Đề xuất thuật toán định tuyến đem lại hiệu lượng mạng cảm biến không dây Nguyễn Sỹ Minh Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Truyền liệu mạng máy tính; Mã số: 60 48 15 Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Tùng Năm bảo vệ: 2014 Keywords Mạng cảm biến không dây; Truyền liệu; Mạng máy tính; Thuật tốn định tuyến Content Nền tảng mục đích Tiến công nghệ điện tử cho phép sản xuất cảm biến nhỏ chi phí thấp đồng thời kết hợp cảm biến, xử lý tín hiệu khả thu phát không dây Các thiết bị nối mạng với để hình thành mạng cảm biến không dây Các mạng triển khai nhiều ứng dụng quân dân sự, chẳng hạn phát mục tiêu từ xa, theo dõi thời tiết, dự báo thời tiết, thăm dò tài nguyên thiên nhiên quản lý thiên tai Mặc dù có nhiều ứng dụng tiềm năng, mạng cảm biến khơng dây phải đối mặt với số thách thức mà mạng không dây khác, mạng di động khơng có Thách thức khó khăn thiết kế mạng cảm biến không dây lượng hạn chế pin thiết bị cảm biến Điều giới hạn thời gian hoạt động mà mạng cảm biến không dây hoạt động ứng dụng Đã có nhiều giao thức định tuyến tiết kiệm lượng thiết kế cho mạng cảm biến không dây, lượng mối quan tâm cần thiết Có nhiều khía cạnh kiến trúc mạng thiết kế để có lượng hiệu quả, bao gồm việc thiết kế giao thức định tuyến Giao thức định tuyến đóng phần quan trọng hiệu lượng mạng cảm biến khơng dây (WSNs), liệu truyền thông chiếm phần lớn nguồn tài nguyên lượng mạng Do đó, mục đích luận văn tập trung vào phát triển thuật toán định tuyến hỗ trợ hiệu lượng Các thuật tốn thiết kế để thực truyền thơng liệu đảm bảo kéo dài thời gian hoạt động WSNs Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận, nội dung luận văn bố cục làm chương cụ thể sau: Chương Tổng quan mạng cảm biến khơng dây: Trình bày định nghĩa, cấu trúc mạng WSNs, yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc ứng dụng WSNs Chương Định tuyến mạng cảm biến khơng dây: Trình bày vấn đề phải đối mặt định tuyến đường WSNs giao thức định tuyến dùng phổ biến mạng cảm biến, cuối đánh giá ưu điểm, nhược điểm giao thức định tuyến Chương Mơ hình tốn cho vấn đề định tuyến tối ưu mạng cảm biến không dây giải pháp: Xây dựng mơ hình tốn cho vấn đề định tuyến tối ưu mạng cảm biến không dây tốn tối ưu tuyến tính, từ sử dụng phần mềm tuyến tính thương mại để tìm nghiệm tối ưu Tuy nhiên, mơ hình khơng thể sử dụng vào mạng cảm biến, tác giả đề xuất phương pháp Heuristic để giải vấn đề so sánh kết Heuristic với kết từ mơ hình tốn Chương Mơ mạng cảm biến không dây với NS2 : Đề xuất phương pháp cải tiến phương pháp EERS giúp cân lượng tiêu thụ nút cảm biến để kéo dài thời gian hoạt động mạng cảm biến không dây tăng cường khả kết nối Cuối chương, tác giả sử dụng công cụ NS2 để mô đánh giá hiệu phương pháp cải tiến Cuối phần phụ lục tài liệu tham khảo References Tài liệu Tiếng Việt: Nguyễn Đình Việt, Bài giảng đánh giá hiệu mạng máy tính, Trường Đại học Cơng nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh: A Manjeshwar and D P Agrawal, APTEEN: A Hybrid Protocol for Efficient Routing and Comprehensive Information Retrieval in Wireless Sensor Networks, in the Proceedings of the 2nd International Workshop on Parallel and Distributed Computing Issues in Wireless Networks and Mobile computing, Ft Lauderdale, FL, April 2002 10 A Manjeshwar and D P Agrawal, TEEN: A Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks, in the Proceedings of the 1st International Workshop on Parallel and Distributed Computing Issues in Wireless Networks and Mobile Computing, San Francisco, CA, April 2001 Akkaya, K, Younis, M; A Survey on Routing Protocols for Wireless Sensor Networks Ad Hoc Net 2005, 3, 325–349 Badrinath, Gupta; Maximum Lifetime Tree Construction for Wireless Sensor Networks; LNCS, 2007, Volume 4882, 158-165 Bhaskar Krishnamachari, Networking Wireless Sensors, Cambridge University Press, 2005 C Intanagonwiwat, R Govindan and D Estrin, Directed diffusion: A scalable and robust communication paradigm for sensor networks, in the Proceedings of the 6th Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom'00), Boston, MA, August 2000 C Perkins, Ad Hoc Networks, Addison-Wesley, Reading, MA, 2000 Chen.Y et al.: On selection of optimal transmission power for ad hoc networks:36th Annual Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS'03) - Track 9,Washington, DC, USA (2003) Dhawan, A, Vu, C.T; Maximum Lifetime of Sensor Networks with Adjustable Sensing Range; Seventh ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking, and Parallel/Distributed 13 Computing (SNPD’06) Dijkstra algorithm, http://en.wikipedia.org/wiki/Dijkstra's_algorithm Duy Ngoc Pham, Van Duc Nguyen, Van Tien Pham, Ngoc Tuan Nguyen, Xuan Bac Do, Trung Dung Nguyen, Claus Kuperschmidt, Thomas Kaiser, An Expending Ring Search AlgorithmFor Mobile Adhoc Networks, 2010 ATC International Conference, pp 39-44 GNU Linear Programming Kit - Graph and Network Routines 2010 14 GNU Linear Programming Kit - Reference Manual 2010 15 Http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page 16 Http://rp-www.cs.usyd.edu.au/~comp5416/Slides/Week%2010%20%20Wireless%20Sensor%20Network.pdf I.F Akyildiz, W Su*, Y Sankarasubramaniam, E Cayirci; Wireless sensor networks: a survey; School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute J Kulik, W R Heinzelman, and H Balakrishnan, Negotiation-based protocols for disseminating information in wireless sensor networks; Wireless Networks, Volume: 8, pp 169-185, 2002 Kemal Akkaya, Mohamed Younis; A survey on routing protocols for wireless sensor networks ; Department of Computer Science and Electrical Engineering, University of Maryland, Baltimore County, Baltimore, MD 21250 Linear Programming http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_programming, 2007 Liu, B.H et al; An energy efficient select optimal neighbor protocol for wireless ad hoc Networks; Proceedings of the 29th Annual IEEE International Conference on Local Computer Networks (LCN'04), Washington, DC, USA, IEEE Computer Society (2004) pp 626-633 M Aykut Yigitel, Ozlem Durmaz Incel, Cem Ersoy; QoS-aware MAC protocols for wireless sensor networks: A survey Computer Networks Research Laboratory, Netlab, Department of Computer Engineering, Bogazici University, Bebek, 34342 Istanbul, Turkey Modeling Language GNU MathProg - Language Reference 2010 11 12 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Nguyen Thanh Tung, Gregory K Egan, Bill Lloyd-Smith, Brett Pentland, “Energy based routing techniques in Mobile Ad hoc and Sensor Networks”, 2005 13th IEEE International Conference on Communications, vol Nguyen Thanh Tung, Nguyen Van Duc, Nguyen Hai Thanh, Phan Cong Vinh, Nguyen Dai Tho; Power save protocol using chain based routing; International Conference on Context-Aware Systems and Applications, November 2012,Vietnam; LNCS/LNICST 109, ISBN: 978-1-936968-65-7 Nguyen Thanh Tung, Nguyen Van Duc, Optimizing the Operating Time of Wireless Sensor Network, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, January 2013, ISSN: 1687-1499, DOI: 10.1186/1687-1499-2012-348 (SCIE) Nguyen Thanh Tung, Phan Cong Vinh; The Energy-Aware Operational Time of Wireless Ad-hoc Sensor Networks; ACM/Springer Mobile Networks and Applications (MONET) Journal, Volumn 17, August, 2012; DOI: 10.1007/s11036012-0403-1 (SCIE) Nguyen Thanh Tung; Energy-Efficient Routing Algorithms in Wireless Sensor Networks; PhD thesis, Monash University, Australia July (2009) 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Nguyen Thanh Tung; Heuristic Energy-Efficient Routing Solutions to Extend the Lifetime of Wireless Ad-Hoc Sensor Networks; The 4th Asian Conference on Intelligent Information and Database Systems , LNCS 7197, p.487-492 March 2012, Taiwan Nguyen Trung Dung, Nguyen Van Duc, Nguyen Thanh Tung, Pham Van Tien, Pham Trong Hieu, Wakasugi Koichiro; An Energy-Efficient Ring Search Routing Protocol Using Energy Parameters in Path Selection; International Conference on Context-Aware Systems and Applications, November 2012, Vietnam; LNCS/LNICST 109, ISBN: 978-1-936968-65-7 Qiangfeng Jiang, D Manivannan; Routing Protocols for Sensor Networks, Department of Computer Science University of Kentucky Lexington, KY 40506 Shrestha, N and Mans, B.: Reception-Aware Power Control in Ad Hoc Mobile Networks; The Third International Conference on Innovative Applications of Information Technology for Developing World (Asian Applied Computing Conference (AACC 2005)), Kathmandu, Nepal, 10-12 December 2005 Stephanie Lindsey and Cauligi S Raghavendra; PEGASIS: Power-Efficient GAthering in Sensor Information Systems; Computer Systems Research Department The Aerospace Corporation P O Box 92957 Los Angeles, CA 900092957 Texas Instruments (2003), MSP430x1xx Family User's Guide, SLAU049B, USA Trung Dung Nguyen, Van Duc Nguyen, Nguyen Thanh Tung, Trong Hieu Pham, Ngoc Tuan Nguyen, Wakasugi Koichiro, Routing Dual Criterion Protocol, in ICUIMC 2013: The 7th International Conference on Ubiquitous Information Management and Communication W Heinzelman, A Chandrakasan, and H Balakrishnan (2000), Energyefficient communication protocol for wireless microsensor networks, In Proc 33rd Hawaii Intl Conf on System Sciences, USA W Heinzelman, J Kulik, and H Balakrishnan, Adaptive Protocols for Information Dissemination in Wireless Sensor Networks, Proc 5th ACM/IEEE Mobicom Conference (MobiCom '99), Seattle, WA, August, 1999 pp 174-85 W.B Heinzelman, A.P Chandrakasan, and H Balakrishnan, “EnergyEfficient Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks,” 33rd Hawaii International Conference Systems Sciences, Jan 2000 W.R Heinzelman, J Kulik, H Balakrishnan, Adaptive protocols for information dissemination in wireless sensor networks, Proceedings of the ACM MobiCom’99, Seattle, Washington, 1999, pp 174–185 Winnie Louis Lee, Amitava Datta, and Rachel Cardell-Oliver; Network Management in Wireless Sensor; Networks School of Computer Science & Software Engineering The University of Western Australia 35 Stirling Highway Y Xu, J Heidemann, and D Estrin, Geography-informed energy conservation for ad hoc routing," in the Proceedings of the 7th Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom’01), Rome, Italy, July 2001 Y Yu, D Estrin, and R Govindan, Geographical and Energy-Aware Routing: A Recursive Data Dissemination Protocol for Wireless Sensor Networks, UCLA Computer Science Department Technical Report, UCLA-CSD TR-01-0023, May 2001  .. .biến mạng cảm biến, cuối đánh giá ưu điểm, nhược điểm giao thức định tuyến Chương Mơ hình tốn cho vấn đề định tuyến tối ưu mạng cảm biến không dây giải pháp: Xây dựng mơ hình tốn cho vấn đề định. .. định tuyến tối ưu mạng cảm biến không dây tốn tối ưu tuyến tính, từ sử dụng phần mềm tuyến tính thương mại để tìm nghiệm tối ưu Tuy nhiên, mơ hình sử dụng vào mạng cảm biến, tác giả đề xuất phương... để giải vấn đề so sánh kết Heuristic với kết từ mơ hình tốn Chương Mô mạng cảm biến không dây với NS2 : Đề xuất phương pháp cải tiến phương pháp EERS giúp cân lượng tiêu thụ nút cảm biến để kéo