Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7
LỜI NÓI ĐẦU 9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 12
1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 13
1.2. CÁC KHÁI NIỆM 15
1.2.1. Chức năng cảm ứng và các bộ cảm biến 15
1.2.2. Mạng cảm biến không dây 16
1.3. KIẾN TRÚC MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY VÀ NGĂN XẾP GIAO THỨC 18
1.3.1. Lớp vật lý 22
1.3.2. Lớp liên kết dữ liệu 22
1.3.3. Lớp mạng 24
1.3.4. Lớp truyền tải 25
1.3.5. Lớp ứng dụng 26
1.4. CÁC ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 29
1.4.1. Các ứng dụng của mạng cảm biến không dây hỗ trợ định tuyến tĩnh 30
1.4.1.1. Tự động hóa/ điều khiển nhà ở 30
1.4.1.2. Tự động hóa tòa nhà 32
1.4.1.3. Tự động hóa trong công nghiệp 34
1.4.2. Các ứng dụng mạng cảm biến không dây hỗ trợ định tuyến động 35
1.4.2.1. Các ứng dụng quân sự 35
1.4.2.2. Các ứng dụng về môi trường 37
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 39
CHƯƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN SỬ DỤNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 40
2.1. NỀN TẢNG 41
2.2. NHỮNG THÁCH THỨC TRONG ĐỊNH TUYẾN VÀ THIẾT KẾ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 42
2.2.1. Đặc tính thay đổi theo thời gian và kích thước mạng 42
2.2.2. Giới hạn về tài nguyên 43
2.2.3. Các mô hình dữ liệu ứng dụng cảm biến 43
2.3. CÁC GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 44
2.3.1. Các kỹ thuật định tuyến trong mạng cảm biến không dây 46
2.3.2. Flooding và các biến thể 47
2.3.3. Các giao thức cảm biến cho thông tin thông qua thỏa thuận (SPIN) 50
2.3.4. Giải pháp định tuyến phân cấp trong mạng cảm biến 57
2.3.4.1. Thuật toán phân nhóm bậc tương thích năng lượng thấp LEACH 60
2.3.4.2. Tập trung hiệu suất năng lượng trong các hệ thống thông tin cảm biến (PEGASIS) 64
2.3.4.3. Giao thức TEEN và APTEEN 67
2.3.5. Truyền tin trực tiếp (Direct Diffusion) 68
2.3.6. Định tuyến theo vị trí 70
2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 78
CHƯƠNG 3. GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 79
3.1. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 81
3.2. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN PHÂN CẤP TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 87
3.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG MỚI TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 92
3.4.1. Mô hình nhận năng lượng 93
3.4.2. Mô hình định tuyến 94
3.4.3. Ước lượng khả năng hoạt động của giao thức ECHERP 100
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 106
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO 111
hiện được yêu cầu này, các giao thức định tuyến khác nhau được xây dựng. Trong đó, các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây được chia thành ba loại: định tuyến khởi tạo trước, định tuyến phản ứng và định tuyến lai ghép dựa vào chức năng và mục đích của ứng dụng. Ngoài ra, các giao thức này còn có thể được phân chia thành các giao thức định tuyến trực tiếp, định tuyến phẳng và định tuyến phân cấp. Trong các loại giao thức trên, các giao thức sử dụng phương pháp định tuyến phân cấp tỏ ra vượt trội trong việc tiết kiệm năng lượng. Mặc dù các giao thức định tuyến phân cấp rất hiệu quả trong việc tiết kiệm năng lượng, tuy nhiên, chúng vẫn tồn tại một số nhược điểm đòi hỏi cần được khắc phục để đáp ứng tốt hơn nữa yêu cầu về tiết kiệm năng lượng. Do đó, một giao thức mới theo lý thuyết là giao thức ECHERP được kiến nghị. Giao thức ECHERP giúp nâng cao hiệu quả của việc tiết kiệm năng lượng thông qua cân bằng cụm, sử dụng mô hình mạng giống với hệ thống tuyến tính và sử dụng thuật toán khử Gauss, lựa chọn các cụm đầu não trong mạng.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN
Mạng cảm biến không dây là một cơ sở hạ tầng bao gồm hàng trăm (thậm chí hàng nghìn) thiết bị cảm ứng, tính toán và liên lạc, cung cấp khả năng giám sát và phản ứng với các sự kiện, hiện tượng trong một môi trường nhất định. Các kỹ thuật tính toán và cảm ứng hiện nay đã cho phép phát triển những bộ cảm biến có kích thước nhỏ gọn, công suất và giá thành thấp. Các node cảm biến sau khi được triển khai phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng. Để thực hiện các nhiệm vụ này một cách hiệu quả thì cần có một giao thức định tuyến hiệu quả về mặt năng lượng để thiết lập tuyến giữa các node cảm biến và sink. Quá trình lựa chọn tuyến phải đảm bảo thời gian sống của mạng là tối ưu. Các đặc điểm của môi trường chứa các node cảm biến, cùng với những giới hạn về năng lượng và tài nguyên khiến cho quá trình định tuyến gặp phải rất nhiều thách thức.
Các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây được chia thành ba loại: định tuyến khởi tạo trước, định tuyến phản ứng và định tuyến lai ghép dựa vào chức năng và mục đích của ứng dụng. Ngoài ra, các giao thức này còn có thể được phân chia thành các giao thức định tuyến trực tiếp, định tuyến phẳng và định tuyến phân cấp. Trong các loại giao thức trên, các giao thức sử dụng phương pháp định tuyến phân cấp tỏ ra vượt trội trong việc tiết kiệm năng lượng do các node trong mạng được nhóm thành các cụm và cụm đầu não sẽ chịu trách nhiệm tập hợp và truyền dữ liệu của tất cả các node cảm biến trong cụm của nó. Quá trình này giúp tiết kiệm các quá trình giao tiếp và xử lý, đồng thời cũng giúp tiết kiệm năng lượng cho toàn mạng. Một số giao thức định tuyến phân cấp phổ biến đang được ứng dụng rộng rãi trong đời sống như giao thức LEACH được sử dụng trong cấy ghép võng mạc nhân tạo, giao thức APTEEN được sử dụng trong các ứng dụng giám sát tòa nhà…
Mặc dù các giao thức định tuyến phân cấp hiện tại có khả năng tiết kiệm năng lượng rất tốt nhưng chúng vẫn tồn tại một số nhược điểm như:
• Giao thức LEACH chỉ phù hợp với các ứng dụng hỗ trợ định tuyến tĩnh do việc phân cấp động sẽ dẫn tới mào đầu lớn và làm giảm độ lợi của năng lượng tiêu thụ. Ngoài ra, do giao thức LEACH giả thiết rằng tất cả các node đều bắt đầu với cùng một mức năng lượng và do đó, cụm đầu não cũng tiêu thụ năng lượng xấp xỉ với năng lượng tiêu thụ của mỗi node trong cụm.
• Giao thức PEGASIS giả thiết tất cả các node cảm biến đều có cùng một mức năng lượng nên tất cả các node này có thể chết tại cùng một thời điểm.
• Trong giao thức TEEN, một node phải chờ khe thời gian để truyền dữ liệu và khe thời gian này sẽ bị lãng phí nếu node không truyền dữ liệu.
• Vấn đề của giao thức APTEEN nằm ở mào đầu và độ phức tạp trong quá trình xây dựng cụm thành nhiều mức.
Do đó, một giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng mới theo lý thuyết được kiến nghị là giao thức ECHERP. Giao thức ECHERP cung cấp khả năng tiết kiệm năng lượng thông qua việc thực hiện cân bằng cụm, sử dụng mô hình mạng giống với hệ thống tuyến tính và sử dụng thuật toán khử Gauss, lựa chọn các cụm đầu não trong mạng. Giao thức ECHERP xem xét mức năng lượng dư hiện tại và ước lượng mức năng lượng trong tương lai của node, cùng với số vòng để trở thành cụm đầu não nhằm tối đa hóa thời gian sống của mạng. Giao thức ECHERP tính toán năng lượng tiêu thụ bằng cách sử dụng thuật toán khử Gauss để tối thiểu hóa năng lượng tiêu thụ tổng trên toàn mạng ở mỗi vòng. Vì vậy, nó sẽ chọn một node để trở thành cụm đầu não nhằm tối thiểu năng lượng tiêu thụ tổng trong cụm và sẽ không chọn các node tiêu thụ nhiều năng lượng hơn. Giao thức ECHERP cũng sử dụng phương pháp định tuyến đa chặng để truyền dữ liệu đến trạm gốc. Vì vậy, giao thức ECHERP có thể thực hiện hiệu quả đáng kể về mặt năng lượng so với các giao thức định tuyến phân cấp trước. Tuy nhiên, giao thức ECHERP vẫn chưa cân nhắc đến những giới hạn về mặt thời gian và QoS. Do đó, trong thời gian tới, để nâng cao hơn nữa hiệu quả hoạt động của giao thức ECHERP đòi hỏi cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn về ảnh hưởng của thời gian và QoS đến khả năng hoạt động của giao thức ECHERP, góp phần hoàn thiện về mặt lý thuyết để có thể áp dụng vào trong thực tiễn.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7
LỜI NÓI ĐẦU 9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 12
1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 13
1.2. CÁC KHÁI NIỆM 15
1.2.1. Chức năng cảm ứng và các bộ cảm biến 15
1.2.2. Mạng cảm biến không dây 16
1.3. KIẾN TRÚC MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY VÀ NGĂN XẾP GIAO THỨC 18
1.3.1. Lớp vật lý 22
1.3.2. Lớp liên kết dữ liệu 22
1.3.3. Lớp mạng 24
1.3.4. Lớp truyền tải 25
1.3.5. Lớp ứng dụng 26
1.4. CÁC ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 29
1.4.1. Các ứng dụng của mạng cảm biến không dây hỗ trợ định tuyến tĩnh 30
1.4.1.1. Tự động hóa/ điều khiển nhà ở 30
1.4.1.2. Tự động hóa tòa nhà 32
1.4.1.3. Tự động hóa trong công nghiệp 34
1.4.2. Các ứng dụng mạng cảm biến không dây hỗ trợ định tuyến động 35
1.4.2.1. Các ứng dụng quân sự 35
1.4.2.2. Các ứng dụng về môi trường 37
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 39
CHƯƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN SỬ DỤNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 40
2.1. NỀN TẢNG 41
2.2. NHỮNG THÁCH THỨC TRONG ĐỊNH TUYẾN VÀ THIẾT KẾ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 42
2.2.1. Đặc tính thay đổi theo thời gian và kích thước mạng 42
2.2.2. Giới hạn về tài nguyên 43
2.2.3. Các mô hình dữ liệu ứng dụng cảm biến 43
2.3. CÁC GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 44
2.3.1. Các kỹ thuật định tuyến trong mạng cảm biến không dây 46
2.3.2. Flooding và các biến thể 47
2.3.3. Các giao thức cảm biến cho thông tin thông qua thỏa thuận (SPIN) 50
2.3.4. Giải pháp định tuyến phân cấp trong mạng cảm biến 57
2.3.4.1. Thuật toán phân nhóm bậc tương thích năng lượng thấp LEACH 60
2.3.4.2. Tập trung hiệu suất năng lượng trong các hệ thống thông tin cảm biến (PEGASIS) 64
2.3.4.3. Giao thức TEEN và APTEEN 67
2.3.5. Truyền tin trực tiếp (Direct Diffusion) 68
2.3.6. Định tuyến theo vị trí 70
2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 78
CHƯƠNG 3. GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 79
3.1. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 81
3.2. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN PHÂN CẤP TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 87
3.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐỊNH TUYẾN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG MỚI TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 92
3.4.1. Mô hình nhận năng lượng 93
3.4.2. Mô hình định tuyến 94
3.4.3. Ước lượng khả năng hoạt động của giao thức ECHERP 100
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 106
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO 111
hiện được yêu cầu này, các giao thức định tuyến khác nhau được xây dựng. Trong đó, các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây được chia thành ba loại: định tuyến khởi tạo trước, định tuyến phản ứng và định tuyến lai ghép dựa vào chức năng và mục đích của ứng dụng. Ngoài ra, các giao thức này còn có thể được phân chia thành các giao thức định tuyến trực tiếp, định tuyến phẳng và định tuyến phân cấp. Trong các loại giao thức trên, các giao thức sử dụng phương pháp định tuyến phân cấp tỏ ra vượt trội trong việc tiết kiệm năng lượng. Mặc dù các giao thức định tuyến phân cấp rất hiệu quả trong việc tiết kiệm năng lượng, tuy nhiên, chúng vẫn tồn tại một số nhược điểm đòi hỏi cần được khắc phục để đáp ứng tốt hơn nữa yêu cầu về tiết kiệm năng lượng. Do đó, một giao thức mới theo lý thuyết là giao thức ECHERP được kiến nghị. Giao thức ECHERP giúp nâng cao hiệu quả của việc tiết kiệm năng lượng thông qua cân bằng cụm, sử dụng mô hình mạng giống với hệ thống tuyến tính và sử dụng thuật toán khử Gauss, lựa chọn các cụm đầu não trong mạng.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN
Mạng cảm biến không dây là một cơ sở hạ tầng bao gồm hàng trăm (thậm chí hàng nghìn) thiết bị cảm ứng, tính toán và liên lạc, cung cấp khả năng giám sát và phản ứng với các sự kiện, hiện tượng trong một môi trường nhất định. Các kỹ thuật tính toán và cảm ứng hiện nay đã cho phép phát triển những bộ cảm biến có kích thước nhỏ gọn, công suất và giá thành thấp. Các node cảm biến sau khi được triển khai phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng. Để thực hiện các nhiệm vụ này một cách hiệu quả thì cần có một giao thức định tuyến hiệu quả về mặt năng lượng để thiết lập tuyến giữa các node cảm biến và sink. Quá trình lựa chọn tuyến phải đảm bảo thời gian sống của mạng là tối ưu. Các đặc điểm của môi trường chứa các node cảm biến, cùng với những giới hạn về năng lượng và tài nguyên khiến cho quá trình định tuyến gặp phải rất nhiều thách thức.
Các giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây được chia thành ba loại: định tuyến khởi tạo trước, định tuyến phản ứng và định tuyến lai ghép dựa vào chức năng và mục đích của ứng dụng. Ngoài ra, các giao thức này còn có thể được phân chia thành các giao thức định tuyến trực tiếp, định tuyến phẳng và định tuyến phân cấp. Trong các loại giao thức trên, các giao thức sử dụng phương pháp định tuyến phân cấp tỏ ra vượt trội trong việc tiết kiệm năng lượng do các node trong mạng được nhóm thành các cụm và cụm đầu não sẽ chịu trách nhiệm tập hợp và truyền dữ liệu của tất cả các node cảm biến trong cụm của nó. Quá trình này giúp tiết kiệm các quá trình giao tiếp và xử lý, đồng thời cũng giúp tiết kiệm năng lượng cho toàn mạng. Một số giao thức định tuyến phân cấp phổ biến đang được ứng dụng rộng rãi trong đời sống như giao thức LEACH được sử dụng trong cấy ghép võng mạc nhân tạo, giao thức APTEEN được sử dụng trong các ứng dụng giám sát tòa nhà…
Mặc dù các giao thức định tuyến phân cấp hiện tại có khả năng tiết kiệm năng lượng rất tốt nhưng chúng vẫn tồn tại một số nhược điểm như:
• Giao thức LEACH chỉ phù hợp với các ứng dụng hỗ trợ định tuyến tĩnh do việc phân cấp động sẽ dẫn tới mào đầu lớn và làm giảm độ lợi của năng lượng tiêu thụ. Ngoài ra, do giao thức LEACH giả thiết rằng tất cả các node đều bắt đầu với cùng một mức năng lượng và do đó, cụm đầu não cũng tiêu thụ năng lượng xấp xỉ với năng lượng tiêu thụ của mỗi node trong cụm.
• Giao thức PEGASIS giả thiết tất cả các node cảm biến đều có cùng một mức năng lượng nên tất cả các node này có thể chết tại cùng một thời điểm.
• Trong giao thức TEEN, một node phải chờ khe thời gian để truyền dữ liệu và khe thời gian này sẽ bị lãng phí nếu node không truyền dữ liệu.
• Vấn đề của giao thức APTEEN nằm ở mào đầu và độ phức tạp trong quá trình xây dựng cụm thành nhiều mức.
Do đó, một giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng mới theo lý thuyết được kiến nghị là giao thức ECHERP. Giao thức ECHERP cung cấp khả năng tiết kiệm năng lượng thông qua việc thực hiện cân bằng cụm, sử dụng mô hình mạng giống với hệ thống tuyến tính và sử dụng thuật toán khử Gauss, lựa chọn các cụm đầu não trong mạng. Giao thức ECHERP xem xét mức năng lượng dư hiện tại và ước lượng mức năng lượng trong tương lai của node, cùng với số vòng để trở thành cụm đầu não nhằm tối đa hóa thời gian sống của mạng. Giao thức ECHERP tính toán năng lượng tiêu thụ bằng cách sử dụng thuật toán khử Gauss để tối thiểu hóa năng lượng tiêu thụ tổng trên toàn mạng ở mỗi vòng. Vì vậy, nó sẽ chọn một node để trở thành cụm đầu não nhằm tối thiểu năng lượng tiêu thụ tổng trong cụm và sẽ không chọn các node tiêu thụ nhiều năng lượng hơn. Giao thức ECHERP cũng sử dụng phương pháp định tuyến đa chặng để truyền dữ liệu đến trạm gốc. Vì vậy, giao thức ECHERP có thể thực hiện hiệu quả đáng kể về mặt năng lượng so với các giao thức định tuyến phân cấp trước. Tuy nhiên, giao thức ECHERP vẫn chưa cân nhắc đến những giới hạn về mặt thời gian và QoS. Do đó, trong thời gian tới, để nâng cao hơn nữa hiệu quả hoạt động của giao thức ECHERP đòi hỏi cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn về ảnh hưởng của thời gian và QoS đến khả năng hoạt động của giao thức ECHERP, góp phần hoàn thiện về mặt lý thuyết để có thể áp dụng vào trong thực tiễn.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links