Chương 1 cũng tìm hiểu các chức năng nhiệm vụ của từng phân lớp trong mô hình kiến trúc mạng, đồng thời giới thiệu về chuẩn không dây thường được sử dụng trong mạng cảm biến: chuẩn không dây IEEE 802. Chương 2: Mã sữa lỗi Chương 2 giới thiệu những kiến thức cơ bản về mô hình truyền tin, điều kiện các kênh truyền, và các kỹ thuật sửa lỗi được sử dụng cho mạng truyền dữ liệu nói chung và mạng không dây nói riêng. Chương này sẽ tập trung giới thiệu kỹ thuật mã sửa lỗi chuyển tiếp, thường được sử dụng để sửa các mẫu lỗi đơn bit, sửa các mẫu lỗi hai bit trong truyền dữ liệu. Trong đó, sẽ đi sâu tìm hiểu mã khối Học viên: Trần Trọng Nghĩa Trang 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu mã sửa lỗi trong mạng cảm biến không dây 2012 tuyến tính, mã Hamming, mã dịch vòng được ứng dụng nhiều trong kỹ thuật sửa lỗi chuyển tiếp.
Chương 3: Áp dụng mã sửa lỗi trong mạng cảm biến không dây Chương này sẽ khảo sát những tình huống lỗi đặc trưng của mạng cảm biến không dây, đồng thời tính toán giải quyết bài toán sửa lỗi truyền dữ liệu trong mạng cảm biến không dây; đánh giá hiệu quả các kỹ thuật sửa lỗi được áp dụng. Với khuôn khổ và mục tiêu của đề tài khá rộng lớn, nhưng kinh nghiệm của bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo cùng các bạn bè đồng nghiệp để luận văn có thể hoàn thiện hơn. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Vƣơng Đạo Vy đã định hướng, hướng dẫn, quan tâm giúp đỡ em trong quá trình thực hiện và hoàn thành bản luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông trường Đại Học Công Nghệ, đã hỗ trợ những kiến thức quí báu. Xin chân thành cảm ơn tất cả ! Hà Nội, ngày 12 tháng 05 năm 2012 Học viên Trần Trọng Nghĩa Học viên: Trần Trọng Nghĩa Trang 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu mã sửa lỗi trong mạng cảm biến không dây 2012 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1. Mạng cảm biến không dây Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Networks) là một mạng cảm biến, tập hợp nhiều thiết bị cảm biến, sử dụng cách thức liên kết truyền tin không dây (sóng vô tuyến,) để thực hiện kết nối các nút mạng với nhau.
Các nút mạng cảm biến thực hiện tương tác với môi trường tự nhiên, như giám sát các chỉ số môi trường; cập nhật trạng thái của các sự kiện, hoặc các hiện tượng xảy ra trong môi trường khác nhau. Môi trường tương tác có thể là thế giới vật lý, hệ thống sinh học. Các thông số cần cập nhất thông qua mạng cảm biến thường là: nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió, cường độ sáng, cường độ rung, cường độ âm thanh, mức điện áp, nồng độ hóa chất, mức độ ô nhiễm, hay các chức năng trên cơ thể sống. Mạng cảm biến không dây bao gồm nhiều nút mạng hoạt động độc lập, thực hiện cảm biến, tương tác với môi trường, có khả năng điều khiển, đo lường các thông số vật lý.
Các nút mạng liên kết với nhau để hoàn thành tất cả các tác vụ, bởi nếu một nút mạng hoạt động đơn lẻ thì không thể đảm nhận hết các nhiệm vụ: cảm biến môi trường, xử lý, truyền tin. Lý do chính phải sử dụng kết nối không dây là hệ thống các mạng cảm biến thường được xây dựng từ hàng trăm đến hàng nghìn nút mạng, nên việc đi dây cho từng nút mạng là không khả thi. Mạng cảm biến không dây rất hữu ích, hỗ trợ nhiều ứng dụng khác nhau trong thế giới thực, trong đó lợi ích to lớn do mạng cảm biến không dây mang lại chính là khả năng triển khai trên bất kỳ các loại địa hình, địa lý nào, ngay cả trong những môi trường nguy hiểm, mà việc đi dây cho các nút mạng cảm biến được không thể tiến hành được. Tính năng tự tổ chức, tự cấu hình, là tính năng đặc trưng trên mỗi nút mạng, tăng khả năng mềm dẻo linh hoạt cho hệ thống mạng cảm biến không dây.
Vì thế, rất phù hợp khi phải triển khai mạng cảm biến không dây cho những ứng dụng trong khu vực rộng lớn, đảm bảo khả năng xử lý, tính toán hiệu quả cao. Từ sự trợ giúp của hệ thống mạng cảm biến không dây, con người đã thực hiện nhiều mô hình tương tác, khám phá ra nhiều hiện tượng, bản chất của các sự vật trong tự nhiên, mà trước đây chưa có điều kiện tìm hiểu nghiên cứu. Các ứng dụng mạng cảm biến không dây Mạng cảm biến không dây được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Dựa vào những đặc điểm cơ bản của từng nút mạng, sự khác nhau trong vai trò, nhiệm vụ, có thể phân chia các nút mạng trong mạng cảm biến không dây thành những nút mạng chính như sau: nút mạng đóng vai trò nút mạng cảm biến, hoạt động cảm biến môi trường và truyền dữ liệu; nút mạng đóng vai trò nút mạng chuyển tiếp, cũng có thể gọi là nút mạng gốc, có nhiệm vụ điều khiển, nhận dữ liệu và chuyển tiếp dữ liệu tới hệ thống xử lý.
Dựa trên mối quan hệ, liên kết, Học viên: Trần Trọng Nghĩa Trang 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu mã sửa lỗi trong mạng cảm biến không dây 2012 tương tác giữa các nút mạng, cho phép xây dựng các mô hình mạng cảm biến phục vụ cho mục đích nghiên cứu hay nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống: Mô hình phát hiện sự kiện: Khi các nút mạng cảm biến hoạt động, cảm biến tương tác với môi trường, cập nhật về tần suất xuất hiện của một sự kiện cần theo dõi theo quy chuẩn, sau đó xử lý và truyền thông tin tới các nút mạng nguồn, nút mạng nguồn tập hợp các thông tin này từ nhiều nút mạng cảm biến, xử lý và chuyển tiếp thông tin này về hệ thống xử lý cao hơn. Sự kiện có thể là một sự kiện đơn giản do một nút mạng cảm biến đơn lẻ phát hiện hoặc có thể là một sự kiện phức tạp, do nhiều nút cảm biến cùng đảm nhận Mô hình cập nhật, tính toán giá trị đo hoặc thông số môi trường: Có những giá trị vật lý như nhiệt độ, độ ẩm, có thể thay đổi từ giá trị này sang giá trị khác. Mạng cảm biến sẽ thực hiện việc cảm biến, ghi nhận lại những thay đổi giá trị và xấp xỉ hoặc tính gần đúng các biến đổi của giá trị đo, thành những hàm toán học trong việc giới hạn mẫu đo tại các nút cảm biến. Mô hình theo dõi những đối tượng di động: Có nhiều nguồn sự kiện, đối tượng cần nghiên cứu có tính di động, vì vậy việc nghiên cứu các sự kiện này là rất khó khăn.
Mạng cảm biến không dây có thể hỗ trợ cho hướng nghiên cứu này, cập nhật thông số đối tượng nghiên cứu, kể cả khi các đối tượng di chuyển, và truyền dữ liệu về các nút mạng nguồn. Trong mô hình này, các nút mạng cảm biến sẽ liên kết với nhau, thường xuyên cập nhật kết quả trước khi gửi đến nút mạng nguồn. Thông qua các mô hình ứng dụng của mạng cảm biến không dây, tùy theo mục đích nghiên cứu khoa học, khám phá thế giới tự nhiên cho đến mục đích phục vụ chất lượng cuộc sống con người, có thể lựa chọn mô hình phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Có rất nhiều ứng dụng từ mạng cảm biến không dây đã được triển khai trong dịch vụ chăm sóc sức khỏe tại các bệnh viện, phát triển hệ thống ngôi nhà thông minh, hoặc là giảm thiểu những hy sinh của con người khi có chiến tranh xảy ra.
Ứng dụng trong quân sự Mạng cảm biến không dây là một phần ứng dụng không thể thiếu trong các hoạt động quân sự ngày nay, cho phép xây dựng các hệ thống quân sự hiện đại (C4ISRT): phục vụ hệ thống chỉ huy quân sự; phục vụ hệ thống tính toán số liệu; thu thập tin tức tình báo, liên lạc, thiết lập vùng theo dõi, trinh sát và xác định mục tiêu. Nhờ đặc tính triển khai nhanh chóng, có khả năng tự tổ chức, tự cấu hình, nên mạng cảm biến rất phù hợp với nhiều hoạt động trong môi trường squân sự. Có nhiều lợi ích khi áp dụng mạng cảm biến không dây, nổi bật nhất là triển khai mạng với mật độ nút mạng cao, rất nhiều nút mạng trên một diện tích, Học viên: Trần Trọng Nghĩa Trang 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu mã sửa lỗi trong mạng cảm biến không dây 2012 giá rẻ, chỉ sử dụng một lần, cho dù bị phía đối địch phá huỷ một phần các nút mạng cảm biến cũng không ảnh hưởng tới hoạt động chung của mạng. Triển khai với mật độ cao giúp tăng cường mục tiêu tiếp cận chiến trường, thuận tiện cho việc đánh giá tình hình, ra lệnh chỉ huy kịp thời, nhanh chóng với những thay đổi trên chiến trường.
Các ứng dụng mạng cảm biến không dây đã được triển khai trong lĩnh vực quân sự thường là các ứng dụng trong kiểm tra lực lượng, trong kiểm tra trang bị khí tài quân sự, giám sát tình hình chiến trường, trinh sát vùng đóng quân và lực lượng địch, xác định mục tiêu cần tiêu diệt, phát hiện các vũ khí hóa học - sinh học - hạt nhân (NCB). Ứng dụng kiểm tra lực lượng, trang bị khí tài quân sự: Các nhà lãnh đạo trung ương và các chỉ huy ở chiến trường có thể kiểm tra thường xuyên tình trạng của quân lính, điều kiện và khả năng sẵn sàng chiến đấu của các trang bị, khí tài quân sự trên các chiến trường chính. Khi đó mỗi người lính, phương tiện chiến tranh, trang bị khí tài quân sự đều được gắn một cảm biến, thông tin về tình hình, trạng thái sẽ được các nút mạng này cập nhật thường xuyên. Các cập nhật này được tập hợp tại một nút nguồn và được gửi tới người chỉ huy chính, hoặc hệ thống xử lý có thẩm quyền.
Các số liệu này có thể được chuyển tiếp tới các bộ phận chỉ huy cấp cao hơn cùng với các số liệu từ các đơn vị khác. Ứng dụng theo dõi chiến trường : Tại các vùng có vị trí chiến lược quan trọng: các tuyến tiếp cận, các con đường và eo biển, triển khai mạng cảm biến không dây có thể theo dõi hoạt động của đối phương một cách rõ ràng, bí mật.