Header Page of 126 đại học thái nguyên Tr-ờng đại học công nghệ thông tin truyền thông Nguyễn thành trung Nghiên cứu số kỹ thuật định tuyến mạng cảm biến không dây dựa bảng băm phân tán ứng dụng luận văn thạc sĩ khoa học máy tính thái nguyên 2013 Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page of 126 đại học thái nguyên Tr-ờng đại học công nghệ thông tin truyền thông Nguyễn thành trung Nghiên cứu số kỹ thuật định tuyến mạng cảm biến không dây dựa bảng băm phân tán ứng dụng Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 luận văn thạc sĩ khoa học máy tính Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: PGS TS PHạm việt bình thái nguyên - 2013 Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page of 126 I HC THI NGUYấN CNG HO X HI CH NGHA VIT NAM TRNG I HC CễNG NGH c lp T Hnh phỳc THễNG TIN V TRUYN THễNG LI CAM OAN Lun thc s ny tụi nghiờn cu v thc hin di s hng dn ca Nh giỏo u tỳ - TS Phm Vit Bỡnh hon thnh bn lun ny, ngoi cỏc ti liu ó lit kờ, tụi cam oan khụng chộp cỏc cụng trỡnh hoc thit k tt nghip ca ngi khỏc Thỏi Nguyờn, ngy 20 thỏng 09 nm 2013 Nguyn Thnh Trung Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page of 126 LI CM N Trc ht, tụi vụ cựng bit n sõu sc n Nh giỏo u tỳ - TS Phm Vit Bỡnh, ngi thy ó trc tip dnh nhiu thi gian tn tỡnh hng dn, cung cp nhng thụng tin, ti liu quý bỏu giỳp tụi hon thnh bn lun ny Tụi xin chõn thnh cm n Ban lónh o Trung tõm D ỏn quc t VLIR Trng i hc Cụng ngh thụng tin v Truyn thụng ó to nhiu iu kin giỳp tụi hon thnh lun ny Sau cựng tụi xin by t lũng bit n n ngi thõn, cựng bn bố, ng nghip c quan, nhng ngi luụn c v ng viờn tụi hon thnh bn lun tt nghip ny Thỏi Nguyờn, ngy 20 thỏng 09 nm 2013 Nguyn Thnh Trung Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page of 126 MC LC .1 CHNG 1: TNG QUAN V MNG CM BIN KHễNG DY V NH TUYN S DNG BNG BM PHN TN 1.1 Tng quan v mng cm bin khụng dõy -WSN .2 1.2 Cu trỳc ca WSNs 1.2.1 Cu trỳc mt node mng WSNs 1.2.2 Cu trỳc mng c bin khụng dõy 1.3 c trng ca mng cm bin khụng dõy 11 1.3.1 Nng lng tiờu th 11 1.3.2 Chi phớ 11 1.3.3 Loi hỡnh mng 12 1.3.4 Tớnh bo mt 12 1.3.5 tr 13 1.3.6 Tớnh di ng 13 1.4 Nhng thỏch thc vic trin khai mng cm bin khụng dõy 13 1.4.1 Gii hn v nng lng 13 1.4.2 Gii hn v phn cng 13 1.4.3 nh hng ca nhiu t mụi trng 14 1.4.4 nh tuyn WSNs 14 1.5 Tng quan v Bng bm phõn tỏn 15 1.5.1 Bng bm (Hash Table) 15 1.5.2 Bng bm phõn tỏn (Distributed Hash Table) 16 1.6 nh tuyn s dng Bng bm phõn tỏn 18 1.6.1.S dng ý tng nh tuyn ca mng P2P mng cm bin khụng dõy 18 1.6.2 nh x gia mng ngang hng vi mng cm bin thụng qua Bng bm phõn tỏn 19 CHNG 2: MT S K THUT NH TUYN S DNG BNG BM 22 Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page of 126 PHN TN TRONG MNG CM BIN KHễNG DY 22 2.1 K thut Chord cho mng cm bin CSN ( Chord for Sensor Netwworks ) 22 2.1.1 Nghiờn cu v CSN 22 2.1.2 Phng thc chui (Chain method) 26 2.1.3 Phng thc ly trung bỡnh (Set-Average Method) 26 2.1.4 EEmode v Rmode 27 2.1.5 Lu k thut Chord cho mng cm bin khụng dõy 29 2.1.6 Nhn xột v k thut Chord cho mng cm bin 30 2.2 K thut nh tuyn bm ụ CHR ( Cell Hash Routing) 31 2.2.1 Nghiờn cu v CHR 31 2.2.2 Phn bờn ca mt ụ 32 2.2.3 nh tuyn CHR 34 2.2.4 Lu k thut nh tuyn bm ụ 36 2.2.5 Nhn xột v CHR 37 2.3 K thut bng bm phõn tỏn da theo cu trỳc ca mng 39 2.3.1 Nghiờn cu v T-DHT 39 2.3.2 Cu trỳc mng cm bin theo nh hng bng bm 40 2.3.3 Lu k thut bng bm phõn tỏn da theocu trỳc mng 43 2.3.4 Nhn xột v T-DHT 44 2.4 K thut nh tuyn da theo cu trỳc vũng o VRR 45 2.4.1 Nghiờn cu v VRR 45 2.4.2 nh tuyn vi VRR 47 2.4.3 Lu k thut da theo cu trỳc vũng o 48 2.4.4 Nhn xột v k thut da theo cu trỳc vũng o 49 2.5 K thut bng bm theo v trớ a lý GHT (Goegraphic Hash Table) 50 2.5.1.Nghiờn cu v k thut bng bm theo v trớ a lý 50 2.5.2.GPSR 53 2.5.3 Home node v Home perimetter 55 Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page of 126 2.5.4 Giao thc lm ti chu vi mng 56 2.5.5 Lu k thut bng bm theo v trớ a lý 58 2.5.6 ỏnh giỏ v k thut bng bm theo v trớ a lý 60 2.6 ỏnh giỏ v so sỏnh tng quan v cỏc k thut nh tuyn 60 CHNG 3: CI T, TH NGHIM V NH GI KT QU K THUT NH TUYN DA TRấN V TR A Lí 62 3.1 Cỏc phng phỏp ỏnh giỏ, th nghim mng cm bin khụng dõy .62 3.2 Kho sỏt mt s mụ phng s dng cho mng cm bin 63 3.2.1 Tiờu phõn loi 63 3.2.2 Phõn loi cỏc cụng c mụ phng theo chc nng 63 3.3 Xõy dng mụ phng theo k thut GHT 64 3.3.1 Xõy dng chng trỡnh mụ phng 64 3.3.2 Kt qu mụ phng mng cm bin 66 KT LUN 69 Ti liu tham kho 70 Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page of 126 DANH MC THUT NG Vit tt Vit y Ngha ting Vit WSN Wireless Sensor Network Mng cm bin khụng dõy DHT Distributed Hash Table Bng bm phõn tỏn GHT Goegrapphic Hash Table Bng bm phõn tỏn theo v trớ a lý CSN Chord for Sensor K thut Chord cho mng cm bin Network CHR Cell Hash Routting K thut nh tuyn bm ụ T-DHT Topology based K thut nh tuyn bng bm phõn Distributed Hash Table tỏn da theo cu trỳc mng Virtual Ring Routting K thut nh tuyn da theo cu VRR trỳc vũng o P2P Peer to peer Mng ngang hng DSC Data Store Center Lu tr d liu trung tõm LEACH Low-energy adaptive Giao thc phõn cp theo cm thớch clustering hierarchy ng nng lng thp Analog to Digital Chuyn i tớn hiu tng t sang tớn Converter hiu s Greedy Perimetter nh tuyn theo phng phỏp tham Statelees Routting lam v chu vi ADC GPSR Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page of 126 DANH MC HèNH V Hỡnh 1.1 Biu tng ca mng cm bin .2 Hỡnh 1.2 Nỳt cm bin khụng dõy ca Zolertia Z1 .4 Hỡnh 1.3 Cỏc thnh phn ca mt nỳt cm ng .6 Hỡnh 1.4: Cu trỳc phng ca mt mng cm bin .7 Hỡnh 1.5: Cu trỳc tng ca mng cm bin khụng dõy .8 Hỡnh 1.6: Cu trỳc mng c phõn cp theo chc nng .8 Hỡnh 1.7: Mụ t hot ng ca bng bm 15 Hỡnh 1.8: Lu tr v tỡm kim d liu DHT 17 Hỡnh 1.9: Kin trỳc bng bm phõn tỏn 18 Hỡnh 1.10: Mụ hỡnh nh tuyn c bn ca DHTs 20 Hỡnh 2.1 : Mt mng Chord vi nỳt 23 Hỡnh 2.2: Alpha-1 v Alpha-m s khụng thc hin giao tip trc tip 24 Hỡnh 2.3: Thut toỏn mụ phng phng thc chui (Chain) 26 Hỡnh 2.4: Thut toỏn theo phng thc ly trung bỡnh 27 Hỡnh 2.5: S giao thoa v x lý gia Rmode v EEmode 28 Hỡnh 2.6: Phõn chia khụng gian thnh cỏc ụ vi kớch thc c nh 32 Hỡnh 2.7: nh ngha v th ca cỏc cm 33 Hỡnh 2.9: Home cell v Home perimetter 34 Hỡnh 2.10: V trớ a lý ca cỏc nỳt 41 Hỡnh 2.11: Khụng gian ca cỏc nỳt trờn h to o 41 Hỡnh 2.12: Kt qu sau phõn chia khu vc mi nỳt vo cỏc hỡnh ch nht v a thụng tin ton mng vo bng bm phõn tỏn hai chiu 42 Hỡnh 2.13: Liờn kt gia cu trỳc mng vũng o v 46 Hỡnh 2.14: Mt vớ d v GHT 52 Hỡnh 2.15: Phng phỏp chuyn tip tham lam 54 Hỡnh 2.16: Mt vớ d v vic x khụng cú hng xúm gn nht n D 55 Hỡnh 2.17: Quy tc bn tay phi 55 Hỡnh 3.1: Th nghim mng cm bin khụng dõy trờn phm vi 100x100 m 66 Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 10 of 126 Hỡnh 3.2: Hin th s ID v liờn kt gia cỏc nỳt mng cm bin 67 Hỡnh 3.3: Hin th phm vi ph súng ca cỏc nỳt cm bin 67 Hỡnh 3.4: ỏnh giỏ v vic tiờu th nng lng ton mng 68 Hỡnh 3.5: ỏnh giỏ v ln trung bỡnh ca cỏc ng truyn nh tuyn 68 Hỡnh 3.6: ỏnh giỏ chớnh xỏc c cỏc nỳt mng xy mt liờn kt hay di ng 68 Footer Page 10 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 66 of 126 56 s khụng bit v trớ im n ca gúi tin cu trỳc liờn kt, nú ch tỡm cỏch lan truyn nhng khoỏ khỏc mt cỏch ng u trờn khu vc a lý ni mng c trin khai Do ú rt cú th l khụng cú nỳt to chớnh xỏc nh cỏc hm bm to Home node lm nỳt gn nht vi im n cui cựng ca gúi tin v mt to Home node phc v nh l im n ca Put() v Get() trờn cựng mt khoỏ Bi vỡ gúi tin GHT khụng gii quyt mt nỳt c th, m ch n mt a im c th, nú c x lý bi GPSR nh mt rng buc trng hp gúi im n b ngt kt ni, khụng nhn c a ch m nú xỏc nh GPSR s nh tuyn mt gúi tin n home node phự hp, s dng ch chu vi ca GPSR tỡm thy home node Theo GHT ch chu vi s a gúi tin tr v ti Home node, nh vic khụng cú mt nỳt hng xúm no gn vi im ớch hn Home node Khi gúi tin i qua tt c cỏc im bao quanh im n, trc chuyn vo Home node, cỏc cnh bao quanh c t tờn l Home perimetter Home node s x lý gúi tin sau gúi tin i mt vũng qua tt c cỏc cnh ca Home perimetter GHT s lm vic vi mt mng cu trỳc tnh Cn lu ý rng cu trỳc mng s thay i sau mt s nỳt liờn kt b li, nỳt mi tham gia vo mng hoc trng hp nỳt b di ng cng cú th dn n nhng thay i ca Home node v Home perimetter Nhng i vi bt c hỡnh nh no ca cu trỳc liờn kt mng, luụn cú tn ti Home node v Home perimetter cho cỏc vựng mng GHT cn mt giao thc tỏi thit lp cp key value, v tỏi kt hp chỳng vi Home node cu trỳc liờn kt thay i 2.5.4 Giao thc lm ti chu vi mng GHT s dng giao thc lm ti chu vi mng (PRP) tỏi cu trỳc cp key-value v xỏc nh v trớ Home node phự hp m cu trỳc mng liờn kt cú thay i Gi li l vic m GHT nh tuyn tt c cỏc gúi tin trờn mt hnh trỡnh qua tt c cỏc nỳt thuc home perimetter bao quanh v trớ ca im ớch PRP lu tr mt bn cp khúa giỏ tr ti mi mt nỳt trờn home perimetter Footer Page 66 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 67 of 126 57 PRP phõn bit gia home node v v cỏc nỳt khỏc home perimetter Mt nỳt s tr thnh home node vi mt key c bit thc hin Put() gúi tin n sau hon thnh mt hnh trỡnh i qua tt c cỏc nỳt ca home perimetter (iu kin ny c xỏc nh bi GPSR ) PRP to cỏc gúi lm mi nh k bng vic s dng chng trỡnh hn gi n gin C vi Th giõy, home node vi mt khoỏ to mt gúi tin lm ti n vựng bm ca khoỏ ú Vic lm ti ny cha d liu c lu tr cho khoỏ ú, v c nh tuyn mt cỏch chớnh xỏc nh thc hin Put() v Get() gúi tin GHT Gúi lm ti cng s cú mt hnh trỡnh home perimetter ca khoỏ ú, bt k thay i cu trỳc liờn kt mng cú t khoỏ c thờm vo Khi mt gúi lm ti ti mt nỳt, s cú hai kh nng: Hoc l bờn nhn gn vi im ớch hn bờn phỏt hnh, trng hp ny thỡ bờn nhn s phõn tớch gúi tin v to li nú Hoc trng hp khụng tỡm thy bờn nhn, trng hp ny s chuyn tip gúi tin sang ch chu vi Trong c hai trng hp trờn, ngi nhn gn thờm mt cp khúa giỏ tr, nú lu tr li khúa ca gúi lm ti Khi gúi lm ti tr li ni phỏt hnh nú v nỳt ú khụng phi l nỳt ng trc home node Nú s x lý gúi tin lm ti v chuyn tip n home node khoỏ ú Nh l vic, home node thit lp b m thi gian mi ca riờng mỡnh, v sau ú li tin hnh lm mi khoỏ ú C ch ny cung cp mc tiờu thit k mng mt cỏch nht quỏn Nú m bo rng nỳt gn nht n vựng bm ca khoỏ s tr thnh home node vi khoỏ v d liu ca lu tr khoỏ sau cu trỳc mng thay i Footer Page 67 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 68 of 126 58 2.5.5 Lu k thut bng bm theo v trớ a lý Lu gii thut liờn kt gia cỏc nỳt mng Kim tra nỳt hng xúm gn nht Sai Cú tn ti nỳt hng xúm gn nht ỳng To liờn kt & Lu tr tuyn DHT Footer Page 68 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 69 of 126 59 Lu gii thut truyn tin k thut GHT Bt u Bn tin Chuyn tip tham lam Tỡm chu vi bao quanh nỳt ớch Chuyn tip chu vi Xỏc nh nỳt ch X lý thụng tin nỳt ch Nỳt ớch nhn bn tin Kt thỳc Footer Page 69 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 70 of 126 60 2.5.6 ỏnh giỏ v k thut bng bm theo v trớ a lý u im: ỏp ng vi mng li cm bin ln: Qua cỏc phõn tớch v xỏc nhn mụ phng GHT cú kh nng h tr mng cm bin vi s lng ln lờn n hng nghỡn nỳt H tr gim tng ti ca mng GHT thỳc y cỏc h thng nh tuyn theo v trớ a lý GPSR t hiu qu cao hn Dch v DCS trỡ s tn ti ca d liu cỏc nỳt mng di ng, cựng vi vic phõn phi cp (khúa, giỏ tr) mt cỏch u n WSNs õy l iu quan trng nht vic xỏc nh s thay i v mt nỳt H tr trng thỏi sn sng cao: Vic chuyn i gia hai ch hot ng (active) v khụng hot ng (non-active) ca cỏc nỳt cm bin c GHT s dng hp lý m bo v vic thụng tin c truyn ton mng, ng thi gii quyt c hn ch v nng lng Phự hp vi cu trỳc mng thc t: GHT yờu cu cỏc nỳt bit v v trớ a lý ca mỡnh Gi thit ny hp lý vi a s mụ hỡnh mng cm bin khụng dõy thc t Hn ch Vic trỡ tớnh bn vng ca mng i mt vi nhiu tht bi phỏt sinh h thng phõn tỏn cng l mt thỏch thc khụng nh ca GHT trin khai thc t 2.6 ỏnh giỏ v so sỏnh tng quan v cỏc k thut nh tuyn Trong WSN, cỏc nỳt cm bin cú nng lng thp v hn ch v ti nguyờn ginh cho lu tr Tng hiu qu ca vic tng hp d liu v thut toỏn nh tuyn nhm gim thiu tiờu th nng lng v kộo di thi gian sng ca mng l m cỏc cỏc k thut trung vo nghiờn cu Vi Footer Page 70 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 71 of 126 61 rt nhiu xut, cỏc phng phỏp tip cn trung vo kh nng m rng ca mng v x lý nng lng hiu qu Vic phõn tớch cỏc k thut trờn v a s so sỏnh gia cỏc k thut vi da trờn ba tiờu l: Kh nng m rng mng, Hiu qu v nng lng, Lu tr d liu / Tra cu hiu qu Kt qu ỏnh giỏ ny da trờn vic o c cỏc thụng s v ó c a ti [1] Bng 1: So sỏnh cỏc k thut s dng bng bm phõn tỏn Phng phỏp tip Kh nng m Hiu qu v nng Lu tr d liu / cn rng lng Tra cu hiu qu GHT (WSNs) + + ++ CSN (WSNs) + 0/+ ++ T-DHT (WSNs) ++ + CHR (ad-hoc) + n/a n/a VRR (WSNs) + + ++ T ỏnh giỏ ca Bng 1, ta cú th thy GHT v VRR cú nhiu u im ln hn cỏc k thut khỏc Nhng so sỏnh tng quan thỡ GHT cú thờm tớnh nng quan trng ú l gim tr vic truyn tin nh vic s dng giao thc lm ti chu vi mng, giỳp cho vic loi b cỏc thnh phn nỳt mt gõy tr, cp nht li cu hỡnh mng cú nhng s kin nh: nỳt mng b di ng, mt kt ni ht nng lng, v h tr trng thỏi sn sng cao Do ú lun la chn GHT l k thut tt nht cho vic trin khai th nghim ng thi coi ú l mt nhng in hỡnh ca vic ỏp dng bng bm phõn tỏn vic nh tuyn ca mng cm bin khụng dõy Footer Page 71 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 72 of 126 62 CHNG CI T, TH NGHIM V NH GI KT QU K THUT NH TUYN DA TRấN V TR A Lí Vic xõy dng nhng mụ phng nhm ỏnh giỏ cỏc kt qu ca nghiờn cu em li hiu qu cao vic ng dng thc tin v sau Nht l vic ng dng Bng bm phõn tỏn vo mng cm bin khụng dõy cũn l mt xut cũn ang c nghiờn cu v hon thin Chng ny s trỡnh by vic xõy dng mụ hỡnh th nghim da trờn k thut GHT nhm ỏnh giỏ k thut nh tuyn s dng Bng bm phõn tỏn mụi trng WSNs 3.1 Cỏc phng phỏp ỏnh giỏ, th nghim mng cm bin khụng dõy Cng ng nghiờn cu WSN núi chung s dng ba phng phỏp ỏnh giỏ, kim nghim cỏc kt qu nghiờn cu l: phng phỏp phõn tớch, phng phỏp thc nghim v phng phỏp mụ phng Trong phng phỏp phõn tớch, ngi ta ỏnh giỏ mụ hỡnh toỏn hc ca h thng Tuy nhiờn phng phỏp ny ch hiu qu i vi cỏc mụ hỡnh n gin cỏc mụ hỡnh mng cm bin s dng DHTs thc t thng rt phc Trong phng phỏp thc nghim, ngi ta tin hnh th nghim trờn h thng tht, nhiờn cỏc h thng WSN v P2P cú s lng nỳt rt ln, nu thc nghim trờn h thng cú quy mụ nh ( khong 50 nodes) thỡ kt qu s khụng cú ý ngha ng thi cỏc thay i nh thay i cu trỳc (topology) mng hay thay i giao thc (protocol) trờn cỏc node s khú v tn nhiu thi gian Phng phỏp mụ phng cng cú nhiu hn ch, nhiờn nú khc phc c nhng hn ch ca phng phỏp phõn tớch v phng phỏp thc nghim Ti thi im ny, phng phỏp mụ phng khụng hon ton c lp vi phng phỏp trờn Vy nờn vi phm vi nghiờn cu ca lun vn, quyt nh s dng phng phỏp phõn tớch a cỏc minh chng kt qu ca mt s nghiờn cu ó cú ca mt s nh khoa hc v chng minh bng phng phỏp Footer Page 72 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 73 of 126 63 mụ phng l la chn hp lý v nờn lm Tng t, cỏc kt qu mụ phng s c chng minh bng thc nghim trờn cỏc h thng tht Hin nay, hu ht cỏc nghiờn cu v WSN c thc hin da trờn vic s dng phng phỏp mụ phng 3.2 Kho sỏt mt s mụ phng s dng cho mng cm bin Mng cm bin khụng dõy (WSN) ó t c s quan tõm phỏt trin nhng nm qua, v i kốm vi nú l nhng ngh thc hin th nghim nhng ng dng mi S tin b v phỏt trin nhanh lnh vc WSN ũi hi cn thit to cỏc mụ phng cú kh nng c th hn Cụng c mụ phng nh vy s cho phộp cỏc nh nghiờn cu xỏc minh nhng ý tng mi v so sỏnh cỏc gii phỏp xut mụi trng o giỳp trỏnh nhng tn tht khụng cn thit v mt thi gian v chi phớ trin khai phn cng 3.2.1 Tiờu phõn loi Hin cú rt nhiu mụ phng WSN da trờn nn mó ngun m ó v ang c xõy dng Nhm lm gim chi phớ cho cỏc ý tng th nghim Nhng nn tng mụ phng c bit khỏc v nhiu mt Do ú mt chn la hp lý sau phõn tớch cỏc mụ phng s tit kim c thi gian xõy dng thut toỏn Nhng mụ phng c trỡnh by di õy c chia thnh cỏc loi theo tớnh nng v cỏc ng dng chớnh Mi th loi trỡnh by cỏc chng trỡnh theo th t bng ch cỏi 3.2.2 Phõn loi cỏc cụng c mụ phng theo chc nng Mụ phng gi lp v cp mó - Emulators and code level simmulator Mụ phng theo cu trỳc iu khin - Topology control simulator Atarraya: Mụ phng mụi trng v mng khụng dõy c trung bỡnh - Enviroment and wireless medium simulator Mụ phng mng v cp ng dng - Netword and application level simulators Mụ phng mng cp tru tng - Cross level simulators Footer Page 73 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 74 of 126 64 Cỏc cụng c mụ phng da trờn nn NS-2 - NS-2 based simulator Cỏc cụng c mụ phng da trờn nn OMNet++ - OMNeT++ based simulators Cỏc cụng c mụ phng da trờn nn Prolemy II - Prolemy II based simulators 3.3 Xõy dng mụ phng theo k thut GHT Sau quỏ trỡnh phõn tớch chc nng cỏc cụng c thc hin mụ phng cho mng cm bin khụng dõy Cựng vi vic i sõu vo nghiờn cu k thut La chn ci t GHT s dng ngụn ng Java, da trờn gúi phn mm mó ngun m Nettopo cho nhng th nghim v ng dng DHT trờn h thng WSN l gii phỏp cú nhiu thun li cho vic trin khai thc t v sau 3.3.1 Xõy dng chng trỡnh mụ phng Lu tng quỏt ca chng trỡnh: Xõy dng mng cm bin o Ci t GHT Kt qu Footer Page 74 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 75 of 126 65 Vic xõy dng mụ phng cn nhng yờu cu: V giao din mng cm bin Mng cm bin cn cú cỏc chc nng hin th nh mt mng cm bin thc Thụng tin ca mt mng cm bin nh: a ch ID ca mt nỳt (ID address) Liờn kt gia cỏc nỳt vi (Links) Phm vi cm bin ca mt nỳt (radio range) th dng li mụ t cỏc nỳt tham gia vo mng cm bin v mt a lý, V xõy dng GHT mng cm bin Da trờn t tng mụ t k thut ó cú xỏc nh c cỏc chc nng nh: Chc nng kt ni vi cỏc hng xúm gn nht ca mi nỳt (GHT_ConnectNeighbors()) Chc nng tỡm mt ng i t mt nỳt alpha-1 n alpha-m (GHT_FindOnePath()) Chc nng tỡm ng i cho ton b cỏc nỳt (GHT_FindAllPath()) Chc nng kim tra li kt ni n nhng nỳt mt liờn kt vi mng (GHT_ConnectNeighborsWithUnvailable()) V vic ỏnh giỏ cỏc kt qu mng cm bin da trờn mụ phng Tớnh u vit nht ca vic xõy dng mụ phng ú l thc nghim c trờn mt mng cm bin o ( Virtual WSNs) v ỏnh giỏ c mt s thụng s sau dng mụ phng Vy nờn cỏc kt qu ỏnh giỏ cn cú l: Xỏc thc c chớnh xỏc truyn dn (Accuracy) o c di ng truyn ti thi im th nghim v tớnh toỏn c di trung bỡnh ca tt c ng truyn (Paths Length) Mc tiờu th nng lng (Energy Consumption) * Footer Page 75 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 76 of 126 66 3.3.2 Kt qu mụ phng mng cm bin Cỏc kt qu thc nghim trờn mụ phng da trờn vic thay i mt cỏc nỳt, cỏc nỳt cú s dch chuyn, v tc truyn khỏc Mt s nh chp mn hỡnh kt qu mụ phng: Hỡnh 3.1: Th nghim mng cm bin khụng dõy trờn phm vi 100x100 m Th nghim mng cm bin khụng dõy trờn phm vi 100 m2 vi 100 nỳt mng trng hp cú s dng hin th trờn th dng li mt mng cm bin o nh hỡnh 3.1 Footer Page 76 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 77 of 126 67 Hỡnh 3.2: Hin th s ID v liờn kt gia cỏc nỳt mng cm bin Hin th kt qu v liờn kt mng sau chy mụ phng, v hin th thụng tin v trng thỏi liờn kt gia mt nỳt vi cỏc nỳt hng xúm ca nú Vớ d: Hin th hng xúm ca cm bin cú ID = 17, cú ta 41, 90 V cú hng xúm gn nht vi nú l cú s ID ln lt l: v 40 Hỡnh 3.3: Hin th phm vi ph súng ca cỏc nỳt cm bin Ly mi mt nỳt cm bin lm tõm, cỏc ng trũn hỡnh 3.3 mụ phng phm vi ph súng ca cỏc cm bin (radio range) Footer Page 77 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 78 of 126 68 Hỡnh 3.4: ỏnh giỏ v vic tiờu th nng lng ton mng ỏnh giỏ v vic tiờu th nng lng ton h thng Vi kt qu mụ phng th hin vic tiờu th in nng ti cỏc trm l ln nht, k n l nng lng ginh cho chuyn tip v cỏc tỏc ng gõy tr Hỡnh 3.5: ỏnh giỏ v ln trung bỡnh ca cỏc ng truyn nh tuyn Hỡnh 3.6: ỏnh giỏ chớnh xỏc c cỏc nỳt mng xy mt liờn kt hay di ng Footer Page 78 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 79 of 126 69 KT LUN Qua quỏ trỡnh tỡm hiu, nghiờn cu, lun ó t c nhng kt qu sau: Kt qu t c Tỡm hiu c tng quan v mng cm bin v nh tuyn s dng bng bm phõn tỏn mng cm bin Nghiờn cu v h thng húa c cỏc quy trỡnh k thut nh tuyn s dng bng bm phõn tỏn nh: GHT, CSN, CHR, T-DHT, VRR V ỏnh giỏ c u im v hn ch ca tng k thut Mụ phng k thut GHT trờn mng cm bin o a c cỏc thụng s ỏnh giỏ theo mt s tiờu nh: chớnh xỏc truyn thụng mng, di ng truyn, nng lng tiờu th Hn ch: Kt qu nghiờn cu cũn cha c trin khai trờn mt ng dng c th Hng phỏt trin p dng cỏc k thut ó nghiờn cu vo mt ng dng c th Vi cỏc thụng tin cm bin v: nhit , m, cnh bỏo chuyn ng, Nghiờn cu v vic ci tin mt s k thut nh: CSN, VRR Footer Page 79 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Header Page 80 of 126 70 Ti liu tham kho [1] Vu Thanh Vinh, Pham Viet Binh, A survey of routing using DHTs over wireless sensor networks, Journal of Computer and Communication, USA, 2011 [2] Ian F Akyildiz, Weilian Su, Yogesh Sankarasubramaniam, and Erdal Cayirci A survey on Sensor Networks IEEE Communications Magazine, August 2002 [3] W R Heinzelman, A Chandrakasan and H Balakrishnan Energy-efficient Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks Proceedings of the IEEE Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS), Vol (2000) [4] R C Shah and J M Rabaey Energy aware routing for low energy ad hoc sensor networks Proceedings of the IEEE Wireless Communication and Networking Conference (WCNC) (2001) [5] V Rodoplu and T H Meng Minimum Energy Mobile Wireless Networks IEEE Journal Selected Areas in Communications, Vol 17 (2009) 1333-1344 [6] Kemal Akkaya, Mohamed Younis A survey on routing protocols for wireless sensor networks ELSEVIER-Adhoc Networks (2005) 325-349, 2003 [7] R Steinmetz and K Wehrle (Eds.) P2P Systems and Applications LNCS 3485, pp 79-93, 2005 Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005 [8] R Steinmetz and K Wehrle (Eds.): P2P Systems and Applications LNCS 3485, pp 95-117, 2005 Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005 [9] Thomas Zahn, Jochen Schiller MADPastry: a DHT substrate for practicably sized MANETs 5th Workshop on Applications and Services in Wireless Networks (ASWN2005), Paris, France, June 2005 [10] Muneeb Ali and Zartash Afzal Uzmi CSN: A Network Protocol for Serving Dynamic Queries in Large-Scale Wireless Sensor Networks 2nd CNSR 2004, pp 165174, Fredericton, N.B, Canada, May 2004 [11] M Caesar, M Castro, E Nightingale, G O'Shea and A Rowstron, "Virtual Ring Routing: Network routing inspired by DHTs", Sigcomm 2006, Pisa, Italy,September 2006 Footer Page 80 of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... học công nghệ thông tin truyền thông Nguyễn thành trung Nghiên cứu số kỹ thuật định tuyến mạng cảm biến không dây dựa bảng băm phân tán ứng dụng Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 luận