Đồ Án Vấn đề năng lượng trong mạng cảm biến không dây và đánh giá bằng mô phỏng

Mục lục
Mục lục. 1
Thuật ngữ viết tắt 4
Lời nói đầu. 6
Chương I : Tổng quan về mạng Wireless Sensor 7
1.1. Giới thiệu mạng cảm biến không dây. 7
1.2. Nền tảng phát triển mạng. 7
1.2.1. Mạng Ad hoc không dây. 7
1.2.2. Nền tảng công nghệ. 10
1.3. Mô tả hệ thống. 12
1.3.1. Mô tả hệ thống tổng quát 12
1.3.2. Hệ thống WISENET. 13
1.4. Tổng quan về kiến trúc mạng. 17
1.4.1. Lớp ứng dụng. 18
1.4.1.1. Giao thức quản lý Sensor. 18
1.4.1.2. Giao thức phân nhiệm vụ và quảng cáo số liệu. 19
1.4.1.3 Giao thức truy vấn Sensor và phổ biến số liệu. 20
1.4.2 Lớp giao vận. 20
1.4.3 Lớp mạng. 21
1.4.4. Liên kết liên mạng. 21
1.4.5 Lớp liên kết số liệu. 22
1.4.5.1 Điều khiển truy nhập môi trường truyền dẫn. 22
1.4.5.2 Điều khiển sửa lỗi 23
1.4.6 Lớp vật lý. 24
1.5. Đặc điểm của mạng Wireless Sensor 25
1.5.1. Kích thước vật lý nhỏ và tiêu thụ công suất thấp. 25
1.5.2. Hoạt động đồng thời với độ tập trung cao. 26
1.5.3. Khả năng liên kết vật lý và phân cấp điều khiển hạn chế. 26
1.5.4. Tính đa dạng trong thiết kế và sử dụng. 26
1.5.5. Hoạt động tin cậy. 27
1.6. ứng dụng của mạng Sensor 27
1.6.1. ứng dụng trong quân sự. 27
1.6.2. ứng dụng về môi trường. 29
1.6.3. ứng dụng trong y tế. 30
1.6.4. ứng dụng trong gia đình. 30
1.6.5. Các ứng dụng thương mại khác. 31
Chương II : Năng lượng trong mạng Wireless Sensor 33
2.1. Tính đặc thù của mạng. 33
2.1.1. Hạn chế phần cứng. 33
2.1.2. Môi trường hoạt động. 34
2.1.3. Môi trường truyền dẫn. 35
2.2. Sự tiêu thụ năng lượng. 36
2.2.1. Năng lượng cho nhiệm vụ cảm biến. 37
2.2.2. Năng lượng cho truyền thông. 37
2.2.3. Năng lượng cho xử lý. 38
2.3. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng. 38
2.3.1. Giải pháp định tuyến. 38
2.3.1.1. Các phương pháp định tuyến tối ưu về năng lượng. 39
2.3.1.2. Phương pháp định tuyến số liệu tập trung. 40
2.3.1.3. Các giao thức lớp mạng khác được đề xuất cho mạng Sensor. 41
2.3.2. Giải pháp truy nhập môi trường truyền dẫn. 46
2.3.2.1. Yêu cầu với giao thức điều khiển truy nhập môi trường (MAC) cho mạng sensor 46
2.3.2.2. Các giao thức MAC cho mạng sensor. 47
2.3.2.3. Các chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng. 50
2.3.3. Quản lý nguồn công suất 50
2.3.3.1 Thời gian tồn tại 51
2.3.3.2 Phát hiện nguồn thấp "Low Battery". 51
2.3.3.3. Cảnh báo "Low Battery". 53
2.3.4. Tận dụng các nguồn năng lượng trong tự nhiên. 54
2.3.1.1. Tế bào quang điện. 55
2.3.1.2. Các nguồn năng lượng khác. 56
Chương III : Phần mềm mô phỏng năng lượng cho mạng Wireless Sensor 57
3.1. Mô hình hoá mô phỏng. 57
3.1. Mô hình nguồn năng lượng. 57
3.3. Thiết kế phần mềm mô phỏng mạng Wireless Sensor 58
3.3.1. Phần mềm NS-2. 58
3.3.2. Cơ sở phát triển mô phỏng mạng Sensor trên nền NS-2. 61
3.3.3. Các định dạng mới trong NS-2. 62
3.3.4. Thay đổi trong NS-2. 64
3.4. Thiết lập mã lập trình mô phỏng. 66
3.4.1. Thiết lập kênh hiện tượng và kênh dữ liệu. 66
3.4.2. Thiết lập một giao thức MAC cho kênh Phenomenon. 66
3.4.3. Thiết lập các nút Phenomenon với giao thức "định tuyến" Phenom 66
3.4.4. Thiết lập tốc độ và kiểu xung của Phenomenon. 67
3.4.5. Định hình nút Sensor 68
3.4.6. Thiết lập các nút Non-Sensor (điểm thu thập dữ liệu, Gateway) 69
3.4.7. Gắn kết các tác nhân Sensor 70
3.4.8. Gắn kết một tác nhân UDP và ứng dụng Sensor cho mỗi nút 70
3.4.9. Khởi động ứng dụng Sensor 70
Chương IV: Mô phỏng mạng Wireless Sensor 71
4.1. Mục đính mô phỏng. 71
4.2. Thực hiện mô phỏng. 72
4.2.1. Mã chương trình. 72
4.2.1. Phân tích kết quả. 73
4.2. Kết quả. 74
4.2.1. Sự tổn hao năng lượng. 75
4.2.2. Tốc độ giảm năng lượng khi tăng số nút mạng. 77
4.2.3. Tốc độ giảm năng lượng khi mật độ mạng không đổi 78
4.2. Đánh giá. 79
Kết luận. 80
Tài liệu tham khảo. 81