Mục lục

DANH SÁCH HÌNH VẼ iii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU v

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

Chương 1. Tổng quan về mạng cảm biến 1

1.1. Giới thiệu .1

1.2. Cấu trúc mạng cảm biến 2

1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc mạng cảm biến 2

1.2.2. Kiến trúc giao thức mạng .8

1.2.3. Hai cấu trúc đặc trưng của mạng cảm biến .10

1.2.3.1. Cấu trúc phẳng .10

1.2.3.2. Cấu trúc tầng .10

1.3. Ứng dụng .13

1.3.1. Ứng dụng trong quân đội 14

1.3.2. Ứng dụng trong môi trường 16

1.3.3. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe 17

1.3.4. Ứng dụng trong gia đình 18

1.4. Kết luận .18

Chương 2. Các giao thức đặc trưng của mạng cảm biến .19

2.1. Giới thiệu về giao thức đặc trưng trong mạng cảm biến .19

2.2. Giao thức đồng bộ thời gian 19

2.2.1. Đồng hồ các nút cảm biến và sự chính xác 21

2.2.2. Đồng bộ thời gian trong mạng cảm biến 22

2.2.2.1. Giao thức đồng bộ giữa bên nhận và bên phát 24

2.2.2.2. Giao thức đồng bộ giữa bên nhận và bên nhận .30

2.3. Giao thức vị trí .34

2.3.1. Định vị dựa vào mốc có sẵn .35

2.3.2. Định vị dựa vào vị trí tương đối .36

2.4 Kết luận 37

Chương 3. Định tuyến trong mạng cảm biến 38

3.1. Giới thiệu .38

3.2. Thách thức trong vấn đề định tuyến 38

3.3. Các vấn đề về thiết kế giao thức định tuyến 39

3.3.1. Đặc tính thay đổi thời gian và trật tự sắp xếp của mạng .39

3.3.2. Ràng buộc về tài nguyên .39

3.3.3. Mô hình dữ liệu trong mạng cảm biến 40

3.3.4. Cách truyền dữ liệu 40

3.4. Phân loại và so sánh các giao thức định tuyến 42

3.5. Giao thức trung tâm dữ liệu .44

3.5.1. Flooding và Gossiping 44

3.5.2. SPIN 45

3.5.3. Directed Diffusion 47

3.6. Giao thức phân cấp 50

3.6.1. LEACH 50

3.6.2. PEGASIS .53

3.7. Giao thức dựa trên vị trí 54

3.7.1. GAF .55

3.7.2. GEAR 57

3.8. Kết luận .59

Chương 4. Mô phỏng PEGASIS bằng Mobility Framework của OMNeT++ 60

4.1. Giới thiệu về OMNeT++ và Mobility Framework 60

4.1.1. Giới thiệu về OMNeT++ 60

4.1.2. Giới thiệu về Mobility .64

4.2. Giới thiệu về PEGASIS .71

4.2.1. PEGASIS cơ bản .72

4.2.2. PEGASIS cải tiến 73

4.3. Mô phỏng .76

4.3.1. Mô hình năng lượng .76

4.3.2. Giả thiết và thiết lập thông số ban đầu cho quá trình mô phỏng .82

4.3.3. Kết quả mô phỏng .89

4.4. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo 91

KẾT LUẬN .92

Tài liệu tham khảo .93

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Ngày nay nhờ tiến bộ vượt bậc trong khoa học và công nghệ, mạng cảm biến đã

trở thành đề tài nghiên cứu nóng bỏng và nhận được sự tiến bộ đáng kể trong vài năm

qua. Mạng cảm biến là mạng vô tuyến bao gồm các thiết bị cảm biến được phân bố

một cách ngẫu nhiên trong không gian, nhằm quan sát các hiện tượng vật lý , hay điều

kiện môi trường như nhiệt độ, âm thanh, sự chấn động, áp suất, sự chuyển động, ô

nhiễm ở các vị trí khác nhau.

Sự phát triển của mạng cảm biến mở đầu là các ứng dụng trong quân đội ví dụ

như giám sát chiến trường. Tuy nhiên bây giờ mạng cảm biến còn được sử dụng trong

nhiều lĩnh vực dân dụng bao gồm: quan sát môi trường sống, chăm sóc sức khỏe, nhà

tự động hay điều khiển giao thông.

Các con cảm biến là các thiết bị điện tử nhỏ, thông thường được trang bị bộ thu

phát vô tuyến hoặc các thiết bị không dây khác, một bộ vi xử lý nhỏ và một nguồn

năng lượng. Các con cảm biến này có khả năng thu thập, xử lý và truyền thông thông

tin đến các nút khác và ra thế giới bên ngoài.

Mạng cảm biến là một lĩnh vực rất sâu rộng, đồ án này sẽ giới thiệu một cách

khái quát nhất về các đặc điểm của mạng cảm biến. Sau đó phần cuối sẽ nghiên cứu và

đưa ra giải thuật định tuyến PEGASIS nhằm cải thiện đáng kể thời gian sống của

mạng