Luận Văn Đánh giá một số giao thức trong mạng cảm nhận không dây bằng mô phỏng NS2

LỜI NÓI ĐẦU


Trong những năm gần đây, do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, việc sản xuất các thiết bị cảm biến nhỏ và chi phí thấp trở nên khả thi về mặt kỹ thuật và mặt kinh tế. Việc thiết kế và thực hiện có hiệu quả mạng cảm biến không dây trở thành lĩnh vực thu hút được nhiều sự quan tâm vì tiềm năng ứng dụng của mạng cảm biến trong các lĩnh vực trong đời sống hàng ngày như trong y tế, trong công nghiệp, trong quân sự Tuy vậy, việc thiết kế và thực hiện có hiệu quả mạng cảm biến không dây phải đối mặt với rất nhiều thách thức, một trong những thách thức lớn nhất trong mạng cảm biến là nguồn năng lượng bị giới hạn và không thể nạp lại, chính vì thế hiện nay rất nhiều nghiên cứu đang tập trung vào việc cải thiện khả năng sử dụng hiệu quả năng lượng của toàn mạng.
Xuất phát từ những phát từ những yêu cầu thực tế đó, đề tài “Đánh giá một số giao thức trong mạng cảm nhận không dây bằng mô phỏng NS2” thực hiện việc giới thiệu một cách tổng quan về mạng cảm biến không dây, các giao thức cũng như các giải thuật định tuyến thường được dùng: LEACH, LEACH-C, MTE, STAT-CLUSTER, đồng thời sử dụng phần mềm NS-2 để mô phỏng, đánh giá 4 giao thức đó.
Đồ án gồm có 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về mạng cảm biến không dây (WSN): đưa ra định nghĩa, cấu trúc mạng WSN, các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc mạng WSN, các thách thức mà mạng WSN phải đối mặt.
Chương 2: Định tuyến trong mạng cảm biến không dây: đưa ra các vấn đề phải đối mặt khi định tuyến, đưa ra các giao thức định tuyến đang được dùng trong mạng cảm biến và trình bày cách phân loại các cách tiếp cận với vấn đề này. Ba loại định tuyến chính được đưa ra trong chương này là giao thức trung tâm dữ liệu, giao thức phân cấp và giao thức dựa vào vị trí.
Chương 3: Mô phỏng một số giao thức định tuyến và đánh giá kết quả: Khái quát về phần mềm mô phỏng mạng NS-2 và xây dựng mô hình phần mềm mô phỏng cho các giao thức mạng. Phân tích và nghiên cứu các vấn đề về năng lượng, thời gian sống, dữ liệu truyền và thời gian trễ trên trạm gốc.




Mục LỤC​

LỜI NÓI ĐẦU 4
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT 5
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 7
1.1. Giới thiệu. 7
1.2. Cấu trúc mạng cảm biến không dây. 7
1.2.1 Cấu trúc phẳng. 8
1.2.2 Cấu trúc phân cấp. 9
1.3. Các đặc trưng của mạng cảm biến không dây. 11
1.3.1 Năng lượng tiêu thụ. 11
1.3.2 Chi phí 11
1.3.3 Loại hình mạng. 11
1.3.4 Tính bảo mật 12
1.3.5 Độ trễ. 12
1.3.6 Tính di động. 12
1.4 Những khó khăn trong việc phát triển mạng không dây. 13
1.4.1 Giới hạn năng lượng. 13
1.4.2 Giới hạn về giải thông. 13
1.4.3 Giới hạn về phần cứng. 13
1.4.4 Ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài 13
CHƯƠNG 2: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 14
2.1 Các vấn đề cần lưu ý đối với giao thức định tuyến. 14
2.1.1 Đặc tính thay đổi thời gian và trật tự sắp xếp của mạng. 14
2.1.2. Ràng buộc về tài nguyên. 14
2.1.3 Mô hình dữ liệu trong mạng cảm biến. 14
2.1.4. Cách truyền dữ liệu. 15
2.2 Các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây. 15
2.2.1 Các giao thức xét theo cấu trúc mạng. 16
2.2.1.1 Giao thức định tuyến ngang hàng. 16
2.2.1.2 Các giao thức phân cấp. 18
2.2.1.3 Giao thức định tuyến dựa theo vị trí 22
2.2.2 Các giao thức định tuyến xét theo hoạt động. 23
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 27
3.1 Phần mềm mô phỏng mạng NS-2. 27
3.1.1 Giới thiệu về NS2. 27
3.1.2 C++ và OTcl 30
3.1.3 Các đặc tính của NS-2. 33
3.2 Mô phỏng mạng cảm biến không dây trên NS-2. 33
3.2.1 Bài toán mô phỏng. 33
3.2.2 Mô hình phần mềm 34
3.2.3 Các giao thức mô phỏng. 35
3.2.3.1 LEACH 35
3.2.3.2 LEACH-C (LEACH-Centralized). 43
3.2.3.3 Phân cụm cố định (Stat-Cluster). 44
3.2.3.4 Năng lượng truyền tối thiểu (Minimum Transmit Energy). 45
3.2.4 Mô phỏng. 46
KẾT LUẬN 61
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62