MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT WSN: wireless sensor network ( mạng cảm biến không dây ) MAC: medium access control ( Điêu khiển truy cập kênh truyền ) ARQ: automatic repeat request ( yêu cầu lặp lại tự động ) ETX: expected transmissions ( Dự kiến truyền ) TDMA: time division multi access ( Truy cập phân chia theo thời gian ) SFD: start of frame delimiter ( Bắt đầu giới hạn khung ) MIC: message integrity cheek ( trường kiểm tra tính toàn vẹn tin ) FCS: frame cheek sequence ( chuỗi kiểm tra khung ) 1 2 DANH MỤC HÌNH VẼ 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU 4 LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây, nhờ có phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật với tiến vượt bậc công nghệ chế tạo tạo điều kiện cho hệ mạng đời - mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network-WSN) Với kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ lượng đa chức năng, mạng cảm biến không dây nghiên cứu, phát triển ứng dụng sâu rộng đời sống hàng ngày khắp lĩnh vực y tế, quân sự, môi trường, giao thông Trong tương lai gần, số lượng lớn thiết bị cảm biến tích hợp vào hệ thống, mạng cảm biến không dây trở thành phần thiếu xã hội đại nhằm mang lại tiện nghi ứng dụng thiết thực nâng cao chất lượng sống cho người Điểm mạnh bật mạng cảm biến không dây đến từ số lượng nút mạng cảm biến nhiều, gắn môi trường thu thập theo dõi giám sát Các nút mạng cảm biến thu thập thông tin từ môi trường, trao đổi liệu với thông qua giao thức truyền thông mạng cảm biến không dây Việc tìm hiểu, nghiên cứu giao thức truyền thông mạng cảm biến không dây cần thiết phù hợp với xu phát triển mạng cảm biến không dây Vì đồ án em tập trung vào đề tài “Tìm hiểu giao thức truyền thông mạng cảm biến không dây” Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm chương: Chương 1: Tổng quan mạng cảm biến không dây Chương 2: Giao thức truyền thông mạng cảm biến không dây Chương Đánh giá số thuật toán thu thập liệu mạng cảm biến không dây Trong thời gian làm đồ án, em cố gắng để hoàn thành đề tài Tuy nhiên hạn chế mặt thời gian nên đồ án tránh khỏi thiếu xót Vì vậy, em mong nhận đóng góp thầy cô bạn bè cho đồ án hoàn thiện Thái nguyên, tháng năm 2014 Hà Thiêm Quảng 5 Chương 1: Tổng quan mạng cảm biến không dây Trong chương này, tìm hiểu khái niệm mạng cảm biến không dây thách thức đặt cho mạng cảm biến không dây Các chế truyền thông cho mạng cảm biến không dây trình bày Các nút cảm biến không dây truyền thông với qua chuẩn truyền thông không dây IEEE 802.15.4 Đây chuẩn truyền thông không dây tốc độ liệu thấp Chuẩn truyền thông phù hợp với ứng dụng mạng cảm biến không dây Những đặc điểm cấu trúc phần cứng, phần mềm nút cảm biến không dây vấn đề tiêu thụ lượng nút cảm biến không dây thảo luận chi tiết chương Phần cứng phần mềm nút cảm biến không dây phải cộng tác với để tiết kiệm lượng Trong nút cảm biến không dây, thu phát vô tuyến thành phần tiêu thụ lượng nhiều Phần cuối chương giới thiệu số chế nhằm quản lý công suất thu phát vô tuyến nút cảm biến không dây nhằm tiết kiệm lượng kéo dài khoảng thời gian tồn mạng 1.1 Khái niệm mạng cảm biến không dây Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) kết cấu hạ tầng bao gồm thành phần cảm nhận tính toán, truyền thông nhằm cung cấp cho người quản trị khả đo đạc, quan sát, tác động lại với kiện, tượng môi trường xác định Các ứng dụng điển hình mạng cảm biến không dây bao gồm thu thập liệu, theo dõi, giám sát, y học… Một mạng cảm biến không dây bao gồm nhiều nút mạng Các nút mạng thường thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp, có số lượng lớn, thường phân bố diện tích rộng, sử dụng nguồn lượng hạn chế, có thời gian hoạt động lâu dài hoạt động môi trường khắc nghiệt (như môi trường độc hại, ô nhiễm, nhiệt độ cao, …) Các nút cảm biến thường nằm rải rác trường cảm biến minh họa hình 1.1 Mỗi nút cảm biến có khả thu thập định tuyến liệu đến Sink/Gateway người dùng cuối Các nút giao tiếp với qua mạng vô 6 tuyến ad-hoc truyền liệu Sink kỹ thuật truyền đa chặng Sink truyền thông với người dùng cuối/người quản lý thông qua Internet vệ tinh hay mạng không dây (như WiFi, mạng di động, WiMAX…) không cần đến mạng mà Sink kết nối trực tiếp với người dùng cuối Lưu ý rằng, có nhiều Sink/Gateway nhiều người dùng cuối kiến trúc thể hình 1.1 Trong mạng cảm biến không dây, nút cảm biến có hai chức vừa khởi tạo liệu vừa định tuyến liệu Do vậy, việc truyền thông thực hai chức là: • Chức nguồn liệu: Các nút thu thập thông tin kiện thực truyền thông để gửi liệu chúng đến Sink • Chức định tuyến: Các nút cảm biến tham gia vào việc chuyển tiếp gói tin nhận từ nút khác tới điểm đến tuyến đường đa chặng đến Sink Hình 1: Mạng cảm biến không dây với nút cảm biến phân bố rải rác trường cảm biến 1.2 Những thách thức mạng cảm biến không dây 1.2.1 Những thách thức cấp độ nút Trong mạng cảm biến không dây, thách thức cấp độ nút cần phải giải công suất tiêu thụ, kích thước vật lý giá thành Công suất tiêu thụ yếu tố quan trọng nút mạng cảm biến không dây chúng thường sử dụng nguồn lượng pin nguồn lượng thấp bên Kích thước vật lý quan trọng yếu tố kích thước 7 hình thức định ứng dụng tiềm cho mạng cảm biến không dây, nút mạng cảm biến không dây phải có kích thước nhỏ gọn Giá thành quan trọng nút mạng cảm biến không dây mạng cảm biến không dây thường triển khai với quy mô lớn Với việc triển khai hàng ngàn nút mạng cảm biến việc tiết kiệm giá thành vài đôla cho nút cho phép tiết kiệm khoản tiền đáng kể Hạn chế nghiêm trọng vấn đề tiêu thụ lượng có ảnh hưởng đến việc thiết kế phần cứng, phần mềm, giao thức mạng, chí kiến trúc mạng Đối với nhà thiết kế phần cứng, bắt buộc phải lựa chọn linh kiện phần cứng có công suất thấp bố trí để giảm thiểu tối đa dòng rò hỗ trợ chế độ ngủ hiệu mặt lượng Phần mềm chạy nút cảm biến không dây cần phải tắt thành phần phần cứng không sử dụng đặt thành phần phần cứng chế độ ngủ nhiều tốt Nhờ hỗ trợ nhà phát triển phần mềm, nút mạng cảm biến chạy hệ điều hành cung cấp chế hoạt động công suất thấp giúp tiết kiệm lượng Vấn đề hiệu lượng ảnh hưởng đáng kể đến kiến trúc mạng việc thiết kế giao thức mạng Bởi trình truyền thông tiêu tốn nhiều lượng nên điều quan trọng định hướng kiểu truyền thông để chúng sử dụng hiệu tài nguyên sẵn có Để giúp giao thức mạng làm điều này, phần cứng phần mềm cần nắm tiêu hao lượng cung cấp thông tin đến tầng mạng Ngoài ra, để tiết kiệm lượng, người thiết kế hệ thống cần phải đặt thiết bị phần cứng chế độ ngủ nhiều tốt Tuy nhiên, chế độ ngủ ảnh hưởng đến trễ truyền thông hệ thống theo cách khác mà khó dự đoán trước Kích thước vật lý giá thành có ảnh hưởng lớn nhà thiết kế phần cứng lẫn phần mềm Đối với nhà thiết kế phần cứng ảnh hưởng phần cứng cần phải có kích thước nhỏ gọn, số lượng linh kiện cần phải ít, linh kiện cần phải có kích thước nhỏ rẻ tiền Những ảnh hưởng nhà thiết kế phần mềm rõ rệt Với chi phí thấp, kích thước vật lý nhỏ, công suất tiêu thụ thấp, vi xử lý mà phần mềm chạy 8 trở nên nhỏ gọn hơn, tốc độ tính toán kích thước nhớ chúng bị giảm bớt Các nhà thiết kế phần mềm cho hệ thống mạng cảm biến không dây thường có vài ngàn Byte nhớ để làm việc so sánh với hàng triệu hàng tỉ Byte nhớ hệ thống máy tính thông dụng Do đó, phần mềm cho các nút mạng cảm biến không dây không cần hiệu lượng mà phải có khả chạy môi trường hạn chế nghiêm ngặt tài nguyên Những hạn chế nguồn tài nguyên ảnh hưởng lớn đến cấp độ nút cấp độ mạng Với hạn chế lượng nhớ nút mạng cảm biến không dây, giao thức mạng phải thiết kế để chúng hạn chế số lượng thông tin mà nút cần phải lưu mạng nút khác mạng 1.2.2 Những thách thức cấp độ mạng Những thách thức cấp độ nút mạng cảm biến không dây cần giải vấn đề quy mô nhỏ nguồn tài nguyên sẵn có, thách thức cấp độ mạng cần giải lại vấn đề quy mô lớn mạng cảm biến không dây Mạng cảm biến không dây có tiềm lớn quy mô, số lượng nút tham gia vào hệ thống liệu tạo nút Trong nhiều trường hợp, nút cảm biến không dây thu thập lượng lớn liệu từ nhiều điểm thu thập riêng biệt Nhiều mạng riêng biệt bao gồm hàng ngàn nút cảm biến không dây Kích thước mạng ảnh hưởng đến việc thiết kế giao thức định tuyến tin mạng cảm biến không dây Định tuyến trình mạng xác định tuyến đường nên để truyền tin qua mạng Định tuyến thực tập trung phân tán Với định tuyến tập trung máy chủ tính toán đồ định tuyến cho toàn mạng, với định tuyến phân tán nút thực tự định tuyến đường để gửi tin Thiết kế giao thức định tuyến quan trọng ảnh hưởng đến hiệu mạng xét số lượng liệu mà mạng trì tốc độ liệu vận chuyển thành công qua mạng, hết Khoảng thời gian tồn mạng đảm bảo Trong mạng cảm biến không dây, việc 9 truyền thông tin đòi hỏi lượng Các nút thực truyền thông tin nhiều lượng nhanh so với nút khác thường chế độ ngủ Vì vậy, giao thức định tuyến phải chọn lựa thông tin cách đầy đủ lập kế hoạch vận chuyển tin qua mạng Đối với nút thực lựa chọn đầy đủ thông tin định tuyến yêu cầu thông tin mạng toàn nút lân cận gần Thông tin yêu cầu nhớ Tuy nhiên, biết, nút có số lượng nhớ hạn chế Vì vậy, giao thức định tuyến phải lựa chọn cách kỹ lưỡng để giữ lại thông tin mạng, nút lân cận cần thiết bỏ qua thông tin không cần thiết khác Các mạng cảm biến không dây thường hoạt động kênh truyền không đáng tin cậy, điều làm cho vấn đề trở nên xấu Trong kênh truyền thông vô tuyến công suất thấp, không chắn tin gửi nút nhận nút khác dự kiến trước mạng Bản tin bị gián đoạn bị chặn hoàn toàn vật lớn kim loại vừa đặt phía gửi phía nhận Ngay tin không hoàn toàn bị chặn, bit bị thay đổi đường truyền Tính chất không đáng tin cậy mạng cảm biến không dây gọi "tổn hao" Tổn hao nên coi đặc tính vốn có mạng cảm biến không dây Ngay nút mạng cảm biến sử dụng công nghệ thông tin liên lạc khác có tổn hao hơn, cần phải chuẩn bị cho tình xấu để mạng hoạt động ổn định tất trường hợp mạng có tổn hao tổn hao Vấn đề tổn hao mạng cảm biến không dây thách thức giao thức định tuyến Các giao thức định tuyến phải tính toán vấn đề tổn hao định tuyến đường để truyền tin tin cần phải gửi lại Các tin định tuyến cho nguy bị tin thấp Nhưng tin truyền qua tuyến đường xảy việc bị liệu, tin cần gửi lại vài lần, trường hợp gửi qua mạng lần thử 10 10 Bảng 1: Dòng thiêu thụ Z1 Các giới hạn modul Z1 Bảng 2: Giới hạn biên môđun Z1 3.1.5 Kích thước chiều môđun Z1 Bo mạch Z1 minh họa đây: Hình 1: Bo mạch Z1 54 54 Trong hình 3.2 vẽ minh họa kích thước chiều môđun Z1.Lưu ý tất chân kết nối mở rộng thẳng hàng cách 2,54mm (0.1” inch), chúng cho phép cắm lên bo mạch PCB, JP1A JP1C thiết kế không đối xứng để tránh gây nhầm lẫn cắm lên xuống Sơ đồ khối chức Sơ đồ khối chức tổng quát cho hình đây: Hình 2: Sơ đồ khối chức Z1 Sơ đồ khối chức cảm biến Z1 thể hình 1.19 ta thấy MCU nằm vị trí trung tâm điều khiển tất thiết bị ngoại vi ngoại trừ chương trình lập trình Trong mạch Z1 có cảm biến số: cảm biến nhiệt độ, cảm biến gia tốc lập trình Ở USB kết nối với nguồn điện để cấp nguồn cho Z1 nạp chương trình truyền thông.Dọc cáp USB có bus truyền thông khác hỗ trợ I2C, SPI, UART.Tuy nhiên UART, ta sử dụng mức điệp áp 0V-3V không cho phép Z1 truyền thông theo chuẩn RS232 (vì điện áp -12V -12V).Z1 có cổng khả dụng 3v phidgets.Các cổng ADC DAC, sử dụng với cảm biến tương tự khác 3.1.6 Cấp nguồn cho Z1 Cảm biến Z1 cấp nguồn theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng Tuy nhiên có cách đơn giản quan trọng cấp nguồn cho Z1 là: - 55 Nguồn Pin: sử dụng pin 2xAA AAA pin lõi 1xCR2032 Nguồn USB: Z1 kết nối cổng USB thông qua cáp microUSB 55 Cả hai nguồn tương thích hoạt động lúc.Tuy nhiên lên gỡ bỏ pin khỏi Z1 phát triển ứng dụng dựa cáp microUSB 3.1.7 Chi tiết thiết kế modul mở rộng modul Z1 Hình 3: Modul Z1 Modul Z1 đưa ba port kết nối mở rộng để nhà thiết kế mở rộng kết nối modul Z1 với thành phần bên (JP1A, JP1B, JP1C).Ở thiết kế cần quan tâm đến hai port JP1A JP1C JP1A: Là trung gian kết nối Z1 với dạng tín hiệu tương tự, ta sử dụng để giao tiếp với thành phần bên qua ADC DAC Hình 4: Cổng JP1A Z1 56 56 Hình 5: Sơ đồ kết nối cổng JP1A JP1C: Với JP1C ta tìm thấy chân ngắt, so sánh, đầu đầu vào,timercompare/capture Hình 6: Sơ đồ kết nối cổng JP1C 3.2 Đánh giá giao thức thu thập liệu 3.2.1 Thông số đánh giá ETX Với nhu cầu cần thiết có thông số giúp cho việc ước lượng xác trạng thái liên kết mạng cảm biến không dây, khái niệm “Expected Transmission Count – ETX” đời Thuật ngữ ETX – số lần truyền 57 57 tin kỳ vọng lần đưa Douglas S J De Couto luận văn tiến sĩ học viện MIT (Hoa Kỳ) năm 2004, thông số dựa việc tính toán số gói tin bị trình truyền thông tin cặp nút láng giềng, từ giảm thiểu tối đa số lần truyền liệu nút toàn mạng Giá trị ETX liên kết (link ETX) số lần truyền liệu cần thiết để gửi gói tin từ nguồn đến đích qua liên kết đó, bao gồm việc truyền lại Hình 7: ETX liên kết Giá trị ETX liên kết tính toán dựa việc gửi broadcast gói tin thăm dò (beacon) nhận lại thông tin liên kết từ hướng ETX= Trong đó: - df tỉ lệ gửi gói tin liên kết dr tỉ lệ nhận gói tin liên kết Để tính toán df dr, nút phát broadcast định kỳ gói tin beacon chứa thông tin tỉ lệ tiếp nhận Từ gói tin beacon, nút đọc df tỷ lệ truyền gói tin từ đến nút láng giềng tính dr cách đếm số lượng beacon bị từ nút lân cận 58 58 Hình 8: ETX tuyến Giá trị ETX tuyến (route ETX) tổng ETX liên kết toàn tuyến ETX tối ưu Hop count, thông số Hop count tìm đường hoạt động, ETX tìm đường tốt tránh liên kết bị suy giảm phẩm chất Nếu chất lượng tuyến đường lúc hiệu ước lượng ETX Hop count Số lượng nút (hop) nhiều ETX phát huy hiệu (sự sai khác chất lượng đường truyền thể rõ rệt Hiện tại, nhiều thuật toán ước lượng tuyến đề xuất Các thuật toán phân thành loại: ước lượng dựa phần cứng ước lượng dựa phần mềm Ước lượng dựa phần cứng sử dụng trực tiếp thông số thu phát gắn liền gói tin nhận được, ví dụ Link Quality Indicator (LQI), Received Signal Strength Indicator (RSSI) Signal-to-Noise Ratio (SNR) Ước lượng dựa phần mềm phân hai loại nhỏ: ước lượng trực tiếp ước lượng dựa độ tin cậy Trong thuật toán ước lượng trực tiếp, giá trị ETX liên kết tính trực tiếp số lần truyền vật lý gói tin unicast.Trong thuật toán ước lượng dựa độ tin cậy lại ước lượng dựa tỷ lệ nhận gói tin quảng bá, gọi beacon Ngoài ra, có thuật toán kết hợp hai loại thuật toán trên: chất lượng tuyến ước lượng dựa giao tiếp unicast beacon 59 59 3.2.2 Thuật toán DE (Direct Estimate) Thuật toán DE thuật toán ước lượng dựa phần mềm, không giống cách ước lượng dựa gói tin beacon thuật toán ETX, số thuật toán khác lại ước lượng dựa gói tin liệu Thực tế ước lượng dựa vào trao đổi gói tin quảng bá beacon không xác áp dụng cho truyền thông unicast Chất lượng tuyến ước lượng dựa beacon khác so với ước lượng dựa gói liệu trình truyền thông liệu unicast tin cậy, gói tin liệu beacon có kích thước khác nhau, hai loại gói tin phương thức điều phối lớp MAC xử lý khác Đặc biệt truyền thông unicast tin cậy yêu cầu ACK phản hồi chế truyền lại, điều mà không áp dụng truyền thông broadcast Thêm nữa, ước lượng dựa beacon không bị hạn chế việc phản ánh xác thực tế mà không đạt hiệu sử dụng lượng Trong truyền thông unicast tin cậy, phía gửi truyền lại nhiều lần gói tin liệu nhận phản hồi thông báo (ACK) gói tin gửi thành công tới nút nhận số lần truyền lại tới giới hạn Thuật toán Direct Estimate (DE) thuật toán thiết lập mặc định Contiki OS, thuật toán sử dụng trực tiếp số lần truyền truyền lại gói tin liệu để ước lượng tuyến phía gửi.Cửa sổ trung bình trượt đơn giản áp dụng cho số lần truyền truyền lại lần truyền gói tin gần để tính giá trị ETX Thuật toán DE yêu cầu nhớ cài đặt nhỏ sử dụng lượng hiệu quả, không cần phải truyền thêm gói tin beacon.Tuy thế, cách tính ETX thuật toán lại phụ thuộc nhiều vào lưu lượng liệu mạng.Trong trường hợp lưu lượng mạng thấp, thuật toán cập nhật không phù hợp dẫn tới không xác 3.2.3 Thuật toán LQI Thuật toán LQI thuật toán ước lượng tuyến dựa phần cứng Thuật toán ước lượng dựa phần cứng khai thác thông tin trực tiếp từ thu phát sóng không dây (như CC2420) việc đo đạc đặc tính vật lý đính kèm gói tin nhận Các thông số Link Quality Indicator (LQI), Received Signal Strength Indicator (RSSI) Signal-to-Noise Ratio (SNR) 60 60 Ưu điểm thông số không yêu cầu tính toán mà chúng lấy trực tiếp từ thiết bị phần cứng.Thêm nữa, thông số lấy từ gói tin nhận được, không phân biệt gói tin unicast hay broadcast Nhược điểm thuật toán: Những thông số phụ thuộc nhiều vào tính xác thiết bị phần cứng Ngoài việc tính toán thông số thực nhận gói tin, thuật toán ước lượng loại tận dụng thông tin từ việc gói chí có nhiều gói tin bị tuyến, thuật toán ước lượng loại không xác Hơn nữa, thuật toán ước lượng tuyến dựa phần cứng chưa giải vấn đề bất đối xứng tuyến 3.3 Triển khai mô giao thức thu thập liệu dựa thuật toán DE LQI 3.3.1 Các thông số thiết lập ban đầu Các thông số thiết lập ban đầu module đưa bảng Module Sơ đồ test Mô 10 nút, truyền thông đa chặng Ứng dụng Nút sink không tạo gói tin để truyền (example- Khoảng gửi gói tin= 30s collect) Độ dài gói liệu = 10 byte Collect rexmits=8 in collect_send(): số lần truyền lại gói tin data COLLECT_PACKET_ID_BITS : COLLECT_MAX_DEPTH (RTMETRIC_MAX) : 4095 SIGNIFICANT_RTMETRIC_PARENT_CHANGE : 1,5 * CLEU MAX_HOPLIM : 15 NUM_RECENT_PACKETS : 16 MAX_SENDING_QUEUE : 61 61 REXMIT_TIME : sec(thời gian timeout để truyền lại nhỏ lớp mạng) FORWARD_PACKET_LIFETIME_BASE : sec => forward_packet_lifetime =6sec * packetbuf_attr(PACKETBUF_ATTR_MAX_REXMIT)= khoảng thời gian lớn mà gói tin lưu hàng đợi chuyển tiếp trước bị loại bỏ MAX_REXMITS : 31 (Giá trị lớn max_rexmit) MAX_MAC_REXMITS : 2(số lần truyền lại gói tin unicast lớp lớp CSMA-MAC trước chuyển lên lớp trên) MAX_ACK_MAC_REXMITS : 2(Số lần truyền lại gói tin ACK lớp MAC) PROACTIVE_PROBING_INTERVAL : Random * PROACTIVE_PROBING_REXMITS : 15 Collect- KEEPALIVE_REXMITS: MAX_COLLECT_NEIGHBOR : Neighbor PERIODIC_INTERVAL: (bảng hàng xóm quét (Quản lý sau khoảng này) hàng xóm) MAX_AGE: 60 (thời gian tối đa nút bảng hàng xóm) MAX_LE_AGE: 10 (thời gian tối đa liên kết bảng hàng xóm) CONGESTION_PENALTY: * CLEU Collectlinkestimate MAC PHY 62 EXPECTED_CONGESTION_DURATION : Define NETSTACK_CONF_NETWORK = rime_driver Dùng chế collect_annoucement COLLECT_LINK_ESTIMATE_UNIT : INITIAL_LINK_ESTIMATE : 16 NETSTACK_CONF_MAC : CSMA_driver NETSTACK_CONF_RDC : XMAC_driver NETSTACK_CONF_RDC_CHANEL_CHECK_RATE : NETSTACK_CONF_FRAMER : framer_802154 Tần số: 15để tránh xung đột với tần số wifi (có thể chọn 26, 62 Thời gian 20) NETSTACK_CONF_RADIO : cc2420_driver CC2420_CONF_AUTOACK : WITH_SEND_CCA = AUX_LEN= 4B (maximum: 2B checksum, 2B footer) TXPOWER: setting at setpower() in cc2420.c (core/dev) Mức công suất phát TXPOWER = -10dBm : (0x001f = dBm, 0x001b = -1 dBm, 0x0017 = -3 dBm, 0x0013 = -5 dBm, 0x000f = -7 dBm, 0x000b= -10 dBm, 0x0007=-15 dBm, 0x0003= - 25 dBm) Thời gian test 600488ms 3.3.2 Kịch mô Kịch mô gồm 10 node, khoảng cách vị trí node thiết lập hình đây, Với kịch mô ta đánh giá thông số rtmetric, tỉ lệ truyền thành công gói tin PDR, chi phí gửi tin PDC Hình 9: Sơ đồ mô 3.4 Kết mô Các thuật toán test với nhiều tham số khác để tìm tham số cho kết tốt Kết trình testbed lấy theo dạng file.txt Từ file xuất ra, lọc riêng file nhỏ tương ứng theo 63 63 thông số đánh giá Các thông số đánh giá xử lý excel để tính trung bình độ lệch chuẩn theo thông số Kết xử lý trải qua trình thống kê cho kết đánh giá cuối thể dạng biểu đồ, thông số hàm tương ứng theo khoảng cách từ nhóm nút tới nút sink 3.4.1 Giá trị rtmetric Hình 10: Giá trị rtmetric node theo thuật toán Từ kết mô ta thấy giá trị rtmetric thuật toán LQI lớn nhiều thuật toán DE 3.4.2 Tỷ lệ nhận gói Biểu đồ thể tỷ lệ nhận gói thuật toán ước lượng tuyến tương ứng với thời gian truyền gói tin: 64 64 Hình 11: PDR thuật toán tương ứng Từ kết hình ta thấy với khoảng thời gian gửi tin 30s tỷ lệ nhận gói thuật toán LQI tốt so với thuật toán DE Nhưng với khoảng thời gian gửi tin lớn 30s tỷ lệ nhận gói tin thuật toán DE cao hẳn thuật toán DE 3.4.3 Chi phí gửi gói Hình 12: PDC thuật toán tương ứng Từ kết mô hình ta nhận thấy chi phí gửi tin thuật toán DE giảm dần khoảng thời gian gửi gói tin tăng lên Chi phí gửi gói tin thuật toán LQI không ổn định KẾT LUẬN Qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu giao thức truyền thông mạng cảm biến không dây" giúp em hiểu mạng cảm biến không dây, tảng nút mạng cảm biến Zolertia Z1 phương thức truyền thông trao đổi liệu mạng Hầu hết hệ thống mạng cảm biến không dây dựa hai giao thức vận hành là: Giao thức thu thập liệu để lấy liệu từ mạng 65 65 giao thức gửi liệu vào mạng thông qua nhiều nút mạng Bởi mục đích mạng cảm biến thường thu thập thông tin cảm nhận trường cảm biến nên giao thức thu thập liệu tập trung nghiên cứu nhiều Tất giao thức thu thập cho phép chuyển tiếp gói tin đến điểm thu thập liệu sử dụng định tuyến với chi phí tối thiểu Các nút gửi liệu tuyến đường có số lần truyền để đến điểm thu thập Thông qua đồ án em tiến hành tìm hiểu đánh giá phương thức truyền thông thông qua mô hai thuật toán DE LQI để tìm đường liệu tốt cho mạng cảm biến Do phần cứng mạng cảm biến đắt nên em chưa triển khai nốt thật Hướng phát triển đồ án triển khai giao thức truyền thông nút mạng cảm biến nút thật Trong trình làm đồ án không tránh khỏi thiếu xót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn cho đồ án tốt Em xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ye W, Heidemann J, Estrin D: “An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks”, In Proceedings of the 21st International Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM 2002), New York, June 2002 [2] El-Hoiydi A, Decotignie JD, Enz CC, Le Roux E: “WiseMAC, an ultra low power MAC protocol for the WiseNet wireless sensor network”, In SenSys, 2003 66 66 [3] I Akyildiz, T Melodia, and K Chowdhury, “Wireless multimedia sensor networks: Applications and testbeds”, Proceedings of the IEEE, vol 96, pp 1588–1605, Oct 2008 [4] D D Couto, D Aguayo, J Bicket, and R Morris, “A High-Throughput Path Metric for Multi-hop Wireless Routing”,In MobiCom’03, San Diego, CA, Sept 2003 [5] Kannan Srinivasan and Philip Levis, “RSSI is Under Appreciated”, In Proceedings of the Third Workshop on Embedded Networked Sensors (EmNets 2006) [6] Ward Van Heddeghem,“Cross-layer Link Estimation for Contiki-based Wireless Sensor Networks”,Master thesis, VUB, 2009 [7] R Fonseca, O Gnawali, K Jamieson, and P Levis,“Four Bit Wireless Link Estimation”,In HotNets’ 07, Atlanta, GA, 2007 [8] O Gnawali, R Fonseca , K Jamieson, D Moss and P Levis, “Collection Tree Protocol”, Proceeding of the 7th ACM Conference on Embedded Networked Sensor System (SenSys), 2009 [9] H Zhang, A Arora, and P Sinha, “Link estimation and Routing in Sensor Network Backbones: Beacon-based or Data-driven?”,IEEE Transaction on Mobile Computing, vol8, issue 5, p.653-667 [10] A Dunkels, B Grönvall, and T Voigt, “Contiki - a lightweight and flexible operating system for tiny networked sensors”, Proceedings of the First IEEE Workshop on Embedded Networked Sensors (Emnets-I), Tampa, Florida, USA, November 2004 [11] http://www.contiki-os.org/ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 67 67 68 68