WIRELESS SENSOR NETWORKS

ð i H c Qu c Gia Thành Ph H Chí Minh
Trư ng ð i H c Bách Khoa Thành Ph H Chí Minh
Khoa ði n-ði n T
B Mơn Vi n Thông

WIRELESS
SENSOR NETWORKS
K Thu t, Giao Th c và

ng D ng

GVHD: Th y VƯƠNG PHÁT
SVTH : ð DUY TÂN

Tháng 8/2009


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

2


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

M CL C
Trang
L i nói đ u ...................................................................................................................................... 6
Các t vi t t t dùng trong tài li u .................................................................................................... 7
Chương 1: T NG QUAN V M NG C M BI N KHƠNG DÂY
1.1 Gi i thi u:.................................................................................................................................. 9
1.1.1 Cơng ngh Sensor Network:................................................................................................. 9
1.1.2 ng d ng c a m ng c m bi n :.......................................................................................... 11
1.2 T ng quan v k thu t WSNs: ................................................................................................ 12
1.2.1 Các thành ph n cơ b n c u trúc m ng c m bi n : .............................................................. 12
1.2.2 Quá trình phát tri n m ng c m bi n: .................................................................................. 16
1.2.3 Các thách th c và tr ng i:................................................................................................. 17
Chương 2: NG D NG M NG C M BI N KHÔNG DÂY
2.1 Các mơ hình phân b :.............................................................................................................. 18
2.2 Các ng d ng c a m ng WSNs: ............................................................................................. 20
2.3 Các ví d v ng d ng d ng 1 WSN (C1WSN) :.................................................................... 21
2.3.1 ng d ng quân s , an ninh và thiên nhiên:........................................................................ 21
2.3.2 ng d ng trong giám sát xe c và thông tin liên quan: ..................................................... 23
2.4 Các ví d v ng d ng d ng 2 WSN (C2WSN) :.................................................................... 23
2.4.1 ði u khi n các thi t b trong nhà: ...................................................................................... 25
2.4.2 Các tịa nhà t đ ng:........................................................................................................... 25
2.4.3 Qu n lý q trình t đ ng trong công nghi p: ................................................................... 26
2.4.4 Các ng d ng trong y h c: ................................................................................................. 27
2.5 K t lu n: .................................................................................................................................. 27
Chương 3: K THU T C M BI N KHÔNG DÂY
3.1 Khái quát v NODE c m bi n:................................................................................................ 28
3.2 Ph n c ng và ph n m m : ....................................................................................................... 29
3.3 Phân lo i c m bi n: ................................................................................................................. 30
3.4 Mơi trư ng ho t đ ng c a sensor node (WNs): ...................................................................... 31

3.5 Xu hư ng phát tri n c a Node c m bi n :............................................................................... 32
Chương 4: K THU T TRUY N D N KHÔNG DÂY
4.1 Q trình truy n sóng :............................................................................................................ 33
4.2 ði u ch tín hi u: .................................................................................................................... 35
4.3 Các cơng ngh khơng dây: ...................................................................................................... 36
4.3.1 Bluetooth: ........................................................................................................................... 37
4.3.2 WLAN: ............................................................................................................................... 37
4.3.3 ZigBee: ............................................................................................................................... 40
4.4K t lu n: ................................................................................................................................... 41

3


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Chương 5: GIAO TH C ðI U KHI N TRUY C P
TRONG M NG WIRELESS SENSOR NETWORKS
5.1 Mơ hình giao th c cho WSNs:................................................................................................ 42
5.2 Giao th c MAC:...................................................................................................................... 43
5.2.1 Các thông s : ..................................................................................................................... 44
5.2.2 Các giao th c chung: .......................................................................................................... 46
5.3 Các giao th c MAC cho m ng WSNs: ................................................................................... 54
5.3.1 Schedule-Based Protocols: ................................................................................................ 55
5.3.2 Random Access-Based Protocols:...................................................................................... 58
5.4 Nghiên c u trư ng h p SENSOR-MAC: ............................................................................... 59
5.4.1 T ng quát:........................................................................................................................... 59

5.4.2 L ng nghe và ngh theo chu kỳ (Listen and Sleep): ........................................................... 60
5.4.3 S ph i h p và l a ch n l ch làm vi c: .............................................................................. 60
5.4.4 ð ng b khung th i gian:................................................................................................... 61
5.4.5 L ng nghe thích ng:.......................................................................................................... 62
5.4.6 ði u khi n truy c p và trao ñ i d li u: ............................................................................. 62
5.4.7 Chuy n thơng đi p: ............................................................................................................ 63
5.5 Chu n IEEE 802.15.4 LR-WPANs:........................................................................................ 64
5.5.1 L p v t lý (PHY):............................................................................................................... 66
5.5.2 L p MAC: .......................................................................................................................... 68
5.6 K t lu n: .................................................................................................................................. 80
Chương 6: CÁC GIAO TH C ð NH TUY N CHO M NG C M BI N KHÔNG DÂY
6.1 S phân ph i và t p h p d li u:............................................................................................. 81
6.2 Thi t k và thách th c trong k thu t ñ nh tuy n WSN:......................................................... 82
6.2.1 Kích thư c m ng và đ c tính thay đ i theo th i gian: ....................................................... 82
6.2.2 Tài nguyên h n ch : ........................................................................................................... 83
6.3 Giao th c ñ nh tuy n trong WSNs: ......................................................................................... 83
6.3.1 Các k thu t ñ nh tuy n:..................................................................................................... 84
6.3.2 Flooding và các bi n th :.................................................................................................... 84
6.3.3 Giao th c đ nh tuy n thơng tin qua s th a thu n: ............................................................ 87
6.3.4 Phân nhóm phân b c tương thích, năng lư ng th p (LEACH): ......................................... 90
6.3.5 T p trung hi u qu công su t trong h th ng thông tin c m bi n: ..................................... 93
6.3.6 Truy n tin tr c ti p:............................................................................................................ 94
6.3.7 ð nh tuy n theo v trí: ........................................................................................................ 97
6.4 K t lu n: ................................................................................................................................ 101
Chương 7: CÁC GIAO TH C ðI U KHI N GIAO V N
CHO M NG C M BI N KHƠNG DÂY
7.1 Các giao th c đi u khi n giao v n truy n th ng:.................................................................. 102
7.1.1 TCP (RFC 793): ............................................................................................................... 102
7.1.2 UDP (RFC 768):............................................................................................................... 103
7.1.3 Mobile IP:......................................................................................................................... 103

7.1.4 Tính kh thi khi áp d ng TCP và UDP cho m ng WSN:................................................. 103
7.2 Thi t k giao th c l p giao v n:............................................................................................ 103
7.3 Các giao th c ñi u khi n giao v n ñang t n t i: ................................................................... 105

4


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

7.4 ð c ñi m c a các giao th c ñi u khi n giao v n: ................................................................. 105
7.4.1 S t c ngh n: .................................................................................................................... 105
7.4.2 Khôi ph c gói b m t:....................................................................................................... 106
7.5 K t lu n: ................................................................................................................................ 107
Chương 8: PH N M M CHO M NG C M BI N KHÔNG DÂY
8.1 Nguyên lý thi t k ph n m m cho WSN:.............................................................................. 108
8.2 Ki n trúc ph n m m: ............................................................................................................. 109
8.2.1 Các ch c năng liên quan ñ n d li u: .............................................................................. 109
8.2.2 Ki n trúc: .......................................................................................................................... 110
8.3 M t s ph n m m ñang s d ng: .......................................................................................... 110
Chương 9: QU N LÝ M NG CHO M NG C M BI N KHÔNG DÂY
9.1 Yêu c u qu n lý m ng:.......................................................................................................... 112
9.2 Các ki u qu n lý m ng truy n th ng:.................................................................................... 112
9.3 V n ñ thi t k qu n lý m ng:............................................................................................... 113
9.4 Các v n ñ khác: ................................................................................................................... 113
Chương 10: H ðI U HÀNH CHO M NG C M BI N KHÔNG DÂY
10.1 Thi t k h ñi u hành: ......................................................................................................... 115

10.2 M t s h ñi u hành cho m ng WSN:................................................................................. 116
10.2.1 TinyOS: .......................................................................................................................... 116
10.2.2 Mate:............................................................................................................................... 116
10.2.3 MagnetOS:...................................................................................................................... 117
10.2.4 MANTIS:........................................................................................................................ 117

Chương 11: QU N LÝ S V N HÀNH VÀ LƯU LƯ NG THÔNG TIN
11.1 V n ñ thi t k WSN:.......................................................................................................... 118
11.1.1 Giao th c MAC: ............................................................................................................. 118
11.1.2 Giao th c ñ nh tuy n: ..................................................................................................... 119
11.1.3 Giao th c chuy n v n:.................................................................................................... 119
11.2 Mơ hình hóa s v n hành c a WSN:................................................................................... 119
11.2.1 Metric: ............................................................................................................................ 119
11.2.2 Các mơ hình cơ b n:....................................................................................................... 120
11.2.3 Các mơ hình m ng:......................................................................................................... 123
11.3 Tính toán th i gian s ng c a h th ng: ............................................................................... 124
11.3.1 Phân tích:........................................................................................................................ 126
11.3.2 Th o lu n:....................................................................................................................... 127
T ng k t:...................................................................................................................... 129
Tài li u tham kh o..................................................................................................................... 130

5


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

L i nói đ u
S phát tri n c a Internet, truy n thông và công ngh thông tin k t h p v i nh ng ti n b k
thu t g n ñây ñã t o ñi u ki n cho các th h c m bi n m i v i giá thành th p, kh năng tri n khai
qui mơ l n v i đ chính xác cao. Cơng ngh đi u khi n và c m bi n g m c m bi n dãy, c m bi n
trư ng ñi n t , c m bi n t n s vô tuy n, c m bi n quang ñi n và h ng ngo i, laser radar và c m bi n
ñ nh v d n ñư ng.
Các ti n b trong lĩnh v c thi t k c m bi n, v t li u cho phép gi m kích thư c, tr ng lư ng
và chi phí s n xu t c m bi n ñ ng th i tăng kh năng ho t đ ng và đ chính xác. Trong tương lai
g n, m ng c m bi n không dây s có th tích h p hàng tri u c m bi n vào h th ng ñ c i thi n ch t
lư ng và th i gian s ng.
Cơng ngh đi u khi n và c m bi n có ti m năng l n, khơng ch trong khoa h c và nghiên c u,
mà quan tr ng hơn chúng ñư c s d ng r ng rãi trong các ng d ng liên quan ñ n b o v các cơng
trình tr ng y u, chăm sóc s c kh e, b o v môi trư ng, năng lư ng, an toàn th c ph m, s n xu t,
nâng cao ch t lư ng cu c s ng và kinh t …V i m c tiêu gi m giá thành và tăng hi u qu trong công
nghi p và thương m i, m ng c m bi n khơng dây s mang đ n s ti n nghi và các ng d ng thi t
th c nâng cao ch t lư ng cu c s ng cho con ngư i.
Trong n i dung tài li u này, trình bày v các k thu t xây d ng m ng c m bi n không dây,
các giao th c ñ thi t k t ñơn gi n ñ n ph c t p. Bên c nh ñó là các ng d ng ph bi n có nhi u
ti m năng ng d ng trong th c t . M t cái nhìn t ng qt v cơng ngh m ng c m bi n không dây.
Em xin chân thành c m ơn s hư ng d n nhi t tình c a th y Vương Phát, s g i m và góp ý c a
th y đã h tr r t nhi u đ em có th hồn thành đ tài này.

6


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

CÁC T

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

VI T T T DÙNG TRONG TÀI LI U
Nghĩa ti ng Anh

T vi t t t

Nghĩa ti ng Vi t

ACK
AES

Acknowledge
Advanced Encryption Standard

Gói xác nh n đúng
Tiêu chu n mã hóa tiên ti n

API

Application Programming Interface

Giao di n l p trình ng d ng

APS

Application Support Sublayer

L p ph cung c p ng d ng

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Ch ñ truy n b t ñ ng b

BE

Back-off Exponent

Th i gian ch ñ ñư c truy c p

BTS

Base Transceiver Station

Tr m thu phát cơ s

CAP

Contention Access Period

Th i gian tranh ch p truy c p

CCA

Clear Channel Assessment

Ư c ñ nh kênh truy n tr ng

CDMA

Code Division Multiple Access

ða truy c p phân chia theo mã

CFP

Contention Free Period

Th i gian tranh ch p t do

CID

Cluster Identity

Mã xác nh n Cluster

CSMA

Carrier Sense Multiple Access

ða truy c p c m bi n sóng mang

CSMA/CA

Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

ða truy c p c m bi n sóng mang

tránh đ ng đ

CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

ða truy c p c m bi n sóng mang
phát hi n ñ ng ñ

CTS

Clear to send

S n sàng nh n

CW

Congestion Window

C a s tranh ch p

DCE

Data Circuit-Terminating Equipment

Thi t b k t cu i kênh s li u

DSSS

Direct-Sequence Spread Spectrum

Tr i ph chu i tr c ti p

DTE

Data Terminal Equipment

Thi t b ñ u cu i

DTMC

Discrete-Time Markov Chain

Chu i Markov th i gian r i r c

E2E

End-to-End

ð u cu i t i ñ u cu i

FDMA

Frequency Division Multiple Access

ða truy c p phân chia theo t n s

FFD

Full-Function Device

Thi t b ch c năng ñ y ñ

GTS

Guaranteed Time Slot

Khe th i gian ñ m b o

HbH

Hop-by-Hop

Truy n t ng bư c

IEEE

Institute of Electrical and Electronic Engineers

Vi n k thu t ñi n và ñi n t

IrisNet

Internet-Scale Resource-Intensive Sensor Networks Services

D ch v m ng c m bi n
tài nguyên l n m c liên m ng

ITU

International Telecommunication Union

Liên minh vi n thông qu c t

LAN

Local Area Network

M nh n i b

LEACH

Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy

C u trúc phân b c tương thích,
năng lư ng th p

LQI

Link Quality Indicator

B ch th ch t lư ng liên k t

LR-WPANs

Low Rate Wireless Personal Area Networks

M ng WPAN t c ñ th p

7

ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

MAC

Medium access control

ði u khi n truy c p môi trư ng

MANETs

Mobile ad hoc Network

M ng ad hoc di ñ ng

MIB

Management Information Base

Cơ s thông tin qu n lý

MiLAN

Middleware Linking Application and Network

Ph n m m liên k t ng d ng và m ng

NAV

Network Allocation Vector

Vector phân ph i m ng

NB

Number of Back-off

S l n back-off

NM

Network Management

Qu n lý m ng

NMS

Network Management System

H th ng qu n lý m ng

OS

Operating System

H ñi u hành

PAN

Personal Area Network

M ng cá nhân

PEGASIS

Power-efficient Gathering in Sensor Information System

T p trung hi u su t trong m ng c m bi n

PHY

Physic Layer

L p v t lý

PSDU

PHY Service Data Unit

ðơn v d li u l p v t lý

RED

Receiver Energy Detection

Phát hi n năng lư ng máy thu

RF

Radio Frequency

T n s vô tuy n

RFD

Reduced-Function Device

Thi t b ch c năng h n ch

RFICs

Radio Frequency Intergrated Circuits

M ch tích h p t n s vơ tuy n

RFID

Radio Frequency Identify Device

Thi t b nh n d ng b ng sóng vơ tuy n

RTS

Ready to send

S n sàng g i

RVF

Routing Vector Field

Trư ng vector ñ nh tuy n

SAP

Service access point

ði m truy c p d ch v

S-MAC

sensor MAC

Giao th c MAC cho c m bi n

SMACS

Self-Organizing Medium Access Control for Sensornets

ði u khi n truy c p t s p x p
cho m ng c m bi n

SNMP

Simple Network Management Protocol

Giao th c qu n lý m ng ñơn gi n

SPIN

Sensor Protocols for Information via Negotiation

Giao th c thông tin c m bi n
thông qua s th a thu n

STEM

Sparse Topology and Energy Management

Qu n lý năng lư ng và c u hình r i rác

TDD

Time Division Duplex

Song công phân chia th i gian

TDMA

Time Division Multiple Access

ða truy c p phân chia theo th i gian

TOM

Telecom Operation Map

Lư c ñ các ho t ñ ng vi n thông

TS

Timeslot

Khe th i gian

UDP

User Datagram Protocol

Giao th c cho d ch v truy n datagram

WAN

Wide Area Networks

M ng di n r ng

WPAN

Wireless Personal Area Network

M ng không dây cá nhân

WSNs

Wireless Sensor Networks

M ng c m bi n không dây

ZDO

ZigBee Device Object

ð i tư ng thi t b ZigBee

8


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Chương 1
T NG QUAN V M NG C M BI N KHÔNG DÂY
1.1 Gi i thi u:
M ng c m bi n (sensor network) là m t c u trúc, là s k t h p các kh năng c m bi n, x lý
thông tin và các thành ph n liên l c ñ t o kh năng quan sát, phân tích và ph n ng l i v i các s
ki n và hi n tư ng x y ra trong mơi trư ng c th nào đó.Mơi trư ng có th là th gi i v t lý ,h
th ng sinh h c.
Các ng d ng cơ b n c a m ng c m bi n ch y u g m thu th p d li u, giám sát, theo dõi ,và các
ng d ng trong y h c.Tuy nhiên ng d ng c a m ng c m bi n tùy theo yêu c u s d ng cịn r t đa
d ng và khơng b gi i h n.
Có 4 thành ph n cơ b n c u t o nên m t m ng c m bi n:

• Các c m bi n đư c phân b theo mơ hình t p trung hay phân b r i
• M ng lư i liên k t gi a các c m bi n( có dây hay vơ tuy n)
• ði m trung tâm t p h p d li u (Clustering)
• B ph n x lý d li u trung tâm
M t node c m bi n ñư c ñ nh nghĩa là s k t h p c m bi n và b ph n x lý, hay còn g i là mote.
M ng c m bi n không dây(WSN) là m ng c m bi n trong đó các k t n i gi a các node c m bi n
b ng sóng vơ tuy n.

1.1.1

Cơng ngh Sensor Network:

Trong m ng sensor network, c m bi n ñư c xem như là ph n quan tr ng nh t ph c v cho các
ng d ng. Công ngh c m bi n và ñi u khi n bao g m các c m bi n trư ng ñi n t ; c m bi n t n s
vô tuy n; quang ,h ng ngo i; radars; lasers; các c m bi n ñ nh v , d n ñư ng; ño ñ c các thông s
môi trư ng; và các c m bi n ph c v trong ng d ng an ninh, sinh hóa ….. Ngày nay, c m bi n ñư c
s d ng v i s lư ng l n.
M ng WSNs có đ c đi m riêng ,cơng su t b gi i h n, th i gian cung c p năng lư ng c a ngu n
(ch y u là pin) có th i gian ng n, chu kỳ nhi m v ng n, quan h ña ñi m-ñi m, s lư ng l n các
node c m bi n…
C m bi n có th ch g m 1 hay dãy c m bi n.Kích thư c r t ña d ng , t nano (1-100nm), meso
(100-10000nm), micro (10-1000um), macro(vài mm-m)…
Do đ c tính c a m ng WSNs là di ñ ng và trư c ñây ch y u ph c v cho các ng d ng qn s
nên địi h i tính b o m t cao. Ngày nay ,các ng d ng WSNs m r ng cho các ng d ng thương m i,
vi c tiêu chu n hóa t o s t o nên tính thương m i cao cho WSNs.
Các nghiên c u v WSNs có th chia ra làm nhi u ph n, các s li u th ng kê g n ñây cho b ng 1.1:

9

ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

B ng 1.1 : Các lĩnh v c nghiên c u v WSNs

Các nghiên c u g n ñây phát tri n thông tin công su t th p v i các node x lý giá thành th p và
có kh năng t phân b s p x p ,l a ch n giao th c cho m ng, gi i quy t bài toán quan tr ng nh t c a
m ng WSNs là kh năng cung c p năng lư ng cho các node b gi i h n .Các mơ hình khơng dây, có
m ch tiêu th năng lư ng th p ñư c ưu tiên phát tri n. Hi u qu s d ng công su t c a WSNs v
t ng quát d a trên 3 tiêu chí:
• Chu kỳ ho t đ ng ng n
• X lý d li u n i b t i các node ñ gi m chi u dài d li u, th i gian truy n
• Mơ hình m ng multihop làm gi m chi u dài ñư ng truy n, qua đó gi m suy hao t ng c ng
,gi m t ng cơng su t cho đư ng truy n.
WSNs ñư c phân ra làm 2 lo i ,theo mơ hình k t n i và đ nh tuy n mà các nodes s d ng:

•
•
•
•
•
•

Lo i 1(C1WSNs):
S d ng giao th c ñ nh tuy n ñ ng
Các node tìm ñư ng ñi t t nh t đ n đích
Vai trị c a các node sensor này v i các node k ti p như là các tr m l p (repeater)

Kho ng cách r t l n (hàng ngàn mét)
Kh năng x lý d li u các node chuy n ti p
M ng ph c t p

10


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thơng
•
•
•
•
•
•

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Lo i 2(C2WSNs):
Mơ hình đa đi m-đi m hay đi m-ñi m, 1 k t n i radio ñ n node trung tâm
S d ng gia th c ñ nh tuy n tĩnh
1 node không cung c p thông tin cho các node khác
Kho ng cách vài trăm mét
Node chuy n ti p khơng có kh năng x lý d li u cho các node khác
H th ng tương ñ i ñơn gi n

Tiêu chu n t n s ñang ñư c áp d ng cho WSNs là IEEE 802.15.4.Ho t đ ng t i t n s
2.4GHz trong cơng nghi p, khoa h c và y h c(ISM), cung c p ñư ng truy n d li u v i t c ñ lên
ñ n 250kbps kho ng cách 30 ñ n 200 feet. Zigbee/IEEE 802.15.4 ñư c thi t k đ b sung cho các

cơng ngh khơng dây như là Bluetooth, Wifi ,Ultrawideband(UWB), m c đích ph c v cho các ng
d ng thương m i.
V i s ra ñ i c a tiêu chu n Zigbee/IEEE 802.15.4, các h th ng d n phát tri n theo hư ng
tiêu chu n, cho phép các c m bi n truy n thơng tin qua kênh truy n đư c tiêu chu n hóa.
Nhi u nghiên c u trong lĩnh v c m ng mobile ad hoc (MANETs). WSNs tương t như MANETs
theo m t vài ñ c ñi m .C hai ñ u là chu n m ng wireless ,multihop . Tuy nhiên , các ng d ng và k
thu t gi a hai h th ng có khác nhau.
• D ng thơng thư ng c a WSN là ña ngu n d li u truy n ñ n nơi nh n, khác h n ñi m-ñi m
trong MANETs.
• Các node trong WSNs ít di đ ng, trong khi ad hoc các node là di đ ng
• Trong WSNs, d li u t các c m bi n ch y u t các hi n tư ng. s ki n th gi i th c.
MANETs ch y u là d li u.
• Ngu n gi i h n, năng lư ng trong WSNs ñư c qu n lý s d ng r t ch t ch .Trong MANETs
có th không b ràng bu c b i ngu n cung c p do các thi t b thông tin có th đư c thay th
ngu n cung c p thư ng xuyên b i ngư i dùng
• S lư ng node trong WSNs r t l n, MANETs ít hơn .
=>Do s khác bi t gi a 2 mô hình giao th c mà các giao th c đ nh tuy n trong MANETs khơng
th áp d ng hồn tồn cho WSNs. Tuy nhiên WSNs có th coi như m t ph n trong MANETs (ad
hoc) .

1.1.2

ng d ng c a m ng c m bi n :
•
•
•
•
•

Quân s : theo dõi các m c tiêu, chi n trư ng, các nguy cơ t n công nguyên t , sinh

hóa,….
Mơi trư ng : giám sát cháy r ng, thay ñ i khí h u, bão ,lũ l t,…
Y t , s c kh e : giám sát b nh nhân trong b nh vi n, qu n lý thu c, đi u khi n t xa,…
Gia đình : ngơi nhà thơng minh, đi u khi n các thi t b ñi n, h th ng sư i m, …
Thương m i : đi u khi n trong mơi trư ng cơng nghi p và văn phịng, giám sát xe c ,
giao thông,…

11


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

1.2 T ng quan v k thu t WSNs:
Như ñã ñ c p ph n trên, m t vài m ng c m bi n dùng giao th c x lý t i node ngu n trung tâm,
m t s dùng giao th c x lý theo c u trúc hay g i là x lý trư c t i node. Thay vì g i đi d li u đ n
node chuy n ti p, node thư ng dùng kh năng x lý c a mình đ gi i quy t trư c khi phát đi.V i
d ng có c u trúc, d li u ñư c x lý ñ n m c t t nh t nh đó làm gi m ñư c năng lư ng c n dùng và
băng thông kênh truy n. M t vài k thu t và tiêu chu n phù h p v i m ng c m bi n như sau:
•

•

•

•

C m bi n:
Ch c năng cơ b n
X lý tín hi u
Nén và các gia th c phát hi n, s a l i
Phân chia Cluster
T phân nhóm
K thu t truy n vơ tuy n
Dãy truy n sóng
S hư h i đư ng truy n
K thu t ñi u ch
Giao th c m ng
Tiêu chu n
IEEE 802.11a/b/g
IEEE 802.15.1 PAN/Bluetooth
IEEE 802.15.3 ultrawideband (UWB)
IEEE 802.15.4/Zigbee (IEEE 802.15.4 là tiêu chu n cho vô tuy n, Zigbee là ph n
m m ng d ng và m ng logic).
IEEE 802.16 Wimax
IEEE 1451.5 (Wireless Sensor Working Group)
Mobile IP
Ph n m m ng d ng
H ñi u hành
Ph n m m m ng
Ph n m m k t n i cơ s d li u tr c ti p
Ph n m m middleware
Ph n m m qu n lý d li u

1.2.1

Các thành ph n cơ b n c u trúc m ng c m bi n :

Các thành ph n cơ b n và thi t k tr ng tâm c a m ng WSNs c n ñư c ñ t trong ng c nh
c a mô hình WSNs d ng 1 (C1WSNs) đã đư c gi i thi u ph n trư c. B i vì đây là mơ hình v i s
lư ng l n c m bi n trong m ng, chư i d li u nhi u, d li u không th t hoàn h o, kh năng hu h ng
các node cao, cũng như kh năng b nhi u l n, gi i h n công su t cung c p,x lý, thi u thông tin các
node trong m ng. Do v y, C1WSNs t ng quát hơn so v i mô hình C2WSNs.S phát tri n m ng c m
bi n d a trên c i ti n v c m bi n, thơng tin, và tính tốn (gi i thu t trao ñ i d li u , ph n c ng và
ph n m m).

12


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Sensor Types and Technology

Hình 1.1 : Mơ hình m ng c m bi n thơng thư ng

Hình 1.1 cho th y mơ hình c u trúc c a m ng c m bi n thư ng dùng. Các c m bi n liên k t theo giao
th c Multihop, phân chia Cluster ch n ra node có kh năng t t nh t làm node trung tâm, t t c các
node lo i này s truy n v node x lý chính. Nh v y, năng lư ng cũng như băng thông kênh truy n
s s d ng hi u qu hơn. Tuy nhiên, có th th y c u trúc m ng ph c t p và giao th c phân chia
Cluster và ñ nh tuy n cũng tr nên khó khăn hơn.
M t vài đ c đi m c a m ng c m bi n :
• Các node phân b dày đ c.
• Các node d b hư h ng.

• Giao th c m ng thay đ i thư ng xuyên.
• Node b gi i h n v cơng su t, kh năng tính tốn, và b nh .
• Các node có th khơng đư c đ ng nh t tồn h th ng vì s lư ng l n các node.

13


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Hình 1.2: Các thành ph n trong m t Node

Các thành ph n c u t o nên m t node trong m ng c m bi n như trên hình 1.2:
• M t c m bi n (có th là m t hay dãy c m bi n) và đơn v th c thi (n u có)
• ðơn v x lý
• ðơn v liên l c b ng vơ tuy n
• Ngu n cung c p
• Các ph n ng d ng khác…

Software (Operating Systems and Middleware)
ð cung c p s ho t ñ ng cho các node, ph n quan tr ng là các h ñi u hành ngu n m ñư c thi t k
ñ c bi t cho WSNs. Thơng thư ng, các h đi u hành như th dùng ki n trúc d a trên thành ph n đ
có th thi t l p m t cách nhanh chóng trong khi kích thư c code nh phù h p v i b nh có gi i h n
c a sensor networks. TinyOS là m t ví d v d ng này, đây là m t chu n khơng chính th c. Thành
ph n c a TinyOS g m giao th c m ng, phân ph i các node, drivers cho c m bi n và các ng d ng.
R t nhi u nghiên c u s d ng TinyOS trong mơ ph ng đ phát tri n và ki m tra các giao th c và gi i
thu t m i, nhi u nhóm nghiên c u ñang c g ng k t h p các mã ñ xây d ng tiêu chu n cho các d ch

v m ng tương thích.

Standards for Transport Protocols
M c đích thi t k WSNs là đ phát tri n gi i pháp m ng không dây d a trên tiêu chu n v hao phí là
th p nh t, ñáp ng các yêu c u như t c đ d li u th p-trung bình, tiêu th cơng su t th p, ñ m b o
ñ b o m t và tin c y cho h th ng. V trí các node c m bi n h u như khơng xác đ nh trư c, có nghĩa
là giao th c và gi i thu t m ng ph i có kh năng t xây d ng.
Các nhà nghiên c u ñã phát tri n nhi u giao th c đ c bi t cho WSNs, trong đó v n ñ căn b n là
năng lư ng tiêu th ph i th p nh t ñ n m c có th . Ch y u t p trung vào giao th c đ nh tuy n, b i vì
đ nh tuy n có khác so v i các m ng truy n th ng ( ph thu c vào ng d ng và ki n trúc m ng).

14


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Hình 1.3: Giao th c chung cho m ng c m bi n.

Giao th c m ng c m bi n g m liên l c trong m ng và qu n lý.
Giao th c liên k t trong m ng g m các l p như mơ hình OSI.
• Layer 1 : l p v t lý: các qui ư c v ñi n, kênh truy n , c m bi n, x lý tín hi u
• Layer 2 : l p liên k t d li u : các c u trúc khung, đ nh th i
• Layer 3 : l p m ng : ñ nh tuy n
• Layer 4 : l p chuy n v n : truy n d li u trong m ng, lưu gi d li u
• Upper Layers : ph c v các ng d ng trong m ng, bao g m x lý ng d ng, k t h p d li u,
x lý các yêu c u t bên ngoài, cơ s d li u ngo i

.

B ng 1.2: Các giao th c có th dùng cho Lower-layer WSNs

15


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

B ng 1.2 nêu ra m t s giao th c l p th p có th ng d ng cho WSNs. So sánh gi a các chu n , m c
đích c a ng d ng, tiêu chu n cho thi t k , kho ng cách truy n và băng thơng t i đa.
M c dù c m bi n có giá thành ngày càng th p, nhưng v n còn thi u các tiêu chu n m ng cho
WSNs,ñi u này là m t y u t gây c n tr s phát tri n m ng c m bi n cho m c đích thương m i.

Routing and Data Dissemination
Giao th c ñ nh tuy n cho WSMs rơi vào 3 nhóm: d li u trung tâm, ki n trúc m ng, và căn c vào v
trí. Các qui ư c v t p h p d li u ñ k t h p d li u ñ n t các ngu n khác nhau qua ñư ng truy n.
ði u này cho phép h n ch s dư th a trong m ng, làm gi m s ñư ng truy n, gi m năng lư ng tiêu
th . V n ñ quan tâm trong x lý n i m ng , ngay khi d li u ñang ñư c truy n nh m tăng hi u qu
s d ng năng lư ng c a toàn h th ng. Băng thông b gi i h n, kh năng cung c p công su t t i các
node b h n ch hay giá thành cao. ð gi i quy t v n ñ này, c n có q trình x lý trư c t i ngu n
trư c khi chuy n qua các node lân c n, ch truy n thơng tin tóm t t, ng n g n, t ng h p nh t.

Sensor Network Organization and Tracking
Các v n ñ liên quan s s p x p m ng và s theo dõi và giám sát bao g m qu n lý nhóm các c m
bi n, kh năng t phân chia nhóm , xây d ng phiên làm vi c….

Computation
Tính tốn liên quan ñ n t p h p d li u, dung h p, phân tích, tính tốn c u trúc, và x lý tín hi u.

Data Management
Qu n lý d li u ph thu c vào ki n trúc d li u, qu n lý cơ s d li u, k thu t truy v n và lưu tr d
li u.Trong môi trư ng m ng truy n th ng, d li u ñư c thu th p ñ n trung tâm đ lưu tr khi có u
c u đư c g i ñi. Trong các m ng ph c t p hơn, các yêu c u theo th i gian th c, c n có các k thu t
đư c xây d ng dùng cho các mơ hình lưu tr d li u phân b . D li u c n ñư c ñánh ch s cho vi c
ki m tra (theo không gian và th i gian) hi u qu hơn.

Security
B o m t là m t ph n quan tr ng trong WSNs, s ch c ch n, nh t quán và s s n sàng c a thơng tin.

1.2.2

Q trình phát tri n m ng c m bi n:

Th i kỳ chi n tranh l nh: các m ng ng m ñư c phát tri n r ng rãi M dùng trong giám sát
ng m dư i đáy bi n. M ng trên khơng phịng th radar ñư c tri n khai B c M .
S thúc ñ y m nh m cho nghiên c u m ng c m bi n vào ñ u nh ng năm 1980 v i chương
trình Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
S phát tri n các ng d ng trong quân s : vào nh ng năm 1980-1990, đây có th coi là th h
th nh t c a các s n ph m thương m i d a trên các nghiên c u DARPA-DSN.
Nghiên c u m ng c m bi n ngày nay: ñây là th h th hai c a ng d ng thương m i. Bư c
ti n trong tính tốn và truy n thơng vào cu i nh ng năm 1990 và ñ u nh ng năm 2000 ñã t o
nên k thu t m ng c m bi n th h m i. Các c m bi n m i ñư c ch t o có giá thành th p, s
lư ng l n theo công ngh MEMS , nanoscale electromechanical systems (NEMS) và s xu t
hi n các tiêu chu n là ch a khóa cho s phát tri n c a WSNs (ngồi ra cịn có Internet-Web,
video s MPEG-4, m ng t tào, VoIP).

16


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thơng

First Generation
(1980s-1990s)
Kích thư c
Tr ng lư ng
Ki n trúc
node
Giao th c

L n
Pounds
Càm bi n r i r c, x lý
và thơng tin
Chưa có chu n chung

C u hình
m ng

ði m-đi m, hình sao, đa
đư ng

Ngu n cung
c p
Vịng đ i

Pin l n
Ngày, gi , hay lâu hơn

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Second Generation
(Early 2000s)
Nh hơn
Ounces
C m bi n tích h p, x lý
và thơng tin
Chưa có chu n chung
Client-server, peer-topeer(đ ng đ ng, cùng
m c)
Pin AA
Ngày-tu n

Third Generation
(Late 2000s)
Nh
Vài grams hay ít hơn
Tích h p ñ y ñ , m c ñ cao
Tiêu chu n:
Wifi,Zigbee,Wimax,…
Peer-to-peer m c đ cao

Cơng ngh nano hay pin m t
tr i

Tháng-năm

B ng 1.3 tóm t t các giai đo n phát tri n c a m ng c m bi n.

1.2.3

Các thách th c và tr ng i:

ð WSNs th c s tr nên r ng kh p trong các ng d ng, m t s thách th c và tr ng i c n ph i
vư t qua:
• Ch c năng gi i h n, bao g m c v n đ v kích thư c
• Y u t ngu n cung c p
• Giá thành các node
• Y u t mơi trư ng
• ð c tính kênh truy n
• Giao th c qu ng lý m ng ph c t p và s phân b r i các node
• Tiêu chu n và quy n s h u
• Các v n ñ m r ng

17


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Chương 2
NG D NG M NG C M BI N KHƠNG DÂY

WSNs là s t p h p các kích thư c nh g n (compact-size), c th là các node c m bi n v i giá
thành th p, có kh năng làm vi c trong đi u ki n mơi trư ng t nhiên ho c đo đ c các thơng s khác
và đưa nh ng thơng tin ñ n trung tâm cho các x lý phù h p. Các node trong m ng WSNs có th liên
l c v i các node xung quanh nó, và cịn có th có các x lý d li u thu ñư uc trư c khi g i ñ n các
node khác. WSNs cung c p r t nhi u các ng d ng h u ích.

2.1 Các mơ hình phân b :
Như ñã ñư c ñ c p trong chương 1, mơ hình WSNs đư c xây d ng ch y u theo 2 lo i:
• Category 1 WSNs (C1WSNs): h th ng lư i k t n i ña ñư ng gi a các node qua kênh truy n
vô tuy n, s d ng giao th c ñ nh tuy n đ ng.
• Category 2 WSNs (C2WSNs): mơ hình ñi m-ñi m hay ña ñi m-ñi m, ch y u là các liên k t
ñơn (single-hop) gi a các node , dùng giao th c ñ nh tuy n t nh.

Hình 2.1: D ng 1 WSNs , liên k t multipoint-to-point, multihop dùng ñ nh tuy n ñ ng

18


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Hình 2.2: D ng 2 WSNs liên k t point-to-point , Star đ nh tuy n tĩnh

Theo cách khác, có th chia mơ hình theo 2 d ng h p tác (cooperative) và b t h p tác
(noncooperative). Trong d ng h p tác các node chuy n ti p thơng tin cho các node lân c n. Cịn trong
d ng b t h p tác , các node truy n thông tin tr c ti p lên trung tâm mà khơng qua các node lân c n.

Hình 2.3: Các node theo mơ hình h p tác và b t h p tác

M c dù cịn có các cách phân lo i mơ hình khác, tuy nhiên theo 2 d ng C1WSNs và C2WSNs là
t ng quát nh t cho các cách c u hình m ng WSNs. Các ng d ng ñư c xây d ng d a trên các mơ
hình này.

19


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

2.2 Các ng d ng c a m ng WSNs:
Chia ra 2 lo i ng d ng theo mơ hình: h th ng ñi m-ñi m dùng ñ nh tuy n tĩnh và h th ng ph c
t p dùng giao th c ñ nh tuy n ñ ng.
S h i t c a Internet, thông tin vô tuy n, và k thu t thơng tin đã t o cho cơng ngh c m bi n s
phát tri n đ y ti m năng. Ph n c ng WSN, ñ c bi t là các vi x lý giá thành th p, c m bi n nh g n,
ph n thu phát vô tuy n tiêu th công su t th p tr thành các tiêu chu n chung.M ng c m bi n thơng
thư ng ho t đ ng t n s 900MHz (868-và 915-MHz), h th ng thương m i (IEEE 802.11b hay
IEEE 802.5.4 ) trong dãy t n 2.4-GHz.
Trong nh ng năm g n ñây, các nghiên c u v WSN ñã ñ t ñư c bư c phát tri n m nh m , các
bư c ti n t các nghiên c u h a h n tác ñ ng l n ñ n các ng d ng r ng rãi trong các lĩnh v c an
ninh qu c gia, chăm sóc s c kh e, mơi trư ng, năng lư ng, an tồn th c ph m và s n xu t...
Các ng d ng c a m ng WSNs th c s ch b gi i h n b i s tư ng tư ng c a con ngư i.
Sau ñây là các ng d ng ph bi n nh t c a WSNs:

ng d ng trong quân s và an ninh qu c gia

• Giám sát chi n trư ng
• B o v an ninh cho các cơng trình tr ng y u
•
ng d ng trong qn đ i
• Thơng tin, giám sát, ñi u khi n
• Theo dõi m c tiêu
• Phát hi n phóng x h t nhân
• Giám sát dư i nư c, trên khơng
• H th ng radars
• Rà sốt bom mìn
……..

ng d ng trong b o v mơi trư ng

• Phát hi n ho t đ ng núi l a
• Giám sát cháy r ng
• Giám sát d ch b nh
• S d ng hi u qu tài ngun thiên nhiên
• C m bi n dùng trong nơng nghi p
• Phát hi n đ ng đ t
……..

ng d ng trong thương m i
•
•
•
•
•
•
•

ði u khi n khơng lưu
Qu n lý c u ñư ng
Qu n lý ki n trúc và xây d ng
ði u khi n nhi t ñ
Qu n lý t i trong tiêu th ñi n năng
H th ng t ñ ng
C m bi n các ch t hóa h c, sinh h c, nguyên t

20


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

• Thu th p d li u th i gian th c
• Các h th ng nh n d ng b ng sóng radio (RFID tags)
• Qu n lý năng lư ng
• ði u khi n nhi t đ
• Qu n lý s n xu t
• Robot t hành
• ðo lư ng khí gas, nư c, đi n…
• H th ng x lý v t li u (hóa h c, gas, nhi t …)
……..

ng d ng trong y h c

• C m bi n g n tr c ti p lên cơ th ngư i
• Chăm sóc s c kh e
• Ph n ng v i d ch b nh
• Phân tích s c kh e cá nhân
• An tồn th c ph m
• Phân tích n ng đ các ch t
• Giám sát b nh nhân, nhân viên y t
…….

ng d ng trong gia đình

• ði u khi n t xa các thi t b đi n trong nhà
• H th ng t đ ng trong gia đình, c nh báo an ninh …
• Giám sát an ninh
……..

ng d ng trong nghiên c u

2.3 Các ví d v

ng d ng d ng 1 WSN (C1WSN) :

C1WSN ng d ng trong các m ng mà các node khơng có giám sát (unattended), WSNs đ c
bi t có hi u qu trong quân s và dân s , giám sát các ho t ñ ng chi n trư ng, an ninh và ng phó
v i d ch b nh. Do đ c ñi m s node r t l n, phân b r i, s qu n lý ch t ch các node r t khó khăn,
các node ph i có kh năng t phân b c u trúc, dùng giao th c ñ nh tuy n ñ ng ñ ñưa d li u v
trung tâm theo các ñư ng ñi t t nh t.

2.3.1

ng d ng quân s , an ninh và thiên nhiên:

Trong ph n ng v i d ch b nh, th m h a thiên nhiên lư ng l n các c m bi n ñư c th t trên
không, m ng lư i các c m bi n s cho bi t v trí ngư i s ng sót, vùng nguy hi m, giúp cho ngư i
giám sát có các thơng tin chính xác đ m b o hi u qu và an toàn cho các ho t đ ng tìm ki m.
S d ng m ng WSNs h n ch s có m t tr c ti p c a con ngư i trong môi trư ng nguy hi m . ng
d ng an ninh bao g m phát hi n xâm nh p và truy b t t i ph m.

21


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thơng
•
•
•
•
•
•

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

M ng c m bi n quân s phát hi n và có đư c thơng tin v s di chuy n c a ñ i phương, ch t
n và các thông tin khác
Phát hi n và phân lo i các ch t hóa ch t, sinh hóa, sóng vơ tuy n, phóng x h t nhân, ch t
n …
Giám sát s thay đ i khí h u, r ng, bi n….
Giám sát xe c trên ñư ng
Giám sát an ninh trong các khu v c dân cư, thương m i…

Theo dõi biên gi i k t h p v i v tinh…

Hình 2.4:

ng d ng WSNs trong an ninh qu c gia và lu t pháp

Hình 2.5

22


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

Hình 2.5 đưa ra các ví d v ng d ng c m bi n trong quân s .Các c m bi n trang b trên các
phương ti n k thu t ph c v cho vi c giám sát các ho t ñ ng chi n trư ng.

2.3.2

ng d ng trong giám sát xe c và thông tin liên quan:

M c tiêu c a các h th ng này là thu th p thông tin thông qua các m ng c m bi n, x lý và
lưu tr d li u t i trung tâm, s d ng d li u đó cho các ng d ng c n thi t.
H th ng ñư c l p ñ t d c theo các đư ng chính, m ng c m bi n s t p h p d li u v t c đ lưu
thơng, m t đ xe, s lư ng xe trên ñư ng. D li u sau đó đư c truy n đ n trung tâm d li u ñ x lý.
M ng theo dõi liên t c, cung c p thông tin c p nh t thư ng xuyên theo th i gian th c. Các thơng tin
thu đư c dùng đ giám sát lưu lư ng , đi u ph i giao thơng ho c cho các m c đích khác.

Hình 2.6: H th ng c m bi n trên các ñư ng cao t c.

2.4 Các ví d v

ng d ng d ng 2 WSN (C2WSN) :

Các ng d ng d ng này dùng mơ hình đi m-đi m (hay mơ hình sao), v i các liên k t đơn vơ
tuy n đ nh tuy n tĩnh. C2WSN ng d ng trong ñi u khi n t đ ng các tịa nhà, cơng nghi p, y t ,
ñi u khi n nơi cư trú… Các ng d ng g m ñi u khi n ánh sáng, nhi t đ , an ninh, mơi trư ng, c m
bi n trong y khoa, ñi u khi n t xa trong gia đình hay cơng nghi p,… Nhi u ng d ng ñư c xây
d ng theo chu n IEEE 802.15.4 (ZigBee). ZigBee cung c p t tương tác và ñáp ng ñư c các ñ c
đi m c a liên l c vơ tuy n (RF).

23


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

ZigBee có th đư c xây d ng trong nhi u m ng không dây v i giá thành th p, tiêu th ít cơng
su t ngu n v i s lư ng l n các node. V n ñ quan tâm là chu n này ch a nhi u giao th c , t c ñ d
li u và các t n s thích h p áp d ng r ng rãi. Gi a ZigBee và Bluetooth v căn b n có nhi u đi m
khác nhau và dùng cho các m c đích ng d ng khác nhau. ZigBee đư c thi t k cho mơi trư ng chu
kỳ nhi m v th p, ñ nh tuy n tĩnh ho c ñ ng, nhi u node cùng ho t ñ ng. Trong khi Bluetooth ñư c
thi t k cho ng d ng địi h i ch t lư ng cao (QoS), chu kỳ nhi m v thay ñ i, t c ñ d li u v a
ph i, s node gi i h n.

M i c m bi n có m t b dao đ ng đáng th c b x lý chính sau m t kho ng th i gian nh t ñ nh
ñ sang ch ñ làm vi c.

Hình 2.7: Th i gian ho t đ ng pin trong Bluetooth(BT) và ZigBee

So sánh th i gian ho t ñ ng pin trong 2 chu n Bluetooth và ZigBee. Hình 2.7 cho th y th i gian ho t
ñ ng pin c a chu n ZigBee cao hơn so v i Bluetooth.

24


ð i H c Bách Khoa TPHCM
B Môn Vi n Thông

2.4.1

Wireless Sensor Networks
K Thu t,Giao Th c và ng D ng

ði u khi n các thi t b trong nhà:

ng d ng WSN cung c p ñi u khi n, b o qu n, ti n nghi và an ninh.

Hình 2.8: Các ng d ng ñi u khi n

Các node c m bi n ñư c l p trên các thi t b , v trí c n thi t, sau đó k t n i thành m ng truy n d
li u v node trung tâm. M t kh năng có th phát tri n là các c m bi n theo dõi y t ñư c g n tr c
ti p lên cơ th ngư i b nh ñ ño ñ c thư ng xuyên các thông s v huy t áp, nh p tim,…

2.4.2

Các tòa nhà t ñ ng:

ng d ng cung c p kh năng ñi u khi n, qu n lý, t o s ti n l i trong ki m soát, an ninh…Qu n
lý nhi u h th ng cùng lúc, h th ng chi u sáng, nhi t ñ , an ninh, giám sát nhân viên, qu n lý hi u
qu tiêu th năng lư ng trong tòa nhà, g n các chip lên hàng hóa,gi m đư c th i gian ki m tra…có
th d dàng đư c th c hi n b ng C2WSNs và cơng ngh ZigBee.
ð c đi m n i b t là dùng các công ngh microsensor tiêu th r t ít cơng su t, thu phát vô tuy n , k
thu t liên l c v c m bi n khơng dây đa ch c năng.
• Các c m bi n k t h p nhi t đ , ánh sáng, âm thanh, v trí
• Giao di n m ng vơ tuy n
• Năng lư ng ho t đ ng lâu dài
• Ph n m m ñi u khi n cho các ng d ng

25