Đồ Án Thâm nhập môi trường (MAC), hiệu quả năng lượng cho các nút mạng cảm biến không dây

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU . 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . 5
1.1. Định nghĩa . 5
1.2. Các thành phần của mạng cảm biến không dây . 5
1.2.1. Nút cảm biến . 5
1.2.2. Mạng cảm biến . 7
1.3. Ứng dụng của mạng cảm biến không dây . 12
1.4. Ưu điểm, nhược điểm của mạng cảm biến không dây . . 13
1.4.1. Ưu điểm . 13
1.4.2. Nhược điểm . 14
1.5. Kết luận . . 14
CHƯƠNG 2: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN THÂM NHẬP MÔI TRƯỜNG
TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . . 15
2.1. Các thông số cần quan tâm khi thiết kế giao thức MAC cho WSN . 16
2.2. Các nguyên nhân gây ra sự lãng phí năng lượng . . 18
2.3. Các giao thức MAC trong WSN . 19
2.3.1. CSMA (Đa truy cập cảm nhận sóng mang) . . 19
2.3.2. S-MAC (Sensor - MAC) . . 21
2.3.1. T-MAC (Time out - MAC) . 30
2.4. Kết luận . 39
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM MÔ PHỎNG GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN
THÂM NHẬP MÔI TRƯỜNG TRONG WSN . . 40
3.1. Chế độ lập lịch tập trung . 40
3.2. Thiết lập thực nghiệm . . 45
3.3. Tiến hành thực nghiệm và đánh giá kết quả . 48
KẾT LUẬN . 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 53
PHỤ LỤC . 54
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học
kỹ thuật nói chung và công nghệ thông tin nói riêng, mạng cảm biến không dây
(Wireless Sensor Networks - WSN) là một trong những lĩnh vực hiện đang
được rất nhiều nơi trên thế giới nghiên cứu và phát triển. Nghiên cứu về WSN
mở ra những ứng dụng đem lại lợi ích thiết thực cho đời sống con, giúp con
người không mất quá nhiều công sức, nhân lực nhưng vẫn mang lại hiệu quả cao
cho công việc. Những ứng dụng của WSN trong tương lai không xa sẽ trở thành
một phần không thể thiếu trong đời sống con người nếu chúng ta có thể phát huy
hết được các ưu điểm của nó. Sức mạnh của WSN nằm ở chỗ khả năng triển
khai một số lượng lớn các thiết bị nhỏ có thể tự thiết lập cấu hình hệ thống. Sử
dụng những thiết bị này để theo dõi theo thời gian thực, để giám sát điều kiện
môi trường, để theo dõi cấu trúc hoặc tình trạng thiết bị .
Mặc dù có rất nhiều ưu điểm nhưng WSN vẫn còn nhiều nhược điểm, hạn
chế cần được giải quyết. Một trong những thách thức lớn nhất của WSN chính là
nguồn năng lượng bị giới hạn làm ảnh hưởng tới thời gian sống của các nút
mạng. Các nút mạng cảm biến lại được phân bố và hoạt động với số lượng lớn ở
những vùng địa lý và môi trường khác nhau nên việc nạp lại hay thay thế năng
lượng cho các nút mạng là vô cùng khó khăn. Vì vậy mà rất nhiều nghiên cứu
hiện nay đang tập trung vào vấn đề làm thế để tăng hiệu quả năng lượng của
WSN trong từng lĩnh vực khác nhau.
Nhận thấy được sự quan trọng của việc tăng hiệu quả năng lượng cho
WSN nên trong khóa luận này em sẽ tập trung vào nghiên cứu tìm hiểu về vấn
đề: “Thâm nhập môi trường (MAC), hiệu quả năng lượng cho các nút mạng
cảm biến không dây”. Nội dung khóa luận này bao gồm 3 chương, phần mở
đầu, phần kết luận và tài liệu tham khảo:
Chương 1: Tổng quan về mạng cảm biến không dây: giới thiệu một cách
tổng quan về WSN, các ưu - nhược điểm và các ứng dụng đang được triển khai
trong đời sống con người.
Chương 2: Giao thức điều khiển thâm nhập môi trường trong mạng cảm
biến không dây: tìm hiểu về các thông số cần thiết khi thiết kế các giao thức
thâm nhập môi trường (MAC), các nguyên nhân gây ra sự hao phí năng lượng
và giới thiệu một số giao thức MAC phổ biến.
Chương 3: Thực nghiệm mô phỏng giải thuật thâm nhập môi trường cho
mạng cảm biến không dây: tập trung tìm hiểu về phương pháp lập lịch tập trung
và tiến hành làm thực nghiệm đo kiểm tính toán hiệu quả năng lượng của giao
thức này.
Phần kết luận: tổng kết đánh giá lại những vấn đề đã thực hiện và kết quả
đạt được.