Đồ Án Nâng cấp hiệu năng mạng cảm nhận thông qua việc tích hợp MAC và các giao thức định tuyến

MỤC LỤC
LỜI N ÓI Đ ẦU . 1
GI ỚI THI ỆU . . 4
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . . 7
(WIRELESS SENSOR NETWORK - WSN) . . 7
1. Định nghĩa . . 7
2. Động lực phát triển . . 7
3. Cấu trúc của WSN . 8
3.1. Node cảm biến . 8
3.2. Mạng cảm nhận . . 8
4. Những thách thức của WSN . . 11
5. Sự khác nhau giữa WSN và mạng truyền thống . . 12
6. Ứng dụng của WSN . . 12
CHƯƠNG 2 : MỘT SỐ GIAO THỨC MAC VÀ ĐỊNH TUYẾN
TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . . 17
2.1. Giao Thức Mac . . 17
2.1.1 Yêu cầu thiết kế giao thức MAC cho mạng cảm biến không dây . . 18
2.1.2. Các nguyên nhân gây nên lãng phí năng lượng . . 21
2.1.3. Các giao thức MAC trong mạng cảm nhận không dây . . 22
2.2. Định tuyến trong mạng cảm biến . . 42
2.2.1. Giới thiệu . 42
2.2.2 Thách thức trong vấn đề định tuyến . . 42
2.2.3. Các vấn đề về thiết kế giao thức định tuyến . . 43
2.2.4. Phân loại và so sánh các giao thức định tuyến . . 45
2.2.5. Giao thức trung tâm dữ liệu . . 47
2.2.6. Giao thức phân cấp . 53
2.2.7. Giao thức dựa trên vị trí . . 57
2.2.8. Kết luận . . 61
CHƯƠNG 3: KẾT HỢP GIỮA MAC VÀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
MERLIN . . 62
3.1 Giới Thiệu . 62
3.2 Thiết kế . . 64
3.3 Thiết Lập . . 72
3.4 Kết Luận . 76
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ . 77
4.1 :Mô Phỏng giao thức MERLIN được viết bằng công cụ prowler trên môi
trường Matlab . 77
4.2 Đánh giá về giao thức Mac và giao thức định tuyến . . 78
Kết Luận . . 85
Tài liệu tham khảo . . 86




GIỚI THIỆU
Ngày nay nhờ tiến bộ vượt bậc trong khoa học và công nghệ, mạng cảm
biến đã trở thành đề tài nghiên cứu nóng bỏng và nhận được sự tiến bộ đáng kể
trong vài năm qua. Mạng cảm biến là mạng vô tuyến bao gồm các thiết bị cảm
biến được phân bố một cách ngẫu nhiên trong không gian, nhằm quan sát các
hiện tượng vật lý, hay điều kiện môi trường như nhiệt độ, âm thanh, sự chấn
động, áp suất, sự chuyển động, ô nhiễm ở các vị trí khác nhau.
Sự phát triển của mạng cảm biến mở đầu là các ứng dụng trong quân đội
ví dụ như giám sát chiến trường. Tuy nhiên bây giờ mạng cảm biến còn được sử
dụng trong nhiều lĩnh vực dân dụng bao gồm: quan sát môi trường sống, chăm
sóc sức khỏe, nhà tự động hay điều khiển giao thông.
Các con cảm biến là các thiết bị điện tử nhỏ, thông thường được trang bị
bộ thu phát vô tuyến hoặc các thiết bị không dây khác, một bộ vi xử lý nhỏ và
một nguồn năng lượng. Các con cảm biến này có khả năng thu thập, xử lý và
truyền thông thong tin đến các nút khác và ra thế giới bên ngoài.
Mạng cảm biến là một lĩnh vực rất sâu rộng, đồ án này sẽ giới thiệu một
cách khái quát nhất về các đặc điểm của mạng cảm biến, các giao thức Mac và
định tuyến.Sau đó phần cuối sẽ nghiên cứu và đưa ra giải thuật về việc nâng
cấp hiệu năng mạng để khai thác hiệu hiệu quả thong qua lựa chọn các phương
pháp xâm nhập môi trường Mac phù hợp, kết hợp lựa chọn phương pháp định
tuyến để được phương pháp tối ưu nhất
Đồ án này gồm có 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về mạng cảm biến. Chương này trình bày những
khái niệm chung nhất về WSNs và đưa ra cấu trúc của mạng cảm biến. Đồng
thời cũng nêu ra các ứng dụng cụ thể trong nhiều lĩnh vực cuộc sống.
Chương 2: Các giao thức đặc trưng của giao Mac và định tuyến trong mạng cảm
biến không dây. Chương này trình bày về các giao thức Mac, định tuyến trong mạng cảm
biến và những nguyên nhân gây lãng phí năng lượng khi xâm nhập môi trường.

Chương 3: Kết hợp giữa giao thức Mac và giao thức định tuyến <
MERLIN>.
Chương này giới thiệu về MERLIN ,nêu ra những phương pháp kết hợp
giữa giao thức Mac và giao thức định tuyến
Chương 4: Mô phỏng và đánh giá thủ tục đơn giản, thông qua chương
trình Prowler mô phỏng các giao thức trong mạng cảm nhận không dây trên
matlab. Và cuối cùng là phần kết luận trình bầy tóm tắt lại những kết quả đã đạt
được và đưa ra hướng phát triển trong tương lai.