Luận văn thạc sĩ về mạng cảm biến không dây và đánh giá thông số qua thực nghiệm

Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu mạng cảm nhận không dây và đánh giá thực nghiệm các thông số qua điều khiển thâm nhập môi trường.

• Tác giả: Ngô Đức Nghị
• Người hướng dẫn: PGS TS. Vương Đạo Vy
• Trường học: Đại học công nghệ - Đại học quốc gia Hà nội
• Chuyên ngành: Khoa Điện tử viễn thông
• Đề tài: Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và đánh giá thông số qua thực nghiệm
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN
• 1.1. Cấu trúc mạng cảm biến
• 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc mạng cảm biến
• 1.3. Kiến trúc giao thức mạng
• 1.4. Hai cấu trúc đặc trưng của mạng cảm biến
• 1.5. Cấu trúc phẳng
• 1.6. Cấu trúc tầng
• 1.7. Ứng dụng trong quân đội
• 1.8. Ứng dụng trong môi trường
• 1.9. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe
• 1.10. Ứng dụng trong gia đình
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC THỦ TỤC THÂM NHẬP MÔI TRƯỜNG
• 2.1. Các giao thức MAC truyền thống
• 2.1.1. Aloha và CSMA
• 2.1.2. Các vấn đề về nút ẩn và nút hiện
• 2.1.3. Thâm nhập môi trường và cảnh báo đụng độ (MACA)
• 2.2. Hiệu quả năng lượng trong các giao thức MAC
• 2.2.1. Quản lý năng lượng trong IEEE 802.2
• 2.2.2. Thâm nhập môi trường cảm nhận nguồn với tín hiệu (PAMAS)
• 2.2.3. Mức tối thiểu hoá chi phí năng lượng thu nhàn rỗi
• 2.2.4. Đánh thức máy thu thứ cấp
• 2.2.5. Mẫu lắng nghe mở đầu công suất thấp
• 2.2.6. Khởi động việc truyền nhận chu kỳ nhận (TICER/RICER)
• 2.2.7. Giao thức MAC tái cấu hình
• 2.2.8. Kỹ thuật lập lịch ngủ
• 2.2.9. Thời gian chờ đợi MAC (T-MAC)
• 2.2.10. MAC thu thập số liệu (D-MAC)
• 2.2.11. Lập lịch ngủ trễ hiệu suất (DESS)
• 2.2.12. Lập lịch ngủ không đồng bộ
• 2.2.13. Các giao thức tự do tranh chấp
• 2.2.13.1. MAC tình và sự khởi động (SMACS)
• 2.2.13.2. Lập lịch cơ bản BFS/DFS
• 2.2.13.3. MAC đồng bộ dành riêng
• 2.2.13.4. Thâm nhập môi trường thích ứng lưu lượng (TRAMA)
• 2.2.14. Lập lịch không tập trung
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ĐO KIỂM MẠNG WSN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP LẬP LỊCH TẬP TRUNG
• 3.1. Mục đích và yêu cầu thực nghiệm
• 3.2. Yêu cầu thực nghiệm
• 3.3. Các thiết bị thực nghiệm
• 3.4. Giới thiệu VDK CC1010
• 3.5. Tiến hành thực nghiệm
• 3.5.1. Sơ đồ thực nghiệm và thuật toán
• 3.5.2. Đo khoảng cách D lớn nhất giữa các nút mạng để chúng có thể liên lạc được với nhau
• 3.5.3. Thời gian truyền nhận dữ liệu giữa nút cảm nhận và nút cơ sở
• 3.5.4. Đo cường độ dòng điện của các nút mạng các trạng thái: ngủ, truyền, nhận dữ liệu ở chế độ lập lịch tập trung
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mạng cảm biến không dây và ứng dụng thực tiễn

Mạng cảm biến không dây (WSN) đã trở thành một phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực như quân sự, y tế và môi trường. Các nút cảm biến nhỏ gọn, tiêu thụ ít năng lượng và có khả năng tự tổ chức đã mở ra nhiều cơ hội ứng dụng. Việc nghiên cứu và phát triển mạng cảm biến không dây không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn tối ưu hóa chi phí và thời gian triển khai.

1.1. Định nghĩa và cấu trúc của mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây bao gồm nhiều nút cảm biến nhỏ, có khả năng thu thập và truyền tải dữ liệu qua kết nối không dây. Cấu trúc của mạng này thường thay đổi linh hoạt, phụ thuộc vào môi trường và yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

1.2. Các ứng dụng nổi bật của mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như giám sát môi trường, theo dõi sức khỏe bệnh nhân, và quản lý giao thông. Những ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện chất lượng cuộc sống mà còn tăng cường an ninh và bảo vệ môi trường.

II. Thách thức trong nghiên cứu mạng cảm biến không dây

Mặc dù mạng cảm biến không dây mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng đối mặt với nhiều thách thức lớn. Các vấn đề như tiêu thụ năng lượng, độ tin cậy trong truyền thông và khả năng mở rộng là những yếu tố cần được giải quyết để tối ưu hóa hiệu suất của mạng.

2.1. Vấn đề tiêu thụ năng lượng trong mạng cảm biến

Tiêu thụ năng lượng là một trong những thách thức lớn nhất trong mạng cảm biến không dây. Các nút cảm biến thường hoạt động trong môi trường khắc nghiệt và không thể dễ dàng nạp lại năng lượng, do đó, việc tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ là rất quan trọng.

2.2. Độ tin cậy và khả năng mở rộng của mạng cảm biến

Độ tin cậy trong truyền thông là yếu tố quyết định đến hiệu suất của mạng cảm biến. Hơn nữa, khả năng mở rộng cũng cần được xem xét khi số lượng nút cảm biến tăng lên, điều này có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và hiệu suất của mạng.

III. Phương pháp nghiên cứu và đánh giá mạng cảm biến không dây

Để nghiên cứu và đánh giá hiệu suất của mạng cảm biến không dây, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp phân tích hiệu suất mà còn cung cấp thông tin cần thiết để cải thiện thiết kế mạng.

3.1. Các phương pháp thí nghiệm trong nghiên cứu mạng cảm biến

Các thí nghiệm thường được thực hiện để đánh giá hiệu suất của mạng cảm biến không dây. Những thí nghiệm này bao gồm việc đo đạc khoảng cách truyền tín hiệu, thời gian truyền nhận dữ liệu và cường độ dòng điện tiêu thụ của các nút mạng.

3.2. Đánh giá thông số qua thực nghiệm

Đánh giá thông số qua thực nghiệm giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của mạng cảm biến. Các thông số như độ tin cậy, thời gian sống của nút và tiêu thụ năng lượng sẽ được phân tích để đưa ra các giải pháp tối ưu.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của mạng cảm biến

Kết quả nghiên cứu về mạng cảm biến không dây đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của mạng. Những ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu này đã được triển khai thành công trong nhiều lĩnh vực.

4.1. Kết quả thực nghiệm và phân tích

Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa có thể giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và tăng cường độ tin cậy của mạng. Những số liệu này sẽ được sử dụng để cải thiện thiết kế mạng trong tương lai.

4.2. Ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng mạng cảm biến không dây có thể được áp dụng hiệu quả trong các lĩnh vực như giám sát môi trường, y tế và an ninh. Những ứng dụng này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai của mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây đang ngày càng trở nên quan trọng trong cuộc sống hiện đại. Việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và mở rộng khả năng ứng dụng của mạng trong tương lai.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật trong mạng cảm biến không dây có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và độ tin cậy của mạng. Những kết quả này sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

5.2. Hướng phát triển tương lai

Trong tương lai, mạng cảm biến không dây sẽ tiếp tục được phát triển với các công nghệ mới, giúp mở rộng khả năng ứng dụng và cải thiện hiệu suất. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc giải quyết các thách thức hiện tại và tối ưu hóa thiết kế mạng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Mạng cảm biến không dây đang trở thành nền tảng cốt lõi trong các hệ thống thu thập dữ liệu thời gian thực với mật độ triển khai có thể lên tới 20 nút trên mỗi mét khối. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất giới hạn thời gian hoạt động của toàn mạng nằm ở nguồn năng lượng pin khép kín, thường dưới 0,5 Ah với điện áp từ 2,7V đến 3,3V, trong điều kiện môi trường thực địa khó tái nạp. Phần lớn năng lượng bị lãng phí do hiện tượng lắng nghe nhàn rỗi, xung đột gói tin và tiêu hao công suất vô tuyến không cần thiết.

Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng thông qua việc điều khiển thâm nhập môi trường tại tầng liên kết dữ liệu. Mục tiêu trọng tâm là thiết kế, hiện thực hóa thuật toán lập lịch tập trung kết hợp chu trình ngủ thức linh hoạt và tiến hành đánh giá thực nghiệm các thông số truyền nhận trên phần cứng vi điều khiển chuyên dụng. Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực nghiệm ngoài trời tại khuôn viên Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội trong dải tần vô tuyến 300 MHz đến 1000 MHz.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc lượng hóa chính xác các chỉ số vật lý, bao gồm tỷ lệ nhận gói thành công, cự ly liên lạc hiệu dụng và mức tiêu thụ dòng điện qua từng trạng thái hoạt động. Kết quả này cung cấp cơ sở kỹ thuật vững chắc để nâng cao tuổi thọ của các hệ thống giám sát tự trị từ vài tuần lên nhiều năm hoạt động ổn định.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết điều khiển thâm nhập môi trường cho mạng không dây, đối chiếu giữa cơ chế tranh chấp ngẫu nhiên và phân chia thời gian cố định. Hai mô hình lý thuyết trung tâm được phân tích chuyên sâu gồm:

• Lý thuyết giao thức MAC truyền thống và mở rộng: Phân tích cơ chế cảm nhận sóng mang giải quyết xung đột đường truyền, cùng giao thức bắt tay thông điệp điều khiển nhằm triệt tiêu hiện tượng nút ẩn và nút hiện làm suy giảm băng thông mạng.
• Lý thuyết quản lý năng lượng và lập lịch ngủ: Đánh giá các kiến trúc tiết kiệm công suất như cảm nhận nguồn có tín hiệu, lắng nghe công suất thấp mào đầu và chu trình hoạt động tuần hoàn trong các giao thức chuyên dụng cho mạng cảm biến.

Các khái niệm then chốt bao gồm: chế độ thu nhàn rỗi, chu trình làm việc, định hướng cấp phát mạng ảo, cấu trúc siêu khung với khoảng thời gian phi tranh chấp và hàm lập lịch đánh thức không đồng bộ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp phân tích định lượng thống kê trên hệ thống phần cứng thực tế. Thiết lập thực nghiệm sử dụng 1 nút cơ sở đóng vai trò quản lý trung tâm kết nối với máy tính qua cổng giao tiếp nối tiếp chuẩn RS232 và 4 nút cảm nhận phân tán hoạt động theo chế độ vệ tinh. Cỡ mẫu khảo sát bao gồm 3 đợt đo đạc độc lập ngoài trời, mỗi cự ly thực hiện phát 100 gói tin yêu cầu để thu thập dữ liệu phản hồi từ các nút cảm nhận.

Phương pháp chọn mẫu theo cự ly không gian tịnh tiến từ 50 mét đến 110 mét với bước nhảy đo đạc chi tiết 1 mét tại các vùng biên giới hạn truyền dẫn. Dữ liệu dòng điện tiêu thụ được đo trực tiếp tại các chân cấp nguồn của vi điều khiển bằng thiết bị đo chuyên dụng qua 4 trạng thái: ngủ sâu, truyền dữ liệu, nhận dữ liệu và xử lý nhàn rỗi.

Lý do lựa chọn phương pháp đo kiểm thực nghiệm thay vì mô phỏng thuần túy là nhằm thu nhận chính xác các tác động của môi trường truyền sóng thực địa, nhiễu fading và đặc tính suy hao công suất thực tế của chip thu phát vô tuyến CC1010 tích hợp lõi xử lý tốc độ cao và bộ chuyển đổi tương tự - số 10 bit.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình đo kiểm thực nghiệm mang lại 3 phát hiện kỹ thuật quan trọng về hiệu năng mạng:

• Giới hạn cự ly và tỷ lệ nhận gói: Trong khoảng cách dưới 95 mét với điện áp nguồn 3,3V, tỷ lệ truyền nhận gói tin giữa nút cơ sở và nút cảm nhận đạt mức tuyệt đối 100% với 100/100 gói tin nhận thành công. Tại cự ly từ 95 mét đến 100 mét, tỷ lệ nhận gói suy giảm xuống dao động trong khoảng 70% đến 80% do ảnh hưởng của suy hao không gian và nhiễu nền. Khi khoảng cách vượt quá 100 mét, chất lượng kết nối sụt giảm nghiêm trọng, chỉ đạt 5% tại 105 mét và mất liên lạc hoàn toàn ở 110 mét.
• Hiệu quả đồng bộ chu kỳ làm việc: Thuật toán lập lịch tập trung kết hợp cơ chế tự động tái bám khung sau mỗi 30 chu kỳ hoạt động giúp loại bỏ hoàn toàn hiện tượng trôi dạt xung đồng hồ nội bộ giữa nút cơ sở và các nút cảm nhận.
• Tối ưu hóa cấu trúc khung truyền dẫn: Định dạng gói dữ liệu chuẩn hóa 17 byte gồm 7 byte dẫn đường, 8 byte thông tin điều khiển và dữ liệu cùng 2 byte kiểm tra dư thừa vòng hoạt động ổn định ở tốc độ truyền sóng vô tuyến lên đến 76,8 kbps.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm đột ngột của tỷ lệ truyền nhận khi khoảng cách vượt qua ngưỡng 95 mét phản ánh chính xác mô hình suy hao tín hiệu vô tuyến ngoài trời và giới hạn độ nhạy thu của vi điều khiển ở mức công suất phát cực đại +10 dBm. So với các giao thức truy cập ngẫu nhiên thuần túy, phương pháp lập lịch tập trung giúp loại bỏ hoàn toàn hiện tượng xung đột gói tin giữa 4 nút cảm nhận thông qua cơ chế hỏi vòng tuần tự.

Dữ liệu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan thông qua đồ thị đường biểu diễn tương quan giữa khoảng cách truyền dẫn và tỷ lệ nhận gói, kết hợp bảng ma trận đo dòng tiêu thụ qua từng trạng thái. Kết quả phân tích cho thấy việc đưa các nút cảm nhận vào trạng thái ngủ sâu trong khoảng thời gian nghỉ giúp cắt giảm dòng tiêu thụ xuống mức tối thiểu, kéo dài đáng kể tuổi thọ pin tổng thể theo đồ thị tỷ lệ nghịch với mật độ phiên truyền của hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

• Tối ưu hóa thuật toán lập lịch thích ứng lưu lượng: Nâng cấp cơ chế phân bổ khe thời gian động dựa trên khối lượng dữ liệu thực tế tại từng nút cảm nhận, hướng tới mục tiêu giảm 25% độ trễ truyền tin trong vòng 6 tháng triển khai. Chủ thể thực hiện là nhóm nghiên cứu giao thức mạng.
• Tăng cường công suất phát và thiết kế anten tối ưu: Nghiên cứu tích hợp mạch khuếch đại công suất và anten định hướng nhằm mở rộng cự ly liên lạc tin cậy từ 95 mét lên trên 150 mét với mục tiêu duy trì tỷ lệ nhận gói trên 90% trong thời gian 9 tháng. Chủ thể thực hiện là kỹ sư phần cứng viễn thông.
• Tích hợp mô-đun thu hoạch năng lượng môi trường: Bổ sung các tấm pin năng lượng mặt trời kết hợp mạch quản lý nguồn tự động với dung lượng lưu trữ trên 1000 mAh, đặt mục tiêu kéo dài thời gian sống của các nút cảm biến ngoài trời lên trên 3 năm hoạt động liên tục. Chủ thể thực hiện là bộ phận phát triển thiết bị IoT.
• Mở rộng quy mô thử nghiệm mạng đa chặng: Phát triển phần mềm nhúng để mở rộng cấu trúc mạng từ mô hình hình sao tập trung sang cấu trúc phân tầng và lưới đa chặng với quy mô trên 50 nút trong lộ trình 12 tháng tới. Chủ thể thực hiện là đơn vị phát triển hệ thống nhúng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư thiết kế hệ thống IoT và mạng không dây: Khai thác chi tiết cấu trúc phần cứng vi điều khiển CC1010, sơ đồ ghép nối ngoại vi và phương pháp xây dựng khung truyền tin 17 byte tối ưu năng lượng.
• Học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Kỹ thuật Viễn thông: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp luận nghiên cứu giao thức MAC, kỹ thuật lập lịch ngủ và quy trình tổ chức đo kiểm thực nghiệm ngoài trời.
• Doanh nghiệp phát triển giải pháp nông nghiệp thông minh: Ứng dụng mô hình mạng cảm biến tiết kiệm điện năng vào việc xây dựng hệ thống quan trắc độ ẩm, nhiệt độ đất và cảnh báo tưới tiêu tự động với chi phí đầu tư thấp.
• Đơn vị triển khai hệ thống an ninh và cảnh báo môi trường: Tham khảo cơ chế thu thập dữ liệu định kỳ để thiết lập mạng lưới cảm biến giám sát cháy rừng hoặc cảnh báo xâm nhập tại các khu vực địa hình hiểm trở.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao giao thức MAC truyền thống không phù hợp cho mạng cảm biến không dây?

Giao thức MAC truyền thống tập trung tối đa hóa thông lượng và giảm độ trễ mà không ưu tiên tiết kiệm năng lượng. Trong mạng cảm biến không dây, các nút sử dụng nguồn pin giới hạn dưới 0,5 Ah, do đó việc tiêu hao năng lượng do lắng nghe nhàn rỗi ở các giao thức truyền thống sẽ làm cạn kiệt nguồn pin chỉ trong vài ngày hoạt động.

Cự ly truyền dẫn hiệu dụng của nút mạng CC1010 trong điều kiện ngoài trời là bao nhiêu?

Kết quả đo kiểm thực nghiệm cho thấy cự ly liên lạc đạt độ tin cậy tuyệt đối 100% tỷ lệ nhận gói ở khoảng cách dưới 95 mét với nguồn nuôi 3,3V. Trong phạm vi từ 95 mét đến 100 mét, tỷ lệ nhận gói đạt từ 70% đến 80%, và tín hiệu suy giảm gần như hoàn toàn khi cự ly vượt quá 100 mét.

Thuật toán lập lịch tập trung xử lý hiện tượng lệch khe thời gian như thế nào?

Do sự sai lệch tự nhiên của xung đồng hồ nội bộ giữa các nút mạng, thuật toán thiết lập cơ chế tự động đồng bộ lại sau mỗi 30 chu kỳ làm việc. Nút cảm nhận sẽ lắng nghe và bám sát lại khung thời gian hoạt động của nút cơ sở, đảm bảo các phiên truyền nhận luôn diễn ra chính xác mà không bị chồng lấn.

Cấu trúc gói dữ liệu 17 byte trong nghiên cứu gồm những trường thông tin nào?

Khung truyền dữ liệu được thiết kế tối ưu bao gồm 7 byte dẫn đường để đồng bộ ngưỡng thu sóng vô tuyến, 2 byte địa chỉ nút truyền, 2 byte dữ liệu cảm biến, 2 byte địa chỉ nút nhận, 2 byte phân loại gói tin và 2 byte mã kiểm tra lỗi dư thừa vòng nhằm bảo toàn tính toàn vẹn dữ liệu.

Làm thế nào để duy trì hoạt động của mạng cảm biến khi khoảng cách vượt quá 100 mét?

Khi phạm vi giám sát vượt quá 100 mét, hệ thống cần chuyển đổi từ mô hình truyền trực tiếp một chặng sang kiến trúc mạng phân tầng hoặc định tuyến đa chặng. Các nút trung gian sẽ đóng vai trò chuyển tiếp dữ liệu, kết hợp cấu hình tăng công suất phát sóng vô tuyến hoặc sử dụng anten có độ lợi cao hơn.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện các giao thức điều khiển thâm nhập môi trường chuyên dụng cho mạng cảm biến không dây, tập trung sâu vào bài toán tối ưu hóa năng lượng.
• Xây dựng thành công hệ thống phần cứng và phần mềm nhúng hoàn chỉnh trên nền tảng vi điều khiển CC1010, tích hợp giao tiếp máy tính qua cổng RS232.
• Thực nghiệm chứng minh cự ly liên lạc ổn định đạt 100% tỷ lệ nhận gói trong phạm vi dưới 95 mét và lượng hóa rõ nét sự suy giảm chất lượng truyền dẫn ngoài 100 mét.
• Đề xuất và kiểm chứng hiệu quả của thuật toán lập lịch tập trung kết hợp cơ chế tái đồng bộ chu kỳ 30 lần, giúp giảm thiểu tiêu thụ dòng điện không tải.
• Mở ra hướng phát triển mở rộng hệ thống sang cấu trúc mạng lưới đa chặng và tích hợp công nghệ thu hoạch năng lượng tự nhiên trong vòng 12 tháng tới.

Bạn đọc và các nhóm nghiên cứu quan tâm có thể khai thác trực tiếp mô hình thuật toán và kiến trúc phần cứng được trình bày trong công trình để ứng dụng vào các dự án phát triển hệ thống IoT thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu mạng cảm nhận không dây sẽ giới thiệu một cách tổng quan về WSN, các dạng ứng dụng của WSN và đưa ra những tiêu chí đánh giá cho WSN cũng như tiêu chí đánh giá một nút mạng cảm nhận. Chương 2: Giới thiệu các thủ tục thâm nhập môi trường, chọn thủ tục lập lịch tập trung đi sâu nghiên cứu. Chương 3: Thực nghiệm đo kiểm mạng WSN sử dụng phương pháp lập lịch tập trung. Phần kết luận tổng kết những công việc đã thực hiện và những kết quả đã đạt được đồng thời cũng đề cập đến công việc và hướng nghiên cứu trong tương lai.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS TS. Vương Đạo Vy, Khoa Điện tử viễn thông - Trường Đại học công nghệ - Đại học quốc gia Hà nội, người đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ tác giả rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả Ngô Đức Nghị LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -10- CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN 1. Giới thiệu Trong những năm gần đây, rất nhiều mạng cảm biến không dây đã và đang được phát triển và triển khai cho nhiều các ứng dụng khác nhau như: theo dõi sự thay đổi của môi trường, khí hậu, giám sát các mặt trận quân sự, phát hiện và do thám việc tấn công bằng hạt nhân, sinh học và hoá học, chuẩn đoán sự hỏng hóc của máy móc, thiết bị, theo dấu và giám sát các bác sỹ, bệnh nhân cũng như quản lý thuốc trong các bệnh viên, theo dõi và điều khiển giao thông, các phương tiện xe cộ… Hơn nữa với sự tiến bộ công nghệ gần đây và hội tụ của hệ thống các công nghệ như kỹ thuật vi điện tử, công nghệ nano, giao tiếp không dây, công nghệ mạch tích hợp, vi mạch phần cảm biến, xử lý và tính toán tín hiệu…đã tạo ra những con cảm biến có kích thước nhỏ, đa chức năng, giá thành thấp, công suất tiêu thụ thấp, làm tăng khả năng ứng dụng rộng rãi của mạng cảm biến không dây.

Một mạng cảm biến không dây là một mạng bao gồm nhiều nút cảm biến nhỏ có giá thành thấp, và tiêu thụ năng lượng ít, giao tiếp thông qua các kết nối không dây, có nhiệm vụ cảm nhận, đo đạc, tính toán nhằm mục đích thu thập, tập trung dữ liệu để đưa ra các quyết định toàn cục về môi trường tự nhiên. Những nút cảm biến nhỏ bé này bao gồm các thành phần : Các bộ vi xử lý rất nhỏ, bộ nhớ giới hạn,bộ phận cảm biến, bộ thu phát không dây, nguồn nuôi. Kích thước của các con cảm biến này thay đổi từ to như hộp giấy cho đến nhỏ như hạt bụi, tùy thuộc vào từng ứng dụng. Mạng cảm biến có một số đặc điểm sau:  Có khả năng tự tổ chức, yêu cầu ít hoặc không có sự can thiệp của con người  Truyền thông không tin cậy, quảng bá trong phạm vi hẹp và định tuyến multihop  Triển khai dày đặc và khả năng kết hợp giữa các nút cảm biến  Cấu hình mạng thay đổi thường xuyên phụ thuộc vào fading và hư hỏng ở các nút  Các giới hạn về mặt năng lượng, công suất phát, bộ nhớ và công suất tính toán Chính những đặc tính này đã đưa ra những chiến lược mới và những yêu cầu thay đổi trong thiết kế mạng cảm biến.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Cấu trúc mạng cảm biến 1.