bộ giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - Lấ TH THANH HUYN NGHIấN CU V Mễ PHNG GIAO THC NH TUYN FLOODING TRONG WSN luận văn thạc sĩ kỹ thuật ngành: điện tử viễn thông NGI HNG DN: TS NGUYN VIT NGUYấN Hà nội - 2012 LI CAM OAN Tụi xin cam oan lun "NGHIấN CU V Mễ PHNG GIAO THC NH TUYN FLOODING TRONG WSN" l tụi t nghiờn cu v hon thnh di s hng dn ca TS NGUYN VIT NGUYấN Tụi xin chu hon ton trỏch nhim v li cam oan ny H Ni, Ngy 22 thỏng 03 nm 2012 Hc viờn Lờ Th Thanh Huyn DANH MC CC Kí HIU, CH CI VIT TT ADC Analog to Digital Converter B chuyn i tng t s BPSK Binary Phase Shift Keying Khúa dch pha nh phõn CTS Clear To Send Xúa gi DLL Data Link Layer Lp liờn kt d liu IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Vin cỏc k s in v in t LLC Logic Layer Control Lp iu khin Logic MANETs Mobile Adhoc Networks Cỏc mng adhoc di ng MAC Medium Access Control iu khin truy nhp mụi trng NAV Network Allocaton Vector Vector phõn phi mng QPSK Quandature Phase Shift Keying Khúa dch pha vuụng gúc UWB Ultrawideband Bng cc rng RTS Request To Send Yờu cu gi RF Radio Frequency Tn s vụ tuyn in SYNC Synchronous ng b TDMA Time Division Multiple Access a truy nhp phõn chia theo thi gian WSN Wireless Sensor Network Mng cm bin khụng dõy DANH MC CC BNG TT Bng Tờn bng Trang Bng 1.1 Cỏc lnh vc nghiờn cu v WSNs 2 Bng 3.1 Kờnh truyn v tn s 36 Bng 3.2 Bng tn v tc d liu 36 Bng 3.3 Cỏc dng thit b mng ZigBee 38 Bng 4.1 Miờu t interest s dng cp thuc tớnh giỏ tr 57 DANH MC CC HèNH V, TH TT Hỡnh Tờn hỡnh Trang Hỡnh 1.1 Mụ hỡnh mng cm bin thụng thng Hỡnh 1.2 Cu to nỳt cm bin Hỡnh 1.3 Kin trỳc giao thc mng cm bin Hỡnh 1.4 Cỏc giao thc cú th dựng cho Lower layer 10 WSNs Hỡnh 1.5 Cu trỳc phn cng ht Mica 12 Hỡnh 2.1 Dng WSNs, liờn kt multipoint-to-point, 14 multihop dựng nh tuyn ng Hỡnh 2.2 Dng WSNs, liờn kt point-to-point, Star nh 15 tuyn tnh Hỡnh 2.3 Cỏc node theo mụ hỡnh hp tỏc v bt hp tỏc 15 Hỡnh 2.4 ng dng quõn s 16 10 Hỡnh 2.5 Mng WSN cnh bỏo chỏy rng 17 11 Hỡnh 2.6 Mng WSN cnh bỏo ng t 18 12 Hỡnh 2.7 ng dng cng 19 13 Hỡnh 2.8 ng dng giao thụng 19 14 Hỡnh 2.9 ng dng trng trt 20 15 Hỡnh 2.10 ng dng chn nuụi 20 16 Hỡnh 2.11 Cm bin gn trc tip trờn c th ngi 21 17 Hỡnh 2.12 ng dng ca mng WSNs cho ngụi nh thụng 22 minh 18 Hỡnh 2.13 Mỏy bay ri cỏc node vo khu vc 22 19 Hỡnh 2.14 S phõn b cỏc node 23 20 Hỡnh 2.15 Thụng tin v nhit ti khu vc quan sỏt 23 21 Hỡnh 2.16 Cỏc node c chn lm Cluster 23 22 Hỡnh 2.17 Thụng tin c gi v mỏy tớnh 24 23 Hỡnh 3.1 Mụ hỡnh tham chiu OSI v cu trỳc lp liờn 26 kt d liu 24 Hỡnh 3.2 Giao thc MAC da trờn TDMA ng dng 27 WSNs 25 Hỡnh 3.3 Khung thi gian lm vic ca node 29 26 Hỡnh 3.4 S ng b v la chn lch lm vic ca node 30 biờn 27 Hỡnh 3.5 ng b gia mỏy thu v mỏy phỏt 31 28 Hỡnh 3.6 Mụ hỡnh trỏnh ng S-MAC 32 29 Hỡnh 3.7 Quỏ trỡnh truyn thụng ip SMAC 33 30 Hỡnh 3.8 Mụ hỡnh tham kho IEEE 802.15.4 v ZigBee 34 31 Hỡnh 3.9 Mụ hỡnh tham kho ngn xp ZigBee 34 32 Hỡnh 3.10 Bng tn hot ng ca lp PYH IEEE 36 802.15.4 33 Hỡnh 3.11 Cu trỳc khung lp vt lý theo chun IEEE 37 802.14.5 34 Hỡnh 3.12 Cu trỳc liờn kt mng 38 35 Hỡnh 3.13 Cu trỳc siờu khung 39 36 Hỡnh 3.14 Khung d liu v xỏc nhn ACK 39 37 Hỡnh 4.1 Cỏc ng dng mng WSNs 41 38 Hỡnh 4.2 Mụ hỡnh truyn d liu a chng 42 39 Hỡnh 4.3 Flooding cỏc gúi d liu mng thụng tin 44 40 Hỡnh 4.4 Bựng n lu lng Flooding 45 41 Hỡnh 4.5 Vn overlap lu lng Flooding 45 42 Hỡnh 4.6 Hot ng c bn ca giao thc SPIN 48 43 Hỡnh 4.7 Th tc bt tay giao thc SPIN PP 48 44 Hỡnh 4.8 Giao thc SPIN BC 50 45 Hỡnh 4.9 Mụ hỡnh mng LEACH 51 46 Hỡnh 4.10 Cỏc pha LEACH 52 47 Hỡnh 4.11 Cu trỳc mng hỡnh chui 56 48 Hỡnh 4.12 Truyn interest 58 49 Hỡnh 4.13 Hot ng c bn ca giao thc nh tuyn 58 Directed Disffusion 50 Hỡnh 4.14 Pha ci t gradient 59 51 Hỡnh 4.15 Phõn phi d liu theo ng c chn nõng 59 cao cht lng 52 Hỡnh 5.1 Cỏc module n gin v kt hp 63 53 Hỡnh 5.2 Cỏc kt ni 63 54 Hỡnh 5.3 Giao din ngi dựng ca OMNet++ 4.0 65 55 Hỡnh 5.4 Lc xõy dng v chy mt chng trỡnh 68 mụ phng OMNeT++ 56 Hỡnh 5.5 Node[0] gi bn tin cMessageFLOOD n 69 node[3] 57 Hỡnh 5.6 Node[0] gi bn tin cMessageFLOOD n 70 node[15] 58 Hỡnh 5.7 Node[1] gi bn tin cMessageFOOD n 70 node[3] 59 Hỡnh 5.8 Node[1] gi bn tin cMessageFOOD n 71 node[15] 60 Hinh 5.9 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n 71 node[0] 60 Hỡnh 5.10 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n node[1] 72 62 Hỡnh 5.11 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n 72 Node[6] 63 Hỡnh 5.12 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n 72 node[7] 64 Hỡnh 5.13 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n 73 node[15] 65 Hỡnh 5.14 Mụ t cỏc node cú d liu sau node[3] gi 73 xong d liu 66 Hỡnh 5.15 Quỏ trỡnh gi d liu ca node[9] cho 74 node[7] 67 Hỡnh 5.16 Node[0] gi d liu cho node[3] vũng 74 LI NểI U Trc s phỏt trin nh v bóo ca cụng ngh thụng tin v truyn thụng Nhu cu trao i thụng tin, d liu ca ngi ngy cng cao v a dng Chớnh vỡ nhng nhu cu v s phỏt trin ú m nhng mng bao gm cỏc cm bin giỏ thnh r, tiờu th ớt nng lng v a dng cỏc chc nng ó nhn c s chỳ ý ỏng k Khi mng cm bin khụng dõy xut hin trờn th trng v tr thnh mt la chn kh thi, thỡ mng cm bin khụng dõy bt u mang mt din mo mi S phỏt trin ca cụng ngh l nhõn t thỳc y th gii cm bin tỡm n cỏc gii phỏp thay th gim chi phớ, phc v tng mc tin cy Trong quỏ trỡnh tỡm hiu v nghiờn cu v mng cm bin khụng dõy, tụi ó la chn v i sõu vo nghiờn cu v mụ phng cỏc giao thc nh tuyn mng cm bin khụng dõy Vỡ vic a giao thc nh tuyn nh th no l mt bi toỏn rt khú gii quyt c nng lng cng nh tr truyn dn Do ú m tụi ó quyt nh chn ti ny lm lun tt nghip hon thnh lun tt nghip ny, tụi ó c hc hi nhng kin thc quý bỏu t cỏc ging viờn ca Trng i Hc Bỏch Khoa H Ni sut quỏ trỡnh theo hc thc s ti trng Tụi xin chõn thnh cm n TS Nguyn Vit Nguyờn Khoa in T Vin Thụng Trng i Hc Bỏch Khoa H Ni, ó tn tỡnh ch bo v nh hng nghiờn cu cho tụi v ti ny H Ni, thỏng nm 2012 Hc viờn Lờ Th Thanh Huyn Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN CHNG : TNG QUAN MNG CM BIN KHễNG DY 1.1 Gii thiu Mng cm bin (sensor netwwork) l mt cu trỳc, l s kt hp cỏc kh nng cm bin, x lý thụng tin v cỏc thnh phn liờn lc to kh nng quan sỏt, phõn tớch v phn ng li vi cỏc s kin v hin tng xy mt mụi trng c th no ú Mụi trng ú cú th l mụi trng vt lý hay mụi trng sinh hc Cú thnh phn c bn to nờn mt mng cm bin: Cỏc cm bin c phõn b theo mt mụ hỡnh trung hay ri rỏc Mng li liờn kt gia cỏc cm bin (cú dõy hoc vụ tuyn) im trung tõm hp d liu (Clustering) B phn x lý d liu trung tõm Mt node cm bin c nh ngha l s kt hp cm bin v b phn x lý, hay cũn gi l cỏc mote Mng cm bin khụng dõy (WSN ) l mng cm bin ú liờn kt cỏc node cm bin bng súng vụ tuyn (RF connection) ú cỏc node mng thng l cỏc (thit b) n gin, nh gn, giỏ thnh thp v cú s lng ln, c phõn b mt cỏch khụng cú h thng (non topology) trờn mt din tớch rng Khi nghiờn cu v mng cm bin khụng dõy, mt nhng c im quan trng v then cht ú l thi gian sng ca cỏc cm bin hay chớnh l s gii hn v nng lng ca chỳng Cỏc node cm bin ny yờu cu tiờu th cụng sut thp Cỏc node cm bin hot ng cú gii hn v núi chung l khụng th thay th c ngun cung cp Do ú, mng truyn thụng trung vo mc ớch t c cỏc dch v cht lng cao, thỡ cỏc giao thc mng cm bin phi trung u tiờn vo bo ton cụng sut Nh vy, c trng c bn nht phõn bit mt mng cm bin v mt mng wireless khỏc chớnh l giỏ thnh, mt node mng, phm vi hot ng, cu hỡnh mng (topology), lu lng d liu, nng lng tiờu th v thi gian trng thỏi hot ng (active mode) 1.1.1 Cụng ngh sensor netwwork Trong mng cm bin, cm bin c xem nh l phn quan trng nht phc v cho cỏc ng dng Cụng ngh cm bin v iu khin bao gm cỏc cm bin trng in t, cm bin tn s vụ tuyn, quang, hng ngoi, radars, lasers, cỏc cm Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Tng ng vi cu trỳc phõn cp ca mt mụ hỡnh, cỏc message thng di chuyn qua mt lot cỏc kt ni vi im bt u v kt thỳc l cỏc module n gin Tp cỏc kt ni i t mt module n gin v n mt module n gin c gi l route 5.1.2 S dng OMNeT++ 5.1.2.1 Xõy dng v chy th cỏc mụ hỡnh mụ phng a Mt mụ hỡnh OMNeT++ bao gm nhng phn sau Ngụn ng mụ t topology NED (file cú phn m rng ned): mụ t cu trỳc ca module vi cỏc tham s, cỏc cng Cỏc file.ned cú th c vit bng bt k b son tho hoc bt k b son tho hoc s dng chng trỡnh GNED cú OMNeT++ nh ngha cu trỳc ca cỏc message (cỏc file cú phn m rng msg): Ngi s dng cú th nh ngha rt nhiu kiu message v thờm cỏc trng d liu cho chỳng Chng trỡnh dch opp_msgc ca OMNeT++ s dch nhng nh ngha ny sang cỏc lp C++ y ( cỏc file ny cú phn m rng l _m.cc v _m.h) Mó ngun ca cỏc module n gin õy l cỏc file C++ vi phn m rng l h hoc cc.Cỏc file ny s quyt nh cỏch thc hot ng ca cỏc module n gin b H thng mụ phng cung cp cho ta cỏc thnh phn sau Phn nhõn mụ phng Phn ny cha code qun lý quỏ trỡnh mụ phng v cỏc th vin lp mụ phng Nú c vit bng C++, c biờn dch v c t cựng dng vi cỏc file th vin (cỏc file cú phn m rng l a hoc lib) Giao din ngi s dng Giao din ny c s dng thc hin quỏ trỡnh mụ phng, to s d dng cho quỏ trỡnh sa li, biu din (demonstration) hoc thc hin mụ phng theo tng (batch execution of simulations) Bn OMNet++ 4.0 cung cp cho ngi dựng mt giao din IDE tớch hp tt c cỏc cụng c(GNED,Plove,scalars,trỡnh son tho C++) giỳp cho vic xõy dng chng mụ phng c d dng Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Hỡnh 5.3 Giao din ngi dựng ca OMNet++ 4.0 c Thc hin mụ phng v phõn tớch kt qu Cỏc chng trỡnh thc hin mụ phng (the simulation executable) l cỏc chng trỡnh c lp, tc l nú cú th chy trờn cỏc mỏy khỏc khụng ci t OMNeT++ hay cỏc file mụ hỡnh tng ng Khi chng trỡnh ng, nú bt u c file cu hỡnh (thụng thng l file omnetpp.ini) File ny cha cỏc thit lp iu khin nhiu quỏ trỡnh mụ phng, trng hp n gin nht l cỏc quỏ trỡnh mụ phng ny s c thc hin ln lt bi mt chng trỡnh mụ phng (simulation program) u ca quỏ trỡnh mụ phng l cỏc file d liu Cỏc file ny cú th l cỏc file vector, cỏc file vụ hng hoc cỏc file ca ngi s dng OMNeT++ cung cp mt cụng c Plove xem v v ni dung ca cỏc file vector Tuy nhiờn chỳng ta cng nờn hiu rng khú m cú th x lý y cỏc file kt qu m ch dựng riờng OMNeT++; cỏc file ny u l cỏc file cú nh dng cú th c c bi cỏc gúi x lý toỏn hc ca cỏc chng trỡnh nh Matlab hay Octave, hoc cú th c a vo tớnh ca cỏc chng trỡnh nh OpenOffice Calc, Gnumeric hay Microsoft Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Excel Tt c cỏc chng trỡnh ny u cú chc nng chuyờn dng vic phõn tớch s húa, v biu din (visualization) vt qua kh nng ca OMNeT++ Cỏc file vụ hng cng cú th c biu din bng cỏc cụng c Scalar Nú cú th v c cỏc biu , cỏc th da vo hp cỏc ta (x,y) v cú th xut d liu vo clipboard cú th s dng cỏc chng trỡnh khỏc nhm a nhng phõn tớch chi tit hn d Giao din ngi s dng Mc ớch chớnh ca giao din ngi s dng l che nhng phn phc bờn cu trỳc ca cỏc mụ hỡnh i vi ngi s dng, d dng iu khin quỏ trỡnh mụ phng, v cho phộp ngi s dng cú kh nng thay i cỏc bin hay cỏc i tng bờn ca mụ hỡnh iu ny l rt quan trng i vi pha phỏt trin v sa li d ỏn Giao din cng cú th c s dng trỡnh din hot ng ca mụ hỡnh Cựng mt mụ hỡnh ngi s dng cú th trờn nhiu giao din khỏc m khụng cn phi thay i gỡ cỏc file mụ hỡnh Ngi s dng cú th kim th v sa li rt d dng qua giao din ha, cui cựng cú th chy nú da trờn mt giao din n gin v nhanh chúng cú h tr thc hin theo (batch execution) e Cỏc th vin thnh phn Cỏc kiu module cú th c lu ti nhng v trớ c lp vi ch m chỳng thc s c s dng c im ny cung cp cho ngi s dng kh nhúm cỏc kiu module li vi v to ta cỏc th vin thnh phn f Cỏc chng trỡnh mụ phng c lp Cỏc chng trỡnh thc hin quỏ trỡnh mụ phng cú th c lu li nhiu ln, khụng ph thuc vo cỏc mụ hỡnh, s dng cựng mt thit lp cho cỏc module n gin Ngi s dng cú th ch file cu hỡnh mụ hỡnh no s c chy iu ny to kh nng cho ngi s dng cú th xõy dng nhng chng trỡnh thc hin ln bao gm nhiu quỏ trỡnh mụ phng, v phõn phi nú nh mt cụng c mụ phng c lp Kh nng linh hot ca ngụn ng mụ t topology cng h tr cho hng tip cn ny Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN 5.1.2.2 Chy cỏc ng dng OMNeT++ Nh ó trỡnh by phn m u, mt h thng mng mụ phng OMNeT++ gm cỏc thnh phn sau: Cỏc file.ned mụ t topo mng Cỏc file cú phn m rng msg cha khai bỏo cỏc message Cỏc file C++ (cú phn m rng l cc UNIX,LINUX hoc cpp Windows) Quỏ trỡnh xõy dng mt chng trỡnh mụ phng u tiờn dch cỏc file Message thnh C++ (cú phn m rng l _m.cc v _m.h) s dng message compiler (opp_msgc) Tip theo cỏc file ny kt hp v liờn kt vi cỏc file mó ngun C++(cú phn m rng cc v h),th vin lừi ca chng trỡnh mụ phng,th vin ca giao din ngi dựng Quỏ trỡnh tip tc bng vic kt hp vi file mụ t topo mng (cú phn m rụng ned) v file cu hỡnh ( cú phn m rng ini) chy chng trỡnh mụ phng Quỏ trỡnh mụ phng s to cỏc file cha kt qu mụ phng (cỏc file cú phn m rng l vec sca sna) Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Hỡnh 5.4 Lc xõy dng v chy mt chng trỡnh mụ phng OMNeT++ File *.ned l cỏc file mụ t topo mng cng nh cu trỳc ca cỏc modul, nú s dng ngụn ng NED (Nework Description ), l ngụn ng chuyờn bit dựng riờng cho OmNet++ S phỏt trin tip theo ca NED l GNED (Graphic NED) lm cho vic mụ t topo mng c trc quan hn bng cỏch dựng cỏc cụng c ho mụ t Cỏc file x lý ca cỏc simple moduls l phn ct lừi vit chng trỡnh mụ phng v c vit bng ngụn ng C++ bng cỏch k tha cỏc lp cú sn ca OmNet++, ngi vit trin khai cỏc hot ng ca mng nh nh tuyn, x lớ gúi tin n v i, xỏc nh hnh vi ca cỏc simple modul c mụ t *.ned cú s kin xy vi nú Th vin lừi ca chng trỡnh mụ phng c cung cp bi OmNet++, nú bao gm rt nhiu cỏc lp v cỏc hm cú sn phc v cho chng trỡnh mụ phng nh cỏc lp cSimplemodul, cMessage , cỏc hm ngu nhiờn Th vin giao din ngi dựng cung cp giao din cho chng trỡnh mụ phng OmNet++ vi cỏc phiờn bn Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN gn õy s dng hai kiu giao din l giao din dũng lnh cmd (command) v giao din ho da trờn tcl/tk Giao din ho rt trc quan nờn c a dựng hn Sau dch v liờn kt ta c mt chng trỡnh mụ phng da trờn nn OmNet++ File omnetpp.ini ng cỏc giỏ tr cn thit Omnetpp.ini ngi lp trỡnh vit, nú rt quan trng chy mt chng trỡnh mụ phng vi cỏc tham s c thay i cú c kt qu thng kờ mong mun Cui cựng l cỏc file kt qu bao gm file *.vec l cỏc file vector, nú l cỏc bin thay i theo thi gian quỏ trỡnh mụ phng, giỏ tr ca bin v thi gian tng ng c lu vo file ny Trong quỏ trỡnh vit code s xỏc nh bin no c lu File *.sna phc v cho quỏ trỡnh sa li File *.sca (scalar file) lu cỏc giỏ tr thng kờ cú c sau kt thỳc mụ phng, vớ d nh s cuc gi ó thc hin s cuc gi b t chi x lớ kt qu thng kờ t c, ta cú th vit mt chng trỡnh nh hoc s dng cỏc cụng c cú sn OmNet++ cung cp chng trỡnh Plove v cỏc file *.vec, cũn i vi cỏc file *.sca ta cú th dựng mt chng trỡnh tớnh toỏn bt kỡ 5.2 Kt qu mụ phng giao thc nh tuyn FLOODING s dng OMNeT++ 4.0 Mụ hỡnh mng a gm 16 node, gi s ban u node[0] cú d liu s tin hnh gi bn tin cMessageFLOOD n tt c cỏc node hng xúm ca nú ú l node[1], node[3], node[15] Khi m node no cú d liu thỡ node ú s t mu trng chuyn sang mu thm, mụ t nh hỡnh 5.5 v 5.6 Hỡnh 5.5 Node[0] gi bn tin cMessageFLOOD n node[3] Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Hỡnh 5.6 Node[0] gi bn tin cMessageFLOOD n node[15] Tip tc node[0] s gi bn tin cũn li cho node[1] v ú thỡ c node: node[1], node[15] v node[3] v u chuyn thnh mu thm chng t rng node ny ang cú d liu Sau node[1] nhn c d liu t node[0] thỡ nú li tip tc gi bn tin cMessageFLOOD n cỏc node lõn cn ca nú k c node[0], mụ t nh hỡnh 5.7 v 5.8 Hỡnh 5.7 Node[1] gi bn tin cMessageFOOD n node[3] Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Hỡnh 5.8 Node[1] gi bn tin cMessageFLOOD n node[15] Tip tc node[1] gi bn tin cũn li cho node[0] Sau ú, node[3] cng tin hnh gi bn tin cMessageFLOOD n tt c cỏc node lõn cn ca nú bao gm : node[0], node[1], node[15], node[6] v node[7], mụ t nh hỡnh 5.9, hỡnh 5.10, hỡnh 5.11, hỡnh 5.12, hỡnh 5.13 Hỡnh 5.9 Node[1] gi bn tin cMessageFOOD n node[0] Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Hỡnh 5.10 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n node[1] Hỡnh 5.11 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n Node[6] Hỡnh 5.12 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n node[7] Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Hỡnh 5.13 Node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n node[15] õy l hỡnh nh sau node[3] gi bn tin cMessageFLOOD n tt c cỏc node lõn cn ca nú Do ú, cỏc node cú d liu lỳc ny s l cỏc node cú mu thm, mụ t nh hỡnh 5.14 Hỡnh 5.14 Mụ t cỏc node cú d liu sau node[3] gi xong d liu Quỏ trỡnh tip tc din nh vy cho n tt c cỏc node u cú d liu v u chuyn sang mu thm, mụ t nh hỡnh 5.15 Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN Hỡnh 5.15 Quỏ trỡnh gi d liu ca node[9] cho node[7] Sau m tt c cỏc node u cú d liu, tip tc quỏ trỡnh truyn d liu vũng 2, v cỏc node cú d liu s chuyn sang mu ti, mụ t nh hỡnh 5.16 Hỡnh 5.16 Node[0] gi d liu cho node[3] vũng Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN KT LUN CHUNG Khi mt cụng ngh mi i luụn cú nhng ý kin ỏnh giỏ khỏc v cụng ngh ú v mng cm bin WSNs cng vy Vi nhng tớnh nng u vit v kh nng ng dng to ln, mng cm bin khụng dõy ó nhanh chúng ginh c s quan tõm ca cỏc nh nghiờn cu, cỏc giỏo s trờn ton th gii mang li li ớch ti u cho ngi s dng thỡ tt nht l tn dng cỏc im mnh riờng bit ca mng cm ng, ú l cỏc sensor giỏ thnh thp, tiờu th ớt nng lng v cú th thc hin a chc nng Nhng sensor ny cú kớch c nh v thc hin chc nng thu phỏt d liu v giao tip vi ch yu thụng qua kờnh vụ tuyn Da trờn c s ú ngi ta thit k mng cm bin nhm phỏt hin nhng s kin hoc hin tng, thu thp v truyn d liu cm bin c n ngi dựng cui Tuy nhiờn, i vi mng WSNs cũn rt nhiu cn hon thin c bit l nng lng v trỡ ngun nng lng cho cỏc nỳt cm bin Trong phm vi lun ny, tụi ó nghiờn cu c nhng nột khỏi quỏt nht v mng cm bin, nhng giao thc nh tuyn hay c dựng mng v mụ phng, ỏnh giỏ c FLOODING l mt giao thc nh tuyn n gin v khụng yờu cu cu hỡnh mc t tin so vi giao mt s giao thc nh tuyn khỏc, qua ú kộo di c thi gian sng cho mng Tuy ó c gng ht sc nhng cng khụng trỏnh thiu sút, tụi rt mong nhn c s nhn xột, úng gúp ý kin ca cỏc ging viờn khoa tụi cú th hon thin hn v cỏc kin thc ca mỡnh Tụi xin chõn thnh cỏm n! Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN MC LC Trang ph bỡa Li cam oan Danh mc cỏc ký hiu, cỏc ch vit tt Danh mc cỏc bng Danh mc cỏc hỡnh v, th CHNG : TNG QUAN MNG CM BIN KHễNG DY 1.1 Gii thiu 1.1.1 Cụng ngh sensor netwwork 1.1.2 ng dng ca mng cm bin .4 1.2 Tng quan v k thut WSN 1.2.1 Cỏc thnh phn c bn cu trỳc mng cm bin 1.2.2 Cỏc thỏch thc v tr ngi 11 CHNG 2: NG DNG MNG CM BIN KHễNG DY 14 2.1 Cỏc mụ hỡnh phõn b 14 2.2 Cỏc ng dng ca mng WSNs 16 2.3 Vớ d v ng dng dng WSN ( C1WSNs) 22 2.4 ng dng dng WSN (C2WSNs) 24 CHNG : GIAO THC IU KHIN TRUY CP MNG CM BIN KHễNG DY 25 3.1 Gii thiu 25 3.2 Mụ hỡnh giao thc cho WSNs 25 3.3 Cỏc giao thc MAC cho mng WSNs 26 3.3.1 Giao thc MAC da trờn c s k hoch (Schedule-Based Protocols) 26 3.3.2 Giao thc MAC truy cp ngu nhiờn (Random Access-Based Protocols) 28 3.4 Giao thc SENSOR MAC 28 3.4.1 Lng nghe v ngh theo chu k (Listen and Sleep) 29 3.4.2 S phi hp v la chn lch lm vic .29 3.4.3 ng b khung thi gian 30 Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH Lu n t t nghip | ti : Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN 3.4.4 Lng nghe thớch ng 31 3.4.5 iu khin truy cp v trao i d liu 32 3.4.6 Chuyn thụng ip .33 3.5 Chun IEEE 802.15.4 LR-WPANs 34 CHNG 4: GIAO THC NH TUYN CM BIN KHễNG DY 41 4.1 Gii Thiu 41 4.2 Giao thc nh tuyn WSNs 43 4.2.1 Flooding v Gossiping 43 4.2.2 Giao thc nh tuyn thụng tin qua s tha thun (SPIN Sensor Protocols for Information via Negotiation) .46 4.2.2.1 Nguyờn lý hot ng 46 4.2.2.2 Mt s loi giao thc SPIN thụng dng .48 4.2.3 Phõn nhúm phõn cp thớch ng nng lng thp (LEACH - Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy) .51 4.2.4 PEGASIS (Power Efficient gathering in Sensor Information System) 54 4.2.5 Directed Disffusion 56 CHNG 5: KT QU Mễ PHNG GIAO THC NH TUYN FLOODING DNG OMNeT++ 4.0 61 5.1 Gii thiu chung v OMNeT++ 61 5.1.1 Tng quan v OMNeT++ 61 5.1.1.1 OMNeT++ l gỡ? .61 5.1.1.2.Cỏc thnh phn chớnh ca OMNeT++ 61 5.1.1.3 ng dng 62 5.1.1.4 Mụ hỡnh OMNeT++ 62 5.1.2 S dng OMNeT++ 64 5.1.2.1 Xõy dng v chy th cỏc mụ hỡnh mụ phng 64 5.1.2.2 Chy cỏc ng dng OMNeT++ .67 5.2 Kt qu mụ phng giao thc nh tuyn FLOODING s dng OMNeT++ 4.0 69 KT LUN CHUNG 75 Lờ Th Thanh Huyn 10A-TVT-VH TI LIU THAM KHO [1] Nghiờn cu v mụ phng giao thc nh tuyn Flooding WSN, i hc Bỏch khoa H Ni, Phm Thnh Cụng, 2010 [2] WIRELESS SENSOR NETWORK, i hc Bỏch khoa Thnh ph H Chớ Minh, Vng Phỏt, 2009 [3] Anna Hac, Wireless Sensor Network Design, University of Hawaii at Maoa, Honolulu, USA, 2003 [4] Holger Karl Andreas Willig, PROTOCOLS AND ARCHITECTURES FOR WIRELESS SENSOR NETWORK, University of Paderborn, GEMANY, Hasso Planttner Institute at the University of Postdam, GEMANY, 2005 [5] Melek ATTIA, Annis KOUBAA, Mỏrio ALVES: Beacon schedulingin cluster tree IEEE802.15.4/ZigBee Wireless Sensor Network, Polytechnic Intitute of Porto (ISEP-IPP) Rua Dr Antúnio Bernardino de Almeida, 431 4200-072 Porto Portugal, 2006 [6] Imad Mahgoub Mohhamad Illyas, Wireless Sensor Protocols, Florida Alantic University, Boca Raton, Florida, USA,2006 [7] http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_sensor_Network Truy nhp cui cựng ngy 20/02/2012 [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Zigbee Truy nhp cui cựng ngy 11/01/2012 [9] http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.15.4 Truy nhp cui cựng ngy 10/03/2012 [1] Omnetpp.org [2] Topology Control in Wireless Sensor Networks Spinger [3] Wireless Sensor Network: Technolygy, Protocols and Aplication KAZEM SOHRABY, DANIEL MINOLI, TAIEB ZNATI [4] Protocols and Architectures for Wireless Sensor Network - Holger Karl at University of Paderborn, GEMANY, Andreas Willig Hasso Plattnets at the University of Postdam, GEMANY ... : Nghiên cứu mô giao thức định tuyến Flooding WSN 2.2 Các ứng dụng mạng WSNs Chia làm loại ứng dựng theo mô hình: hệ thống điểm - điểm dùng định tuyến tĩnh hệ thống phức tạp dùng giao thức định. .. văn t t nghiệp | Đề tài : Nghiên cứu mô giao thức định tuyến Flooding WSN Hình 1.4 Các giao thức dùng cho Lower – layer WSNs Hình 1.4 nêu số giao thức thấp ứng dụng cho WSNs So sánh chuẩn, mục... mức độ tin cậy Trong trình tìm hiểu nghiên cứu mạng cảm biến không dây, lựa chọn sâu vào nghiên cứu mô giao thức định tuyến mạng cảm biến không dây Vì việc đưa giao thức định tuyến toán khó để