án này là tìm hiểu các vấn đề liên quan tới năng lượng trong mạng Wireless Sensor, từ đó đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong mạng và tận dụng các nguồn năng lượng sạch trong tự nhiên. Đồ án gồm 4 chương: 1 - Chương I : Tổng quan về mạng Wireless Sensor 2 - Chương II : Năng lượng trong mạng Wireless Sensor 3 - Chương III : Phần mềm mô phỏng cho mạng Wireless Sensor 4 - Chương IV: Mô phỏng mạng Wireless Sensor Do còn hạn chế về kiến thức và năng lực nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Mong được sự góp ý của thầy cô và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Đinh Văn Dũng, phòng Nghiên cứu Phát triển Dịch vụ mới và Tự động hóa, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu Điện, đã hướng dẫn em về chuyên môn cũng như phương pháp làm việc để em có thể hoàn thành đồ án. Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, các cô trong Khoa Viễn Thông I, Học viện Công nghệ Bưu chính - Viễn thông đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này. Hà Nội ngày 31 tháng 10 năm 2005 Sinh viên Phan Viết Thời
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG WIRELESS SENSOR 1.1. Giới thiệu mạng cảm biến không dây Các thiết bị cảm biến (Sensor) được kết nối thành mạng, phối hợp với nhau để thực hiện các nhiệm vụ với quy mô lớn, được đặt nhiều hy vọng nhằm cách mạng hóa trong lĩnh vực thu thập thông tin ở bất kì điều kiện và vùng địa lý nào. Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) bao gồm một tập hợp các thiết bị cảm biến sử dụng các liên kết không dây (vô tuyến, hồng ngoại hoặc quang học) để phối hợp thực hiện các nhiệm vụ cảm biến phân tán về đối tượng mục tiêu. Mạng này có thể liên kết trực tiếp với nút quản lý của giám sát viên hay gián tiếp thông qua một điểm thu (Sink) và môi trường mạng công cộng như Internet hay vệ tinh. Các nút Sensor không dây có thể được triển khai cho các mục đích chuyên dụng như giám sát và an ninh; kiểm tra môi trường; tạo ra không gian thông minh; khảo sát, chính xác hóa trong nông nghiệp; y tế;... Lợi thế chủ yếu của chúng là khả năng triển khai hầu như trong bất kì loại hình địa lý nào kể cả các môi trường nguy hiểm không thể sử dụng mạng Sensor có dây truyền thống được. Việc kết hợp các bộ cảm biến thành mạng lưới ngày nay đã tạo ra nhiều khả năng mới cho con người. Các bộ vi cảm biến với bộ xử lý gắn trong và các thiết bị vô tuyến hoàn toàn có thể gắn trong một kích thước rất nhỏ. Chúng có thể hoạt động trong một môi trường dày đặc với khả năng xử lý tốc độ cao. Do đó, với mạng cảm biến không dây ngày nay, người ta đã có thể khám phá nhiều hiện tượng rất khó thấy trước đây. Ngày nay, các mạng cảm biến không dây được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như các cấu trúc chống lại địa chấn, nghiên cứu vi sinh vật biển, giám sát việc chuyên chở các chất gây ô nhiễm, kiểm tra hệ sinh thái và môi trường sinh vật phức tạp... 1.2. Nền tảng phát triển mạng Việc phát triển mạng Wireless Sensor dựa trên công nghệ mạng Ad hoc không dây và được thúc đẩy bởi hai yếu tố là nhu cầu ứng dụng và các tiến bộ công nghệ. 1.2.1. Mạng Ad hoc không dây Mạng Ad hoc không dây là kiểu mạng không có cơ sở hạ tầng nền tảng, được triển khai cho các mục đích sử dụng tạm thời cần thiết lập nhanh chóng, thuận tiện như để tìm kiếm và cứu hộ, phục vụ liên lạc cho các thành viên trong một cuộc họp,.v.v. Mạng Ad hoc không cần các thành phần cơ sở hạ tầng như tổng đài, trạm thu phát gốc
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor hay bất kì một trung tâm điều khiển nào. Tất cả các nút di động trong mạng Ad hoc được liên kết động với nhau một cách tuỳ ý, không có bất kì sự điều khiển nào từ bên ngoài. Tất cả các nút này đều có thể hoạt động như một bộ định tuyến nhờ khả năng tìm và duy trì tuyến tới các nút khác trong mạng. Các giao thức định tuyến trong mạng Ad hoc có thể chia thành hai loại: - Các giao thức định tuyến theo bảng: mỗi nút mạng sẽ duy trì và cập nhật thông tin định tuyến tới mọi nút mạng khác. - Các giao thức định tuyến theo yêu cầu: Việc định tuyến chỉ được thực hiện khi có yêu cầu chuyển gói, nhờ cơ chế tìm đường. Hiện nay có bốn giao thức định tuyến được sử dụng trong mạng Ad hoc: a) Định tuyến theo chuỗi chỉ hướng với đích tuần tự Trong Định tuyến theo chuỗi chỉ hướng với đích tuần tự (Destination-Sequenced Distance-Vector - DSDV), mọi trạm di động đều có một bảng định tuyến trong đó ghi các đích hiện tại, số các bước nhảy để đến được đích và số thứ tự được gán cho nút đích. Số thứ tự này được sử dụng để phân biệt các tuyến và như vậy tránh được sự hình thành các vòng lặp. Các trạm định kỳ gửi bảng định tuyến của nó cho các nút lân cận của nó. Một trạm cũng gửi bảng định tuyến nếu một thay đổi đáng kể trong bảng so với lần gửi cập nhật cuối cùng được phát hiện. Như vậy, việc cập nhật được thực hiện cả theo thời gian và theo sự kiện. Các bảng định tuyến có thể được gửi cập nhật theo hai cách: chuyển toàn bộ (“full dump”) hay cập nhật phần gia tăng. Theo cách chuyển toàn bộ, bảng định tuyến sẽ được gửi trọn vẹn đến các nút lân cận và nó có thể bao gồm nhiều gói tin. Ngược lại, theo cách cập nhật phần gia tăng, chỉ những mục ghi mới của bảng định tuyến so với lần cập nhật cuối cùng mới được gửi đi và phải vừa trong một gói tin. Khi mạng tương đối ổn định, các gói cập nhật phần gia tăng được sử dụng để tránh việc lưu lượng tăng cao và việc chuyển toàn bộ (full dump) ít được sử dụng hơn. Trong các mạng thay đổi nhanh, số lượng các gói cập nhật phần gia tăng có thể trở lên rất lớn nên việc chuyển toàn bộ bảng được thực hiện thường xuyên hơn. b) Định tuyến bằng thuật toán tìm đường tuần tự theo thời gian Định tuyến bằng thuật toán tìm đường tuần tự theo thời gian (Temporally Ordered Routing Algorithm - TORA) là một giao thức định tuyến trên cơ sở một thuật toán “đảo liên kết” (“Link Reversal”). Nó được thiết kế để tìm các tuyến đường theo yêu cầu, cung cấp nhiều tuyến tới một đích, thiết lập tuyến nhanh và giảm tới mức tối thiểu
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor phần phụ tải (overhead) bằng thuật toán khoanh vùng chống lại các thay đổi về hình trạng mạng có thể sảy ra. Việc tối ưu định tuyến (tìm đường ngắn nhất) được coi là thứ yếu và việc định tuyến với các đường dài hơn được sử dụng thường xuyên để tránh phần phụ tải khi tìm đường mới. Hoạt động của giao thức TORA được hình dung giống như đưa nước chảy dốc xuống qua một mạng các đường ống và hướng tới một điểm đích. Các đường ống mô tả các liên kết giữa các nút mạng, các điểm nối các đường ống này mô tả các nút mạng và nước chảy trong các ống mô tả các gói tin được định tuyến hướng tới đích. Mỗi nút có một độ cao so với đích được tình toán bởi giao thức định tuyến và độ cao giảm dần trên tuyến, nhờ vậy có thể chuyển gói tin một cách tuần tự để tới đích. c) Giao thức định tuyến nguồn động Điểm cơ bản của giao thức định tuyến nguồn động ( Dynamic Source Routing - DSR) là việc sử dụng định tuyến nguồn. Tức là, nơi gửi nhận biết được hoàn toàn tuyến đường gồm các liên kết dẫn tới đích. Các tuyến đường này được lưu trong bộ nhớ định tuyến (Route Cache). Các gói dữ liệu mang theo thông tin định tuyến nguồn trong tiêu đề gói. Khi một nút trong mạng Ad hoc muốn gửi một gói tin tới một đích mà nó chưa nhận biết được tuyến đường, nó sẽ sử dụng một tiến trình tìm đường (Route Discovery) để xác định một tuyến. Tiến trình tìm đường sẽ gửi tràn lan vào trong mạng các gói yêu cầu tuyến (Route Request-RREQ). Mỗi nút nhận được RREQ lại tiếp tục quảng bá nó, trừ khi nút đó là nút đích hoặc có một tuyến tới đích được lưu trong bộ nhớ định tuyến. Các nút này trả lời các gói RREQ bằng các gói hồi âm định tuyến (Route Reply-RREP). Các gói này được định tuyến trở lại nguồn. Các gói RREQ và RREP cũng được định tuyến theo nguồn. Các gói RREQ lập lên một tuyến xuyên qua mạng. Gói RREP định tuyến trở lại nguồn bằng cách đi ngược trở lại theo tuyến đường này. Thông tin về tuyến được mang trở lại bằng gói RREP và được lưu tại nguồn để sử dụng. Nếu một liên kết trên một tuyến bị sự cố, nút nguồn được thông báo bằng một gói lỗi (Route Error-RERR). Nguồn sẽ xoá tuyến này trong bộ nhớ định tuyến và bắt đầu một tiến trình tìm đường mới nếu tuyến này còn cần thiết. Trong DSR không cần một cơ chế đặc biệt nào để phát hiện các vòng lặp định tuyến. d) Định tuyến dựa vào chuỗi chỉ hướng theo yêu cầu tạm thời Định tuyến dựa vào chuỗi chỉ hướng theo yêu cầu tạm thời (Ad hoc On-Demand Distance- Vector Routing - AODV) có điểm giống DSR là nó cũng tìm các đường có yêu cầu thông qua một bằng một tiến trình tìm đường tương tự. Tuy nhiên, AODV sử
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor dụng một cơ chế rất khác để lưu giữ thông tin định tuyến. Nó sử dụng các bảng định tuyến truyền thống, mỗi mục là một đích. Đây là điểm ngược lại DSR (DSR có thể lưu giữ nhiều mục cho mỗi đích). Không có định tuyến nguồn, AODV dựa vào các mục trong bảng định tuyến để truyền một RREP trở về nguồn và sau đó,được sử dụng để định tuyến các gói số liệu được tới đích. AODV sử dụng các số thứ tự được lưu tại mỗi đích để xác định tính mới của thông tin định tuyến và chống lại các vòng lặp định tuyến. Tất cả các gói đều mang theo các số thứ tự này. Một đặc điểm quan trọng của AODV là lưu giữ các trạng thái định giờ căn bản trong mỗi nút để tận dụng các mục trong bảng định tuyến đơn. Một mục trong bảng định tuyến có thể bị xoá nếu nó không được sử dụng trong thời gian gần. Giao thức DSDV là giao thức định tuyến theo bảng, các giao thức DSR, TORA, AODV thuộc loại giao thức định tuyến theo yêu cầu. 1.2.2. Nền tảng công nghệ Các tiến bộ trong công nghệ chế tạo các thiết bị điện tử rất nhỏ giá rẻ với công suất thấp và phân hóa chức năng cao, các bước tiến trong công nghệ mạng không dây và trong lĩnh vực vi điều khiển đã tạo ra tiềm năng to lớn trong lĩnh vực cảm biến và thu thập dữ liệu. Việc sử dụng các bộ vi điều khiển công suất thấp tích hợp khối thu phát vô tuyến và các thiết bị cảm biến tương tự, số khác nhau cho phép một mạng các thiết bị cảm biến không dây hoạt động bằng nguồn acquy có thể thu thập dữ liệu về môi trường trong phạm vi lớn. Dữ liệu này có thể được tải đến một máy tính và được lưu trong cơ sở dữ liệu. Sau đó, có thể được phân tích thông qua một phần mềm ứng dụng. Kết quả có thể được truy xuất trực tiếp hoặc bởi một trình duyệt Web chuẩn ở bất cứ đâu trên Internet. Các mạng Sensor ngày nay có những cải tiến đáng kể so với các Sensor truyền thống theo hai hướng: - Các Sensor có thể đặt ở xa hiện tượng tức là các thông tin về hiện tượng có được nhờ năng lực cảm biến và phân tích. Theo hướng này, yêu cầu các Sensor lớn sử dụng một số kỹ thuật phức tạp để nhận biết được các đích từ các tạp âm môi trường ở khoảng cách xa. - Nhiều Sensor chủ yếu chỉ hoạt động cảm biến được triển khai. Vị trí các Sensor và hình trạng thông tin được tính toán cẩn thận. Chúng được liên kết thành một mạng để truyền thông tin về các diễn biến của hiện tượng được thăm dò tới các nút trung tâm, nơi tiếp nhận và xử lý dữ liệu. Một mạng Sensor bao gồm một số lượng lớn các nút được triển khai dày đặc bên trong đối tượng cần thăm dò hoặc ở rất gần nó. Vị trí của các Sensor phải không cần
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor định trước. Điều này cho phép triển khai ngẫu nhiên trong các vùng không thể tiếp cận hoặc trong các hoạt động tránh sự nguy hiểm. Điều này cũng có nghĩa là các thuật toán và giao thức phải có khả năng tự tổ chức. Một đặc trưng nữa của mạng Sensor là khả năng cộng tác của các Sensor. Các Nút Sensor phải có bộ xử lý gắn trong. Thay vì chuyển các dữ liệu thô đến các nút có nhiệm vụ xử lý, các nút Sensor sẽ sử dụng khả năng tính toán của nó để thực hiện các xử lý đơn giản và chỉ chuyển đi các dữ liệu được yêu cầu và đã qua xử lý sơ bộ. Các đặc điểm trên đưa đến một phạm vi ứng dụng lớn của mạng Sensor. Một số lĩnh vực được ứng dụng là y tế, quân sự và an ninh. Ví dụ như các bác sỉ sẽ kiểm tra từ xa các dữ liệu về sinh lý bệnh nhân. Điều này vừa thuận tiện cho bệnh nhân vừa giúp các bác sĩ hiểu rõ hơn về tình trạng bệnh nhân. Mạng Sensor còn được sử dụng để phát hiện các tác nhân hóa học trong không khí và nước. Chúng giúp chỉ ra kiểu, sự cô lại và vị trí của các chất. Về cơ bản, các mạng Sensor cung cấp cho người sử dụng sự hiểu tốt hơn, thông minh hơn về môi trường. Chúng ta có thể thấy rằng trong tương lai, các mạng wireles Sensor sẽ là một phần không thể thiếu trong cuộc sống, giống như máy tính cá nhân hiện nay. Các ứng dụng thực tế của mạng Sensor yêu cầu phải sử dụng công nghệ mạng Wireless Ad hoc. Mặc dù vậy, có nhiều thuật toán và giao thức đã được sử dụng cho các mạng Wireless Ad hoc truyền thống nhưng chúng không phù hợp lắm với các đặc tính và yêu cầu ứng dụng của mạng Sensor, Để minh hoạ điểm này, sự khác nhau giữa mạng Sensor và mạng Wireless Ad hoc được được phác hoạ dưới đây : - Số lượng nút Sensor trong mạng Sensor có thể được yêu cầu ở mức lớn hơn rất nhiều so với các mạng Ad hoc. - Các nút Sensor được triển khai với mật độ lớn hơn. - Các nút Sensor thường gặp trục trặc - Hình trạng mạng Sensor thay đổi rất thường xuyên. - Các nút Sensor thường sử dụng mô hình thông tin quảng bá ngược lại các mạng Ad hoc sử dụng truyền thông điểm- điểm. - Các nút Sensor có hạn chế về công xuất, khả năng tính toán và bộ nhớ. - Các nút Sensor có thể không có nhận dạng toàn cục do số lượng nút Sensor lớn. Vì một số lượng lớn nút Sensor được triển khai dày đặc nên các nút lân cận có thể rất gần nhau. Do đó, truyền thông đa liên kết (Multihop) được chọn để công suất sử dụng thấp hơn so với truyền thông đơn liên kết truyền thống (Single hop).Hơn nữa, công
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor suất truyền dẫn có thể giữ ở mức thấp, điều này rất cần cho các hoạt động ngầm. Truyền thông đa liên kết còn có một số hiệu quả truyền tín hiệu tốt hơn so với truyền thông khoảng cách xa. Một hạn chế quan trọng nhất của các nút Sensor là yêu cầu phải tối thiểu công suất tiêu thụ. Các nút Sensor chỉ tích trữ được nguồn năng lượng hạn chế và không được thay thế. Vì vậy, trong khi các mạng truyền thống luôn đặt mục tiêu cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) cao thì các giao thức trong mạng Sensor phải chú trọng đến sự bảo tồn nguồn năng lượng. Người sử dụng phải chọn giữa tuổi thọ của mạng với hạn chế về thông lượng hay độ trễ truyền dẫn lớn. 1.3. Mô tả hệ thống 1.3.1. Mô tả hệ thống tổng quát Các nút Sensor được triển khai trong một trường Sensor (Sensor field) được minh họa trên hình 1.1. Mỗi nút Sensor được phát tán có khả năng thu thập thông số liệu, định tuyến số liệu về bộ thu nhận (Sink) để chuyển tới người dùng (User) và định tuyến các bản tin mang theo lệnh hay yêu cầu từ nút Sink đến các nút Sensor. Số liệu được định tuyến về phía bộ thu nhận (nút Sink) theo cấu trúc đa liên kết không có cơ sở hạ tầng nền tảng (Multihop Infrastructureless Architecture), tức là không có các trạm thu phát gốc hay các trung tâm điều khiển, như trong hình 1.1. Bộ thu nhận có thể liên lạc trực tiếp với trạm điều hành (Task Manager Node) của người dùng hoặc gián tiếp thông qua Internet hay vệ tinh (Satellite). Hình 1.1: Mô hình triển khai các nút Sensor
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor Một nút Sensor được tạo lên từ bốn thành phần cơ bản là: bộ cảm biến, bộ xử lý, bộ thu phát không dây và nguồn. Tuỳ theo ứng dụng cụ thể, nút Sensor còn có thể có các thành phần bổ xung như hệ thống tìm vị trí, bộ sinh năng lượng và thiết bị di động. Các thành phần trong một nút Sensor được minh hoạ trên hình 1.2. Bộ cảm biến thường thường gồm hai đơn vị thành phần là thiết bị cảm biến (Sensor) và bộ chuyển đổi tương tự / số (ADC). Các tín hiệu tương tự có được từ các Sensor trên cơ sở cảm biến các hiện tượng được chuyển sang tín hiệu số bằng bộ chuyển đổi ADC, rồi mới được đưa tới bộ xử lý. Bộ xử lý, thường kết hợp với một bộ nhớ nhỏ, phân tích thông tin cảm biến và quản lý các thủ tục cộng tác với các nút khác để phối hợp thực hiện nhiệm vụ. Bộ thu phát đảm bảo thông tin giữa nút Sensor và mạng bằng kết nối không dây, có thể là vô tuyến, hồng ngoại hoặc bằng tín hiệu quang. Một thành phần quan trọng của nút Sensor là bộ nguồn. Bộ nguồn, có thể là pin hoặc acquy, cung cấp năng lượng cho nút Sensor và không thay thế được nên nguồn năng lượng của nút thường là giới hạn. Bộ nguồn có thể được hỗ trợ bởi các thiết bị sinh năng lượng, ví dụ như các tấm pin mặt trời nhỏ. Hầu hết các công nghệ định tuyến trong mạng Sensor và các nhiệm vụ cảm biến yêu cầu phải có sự nhận biết về vị trí với độ chính xác cao. Do đó, các nút Sensor thường phải có hệ thống tìm vị trí. Các thiết bị di động đôi khi cũng cần thiết để di chuyển các nút Sensor theo yêu cầu để đảm bảo các nhiệm vụ được phân công. Hệ thống tìm vị trí Thiết bị di động Bộ cảm Bộ xử lý Thiết bị xử Sensor ADC lý Bộ thu phát Thiết bị nhớ Bộ nguồn Bộ sinh năng lượng Hình 1.2: Các thành phần của nút Sensor Để minh hoạ rõ hơn về mạng Sensor không dây trong thực tế, phần tiếp sau đây sẽ giới thiệu một hệ thống mạng Sensor điển hình. Đó là hệ thống WISENET.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor 1.3.2. Hệ thống WISENET a) Giới thiệu hệ thống WISENET WISENET (Wireless Sensor NETwork) là hệ thống thu nhận dữ liệu về môi trường như ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm từ một mạng gồm các thiết bị cảm biến không dây công suất thấp được gọi là các “hạt cảm biến” (Sensor motes). Dữ liệu này được chuyển tới một máy chủ và được lưu trong một cơ sở dữ liệu. Một chương trình Web sẽ nhận dữ liệu phân tích và hiển thị trên trình duyệt Web. Mỗi hạt Sensor được tích hợp bởi một vi điều khiển, một bộ thu phát vô tuyến, các phần tử cảm biến môi trường và nguồn nuôi. Một hệ điều hành thời gian thực được gọi là TinyOS (Tiny Operation System) được sử dụng để tối thiểu công suất tiêu thụ mà vẫn cung cấp khả năng điều chế công suất cao và cho phép các hoạt động tập trung đồng thời. b) Sơ đồ hệ thống WISENET Hệ thống WISENET gồm hai hệ thống con chính là phân tích số liệu (Data Analysis Subsystem) và thu nhận số liệu (Data Acquisition Subsystem), ba thành phần chính là trạm chủ (Server), trạm người dùng (Client) và mạng các hạt Sensor (Sensor mote network). Hình 1.3; Sơ đồ hệ thống WISENET Các hệ thống con chính là: - Hệ thống con phân tích số liệu: Hệ thống con này chỉ gồm phần mềm . Nó dựa trên cơ sở hạ tầng Internet và Web hiện tại (HTTP) để truyền thông tin giữa máy tính chủ
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor (Server) và máy truy cập (Client). Nhiệm vụ của hệ thống con này là chọn lấy các dữ liệu môi trường thích hợp chưa được xử lý, có được nhờ hệ thống thu nhận dữ liệu, phân tích và gửi kết quả đến người dùng theo yêu cầu. - Hệ thống thu nhận số liệu: Mục đích của hệ thống con này thu thập số liệu môi trường và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để sau đó hệ thống phân tích sẽ xử lý. Hệ thống con bao gồm mạng các Sensor được kết hợp với máy tính chủ được cài đặt phần mềm hệ thống (TinyOS Daemon). Các thành phần chính của hệ thống bao gồm: - Trạm người dùng (Client): Client là thành phần cần thiết nhưng là thành phần bên ngoài. Có nghĩa là chỉ cần Client là bất cứ máy tính nào có trình duyệt Web (Web browser) và được nối mạng Internet. Nó chỉ đóng vai trò là giao diện của người sử dụng đối với hệ thống phân tích số liệu. Nó đưa ra yêu cầu số liệu của người sử dụng với trạm chủ và thu lấy các số liệu đã yêu cầu. Trạm chủ (Server): Đây là thành phần then chốt của hệ thống, là mối liên lạc giữa hai hệ thống con thu nhận và phân tích số liệu. Về mặt phân tích số liệu nó là một máy chủ HTTP (HTTP Server) mang một ứng dụng Web (Web program). Khi nhận được một yêu cầu về trang Web, máy chủ HTTP gọi ứng dụng Web này nhận số liệu từ cơ sở dữ liệu (SQL Database), phân tích và đưa lại trang theo yêu cầu đến máy tính người dùng (Client). Về phía hệ thống thu nhận dữ liệu, có một trình tiện ích hoạt động ngầm (Daemon) được gọi là wiseDB để trao đổi thông tin dễ dàng với mạng Sensor. WiseDB đảm nhận việc gửi các lệnh qua liên kết nối tiếp R232 đến cổng giao tiếp (gateway mote) để chuyển tới mạng Sensor. Nó cũng đảm nhận việc thu thập số liệu từ mạng Sensor (cũng thông qua gateway mote). Số liệu đưa đến được xử lý rất ít và được chuyển vào cơ sở dữ liệu. Như vậy, cơ sở dữ liệu SQL là cầu nối giữa hai hệ thống thu nhận và xử lý số liệu. Vì cơ sở dữ liệu SQL liên lạc thông qua TCP/IP nên chỉ trạm chủ HTTP và chương trình Web cần phải được đặt trong cùng một tổ chức vật lý. Trạm chủ HTTP, cơ sở dữ liệu SQL, wiseDB có thể đặt trong các tổ chức vật lý khác nhau và kết nối thông qua Internet. Trình tự hoạt động của Server được tóm tắt như sau: Client Kiểm tra Nhận số Tạo Gửi yêu các tham liệu từ cơ trang trang cầu số số điều sở dữ liệu, Web với Web liệu kiện dữ liệu đến tuỳ theo với Client. các hợp lệ. ràng buộc đã được điều của trạm yêu cầu
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor Hình 1.4: Trình tự hoạt động của Server Mạng các hạt Sensor: Mạng các Sensor là thành phần trọng tâm của hệ thống. Các Sensor đảm nhận việc thu thập số liệu môi trường và chuyển các số liệu này đến trạm chủ. Nó còn phải nhận các lệnh từ trạm chủ, có thể là yêu cầu về số liệu hay tải chương trình mới. Có hai phần tử thuộc thành phần này. Thứ nhất là các hạt thông thường (Standard mote). Các hạt này có nhiệm thu thập các thông tin cảm biến từ môi trường, bao gồm ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và truyền các số liệu này đến gateway. Chúng truyền thông tin qua liên kết vô tuyến công suất thấp ở dải tần ISM 900 MHz và đảm bảo tất cả các gói đều được đưa tới Gateway. Chúng còn có phần cứng hiệu chỉnh và giám sát công suất nguồn. Hạt cổng (Gateway mote) là phần tử thứ hai của mạng Sensor motes. Mục đích chính của nó là liên lạc giữa trạm chủ và mạng Sensor qua liên kết vô tuyến RS-232 và chuyển tất cả các gói số liệu tới WiseDB. Cả hai phần tử Standard mote và Gateway mote đều có cùng phần cứng và phần mềm, chúng chỉ khác nhau vế chức năng. Hình 1.5: Các thành phần trong hạt Sensor gồm: Các thành phần trong hạt Sensor được minh hoạ trên hình 1.5, bao gồm: - Các Sensor cảm biến ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ (Light, Humidity, Temp); các LED trạng thái. - Mạch thu phát vô tuyến, mạch giao tiếp RS-232 (UARTS), các bộ chuyển tương tự- số (ADC), vi xử lý lõi 8051, bộ nhớ SRAM và FLASH (chứa hệ điều hành TinyOS, phần mềm) được tích hợp trên vi mạch CC1010.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor - Phần mềm hệ thống (drivers) giao tiếp RS-232 (chỉ trong gateway), bộ thu phát vô tuyến và antent. -Bộ nguồn nuôi (gồm acquy, mạch giám sát nguồn). c) Các tiêu chuẩn được áp dụng * Giao thức truyền siêu văn bản (HTTP). * Ngôn ngữ truy vấn theo cấu trúc (SQL). * Liên kết vô tuyến nối tiếp RS-232. * Liên kết nối tiếp vi điều khiển (I2C). * Quy định FCC (dải tần công nghiệp, khoa học, y tế ISM). 1.4. Tổng quan về kiến trúc mạng Ngăn xếp giao thức được sử dụng trong bộ thu nhận (nút Sink) và tất cả các nút Sensor được minh họa trong hình 1.6. Ngăn xếp giao thức này phối hợp các tính toán về định tuyến và năng lượng, kết hợp số liệu với các giao thức mạng, truyền tin với hiệu quả về năng lượng thông qua môi trường không dây và tăng cường sự hợp tác giữa các nút Sensor. Ngăn xếp giao thức bao gồm lớp ứng dụng (Application Layer), lớp giao vận (Transport Layer), lớp mạng (Network Layer), lớp liên kết số liệu (Datalink Layer), lớp vật lý (Physical Layer), mặt bằng quản lý năng lượng (Power Management Plane), mặt bằng quản lý di động (Mobility Management Plane) và mặt bằng quản lý nhiệm vụ (Task Management Plane).
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor Hình 1.6: Ngăn xếp giao thức mạng Sensor Tuỳ theo nhiệm vụ cảm biến, các kiểu phần mềm ứng dụng có thể được xây dựng và sử dụng trên lớp ứng dụng. Lớp giao vận giúp duy trì dòng số liệu khi các ứng dụng của mạng Sensor yêu cầu. Lớp mạng tập trung vào việc định tuyến số liệu được cung cấp bởi lớp giao vận. Do môi trường có nhiễu và các nút Sensor có thể di động được, giao thức MAC phải được tính toán về năng lượng và tối thiểu hóa va chạm trong việc phát quảng bá với các nút lân cận . Lớp vật lý sử dụng các kỹ thuật điều chế, truyền và nhận cần thiết đơn giản nhưng mạnh mẽ. Thêm vào đó, các mặt bằng quản lý năng lượng, di động và nhiệm vụ điều khiển sự phân phối năng lượng, phối hợp di chuyển và nhiệm vụ giữa các nút Sensor. Các mặt bằng này giúp cho các nút Sensor có thể phối hợp trong nhiệm vụ cảm biến và giảm được tổng năng lượng tiêu thụ. Mặt bằng quản lý năng lượng quản lý việc một nút Sensor sử dụng năng lượng của nó như thế nào. Ví dụ, nút Sensor có thể tắt bộ phận nhận sau khi nhận một bản tin từ một trong các nút lân cận. Điều này có thể tránh được việc nhận bản tin tới hai lần. Ngoài ra, khi mức năng lượng của nút Sensor thấp, nút Sensor sẽ thông báo tới tất cả các nút lân cận rằng mức năng lượng thấp của nó đã thấp nên nó không thể tham gia vào việc định tuyến cho các bản tin. Năng lượng còn lại được dự trữ cho việc cảm biến. Mặt bằng quản lý di động dò tìm và ghi lại chuyển động của nút Sensor, vì thế một tuyến đường hướng tới nút user luôn được duy trì và các nút Sensor có thể theo dõi được các nút Sensor lân cận. Với việc nhận biết được các nút Sensor lân cận, nút Sensor có thể cân bằng giữa nhiệm vụ và năng lượng sử dụng. Mặt bằng quản lý nhiệm vụ cân bằng và sắp xếp nhiệm vụ cảm biến cho một vùng cụ thể. Không phải tất
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor cả các Sensor trong vùng đó được yêu cầu thực nhiệm vụ cảm nhận tại cùng một thời điểm. Kết quả là một vài nút Sensor thực hiện nhiệm vụ nhiều hơn các nút khác tuỳ theo mức năng lượng của chúng. Những mặt quản lý này rất cần thiết, như vậy, các nút Sensor có thể làm việc cùng với nhau để có hiệu quả về mặt năng lượng, có thể định tuyến số liệu trong một mạng Sensor di động và chia sẻ tài nguyên giữa các nút Sensor. Nếu không, mỗi nút Sensor sẽ chỉ làm việc một cách đơn lẻ. Xuất phát quan điểm xem xét trong toàn mạng Sensor, sẽ hiệu quả hơn nếu các nút Sensor có thể hoạt động hợp tác với nhau, như thế cũng có thể kéo dài tuổi thọ của mạng. 1.4.1. Lớp ứng dụng Mặc dù nhiều lĩnh vực ứng dụng cho mạng Sensor được vạch rõ và được đề xuất, các giao thức lớp ứng dụng còn tiềm tàng cho mạng Sensor vẫn còn là một vùng rộng lớn chưa được khám phá. Trong phần này, chúng ta sẽ khảo sát ba giao thức lớp ứng dụng quan trọng là giao thức quản lý Sensor (Sensor Management Protocol-SMP), giao thức phân nhiệm vụ và quảng cáo số liệu (Task Assignment and Data Advertisement Protocol-TADAP), giao thức truy vấn Sensor và phổ biến số liệu (Sensor Query and Data Dissemination Protocol-SQDDP), rất cần thiết cho mạng Sensor trên cơ sở những sơ đồ được đề xuất có liên quan tới những lớp khác và các lĩnh vực ứng dụng mạng Sensor. Tất cả các giao thức lớp ứng dụng này đều là những vấn đề nghiên cứu có tính mở. 1.4.1.1. Giao thức quản lý Sensor Việc thiết kế một giao thức quản lý lớp ứng dụng có nhiều thuận lợi. Mạng Sensor có nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau và việc truy nhập đến các Sensor thông qua các mạng như Internet được định hướng trong một số các dự án hiện nay. Một giao thức quản lý lớp ứng dụng làm cho phần cứng và phần mềm của các lớp thấp trở lên trong suốt với các ứng dụng quản lý mạng Sensor. Tức là, việc sử dụng các phần cứng và phần mềm nào cho lớp thấp không ảnh hưởng tới hoạt động của các ứng dụng quản lý mạng Sensor. Các nhà quản trị hệ thống tác động tới mạng Sensor nhờ sử dụng SMP. Không như nhiều mạng khác, mạng Sensor bao gồm các nút không có các số nhận dạng ID (IDentify ) toàn cục và chúng thường không có cơ sở hạ tầng mạng. Vì thế SMP cần phải truy nhập tới các nút bằng cách sử dụng đặt tên thuộc tính cơ sở và đánh địa chỉ vị trí cơ sở. SMP là một giao thức quản lý cung cấp hoạt động phần mềm cần thiết để thực hiện nhiệm vụ quản trị mạng sau:
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor - Đưa ra các quy tắc liên quan tới việc tập hợp số liệu, đặt tên thuộc tính cơ sở, tập hợp các nhóm nút Sensor thành cụm. - Trao đổi số liệu liên quan tới các thuật toán tìm vị trí - Đồng bộ thời gian cho các nút Sensor - Di chuyển các nút Sensor - Bật và tắt các nút Sensor - Truy vấn cấu hình mạng Sensor và trạng thái nút, định dạng lại cấu hình mạng Sensor - Xác nhận, phân phối khoá và bảo mật trong truyền thông số liệu 1.4.1.2. Giao thức phân nhiệm vụ và quảng cáo số liệu Một hoạt động quan trọng khác trong mạng Sensor là phổ biến yêu cầu về số liệu. Người sử dụng có thể gửi yêu cầu này tới một nút Sensor, tới một mạng con hoặc tới toàn mạng. Yêu cầu này có thể là về một thuộc tính nào đó của hiện tượng mục tiêu hoặc một sự kiện đáng quan tâm. Sau đó, các Sensor liên quan sẽ gửi các số liệu được yêu cầu tới người sử dụng. Một phương pháp khác là quảng cáo các số liệu có sẵn. Trong phương pháp này, các nút Sensor quảng cáo các số liệu có sẵn cho người dùng và truy vấn người sử dụng về số liệu mà họ quan tâm tới . Một giao thức lớp ứng dụng cung cấp cho người dùng phần mềm với giao diện cho việc truyền đạt yêu cầu hỗ trợ rất hiệu quả cho các hoạt động của lớp thấp hơn, như định tuyến 1.4.1.3 Giao thức truy vấn Sensor và phổ biến số liệu SQDDP cung cấp cho người sử dụng những ứng dụng bao gồm giao diện truy vấn, phản hồi truy vấn và thu thập phản hồi gửi tới. Cần lưu ý rằng hầu hết các truy vấn không được đưa ra cho từng nút riêng. Thay vào đó, việc đặt tên thuộc tính cơ sở và vị trí cơ sở được sử dụng nhiều hơn. Ví dụ: “vị trí của những nút mà cảm biến được nhiệt độ cao hơn 70 độ F ” là một truy vấn thuộc tính cơ sở. Tương tự như vậy, “nhiệt độ đọc ra bởi những nút trong vùng A” là một ví dụ đặt tên vị trí cơ sở. Ngôn ngữ truy vấn và đặt nhiệm vụ Sensor (Sensor Query And Tasking Language- SQTL) là một ứng dụng cung cấp một tập hợp lớn dịch vụ. SQTL hỗ trợ ba loại sự kiện được định nghĩa bằng từ khóa receive, every and expire. Từ khóa receive định nghĩa các sự kiện được tạo ra bởi nút Sensor khi nút Sensor nhận được một bản tin (Message); từ khóa Every định nghĩa các sự kiện xảy ra định kỳ theo một bộ định thời gian (Timer), từ khóa Expire định nghĩa các sự kiện xảy ra khi một bộ định thời gian
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor không còn hiệu lực. Nếu một nút Sensor nhận được một thông báo dành cho nó và bao gồm một đoạn mã lệnh, nút Sensor sẽ thực hiện đoạn lệnh đó. Ngoài SQTL, các loại SQDDP khác có thể phát triển cho những ứng dụng khác nhau. Các SQDDP có thể được sử dụng duy nhất cho từng ứng dụng. 1.4.2 Lớp giao vận Lớp giao vận cung cấp các dịch vụ tổ chức liên lạc đầu cuối từ các nút Sensor có báo cáo cần chuyển tới nút thu nhận (Sink) và nút người sử dụng. Lớp giao vận đặc biệt cần thiết khi hệ thống có kế hoạch truy nhập thông qua Internet hoặc những mạng bên ngoài khác. Giao thức TCP với cơ chế cửa sổ truyền dẫn chưa phù hợp với đặc trưng của môi trường mạng Sensor hiện nay. Do đó, việc thiết lập một liên kết đầu cuối từ các nút Sensor trực tiếp đến nút quản lý của người sử dụng là không hiệu quả. Phương pháp phân tách TCP là cần thiết để mạng Sensor tương tác với các mạng khác ví dụ như Internet. Trong phương pháp này, kết nối TCP được sử dụng để liên lạc giữa nút quản lý của người sử dụng và nút thu nhận (Sink) và một giao thức lớp giao vận phù hợp với môi trường mạng Sensor được sử dụng cho truyền thông giữa nút thu nhận và các nút Sensor. Kết quả là truyền thông giữa nút người sử dụng và nút thu nhận có thể sử dụng giao UDP hoặc TCP thông qua Internet hoặc qua vệ tinh. Mặt khác, việc truyền thông giữa nút thu nhận và các nút Sensor chỉ sử dụng hoàn toàn các giao thức kiểu như UDP, bởi vì các nút Sensor có bộ nhớ hạn chế. Không giống các giao thức kiểu như TCP, các phương pháp truyền thông đầu cuối (end to end) trong mạng Sensor không địa chỉ toàn cục. Các phương pháp này dựa trên việc đặt tên thuộc tính cơ sở để chỉ ra điểm đích của gói số liệu. Các nhân tố như tiêu thụ năng lượng, khả năng mở rộng và các đặc trưng như định tuyến tập trung số liệu khiến cho mạng Sensor cần phải có những cơ chế khác trong lớp giao vận. Yêu cầu này nhấn mạnh sự cần thiết của những loại giao thức mới ở lớp giao vận. 1.4.3 Lớp mạng Các nút Sensor được phân bố dày đặc trong một trường ở gần hoặc ở ngay bên trong các hiện tượng mục tiêu như trong hình 1.1. Giao thức định tuyến không dây đa bước phù hợp giữa nút Sensor và nút Sink là cần thiết. Kỹ thuật định tuyến trong mạng ad- hoc thông thường không phù hợp những yêu cầu của mạng Sensor. Lớp mạng của mạng Sensor được thiết kế theo những nguyên tắc sau : - Hiệu suất năng lượng luôn là yếu tố quan trọng - Hầu hết các mạng Sensor là số liệu tập trung
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor - Việc tập hợp số liệu chỉ được thực thi khi nó không cản trở hoạt động hợp tác của các nút Sensor . - Một mạng Sensor lý tưởng phải nhận biết được việc đánh địa chỉ thuộc tính cơ sở và vị trí. 1.4.4. Liên kết liên mạng Một chức năng quan trọng khác của lớp mạng là cung cấp sự liên kết mạng với các mạng bên ngoài như các mạng Sensor khác, các hệ thống phát lệnh và điều khiển hay Internet. Trong một mô hình mạng, các nút Sink được sử dụng như một cổng (Gateway) đến các mạng khác. Trong một mô hình mạng khác, một đường trục được tạo ra bằng việc kết nối các nút Sink với nhau và đường trục này được truy nhập tới các mạng khác thông qua một Gateway.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor Các giao thức Mô tả giao thức SMECN Tạo một lược đồ con của mạng Sensor gồm đường ME Tràn Quảng bá số liệu tới tất cả các nút lân cận mà không quan tâm đến việc chúng đã nhận nó hay chưa Dây truyền Gửi số liệu tới một nút lân cận được lựa chọn ngẫu nhiên SPIN Chỉ gửi các số liệu tới các nút Sensor nếu chúng được yêu cầu; có 3 loại bản tin : ADV, REQ và DATA SAR Tạo nhánh nhiều nhánh cây với gốc của mỗi nhánh cây là một bước tới nút lân cận từ nút Sink; chọn một cây cho số liệu để định tuyến trở lại bộ nhận theo tài nguyên năng lượng và việc đo QoS bù. LEACH Tạo các cụm (Cluster) để tối thiểu hóa tiêu thụ năng lượng Truyền tin có Thiết lập các chỉ hướng cho số liệu từ nguồn tới nút Sink trong định hướng quá trình phổ biến sự quan tâm Bảng 1.1: Tổng quan về lớp mạng 1.4.5 Lớp liên kết số liệu Lớp liên kết số liệu chịu trách nhiệm ghép kênh cho các dòng số liệu và tách khung số liệu, điều khiển truy nhập môi trường và sửa lỗi. Nó đảm bảo sự tin cậy cho kết nối điểm -điểm (Point to Point) và điểm - đa điểm (Point to Multipoint) trong mạng truyền thông. Hai phần dưới sẽ trình bày về chiến lược truy nhập môi trường truyền dẫn và điều khiển sửa lỗi cho mạng Sensor. 1.4.5.1 Điều khiển truy nhập môi trường truyền dẫn Giao thức MAC trong mạng Sensor tự tổ chức đa bước không dây (Wireless Multihop Self-organizing Sensor network) phải đạt được hai mục tiêu. Thứ nhất là phải tạo ra cơ sở hạ tầng mạng. Vì hàng nghìn nút Sensor được phân bố dày đặc trong một trường Sensor nên giao thức MAC phải thiết lập được những liên kết thông tin để truyền số liệu. Việc này sẽ lập lên cơ sở hạ tầng nền tảng cần thiết cho truyền thông không dây đa bước và tạo cho mạng Sensor khả năng tự tổ chức. Nhiệm vụ thứ hai là chia sẻ tài các nguyên thông tin một cách hiệu quả và cân bằng giữa các nút Sensor.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về mạng Wireless Sensor Các giao thức MAC truyền thống có thể được phân loại dựa trên các cơ chế phân bổ tài nguyên. Bảng 2.3 cung cấp một sự phân tích các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các loại này. Phân loại Kiểu chia sẻ tài Phạm vi ứng dụng Nhược điểm nguyên Chỉ định Phân bổ cố định được Thích hợp với lưu Không hiệu quả riêng hay xác định trước lượng liên tục và với lưu lượng cao phân bổ cố cung cấp hạn chế trễ định Dựa trên Tuỳ thuộc vào nhu Hữu ích đối với tốc Làm tăng phụ tải nhu cầu cầu hay yêu cầu của độ biến đổi và lưu (Overhead) và trễ người dùng lượng đa phương tiện do tiến trình đăng kí trước tài nguyên Truy nhập Tranh dành kênh khi Phù hợp với lưu Không hiệu quả ngẫu nhiên cần chuyển gói lượng cao với lưu lượng nhạy (dựa trên cạnh cảm với trễ tranh) Bảng 1.2: Phân loại giao thức MAC 1.4.5.2 Điều khiển sửa lỗi Một chức năng quan trọng khác của lớp liên kết số liệu là điều khiển sửa lỗi cho số liệu truyền dẫn. Hai phương pháp điều khiển sửa lỗi quan trọng trong mạng truyền thông là sửa lỗi trước (Forward Error Correction-FEC) và yêu cầu lặp lại tự động (Automatic Repeat Request-ARQ). Phương pháp ARQ chưa được áp dụng trong mạng Sensor mặc dù đã có nhiều dạng ARQ có khả năng thích ứng và hiệu quả đã được áp dụng cho các mạng di động khác. Khả năng ứng dụng của phương pháp ARQ trong mạng Sensor bị hạn chế do việc tăng chi phí trước khi truyền dẫn và phụ tải. Mặt khác, độ phức tạp trong mã hoá của phương pháp FEC tăng theo khả năng hiệu chỉnh lỗi. Xét về mặt này, việc sử dụng các mã đơn giản là giải pháp tốt nhất cho mạng Sensor. Trong thiết kế của phương pháp này, vấn đề quan trọng là phải xem xét kỹ lưỡng đặc điểm của kênh và kỹ thuật mã. Phần tiếp theo sẽ trình bày động lực ứng dụng và cơ sở thiết kế thủ tục FEC theo yêu cầu của mạng Sensor. FEC: Độ tin cậy của liên kết là tham số quan trọng trong thiết kế bất kì một mạng không dây nào, điều này càng quan trọng hơn với mạng Sensor do tính chất gay gắt và

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng

172 tài liệu

841 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.