Nâng cao hiệu năng định tuyến trong mạng cảm biến không dây dựa trên thông tin vị trí

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Mạng cảm biến không dây

1.2. Một vài ứng dụng điển hình của mạng cảm biến không dây

1.3. Định tuyến và định vị trong mạng cảm biến không dây

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH VỊ VÀ ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN THÔNG TIN VỊ TRÍ

2.1. Phát hiện biên

2.2. Định tuyến dựa trên thông tin vị trí

2.2.1. Dịch vụ thông tin vị trí

2.2.2. Chuyển tiếp dựa trên thông tin vị trí

2.2.3. Cực tiểu địa phương

2.2.4. Giảm thiểu và tránh cực tiểu địa phương

2.2.5. Khôi phục sau cực tiểu địa phương

3. CHƯƠNG 3: HỖ TRỢ ĐỊNH VỊ VỚI PHÁT HIỆN BIÊN DỰA TRÊN KẾT NỐI

3.1. Tìm biên dựa trên kết nối

3.1.1. Trực quan và heuristic

3.1.2. Phân tích và thử nghiệm

3.1.3. Đáp ứng với thay đổi mạng

3.1.4. So sánh với các thuật toán hiện có

4. CHƯƠNG 4: TỐI ƯU HÓA ĐƯỜNG ĐI TRONG ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN THÔNG TIN VỊ TRÍ

4.1. Mô tả giao thức

4.1.1. Bảng định tuyến

4.1.2. Vùng khả áp dụng của phần tử định tuyến

4.1.3. Chuyển tiếp có chỉ dẫn

4.1.4. Định tuyến và cập nhật bảng định tuyến

4.1.5. Phân tích và so sánh với các giao thức khác

4.2. Phân tích các chỉ số hiệu năng

4.2.1. Tỷ lệ kéo dài độ dài đường đi

4.2.2. Trễ đầu cuối – đầu cuối

4.2.3. Tỷ lệ chuyển gói thành công

4.2.4. Chi phí truyền thông

4.2.5. Lựa chọn số chặng được ghi

5. CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN DỰA TRÊN THÔNG TIN VỊ TRÍ SỬ DỤNG CẠNH TRANH KẾT HỢP

5.1. Mô tả giao thức

5.1.1. Cạnh tranh kết hợp

5.1.2. Vùng cạnh tranh và hàm trễ

5.1.3. Hành vi của các nút

5.2. Phân tích và mô phỏng

5.2.1. Tỷ lệ chuyển gói tin thành công

5.2.2. Phụ tải truyền thông

5.2.3. Độ trễ đầu cuối – đầu cuối

5.2.4. Tỷ lệ gói tin trùng lặp

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nâng cao hiệu năng định tuyến trong mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây (WSN) đang trở thành một phần quan trọng trong nhiều ứng dụng hiện đại. Việc nâng cao hiệu năng định tuyến trong mạng này là một thách thức lớn. Đặc biệt, việc sử dụng thông tin vị trí để tối ưu hóa quá trình định tuyến đã mở ra nhiều cơ hội mới. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp định tuyến thông minh có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của mạng cảm biến không dây.

1.1. Định nghĩa và vai trò của mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây là hệ thống gồm nhiều nút cảm biến có khả năng thu thập và truyền tải dữ liệu. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát môi trường và thu thập thông tin từ xa.

1.2. Tại sao cần nâng cao hiệu năng định tuyến

Nâng cao hiệu năng định tuyến giúp giảm thiểu độ trễ, tăng tỷ lệ chuyển gói thành công và kéo dài tuổi thọ của các nút cảm biến. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao.

II. Vấn đề và thách thức trong định tuyến mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây đối mặt với nhiều thách thức trong việc định tuyến. Các vấn đề như tài nguyên hạn chế, độ tin cậy của kết nối và sự thay đổi vị trí của các nút là những yếu tố cần được xem xét. Việc sử dụng thông tin vị trí có thể giúp giải quyết một số vấn đề này, nhưng cũng đặt ra những thách thức mới.

2.1. Tài nguyên hạn chế của nút cảm biến

Mỗi nút cảm biến có khả năng tính toán và lưu trữ hạn chế, điều này ảnh hưởng đến khả năng thực hiện các thuật toán định tuyến phức tạp.

2.2. Độ tin cậy của kết nối trong mạng

Kết nối giữa các nút có thể bị gián đoạn do nhiều nguyên nhân, như pin hết hoặc môi trường khắc nghiệt. Điều này làm giảm hiệu suất của mạng.

III. Phương pháp định tuyến dựa trên thông tin vị trí hiệu quả

Định tuyến dựa trên thông tin vị trí là một phương pháp hứa hẹn cho mạng cảm biến không dây. Phương pháp này cho phép các nút sử dụng thông tin về vị trí của mình và các nút lân cận để tối ưu hóa quá trình truyền tải dữ liệu. Việc áp dụng các thuật toán định tuyến thông minh có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng.

3.1. Định tuyến thông minh dựa trên vị trí

Các thuật toán định tuyến thông minh sử dụng thông tin vị trí để xác định đường đi tối ưu cho dữ liệu, giúp giảm thiểu độ trễ và tăng tỷ lệ chuyển gói thành công.

3.2. Các thuật toán định tuyến phổ biến

Một số thuật toán định tuyến phổ biến như GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing) và AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) đã được áp dụng thành công trong mạng cảm biến không dây.

IV. Ứng dụng thực tiễn của định tuyến dựa trên thông tin vị trí

Định tuyến dựa trên thông tin vị trí đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ nông nghiệp đến y tế. Các ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho việc sử dụng mạng cảm biến không dây.

4.1. Ứng dụng trong nông nghiệp thông minh

Mạng cảm biến không dây được sử dụng để theo dõi độ ẩm đất và điều kiện thời tiết, giúp nông dân tối ưu hóa quy trình tưới tiêu và tăng năng suất.

4.2. Ứng dụng trong y tế

Các thiết bị cảm biến y sinh có thể theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh nhân từ xa, giúp bác sĩ có thể đưa ra quyết định kịp thời.

V. Kết luận và tương lai của định tuyến trong mạng cảm biến không dây

Việc nâng cao hiệu năng định tuyến trong mạng cảm biến không dây dựa trên thông tin vị trí là một lĩnh vực nghiên cứu đầy tiềm năng. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến trong hiệu suất và ứng dụng thực tiễn. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các thuật toán định tuyến mới và cải thiện khả năng tương tác giữa các nút.

5.1. Xu hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu sẽ tiếp tục tập trung vào việc phát triển các thuật toán định tuyến thông minh hơn, có khả năng tự thích ứng với điều kiện mạng thay đổi.

5.2. Tác động của công nghệ mới

Sự phát triển của công nghệ như IoT và AI sẽ có tác động lớn đến cách thức hoạt động của mạng cảm biến không dây, mở ra nhiều cơ hội mới cho định tuyến thông minh.

Luận văn thạc sĩ: Nâng cao hiệu năng định tuyến trong mạng cảm biến không dây dựa trên thông tin vị trí