bao cao LV pptx

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Mc Lc
LI CM N
Trc ht em xin c by t lũng bit n sõu sc i vi thy giỏo
hng dn Thc s Hũa Quang D, Khoa Cụng Ngh Thụng Tin - i hc
Dõn Lp Hi Phũng ó tn tỡnh giỳp , ch bo em trong nhng nm hc
qua v ó dnh rt nhiu thi gian quớ bỏu giỳp em hon thnh Lun vn
tt nghip ny.
Em xin gi li cm n n Ban giỏm hiu, cỏc Thy cụ giỏo ca Trng
i hc Dõn Lp Hi Phũng ó ging dy chỳng em trong sut quóng thi
gian qua, cung cp cho chỳng em nhng kin thc chuyờn mụn cn thit v
quý bỏu giỳp chỳng em hiu rừ hn cỏc lnh vc ó nghiờn cu hon thnh
ti c giao .

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
1

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Xin cm n cỏc bn bố v gia ỡnh ó ng viờn c v, úng gúp ý kin,
trao i, ng viờn trong sut quỏ trỡnh hc cng nh lm tt nghip, giỳp
em hon thnh ti ỳng thi hn.
Hi Phũng, thỏng 7 nm 2007
NGUN XUN HNG
MC CH CA TI
ti tỡm hiu v tng quan c nhng nột ln, c bn ca mng cm nhn
khụng dõy.Cỏc ng dng c bn ca mng cm nhn khụng dõy cng nh
cỏc mc tiờu thc hin ca mng cm nhn khụng dõy.
Tỡm hiu tỡnh hỡnh ng dng ca mng cm nhn khụng dõy trờn th gii v

trong nuc ta. a ra c nhng u im, nhc im ca mng cm nhn
khụng dõy. Tỡm hiu nhng ng dng ca mng cm nhn khụng dõy cú th
ng dng trng thc tin ca nc ta . Xõy dng mụ hỡnh v ỏnh giỏ cho mt
ng dng c th trong lnh vc nuụi trng thu sn ca mng cm nhn
khụng dõy.

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
2

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

NI DUNG LUN VN
Trờn th gii, mng khụng dõy phỏt trin mnh v c chun hoỏ
thnh cỏc loi khỏc nhau. V bn cht chỳng u l mng truyn thụng
khụng dõy, nhng cu hỡnh, quy mụ, mc ớch s dng khỏc nhau nờn chỳng
cú nhng im ging nhau v nhng im khỏc nhau. Trong s cỏc mng
khụng dõy, mng cm nhn khụng dõy ra i trờn c s ng dng nhng
thnh tu cao ca cụng ngh ch to linh kin in t v s chớn mui trong
vic hiu bit v lm ch kin thc phn mm h iu hnh mng. Mi nỳt
mng trong mng cm nhn khụng dõy c xem nh nhng ht bi (motes)
vỡ kớch thc ca chỳng rt bộ, tiờu th nng lng rt ớt nhng chớnh chỳng
cú th m ng chc nng nỳt mng, v hn th, chỳng cũn cú chc nng
o cỏc thụng s mụi trng (chc nng cm nhn) ni chỳng cú mt. Li ớch
m mng cm nhn khụng dõy em li l to ln, trờn th gii ang hỡnh

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
3

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

thnh nhng tro lu nghiờn cu, chun hoỏ, phỏt trin v khai thỏc cỏc ng
dng rt a dng ca nú.
Trong lnh vc o lng iu khin t ng t xa, vic ng dng cụng
ngh mng cm nhn khụng dõy thu nhn d liu, v iu khin, tỡm c
rt nhiu ng dng. Vớ nh o cỏc thụng s mụi trng cho nuụi trng thu
sn, d bỏo chỏy rng, d bỏo l trờn cỏc sụng, theo dừi sc khe.
Vi cỏc nhn thc trờn cựng vi s khuyn khớch ng viờn, hng dn
ca Thy giỏo hng dn v mong mun c tỡm hiu, th nghim ng dng
cụng ngh mng khụng dõy em ó chn ti Xõy dng ng dng ca mng
cm nhn khụng dõy
ti gm 2 chng nh sau:
Chng 1: Gii thiu v mng cm nhn khụng dõy
Chng 2: Nhng ng dng ca mng cm nhn khụng dõy trờn th gii
Chng 3: Nhng ng dng ca mng cm nhn khụng dõy cú th ng
dng nc ta.
Chng 4: Thc nghim ca mng cm nhn khụng dõy
Em xin chõn thnh cm n thy giỏo hng dn Th.s Hũa Quang D ó
tn tỡnh ch bo, hng dn v ng viờn em hon thnh ti ny. Em xin
chõn thnhg cm n cỏc Thy, Cụ trong Trng i hc Dõn lp Hi Phũng
ó nhit tỡnh dy d, truyn t kin thc chuyờn mụn v to iu kin thun
li em hon thnh ti ny.
Hi Phũng, thỏng 4 nm 2007

Nguyn Xuõn Hựng

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
4

Khoa c«ng nghÖ th«ng tin Trêng §¹i häc D©n LËp H¶I Phßng

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY
1. Giới thiệu về mạng cảm nhận không dây
1.1. Định nghĩa về mạng cảm nhận không dây
Mạng cảm nhận không dây (Wireless Sensor Network - WSN) là một
mạng không dây mà các nút của nó sử dụng các vi điều khiển, cảm biến, Bộ
truyền tín hiệu sóng Radio,… với kích thước rất nhỏ, tiêu thụ năng lượng ít,
tự tổ chức, giá thành thấp dùng để đo các dữ liệu và truyền thông không dây
giữa các nút trong mạng.

NguyÔn Xu©n Hïng LuËn v¨n tèt nghiÖp
5

Khoa c«ng nghÖ th«ng tin Trêng §¹i häc D©n LËp H¶I Phßng

Hình 1.1: một mô hình của mạng cảm nhận không dây
1.2. Yêu cầu của WSN
1.2.1. Khả năng tự cấu hình
- Ưu điểm mấu chốt của WSN đó là tính dễ triển khai, để triển khai
thành công , thì khi đưa ra sử dụng các nút mạng phải có chức năng tự cấu
hình . Các nút khi được đặt vào môi trường và có thể hoạt động ngay. Một
vài nút vì một số lí do không hoạt động , để mạng tiếp tục hoạt động nó phải
có khả năng tự cấu hình lại, Nghĩa là phải phát hiện ra các nút bị hỏng hoặc
định kỳ thực hiện cấu hình lại mạng.
- Việc mạng phải thực hiện cấu hình có thể do nhiều nguyên nhân khác
nhau như : càn phải thích ứng với sự thay đổi của môi trường, do khoảng cách
giữa các nút mạng bị thay đổi… Chính vì vậy việc cấu hình lại là việc cần
thiết để duy trì hoạt động của mạng.
- Để khắc phục điều này thì giải pháp tốt nhất đó là dùng kiến trúc bó
và khẳ năng tự cấu hình của bó. Kiến trúc bó là kiến trúc mà các nút mạng

theo một tiêu chuẩn nào đó mà thành lập bó ( Vd các nút ở cạnh nhau có thể
được tạo thành một bó, trong mỗi bó thì có một nút đầu bó để nhận dữ liệu
gửi về từ các nút trong bó sau đó các nút đầu bó có thể gửi dữ liệu cho nhau
để chuyền về máy tính…)
1.2.2. Vấn đề tiết kiệm năng lượng

NguyÔn Xu©n Hïng LuËn v¨n tèt nghiÖp
6

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Ngun nng lng ca cỏc nỳt mng cm nhn khụng dõy thng l
pin. Chớnh vỡ vy m ngun nng lng ny l cú hn dn n vic tit kim
nng lng l yờu cu cn thit. Theo cỏc nh nghiờn cu thỡ mc in tiờu
th trung bỡnh ca mt nỳt mng trong mng cm nhn khụng dõy l trờn di
50 MW
- m bo cỏc nỳt mng cú th hot ng c trong thi gian di
(hng nm) thỡ vic cn thit l phi s dng cỏc phn cng tiờu th ht it in
nng. Ngoi ngun in nng l pin thỡ ta cú th dựng cỏc ngun nng lng
khỏc cú th tit kim nng lng nh: Ngun nng lng cú th t to ra
t mụi trng hot ng ca mng ( VD: Dựng nng lng mt tri, nng
lng c to ra t nhit ).
- Vic s dng cỏc phn mm nhỳng vi cỏc thut toỏn nhm tit kim
nng lng cng cú th l mt gii phỏp hu hiu i vi vic tit kim nng
lng.
1.2.3. Giỏ thnh thp
Do quy mụ ca mng cm nhn khụng dõy la rt rng do vy chi phớ
cho mi nỳt mng cng nh hng ti vic chin khai mng. Tng chi phớ vt
t v chi phớ trin khai ban u l hai yu t ch cht dn n vic cú th
chp nhn cỏc cụng ngh WSN. Vi m ngõn sỏch c nh thỡ vic lm gim

giỏ thnh trờn mi nỳt s lm cho kh mua thờm nhiu nỳt, trin khai mt
mng thu thp vi mt cao hn, v thu thp c nhiu d liu hn.
1.2.4. An ton bo mt d liu
Mng cm nhn khụng dõy thng c dựng ngoi mụi trng,
phm vi rng, giao tip vi nhau di dng súng ( súng Radio, súng vụ
tuyn ) chớnh vỡ vy m vic khi d liu gi i b nhiu l hon toỏn khụng

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
7

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

th trỏnh khi, hay vic bt k mt ngi no cng cú th truy nhp vo
ly thụng tin ca mng, yờu cu t ra l phi m bo an ton v bo mt.
- Vic mó húa thụng tin m bo tớnh an ton trong mng, cn bo m
cho bt k ngi nhn c thụng bỏo t ngi gi khụng b sa i thụng
tin bờn trong bng bt k cỏch no.
- Cỏc nỳt mng trc khi truyn d liu i cn phi c mó húa bng cỏc
thut toỏn mó húa nh: mó húa DES
1.3. Cỏc ng dng ca WSN
Ngy nay vi s phỏt trin ca cụng ngh cao, cỏc mng cm nhn
khụng dõy khụng ngng c phỏt trin v c ng dng rt nhiu vo cuc
sng. Cỏc ng dng ca mng cm nhn khụng dõy m chỳng ta cú th thy
rừ nht nh l:
- iu khin v giỏm sỏt cụng nghip.
- Nh iu khin t ng v iu khin in tiờu dựng t ng
- Thu thp thụng tin trong An ninh v Quõn i
- Theo dừi ti sn v qun lý dõy chuyn cung cp
- Nụng nghip v cm nhn mụi trng thụng minh
- Theo dừi sc khe

+ Thu thp thụng tin trong An ninh v Quõn i
Vic s dng mng cm nhn khụng dõy u tiờn l c ng
dng trong quõn i. Cỏc nỳt mng cm nhn cú th thay th cỏc lớnh gỏc
khi ú cú th m bo an ton cho h. Mng cú th s dng kim soỏt
vic t nhp bt ng bng cỏch cỏc nỳt mng cú th c gn cỏc cm
bin o chn ng, o thõn nhit khi ú cú th kim soỏt c vic t

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
8

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

nhp bt hp phỏp trong khi ú cỏc nỳt mng trong mng cm nhn khụng
dõy l rt nh do ú r dng ngy trang cho cỏc nỳt mng ny ( cú th du
vo bi cõy, hũn ỏ). Ngoi ra cũn cú th dung thay th con ngi
trong cỏc cụng vic nguy him ( nh trong hm m, ni nhim phúng x )
+ Nụng nghip v cm nhn mụi trng thụng minh
Trong cỏc trang tri thỡ dim tớch thng rt ln do vy vic
kim soỏt cõy trng cng nh im kin t nhiờn ca tng khu vc l khú
khng, nht l lng ma trong tng khu vc vỡ mi khu vc thng cú lng
ma khỏc nhau khi ú mng cm nhn khụng dõy cú th thu thp v lng
ma ca tng khu vc.
Mng cm nhn khụng dõy cú th thu thp d liu ca mụi
trng sng ca cõy trng, vt nuụi ( m, nhit ) cho con ngi tỡm
cỏch trm súc cõy trng, vt nuụi t c nng sut cao.
1.4. Tỡnh hỡnh nghiờn cu v ng dng mng cm nhn khụng dõy trờn
th gii v trong nc
1.4.1. Trờn th gii
Trờn th gii thỡ vic phỏt trin ca mng cm nhn khụng dõy ó ra
i c mt thi gian khỏ lõu do vy h ó ng dng vo mt s lnh vc

trong i sng. Khụng nhng th m cũn nghiờn cu phỏt trin thờm mng
ny kt hp vi vic cụng ngh in t ngy cng phỏt trin vi giỏ thnh
ngy cng thp. Vic phỏt trin mng cm nhn khụng dõy ic nghi li vi
nhng mc quan trng nhu sau:
Tng ng vi s phỏt triờn v m rng ca h thng truyn thụng
khụng dõy s phỏt trin cu mng cm nhn khụng dõy bt u t 1978 khi

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
9

Khoa c«ng nghÖ th«ng tin Trêng §¹i häc D©n LËp H¶I Phßng

DARPA tài trợ cho Sensor Nets Workshop trường đại học Mellon Pittsburgh,
Pennsylvania theo yêu cầu cảu hệ thống giám sát quân đội.
• Tiếp đó 1990 dự án SensIT. 1998 tiêu điểm về mạng không dây cho hệ
thống cảm biến quân đội phân tán tổng số 29 dự án nghiên cứu 25 cơ quan
được cấp vốn dưới dự án này.
• 1993 Trường DDH California Los Angeles hợp tác với trung tâm
Rock well đã có một mạng tích hợp cảm biến không dây Wireless Intergate
Network Sensor (WINS) và được thương mại hóa thành công ty Sensonia –
California 1998.
• Jan M. Rabaey DDH California bắt đầu chương trình PicoRadio.
Dựa trên những nghiên cứu đó kể từ đây hàng loạt các nghiên cứu , dự án về
phát triển mạng cảm nhận không dây ra đời ;
• MAMPS là chương trình do Principal Investigator Anantha
Chandrakasan –viện công nghệ Massachusetts tập trung vào sự phát triển
của một hệ thống đầy đủ mạng cảm biến không dây nhấn mạnh việc tiêt kiệm
năng lượng : và giao thức truyền thông cho magnj cảm biến này đó là phân
cấp xếp nhóm Adaptive năng lượng thấp LEACH.
• Dự án Terminodes và mạng di động đặc biệt MANET của IETF –

Intenet Engineering Task Force với mức tiêu thụ điện thấp, vấn đề địa chỉ và
lộ trình trong mạng cảm nhận không dây với các nút mạng lưu động.
• Mạng không gian sâu và âm thanh dưới nước ,với những đặc tính
phạm vi rộng, truyền dữ liệu bằng mạng Radio.
Mạng cảm nhận không dây là chìa khóa để thu thập thông tin cần thiết
qua những môi trường nhạy cảm, cho dù trong những tòa nhà, những nơi
công cộng, khu công nghiệp, tàu thuyền, các hệ thống chuyên chở tự động
hay bất cứ nơi nào khác. Mạng không dây làm tăng khả năng trao đổi dữ liệu.
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ liên quan, các nhà kinh doanh đã đưa ra

NguyÔn Xu©n Hïng LuËn v¨n tèt nghiÖp
10

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

cỏc b cm ng sn cú nhiu loi m phự hp cho cỏc ng dng ca mng
cm nhn khụng dõy vi cỏc chun c a ra:
+ 802.11 Wireless Local Area Netwrok.
+ Bluetooth 1. (802.15.1)
+ Home RF (Radio Frequency)
+ 802.15.4 WPAN :chun vi nhng ci tin vt bc : s phc tp
thp, giỏ v nng lng tiờu th thp, n nh, uyn chuyn. c phờ chun
thỏng 5 nm 2003.
Nh vy vi nhu cu trao i thụng tin ca xó hi cựng vi s phỏt trin
mnh m ca cỏc cụng ngh liờn quan m m mng cm nhn khụng dõy
c phỏt trin mnh m v ang c ng dng rng rói trong i sng.
1.4.2 trong nc
nc ta bi toỏn t ng hoỏ ang c t ra cho mi lnh vc kinh
t, quc phũng nhm nõng cao hiu qu cụng vic,tin kp trỡnh chung
ca khu vc v th gii .

Trong lnh vc o lng iu khin t ng t xa, vic ng dng cụng
ngh mng cm nhn khụng dõy thu nhn d liu, v iu khin, tỡm c
rt nhiu ng dng. Vớ nh o cỏc thụng s mụi trng d bỏo thi tit, cho
nuụi trng thu sn, d bỏo chỏy rng, d bỏo l trờn cỏc sụng,
Mi bt u nghiờn cu v cha cú ng dng c th no .Do Nhng iu
kin v vt cht, thit b, cng nh õy l mt vn rt mi i vi nc ta,
nờn hin dang fch cú mt vi trung tõm khoa hoc cụng ngh ln dang quỏ
trỡnh nghiờn cu: Trung tõm thụng tin KH& CN quc gia, Hi ng khoa hc

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
11

Khoa c«ng nghÖ th«ng tin Trêng §¹i häc D©n LËp H¶I Phßng

trường đại học công nghệ đại hoc Quốc Gia Hà Nội: Nghiên cứu về lý thuyết,
truyền thông giữa 2 nút, truyền thông tuyến tính đa bước để đo một số thông
số cơ bản: nhiệt độ, độ ẩm, quang Nhận rõ sức mạng ứng dụng thực tế của
WSN , hi vọng trong tương lai gần WSN sẽ không ngừng được mở rộng
nghiên cứu,và ứng dụng rộng rãi trong nước.
1.5. Kiến trúc
1.5.1. Kiến trúc mạng
Do việc ứng dụng trong thực tế mà kiến trúc của mạng thường hay
dùng là dạng hình cây, dạng tuyến tính và Kiến trúc mạng dạng bó.
1.5.1.1. Kiến trúc mạng dạng tuyến tính
Mạng cảm nhận không dây sử dụng kiến trúc dạng tuyến tính thì trong
mạng gồm có các thành phần sau: Nút gốc, nút trung gian và nút cảm biến.
Hình 1.2: Kiến trúc mạng dạng tuyến tính
- Ưu điểm của
+ Lập trình hoạt động cho các nút mạng đơn giản ( Dễ dàng
trong việc tìm đường đi ).

NguyÔn Xu©n Hïng LuËn v¨n tèt nghiÖp
: Nút gốc
: Nút trung gían
: Nút cảm ứng
12

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

+ D kim soỏt cỏc nỳt trong mng
+ Mng cú th phỏt trin theo chiu di tt
- Nhc im
+ Phm vi ca mng khụng ln.
+ Vic phỏt trin mng theo chiu rng l khú.
1.5.1.2. Kin trỳc mng dng hỡnh cõy
Trong mng ny gm cú cỏc thnh phn: Nỳt gc l ni tip nhn ton
b d liu thu thp c trong mng chuyn n ngi dựng, nỳt cm
nhn l ni thu thp thụng tin( nhit , m ) .
Hỡnh 1.3: Kin trỳc mng dng hỡnh cõy
- u im
+ Quy mụ ca mng rng
- Nhc im
+ Vic lp trỡnh cho cỏc nỳt mng ny l khú khn ( do vic phõn
b cu c nỳt l rng do vy thỡ cỏc nỳt cn phi thay nhau lm nỳt gc ca
nhỏnh tit kim nng lng.

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
: Nỳt Gc
: Nỳt cm nhn
13

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

+ S lng nỳt l ln v trờn din rng do vy vic kim soỏt
cỏc nỳt mng l khú khn.
Trong trng hp nu mun m rng mng ny theo chiu dy thỡ cú
th kt hp c kin trỳc mng hỡnh cõy v kin trỳc mng dng tuyn tớnh.
Trong trng hp ny thỡ cỏc nỳt cm ng khụng truyn d liu trc tip v
nỳt gc m phi truyn qua cỏc nỳt trung gian.
Hỡnh 1.4: Kin trỳc mng dng kt hp
1.5.1.3. Kin trỳc mng dng bú (linked cluster architecture_LCA)
Nhúm cỏc nỳt vo trong cỏc bú, tp hp d liu v ỏnh du mt nỳt
gi vai trũ truyn thụng vi trm gc
Hỡnh 1.5 : Kin trỳc mng dng bú

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
14

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Trong mng t chc thnh mt tp hp ca nhng bú cỏc nỳt, mi nỳt
thuc v ớt nht mt bú. Mi bú cú tiu bú hnh ng nh mt iu khin
cc b cho nhng nỳt bờn trong bú. Nhng cng vo ca cỏc nỳt cung cp
truyn thụng gia cỏc bú.
- u im: Quy mụ ca mng rng nht. nng lng tiờu th ca cỏc
nỳt mng l ớt nht tr nỳt u bú ( do cỏc nỳt trong bú ch phi gi d liu
n cỏc nỳt u bú khụng phi gi d liu i xa )
- Nhc im: Nu nỳt u bú ngng hot ng thỡ cỏc nỳt trong bú
cng s b ngng hot ng tr khi cỏc nỳt cú s dng gii thut chn li nỳt
u bú. Vic lp trỡnh cho kin trỳc dng bú l ht sc phc tp nht l trong

trng hp chn li nỳt u bú.
1.5.2. Kin trỳc mt nỳt mng ( nỳt mng CC1010 )
ng dng ca mi nỳt mng l thu thp thụng tin d liu, cỏc thụng tin
cú th l nhit , m, ỏnh sỏng, ỏp sut PH,trong vn phũng, nh
xng, hm m, vin bo tng, trong nụng nghip, trong y t, trong cụng
nghip, WSN cũn cú kh nng theo dừi v cnh bỏo mc an ton mụi
trng hoc nh v s di chuyn ca cỏc i tng trong phm vi ca nú
Hin nay trờn th trng cú nhiu loi vi iu khin,cú th chia thnh 3 h vi
iu khin chớnh nh sau:
H vi iu khin MSP430
H vi iu khin ATMEGA
H vi iu khin CC1010
Nhng da trờn cỏc tiờu chớ :
-Tiờu th nng lng thp
-Giỏ thnh r
-Tớch hp ADC cú kh nng ghộp ni vi cm bin

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
15

Khoa c«ng nghÖ th«ng tin Trêng §¹i häc D©n LËp H¶I Phßng

-Kích thước vật lý nhỏ
-Hỗ trợ lập trình các ngôn ngữ bậc cao,bậc trung,gỡ lỗi…
Vi điều khiển CC1010 được lựa chọn làm nút mạng vì đáp ứng được gần
như đầy đủ các tiêu chí 1 vi điều khiển của mạng cảm nhận không dây.
CC1010 được tích hợp nhiều các tính năng phục vụ cho các ứng dụng
không dây như bộ truyền - nhận vô vuyến, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ lập trình
Flash, kích thước nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp Vì vậy CC1010 chỉ cần đến
ít các thành phần phụ trợ khác để có thể trở thành một nút mạng của mạng

cảm nhận không dây. Do đó chip CC1010 là một bộ vi xử lí thích hợp cho các
ứng dụng truyền nhận không dây. Sau đây là các đặc điểm nổi bật của
CC1010, các chế độ hoạt động và cách thức xây dựng mô hình mạng cảm
nhận không dây sử dụng CC1010.
1.5.1.1. Đặc điểm chung của CC1010
Vi điều khiển CC1010 chứa nhân CPU 8051, được tích hợp với
bộ thu phát sóng vô tuyến, cùng các thành phần phụ trợ khác và có mức tiêu
thụ năng lượng thấp, đã được lựa chọn để xây dựng nút mạng. Các thành phần
trong CC1010 và đặc tính của chúng như sau:
• Lõi là vi điều khiển 8051.
• Tốc độ xử lý bằng 2.5 lần vi điều khiển 8051 chuẩn.
• 32 kB flash, 2048 + 128 Byte SRAM.
• 3 kênh ADC 10 bit.
• 4 bộ định thời.
• 2 cổng UART, RTC.
• Watchdog.
• Giao diện lập trình SPI.
• Bộ mã hóa DES tích hợp bên trong.

NguyÔn Xu©n Hïng LuËn v¨n tèt nghiÖp
16

Khoa c«ng nghÖ th«ng tin Trêng §¹i häc D©n LËp H¶I Phßng

• 26 chân vào ra chung.
• Nguồn cung cấp 2.7 - 3.6 V.
• Bộ thu phát sóng vô tuyến 300-1000MHz.
• Tiêu thụ dòng thấp (9.1 mA trong chế độ thu).
• Công suất phát có thể lập trình được (có thể lên tới +10dBm).
• Tốc độ thu phát dữ liệu lên tới 76.8 kbit/s.

Hình 1.5: cấu tạo của một nút mạng dùng CC1010

NguyÔn Xu©n Hïng LuËn v¨n tèt nghiÖp
17

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Hỡnh 1.6: cu to ca mt bng mch kt ni gia CC1010 vi mỏy tớnh
CHNG 2
MT S NG DNG CA MNG CM NHN
KHễNG DY TRấN TH GII
2.1. Cu trỳc ca mng wsn
Mng cm nhn khụng dõy bao gm cỏc thnh phn c bn sau:
1. Cm bin ( sensor ) : L thit b vt lý o cỏc thụng s ca mụi
trng c truyn thụng qua súng vụ tuyn. Nú gm 5 thnh phn: Phn
cng cm nhn, b nh, ngun pin, vi s lý c lp trỡnh nhỳng, thit b thu.
2. Ngi dựng: L ngi cui cựng nhn c thụng tin ca mng cm
nhn gi li, Ngi dựng l ngi yờu cu mng thu thp thụng tin gỡ v nhn
c kt qu ca nhng thụng tin ú. Trong mt mng cm nhn thỡ cú th cú
nhiu ngui dựng cui.
2.2. Mt s ng dng mng cm nhn khụng dõy nc ngoi.
Trong cỏc ng dng sau õy chỳng ta s s dng nhng cm bin thụng
minh. Chỳng khụng phi l nhng cm bin bỡnh thng m l nhn cm bin
rt nh ( c ch to bng cụng nghờ nano ) c kt hp vi cỏc mnh
in. c s dng trong ng dng o lng gluco v khụi phc hỡnh
vừng mc. Nhng thit b yờu cu trong cỏc ng dng ny l : Mỏy tớnh c
dựng nhn d liu qua mn khụng dõy. V cỏc cm bin thụng minh.
2.2.1. Vừng mc nhõn to

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp

18

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Trong phn ny chỳng tụi mun núi n cỏc ng dng ca mn cm
nhn khụng dõy cng nh cỏc cm bin thụng minh dựng trong lnh vc y t
ú l vừng mc nhõn to. Trong cỏc cm bin ny cn phi cú cỏc u cm
nhn ỏnh sỏng. Trong õy chỳng tụi s dng cỏc cm bin thụng minh c
t trong vừng mc v nhng d ỏn vimo ca trng i hc Wayne v vin
mt Kresge . Mc ớch ca ng dng ny to ra cỏc vừng mc nhõn to
giỳp nhn ngi mt kh nng quan sỏt hay nhng ngi khim th cú th
nhỡn thy vi mt mc cho phộp.
Trong dõy s dng cỏc cm bin thụng minh c t vo mt 100
cm bin rt nh. Chỳn tụi ó xõy dng c mt h thn bờn ngoi
th vừng mc ( Hỡnh 2.1 ó miờu t c cu to c bn ca mt mng )
Cm bin thụng minh gm cú 2 thnh phn: Mt mc t hp
v mt mng cỏc cm bin. Mch t hp bao gm mt b chớp a hp.
vi nhiu ng truyn thụng tin gia cỏc chớp, dũn kn, d liu c
truyn gia nhau trờn tm s 40 KHz, vi nhng s chuyn i v nhng
mch chớp h tr 10x10 li liờn kt. Mch cú 2 kh nng truyn v
nhn d liu. Mch c ch to bng nhụm trờn b mt c gn cỏc
cm bin. õy ó s dng song mt k thut gi l k thut liờn kt
dớnh, t mt cht dớnh lờn chớp cho phộp nhng cm bin c gn cht
vi chớp. Vi mi cm bin dc nh v trờn mt b mt u dũ. Bờn trờn
b mt tr nhn vựng u dừ c ph lờn mt cht hoat tớnh sinh hc.
Cỏc cm bin to lờn 10x10 mng in cc. Khong cỏc gia cỏc cm
bin l 70 micrụmet. Cỏc cm bin mt u l hỡnh ch nht v mt u
l hỡnh thoi vi kt thỳc l mt im cho phộp s tip sỳc gia mng
cm bin v vừng mó khụng xy ra c vi b dc vừng mc.

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
19

Khoa c«ng nghÖ th«ng tin Trêng §¹i häc D©n LËp H¶I Phßng

Hình 2.1: sự Minh họa (của) Mảng cảm biến thông minh
Các cảm biến và các mạch được đặt trong mắt như Hình 2. Không
giống một số hệ thống khác mà đã được đề xướng, những cảm biến khôn
khéo này được đặt ở trên võng mạc và đủ nhỏ và đủ nhẹ để được giữ đúng
chỗ với một cách tương đối lực nhỏ. Những cảm biến này sản xuất những
tín hiệu điện mà được chuyển đổi bởi màng mỏng nằm bên dưới và bên
trong một sự đáp lại hóa học, tương tự nhữn hành vi vận dụng bình
thường võng mạc từ những kích thích nhẹ. Sự đáp lại số thực chất sản
xuất truyền thông tuần tự số học. Một thiết kế tương tự là hiện thân được
dùng một mô cấy vỏ não. Mặc dù để cách giữa hai khoảng cách lớn hơn
để phù hợp với để cách đang gia tăng giữa hạch trong vỏ trực quan. Như
khi đưa vào Hình 2.2, chính diện của võng mạc trong sự tiếp xúc với
mảng cảm biến nhỏ. Cạnh sau của võng mạc bị kích thích điện (qua một
phục hình võng mạc nhân tạo) bởi những cảm biến trên chíp cảm biến
thông minh. Những tín hiệu điện này được chuyển đổi vào trong hóa chất

NguyÔn Xu©n Hïng LuËn v¨n tèt nghiÖp
20

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

nhng tớn hiu bi hch v khỏc nm di nhng cu trỳc vi mng v
s ỏp li c mang qua thn kinh th giỏc ti nóo.
S truyn Tớn hiu t nhng cm bin thụng minh ghi khc trong
mt nhng hỡnh nh ng dng vi hng ngc. Kt qu thn kinh nhn

nhng tớn hiu t nhng kớch thớch c nht lờn bi cm bin ,tớn hiu v
cng tng i cú th c truyn ra khi cm bin thụng minh. Dn
dn. mng cm bin s c s dng cho c s tip nhn ln s truyn
mt s phn hi h thng v kinh niờn cy bờn trong mt. Dự mng cm
bin v in t cú liờn h ó c phỏt trin, thỏch thc ti im ny l
kt ni mng khụng dõy ca cm bin ny vi mt b phn x lý ngoi
x lý nhng tớn hiu phc tp gi ti mng.
T nhng lý do cho thụng tin phỏt ra khi vừng mc cú l ớt hin
nhiờn hn. Mc ớch ca iu o ngc lung d liu s xỏc nh ỏnh x
gia nhng nh u vo v tớn hiu thn kinh kt qu m cho phộp chỳng
ta nhỡn thy hỡnh. Hin thi, ỏnh x thc t t u vo nh n nóo thỡ
cha c hiu cn thn.
Hỡnh 2.2: nh v ca Cm bin thụng minh bờn trong Mt

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
21

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Nhng cm bin vi mt h thng x lý ngoi l mt khớa cnh c s
ca vic thc thi tim nng ca mt vừng mc nhõn to. Trong chn oỏn v
nhng thao tỏc cu cha cng s yờu cu s truyn ca d liu t mng cm
bin n mt mỏy tớnh ch t bờn ngoi. Nhng yờu cu ny ngoi chc
nng bỡnh thng (a thit b, m truyn thụng khụng dõy s dng t mt
camờra nhỳng trong mt kớnh eo mt vo trong cm bin thụng minh.
Hỡnh 3.3 miờu t nhng bc x lý t s tip nhn nh ngoi n s truyn
ti vừng mc. Mt camờra c lờn trờn Mt khung kớnh eo mt ó cú th
nh hng s gi ra ti mt thi gian thc lm cho s gim d liu v x lý
nú ( Chng hn., S nhn dng cnh ). Camờra c kt hp vi mt con tr
laze t ng lp mó nh kt qu vo trong mt khuụn dng gn ri truyn

theo súng vụ tuyn vo trong gii mó bi nhng chớp. Ci t trong Hỡnh
3 cho thy mt thit b thu phỏt khụng dõy m bờn trong thõn th, nhng
khụng phi bờn trong vừng mc. Ngoi mc ớch nghiờn cu cui cựng s
h tr mt mng 1600 chớp cm bin thụng minh, tng cỏi vi mt 25 x 25
li in cc. Theo chc nng, nhng mng in cc bờn trong trung tõm
ca im vừng mc s phi khuyn khớch vừng mc khỏc nhau so vi ngoi
biờn c t nhng mng in cc, mi cm bin thụng minh c s cú
c kt hp vi nhng cm bin thụng minh khỏc da vo mt gii thut
x lý nh c thit k kim soỏt mt s cht ca cm biờn thụng minh
nhng mng, mi bn in ri gi u vo cho nhng vựng vừng mc theo
chc nng khỏc nhau.Ti mn hỡnh s dng th giỏc ngoi vi, t ú vừng
mc ngoi vi cú quyt nh thi gian tt hn hn.
2.2.1.1. Mng v x lý nhng yờu cu cu mng
Trong mc ny, nhng yờu cu chc nng ca h thng c mụ t
cựng vi mt s tựy chn thit k. xut nhng gii phỏp c thỳc y
bi nhng yờu cu ny. Trong mnh lnh t c khi hỡnh dung chc

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
22

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

nng, thụng tin hai chiu s c cn gia mt mỏy tớnh ngoi v xỏc nh
phi chng nh mong mun c " nhỡn thy " bng cỏch cy vo nhn cm
bin trong v nóo x cho chỳng ta thy c bnh nhõn ó thy nh gỡ.
'Chỳng tụi cng cn thụng tin hai chiu vi mụ cy thuc vừng mc sao cho
Chỳng tụi cú th xỏc nh m nhng cm bin trong vừng mc l s vn dng
nh c ch i. Khụng k u vo t camờra, chỳng tụi cng cn kh nng
cung cp u vo trc tip ti mụ cy vừng mc xỏc nh nu bnh nhõn
nhỡn thy cỏi gỡ c ch i t mu u vo ú. K hoch s dựng ti mt

mng 25 x 25 cm bin khụn khộo trờn mt chớp n cho s cy ghộp vừng
mc con ngi. Nh s kho sỏt tin trin, nhiu nhng chớp ny s c
chốn cho mt h thng cui cựng 1000 x 1000 mng cm bin ( 40 x 40
mng ca nhng chớp, ni mi chớp cú mt 25 x 25 mng cm bin).To
mt on xp x 200 250 ms. Bi vy, s x lý s c thc hin nh k
x lý vo mt vũng l 200- 250 ms. T õy, d liu s c truyn bn
hay nm ln trờn giõy.
Hinh 2.3: nhng bc x lý d ỏn phc hỡnh vừng mc
Sau khi xem xột tt c cỏc nhõn t , thỡ ng dng ca chỳng tụi cú th
c trin khai trong thc t, bng vic dựng nhng cm bin nh vi vic
truyn nhn bng súng vụ tuyn khụng gõy nh hng n con ngi.
2.2.2. Theo dừi mc Glucoza

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
23

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Hc vin Quc gia (NIH) ca Vin Sc khe Quc gia M v Bnh
ỏi ng v nhng bnh v Tiờu húa v nhn bỏo cỏo v cỏc bnh v
thn 15.7 triu ngi 5.9% dõn c M mc bnh ỏi ng vo 1999 .
Nhng s phc tp m xut hin t bnh ỏi ng bao gm bnh tim, t
qu, cao huyt ỏp, bnh v thn Nhn cn bnh ny l mt trong 7
nguyờn nhõn hng u gõy t vong m, rừ rng rng õy l mt bnh m
cn s chỳ ý nghiờm tỳc . S iu tr bnh ỏi ng bao gm mt ch
sinh hot chớnh xỏc : s n kiờng, bi tp, v theo dừi nng ng
trong mỏu mi lỳc mi ni. Khi ú mng cm nhn khụng dõy dựng nhn
cm bin thụng cú th chu cp mt cỏch cú hiu qu hn ti vic theo dừi
bnh ỏi ng i, bng vic cung cp mt phng phỏp chc chn, chớnh
xỏc, v ớt nh hng ti con ngui hn theo dừi nhng mc Glucoza.

Hin thi, theo dừi nhng mc Glucoza mỏu, ngi ta s phi dựng cỏc
th mỏu bng cỏch ly mỏu trờn cỏc u ngún tay m trong khi ú vic
theo dừi ny cn c thc hin liờn tc khi ú nú s ngõy nh hng ti
bnh nhõn. Mng cm nhn khụng dõy s cú th khc phc c iu ny
cựng vi vic s dng cỏc cm bin thụng minh. Cm bin theo dừi nhng
mc Glucoza v truyn nhng kt qu ti mt mn hỡnh hin th.Cỏc cm
bin c lm rt nh rựi a vo mch mỏu ca con ngi nú s o c
nng Glucoza chớnh sỏc hn v u n hn.
2.2.3 Dũ tỡm ung th
Ung th l mt trong nh nguyờn nhõn dn n cỏi cht trong Chỳng
ta, vi 563,100 ngi t vong do ung th c bỏo cỏo vo 1999. Hin thi
9 triu ngi ó chn oỏn cú th ung th, vi 1, 221, 800 trng hp mi
c chn oỏn vo 1999. M hin ti vic cha tr bnh ung th khi ó tỏi
phỏt l rt khú m gn nh l khụng th. Chớnh vỡ vy vic phỏt hin sm
l chỡa khúa cu sng nhng ngi b ung. Nhng cm bin thụng minh

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
24

Khoa công nghệ thông tin Trờng Đại học Dân Lập HảI Phòng

Khụng dõy cú th úng gúp mt vai trũ chỡa khúa trong s dũ tỡm sm ú.
Nhng s nghiờn cu ó hin ra m nhng t bo ung th cú nh hng
n lung mỏu trong vựng b bao võy mt khi u . Mt cm bin vi kh
nng phỏt hin ra nhng s thay i ny trong lung mỏu cú th c
t trong nhng v trớ kh nghi. Cỏch ny l mt cỏch c bit hu ớch cho
nhng ngi ngi m cú mt lch s gia ỡnh cú nhiu ngoi b ung th,
tim n ung th cao. Nghiờn cu ang cng c ch o trờn vic t
nhng cm bin trờn mt cỏi kim, Khi ú cụng vic ca nh thy thuc khi
cha bnh s n gin hn v kh nng cu cha cao hn. Nhng cm bin

c dựng trong thit b ny cú kh nng phõn bit gia nhn t bo
bỡnh thng v nhng t bo b ung th.
2.2.4. Theo dừi sc khe ton din
Mng cm nhn khụng dõy vi nhng cm bin thụng minh ó c
s dng theo dừi sc khe ca con ngui bng cỏch a vo trong c th
qua ung tiờu húa. Cỏc nhõn viờn ca NASA lm vic ngoi khụng gian
vi nhng iu kin khỏc hn trờn trỏi t khi ú mng cm nhn khụng
dõy s c dựng theo dừi sc khe ca h trong iu kin ngoi khụng
gian gi v trung tõm s lý trờn mt t . Nut mt viờn cha mt cm
bin thụng minh cú th gi cho chỳng ta thụng tin v axit ng rut, sc
ộp, hay nhng s lm gim bt ca)c trn cho phộp nhng bỏc s tt hn
hn chn oỏn nhng bnh d dy-rut non trong mt thỏi khụng tip cn
c vi nhng ngi ú.
CHNG 3

Nguyễn Xuân Hùng Luận văn tốt nghiệp
25