Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng tôn sư trọng đạo và tri ân sâu sắc, em xin bày tỏ lòng biết ơn
đến thầy Th.s Nguyễn Gia Như, người đã tận tình hướng dẫn, góp ý, động viên em
trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Với phương pháp làm việc khoa học, kinh
nghiệm thực tiễn, thầy đã truyền đạt cho em những lời khuyên quí báu để đồ luận
văn nghiệp này hoàn thành tốt đẹp.
Cảm ơn tất cả bạn bè, gia đình, những người đã luôn ủng hộ, động viên,
khuyến khích và giúp đỡ để đồ án hoàn thành đúng tiến độ.
Cuối cùng em xin chân thành biết ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu, Hội đồng
quản trị cùng quý thầy cô khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Duy Tân giúp
em trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Đà nẵng ngày 10 tháng 4 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Hồ Tấn Hải

Hồ Tấn Hải – K14TMT


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan:
+ Những nội dung trong luận văn này là do em thực hiện dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo Th.s Nguyễn Gia Như.
+

Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng và
trung thực tên tác giả , tên công trình, thời gian, địa điểm công bố.

+ Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi
xin hoàn toàn chịu trách nhiêm.
Tác giá
Hồ Tấn Hải

Hồ Tấn Hải – K14TMT


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AODV
ADV
BS
CH
CSMA
GAF
GEAR
LEACH
MAC
REQ
PEGASIS
SMP
SPIN
TDMA
VHDL
WLAN
WPAN
WSN

Ad hoc On - Demand
Distance - Vector Routing
Advertise
Bastation(Sink)
Cluster Head
Carrier Sense Multiple
Access
Geographic Adaptive
Fidelity
Geographic and Energy-

Chuỗi chỉ hướng theo yêu cầu Ad hoc
Bản tin quảng bá
Trạm gốc
Node chủ cụm
Đa truy nhập cảm biến sóng mang
Giải thuật chính xác theo địa lý
Định tuyến theo vùng địa lý sử dụng

Aware Routing
Low Energy Adaptive

hiệu quả năng lượng
Giao thức phân cấp theo cụm thích

Clustering Hierarchy
Medium Access Control
Request
Power-Efficient Gathering in

ứng năng lượng thấp
Điều khiển truy nhập môi trường
Bản tin yêu cầu
Giao thức phân cấp thu thập thông tin

Sensor Information Systems trong hệ thống cảm biến
Sensor Management Protocol Giao thức quản lý cảm biến
Sensor Protocols or
Giao thức định tuyến thông tin qua sự
Information via Negotiation
Time Division Multiple
Access
VHSIC Hardware

thỏa thuận
Đa truy nhập phân chia theo thời gian
Ngôn ngữ mô tả phần cứng Mạch tích

Description Language
Wireless Local Area

hợp mật độ cao

Network
Wireless Personal Area
Network
Wireless Sensor Network

Mạng nội hạt vô tuyến

Mạng vùng cá nhân vô tuyến
Mạng cảm biến không dây

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN.........................................................................................................2
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................................3
MỤC LỤC....................................................................................................................3
DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................6
Hồ Tấn Hải – K14TMT


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY......................3
1.1Giới thiệu về mạng cảm biến không dây............................................................3
1.2Cấu trúc mạng WSN............................................................................................4
1.2.1 Cấu trúc một node mạng WSN...................................................................4
1.2.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây............................................................7
1.3 Đặc điểm của mạng cảm biến không dây..........................................................8
1.3.1 Kích thước vật lý nhỏ..................................................................................8
1.3.2 Hoạt động đồng thời với độ tập trung cao..................................................8
1.3.3 Khả năng liên kết vật lý và phân cấp điều khiển hạn chế...........................9
1.3.4 Tính đa dạng trong thiết kế và sử dụng.......................................................9
1.3.5 Hoạt động tin cậy.........................................................................................9
1.4 Kiến trúc mạng cảm biến không dây...............................................................10
1.4.1 Lớp ứng dụng............................................................................................11
1.4.2 Lớp giao vận..............................................................................................12
1.4.3 Lớp mạng...................................................................................................12
1.4.4 Lớp liên kết số liệu....................................................................................13

1.4.5 Lớp vật lý ..................................................................................................13
1.5 Kỹ thuật truyền dẫn không dây........................................................................15
1.5.1 Quá trình truyền sóng................................................................................15
1.5.2 Các công nghệ không dây.........................................................................17
1.5.2.1 Bluetooth............................................................................................18
1.5.2.2 WLAN................................................................................................19
1.5.2.3 ZigBee................................................................................................21
1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến mạng WSN............................................................23
1.6.1 Thời gian sông bên ngoài .........................................................................23
1.6.2 Tiêu thụ nguồn mức thấp..........................................................................23
1.6.3 Chi phí thấp...............................................................................................24
1.6.4 Thông lượng dữ liệu..................................................................................24
1.6.5 Bảo mật .....................................................................................................25
1.7 Ứng dụng của mạng WSN...............................................................................26
Hồ Tấn Hải – K14TMT


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
CHƯƠNG 2:ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY...........27
2.1 Giới thiệu..........................................................................................................27
2.2 sự phân phối và tập hợp dữ liệu.......................................................................27
2.3 Thách thức trong vấn đề định tuyến.................................................................29
2.3.1 Tính động của mạng..................................................................................29
2.3.2 Sự triển khai các node...............................................................................29
2.3.3 Tài nguyên hạn chế....................................................................................30
2.4 Phân loại và so sánh các giao thức định tuyến trong WSN.............................30
2.5 Giao thức định tuyến trong WSN.....................................................................32
2.5.1 Các kỹ thuật định tuyến.............................................................................33
2.5.1.1 Flooding và các biến thể...................................................................34
2.5.1.2 Giao thức định tuyến thông tin qua sự thỏa thuận............................36

2.5.1.3 Truyền tin trực tiếp (Directed Diffusion).........................................41
2.5.1.4 LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)..................43
2.5.1.5 GAF(Geographic Adaptive Fidelity)................................................44
2.5.1.6 GEAR (Geographic and Energy – Aware Routing).........................46
CHƯƠNG 3: SO SÁNH HAI GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN PHÂN CẤP LEACH
VÀ PEGASIS.............................................................................................................48
3.1 Kiến trúc giao thức LEACH.............................................................................48
3.1.1 Lựa chọn node của cụm chủ......................................................................50
3.1.2 Pha thiết lập...............................................................................................51
3.1.3 Pha ổn định................................................................................................53
3.1.4 Giao thức cải tiến LEACH – C ................................................................56
3.2 Giao thức định tuyến phân cấp PEGASIS.......................................................57
3.2.1 Giới thiệu PEGASIS.................................................................................57
3.2.2 PEGASIS cơ bản.......................................................................................59
3.2.3 PEGASIS cải tiến .....................................................................................60
3.2.4 Đánh giá ưu nhược điểm của LEACH và PEGASIS...............................62
KẾT LUẬN.................................................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................64

Hồ Tấn Hải – K14TMT


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.Các thành phần của một node cảm ứng........................................................4
Hình 1.2. Mô hình triển khai cá node cảm biến không dây.........................................8
Hình 1.3.Kiến trúc giao thức của mạng cảm biến......................................................10
Hình 1.4.Mô hình truyền sóng....................................................................................15
Hồ Tấn Hải – K14TMT

Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
Hình 1.5.Minh họa đường truyền sóng......................................................................17
Hình 1.6.Đồ thị so sánh các giao thức truyền dẫn không dây phổ biến....................18
Hình 1.7.Mô hình WLAN kết hợp với mạng LAN truyền thống..............................20
Hình 1.8.Băng tần IEEE 802.11b/g............................................................................20
Hình 1.9.Mô hình giao thức ZigBee..........................................................................22
Hình 2.1.Các ứng dụng mạng WSN...........................................................................28
Hình 2.2.Truyền dữ liệu đa chặng..............................................................................29
Hình 2.3.Phân loại giao thức chọn đường trong WSN..............................................31
Hình 2.4.Fooding các gói dữ liệu trong mạng thông tin............................................35
Hình 2.5.Bùng nổ lưu lượng do flooding...................................................................36
Hình 2.6.Vấn đề chồng lấn do flooding....................................................................36
Hình 2.7.Hoạt động cơ bản của giao thức SPIN........................................................38
Hình 2.8.Thủ tục bắt tay trong giao thức SPIN-PP....................................................39
Hình 2.9.Giao thức SPIN – BC .................................................................................40
Hình 2.10.Hoạt động cơ bản của Directed Diffusion................................................42
Hình 2.11.Ví dụ về lưới ảo trong GAF......................................................................45
Hình 2.12.Sự chuyển động trạng thái trong GAF......................................................46
Hình 2.13.Chuyển tiếp địa lý đệ quy trong GEAR....................................................47
Hình 3.1.Giao thức LEACH.......................................................................................49
Hình 3.2.Time – line hoạt động của LEACH............................................................50
Hình 3.3.Trạng thái của pha thiết lập.........................................................................51
Hình 3.4.Sơ đồ hình thành cluster trong LEACH......................................................53
Hình 3.5.Mô hình LEACH sau khi đã ổn định trạng thái..........................................54
Hình 3.6.Hoạt động của pha ổn định trong LEACH.................................................55
Hình 3.7.Time – line hoạt động của LEACH trong một vòng..................................55
Hình 3.8.Sự ảnh hưởng của kênh phát sóng..............................................................55
Hình 3.9.Pha thiết lập của LEACH – C ....................................................................57

Hình 3.10.Xây dựng chuỗi sử dụng thuật toán Greedy.............................................59
Hình 3.11.Xử lý lỗi khi một node trong chuỗi chết...................................................60
Hình 3.12.Khác phục của PEGASIS..........................................................................62
Hồ Tấn Hải – K14TMT


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

Hồ Tấn Hải – K14TMT


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Trong quá trình phát triển của con người, những cuộc các mạng về công
nghệ đóng một vai trò rất quan trọng, chúng làm thay đổi từng ngày từng giờ cuộc
sống của con người, theo hướng hiện đại hơn. Đi đôi với quá trình phát triển của
con người, những thay đổi do chính tác động của con người trong tự nhiên, trong
môi trường sống cũng đang diễn ra, tác động trở lại chúng ta, như ô nhiễm môi
trường, khí hậu thay đổi, v.v... Dân số càng tăng, nhu cầu cũng tăng theo, các dịch
vụ, các tiện ích từ đó cũng được hình thành và phát triển theo. Đặc biệt là áp dụng
các công nghệ của các ngành điện tử, công nghệ thông tin và viễn thông vào trong
thực tiễn cuộc sống con người. Công nghệ cảm biến không dây được tích hợp từ các
kỹ thuật điện tử, tin học và viễn thông tiên tiến vào trong mục đích nghiên cứu, giải
trí, sản xuất, kinh doanh, v.v..., phạm vi này ngày càng được mở rộng, để tạo ra các
ứng dụng đáp ứng cho các nhu cầu trên các lĩnh vực khác nhau.
Hiện nay, công nghệ cảm biến không dây chưa được áp dụng một các rộng
rãi ở nước ta, do những điều kiện về kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu sử dụng. Song nó
vẫn hứa hẹn là một đích đến tiêu biểu cho các nhà nghiên cứu, cho những mục đích

phát triển đầy tiềm năng. Để áp dụng công nghệ này vào thực tế trong tương lai, đã
có không ít các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu, nắm bắt những thay đổi trong
công nghệ này.
Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu về mạng cảm biến không dây, em đã
lựa chọn tìm hiểu một số giao thức định tuyến làm hướng nghiên cứu chính. Các
giao thức này thể hiện thời gian sống, mức tiêu thụ năng lượng cũng như tốc độ
truyền của mạng cảm biến không dây.
Mục đích nghiên cứu
Luận văn này em nghiên cứu mạng cảm biến không dây. Mạng cảm biến
không dây WSN là mạng liên kết các node với nhau nhờ sóng radio. Nhưng trong
đó, mỗi node mạng bao gồm đầy đủ các chức năng để cảm nhận, thu thập, xử lý và
truyền dữ liệu. Các node mạng thường là các thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành
thấp…là một mạng bao gồm các thiết bị di động vô tuyến kết nối ngang hàng với
nhau hình thành nên một mạng tạm thời mà không cần sự trợ giúp của các thiết bị
Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 1


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
trung tâm cũng như các cơ sở hạ tầng mạng cố định, nên nó vừa đóng vai trò truyền
thông, vừa đóng vai trò như thiết bị định tuyến. Vì vậy cần nghiên cứu rõ các giao
thức định tuyến ngang hàng, chọn vị trí và đặc biện là giao thức phân cấp.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nội dung chính của luận văn là đi sâu nghiên cứu các giao thức định tuyến
nhất là định tuyến phân cấp trong mạng cảm biến không dây. Đồng thời đánh giá,
so sánh các ưu nhược điểm của giao thức định tuyến phân cấp trong mạng cảm biến.
Phương pháp nghiên cứu
Dựa vào lý thuyết mạng cảm biến không dây làm cơ sở cho việc nghiên cứu
các giao thức đinh tuyến.

Dựa vào các công thức để đánh giá hiệu năng cũng như năng lượng trong
hoạt đông của các giao thức định tuyến.
Bố cục luận văn
Luận văn gồm 3 phần chính
• Chương 1: Tổng quan về mạng cảm biến không dây
• Chương 2: Định tuyến trong mạng cảm biến không dây
• Chương 3: So sánh hai giao thức định tuyến phân cấp LEACH và
PEGASIS

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 2


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
1.1 Giới thiệu về mạng cảm biến không dây
Mạng cảm biến (sensor network) là một cấu trúc, là sự kết hợp khả năng cảm
biến, xử lý thông tin và các thành phần liên lạc để tạo khả năng quan sát, phân tích
và phản ứng lại với các sự kiện và hiện tượng xảy ra trong môi trường cụ thể nào
đó. Môi trường có thể là thế giới vật lý , hệ thống sinh học.
Có 4 thành phần tạo nên một mạng cảm biến:
•
•
•
•

Các cảm biến được phân bố theo mô hình tập trung hay phân bố rải
Mạng lưới liên kết giữa các cảm biến( có dây hay vô tuyến)

Điểm trung tâm tập trung dữ liệu ( Clustering)
Bộ phận xử lý dữ liệu trung tâm

Mạng cảm biến không dây(Wireless Sensor Network) bao gồm một tập hợp
các thiết bị cảm biến sử dụng các liên kết không dây (vô tuyến, hồng ngoại hoặc
quang học) để phối hợp thực hiện các nhiệm vụ cảm biến phân tán về đối tượng
mục tiêu. Mạng này có thể liên kết trực tiếp với node quản lý của giám sát viên hay
gián tiếp thông qua một điểm thu (Sink) và môi trường mạng công cộng như
Internet hay vệ tinh. Các node cảm biến không dây có thể được triển khai cho các
mục đích chuyên dụng như giám sát và an ninh; kiểm tra môi trường; tạo ra không
gian thông minh; khảo sát, chính xác hóa trong nông nghiệp; y tế;... Lợi thế chủ yếu
của chúng là khả năng triển khai hầu như trong bất kì loại hình địa lý nào kể cả các
môi trường nguy hiểm không thể sử dụng mạng cảm biến có dây truyền thống được.
Việc kết hợp các bộ cảm biến thành mạng lưới ngày nay đã tạo ra nhiều khả
năng mới cho con người. Các bộ vi cảm biến với bộ xử lý gắn trong và các thiết bị
vô tuyến hoàn toàn có thể gắn trong một kích thước rất nhỏ. Chúng có thể hoạt
động trong một môi trường dày đặc với khả năng xử lý tốc độ cao. Do đó, với mạng
cảm biến không dây ngày nay, người ta đã có thể khám phá nhiều hiện tượng rất
khó thấy trước đây.
Ngày nay, các mạng cảm biến không dây được ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực như các cấu trúc chống lại địa chấn, nghiên cứu vi sinh vật biển, giám sát việc
chuyên chở các chất gây ô nhiễm, kiểm tra hệ sinh thái và môi trường sinh vật phức
tạp, v.v...

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 3


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

1.2 Cấu trúc mạng WSN
1.2.1 Cấu trúc một node mạng WSN
Để xây dựng một mạng cảm biến trước hết phải chế tạo và phát triển các nút
cấu thành mạng nút cảm biến. Các node này phải thỏa mãn một số yêu cầu nhất
định tùy theo ứng dụng: Chúng phải có kích thước nhỏ, giá thành rẻ, hoạt động hiệu
quả về năng lượng, có các thiết bị cảm biến chính xác có thể cảm nhận, thu thập các
thông số môi trường, có khả năng tính toán và có bộ nhớ đủ để lưu dữ liệu, và phải
có khả năng thu phát sóng để truyền thông với các node trong mạng. Mỗi node cảm
ứng được cấu thành bởi 4 thành phần cơ bản, như ở hình 1.1, bộ cảm nhận(sensing
unit), bộ xử lý(aprocessing unit), bộ thu phát (a transciever unit), và bộ nguồn (a
power unit). Ngoài ra có thể có thể có thêm những thành phần khác tùy thuộc vào
từng ứng dụng như là hệ thống định vị (location finding system), bộ phát nguồn
(power generator) và bộ phận di động (mobilizer).

Hệ thống tìm vị trí

Thiết bị di động

Bộ cảm biến

Bộ xử lý
Thiết bị xử lý

Sensor ADC

Thiết bị nhớ

Bộ nguồn

Bộ thu

phát

Bộ sinh năng lượng

Hình 1.1.Các thành phần của một node cảm ứng
Các bộ phận cảm ứng (sensing unit) bao gồm cảm biến và bộ chuyển đổi
tương tự - số (ADC – Analog to Digital Converter). Dựa trên những hiện tượng
quan sát được, tín hiệu tương tự tạo ra bởi sensor được chuyển sang tín hiệu số bằng
bộ ADC, sau đó đưa vào bộ xử lý.
Bộ xử lý thường được kết hợp với bộ lưu trữ nhỏ (storage unit), quyết định
các thủ tục cho các node kết hợp với nhau để thực hiện nhiệm vụ định sẵn.
Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 4


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
Phần thu phát vô tuyến kết nối với các node mạng. Chúng gửi và nhận các
dữ liệu thu được từ chính nó hoặc các node lân cận tới các node khác hoặc tới sink.
Phần quan trọng nhất của một node mạng cảm ứng là bộ nguồn. Bộ nguồn có thể là
một số loại pin. Để các node có thời gian sống lâu thì bộ nguồn rất quan trọng, nó
phải có khả năng nạp điện từ môi trường như là năng lượng ánh sáng mặt trời.
Hầu hết các kỹ thuật định tuyến và các nhiệm vụ cảm ứng của mạng đều yêu
cầu có độ chính xác cao về vị trí, vì vậy cần phải có bộ định vị. Các bộ phận di
dộng đôi lúc cần để dịch chuyền các node cảm ứng khi cần thiết để thực hiện các
nhiệm vụ đã ấn định như cảm biến theo dõi sự chuyển động của con vật nào đó.
Tất cả những thành phần này cần phải phù hợp với kích cỡ từng module.
Ngoài kích cỡ ra các node cảm ứng còn một số ràng buộc nghiêm ngặt khác, như là
phải tiêu thụ ít năng lượng, hoạt động ở mật độ cao, có giá tành thấp, có thể tự lực
hoạt động và thích ứng với môi trường.

Các nghiên cứu gần đây phát triển thông tin công suất thấp với các node xử
lý giá thành thấp và khả năng tự phân bố sắp xếp, lựa chọn giao thức cho mạng, giải
quyết bài toán quan trọng nhất của mạng WSN là khả năng cung cấp năng lượng
cho các node bị giới hạn. Các mô hình mạng không dây, có mạch tiêu thụ năng
lượng thấp được ưu tiên phát triển. Hiệu quả sử dụng công suất của WSN về tổng
quan được dựa vào 3 tiêu chí:
• Chu kỳ hoạt động ngắn
• Xử lý dữ liệu nội bộ tại các node để giảm chiều dài dữ liệu, thời gian
truyền
• Mô hình mạng multihop làm giảm chiều dài đường truyền qua đó
giảm suy hao tổng cộng, giảm tổng công suất cho đường truyền
WSN được phân chia ra làm 2 loại, theo mô hình kết nối và định tuyến mà
các node sử dụng.
Loại 1
• Sử dung giao thức định tuyến động
• Các node tìm đường đi tốt nhất đến đích
• Vai trò của các node sensor này với các node kế tiếp như là các trạm
lặp (repeater)
• Khoảng cách rất lớn (hàng ngàn mét)
• Khả năng xử lý dữ liệu ở các node kế tiếp
Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 5


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
• Mạng phức tạp
Loại 2
• Mô hình đa điểm – điểm hay điểm – điểm, một kết nối radio đến node
•

•
•
•

trung tâm
Sử dụng giao thức định tuyến tĩnh
Một node không cung cấp thông tin cho các node khác
Khoản cách ngắn (và trăm mét)
Node chuyển tiếp không có khả năng xử lý dữ liệu cho các node kế

khác
• Hệ thống đơn giản
Tiêu chuẩn tần số đang được áp dụng cho WSN là IEEE 802.15.4. Hoạt động
tại tần số 2.4GHz trong công nghiệp, khoa học và y học (ISM), cung cấp đường
truyền với tốc độ lên đến 250Kbps ở khoảng cách 30 đến 200feet. Zigbee/IEEE
802.15.4 được thiết kế để bổ sung cho các công nghệ mạng không dây như
Bluetooth, Wifi, Ultrawideband(UWB), mục đích phục vụ cho các ứng dụng thương
mại.
Với sự ra đời của chuẩn Zigbee/IEEE 802.15.4, các hệ thống dần phát triển
theo hướng tiêu chuẩn, cho phép các cảm biến truyền thông tin qua kênh truyền
được tiêu chuẩn hóa
Nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực mạng mobile ad hoc(MANET). WSN tương
tự như MANET theo một vài đặt điểm. Cả 2 đều là chuẩn mạng wireless, multihop.
Tuy nhiên các ứng dụng và kỹ thuật của 2 hệ thống không giống nhau.
• Dạn thông thường của WSN là đa nguồn dữ liệu truyền đến nơi nhận,
khác hẳn điểm – điểm trong MANET.
• Các node trong WSN ít di động, nhưng ad hoc là node di động
• Trong WSN, dữ liệu từ các cảm biến chủ yếu từ các hiện tượng, ở thế
giới thực. Trong khi đó MANET chủ yếu là dữ liệu
• Nguồn giới hạn nên năng lượng của WSN được quản lý và sử dụng

hết sức chặt chẽ. Trong MANET có thể không có sự ràng buộc bởi
nguồn cung cấp do các thiết bị thông tin có thể được thay thế nguồn
cung cấp thường xuyên bởi người dùng.
• Số lượng node trong WSN lớn hơn gấp nhiều lần trong MANET

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 6


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
=> Do sự khác biệt giữa 2 mô hình giao thức mà các giao thức định tuyến
trong MANET không thể áp dụng hoàn toàn cho WSN. Tuy nhiên WSN có thể
được coi là một phần trong MANET (ad hoc)
1.2.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây
Giao tiếp không dây multihop: Khi giao tiếp không dây là kỹ thuật chính thì
giao tiếp trực tiếp giữa hai node sẽ có nhiều hạn chế do khoản cách hay các vật cản.
Đặc biệt là khi các node phát và node thu cách xa nhau thì cần công suất phải lớn,
vì vậy chúng ta cần các node trung gian làm node chuyển tiếp để giảm công suất
tổng thể. Do vậy các mạng cảm biến không dây cần phải dùng giao tiếp multihop.
Tự động cấu hình: Mạng cảm biến không dây cần phải cấu hình các thông số
một cách tự động. Các node có thể tự xác định vị trí địa lý cảu mình thông qua các
node khác (hay gọi là tự định vị)
Xử lý trong mạng và tập trung dữ liệu: Một vài mạng cảm biến dùng giao
thức xử lý tại node nguồn trung tâm, một số giao thức xử lý theo cấu trúc hay gọi là
xử lý dữ liệu tại các node. Thay vì gửi dữ liệu đến node chuyển tiếp, node sẽ xử lý
dữ liệu trước khi phát đi. Với dạng có cấu trúc, dữ liệu được xử lý tới mức tốt nhất
nhờ đó làm giảm được băng thông và năng lượng cần dùng
Các node cảm biến được triển khai trong một môi trường cảm biến (sensor
field) như hình 1.2. Mỗi node cảm biến được phát tán trong mạng có khả năng thu

thập dữ liệu và định tuyến dữ liệu về bộ thu nhận(sink) để chuyển tới người dùng
(user) và định tuyến các bản tin mang theo lệnh hay yêu cầu từ node Sink đến các
node cảm biến. Số liệu được định tuyến về phía bộ thu nhận (Sink) theo cấu trúc đa
điểm không có cơ sở hạ tầng nền tảng (Multihop Infrastructureless Architecture),
tức là không có các tram thu phát gốc hay các trung tâm điều khiển. Bộ thu nhận có
thể liên lạc trực tiếp tới trạm điều hành (task manager node) của người dùng hoặc
gián tiếp thông qua Internet hay vệ tinh.

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 7


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

Hình 1.2. Mô hình triển khai cá node cảm biến không dây
1.3 Đặc điểm của mạng cảm biến không dây
1.3.1 Kích thước vật lý nhỏ
Trong bất kỳ hướng phát triển công nghệ nào, kích thước và công suất tiêu
thụ luôn chi phối khả năng xử lý, lưu trữ và tương tác của các thiết bị cơ sở. Việc
thiết kế các phần cứng cho mạng cảm biến phải chú trọng đến giảm kích cỡ và công
suất tiêu thụ với yêu cầu nhất định về khả năng hoạt động. Việc sử dụng phần mềm
phải tạo ra các hiệu quả để bù lại các hạn chế của phần cứng.
1.3.2 Hoạt động đồng thời với độ tập trung cao
Phương thức hoạt động chính của các thiết bị trong mạng cảm biến là cảm
biến và vận chuyển các dòng thông tin với khối lượng xử lý thấp, gồm các hoạt
động nhận một lệnh, dừng, phân tích và đáp ứng lại. Ví dụ, thông tin cảm biến có
thể được thu nhận đồng thời bởi các cảm biến, được thao tác và truyền lên mạng.
Hoặc dữ liệu có thể được node cảm biến nhận từ các node cảm biến khác và được
hướng tới định tuyến đa liên kết hay liên kết cầu. Vì dung lượng bộ nhớ trong nhỏ

nên việc đệm một khối lượng lớn dữ liệu giữa dòng vào và dòng ra là không khả thi.
Hơn nữa, mỗi dòng lại tạo ra một số lượng lớn các sự kiện mức thấp xen vào hoạt
động xử lý mức cao. Một số hoạt động xử lý mức cao sẽ kéo dài trên nhiều sự kiện
thời gian thực. Do đó, các node mạng phải thực hiện nhiều công việc đồng thời và
cần phải có sự tập trung xử lý cao độ.

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 8


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
1.3.3 Khả năng liên kết vật lý và phân cấp điều khiển hạn chế
Số lượng các bộ điều khiển độc lập, các khả năng của bộ điều khiển, sự tinh
vi của liên kết xử lý - lưu trữ - chuyển mạch trong mạng cảm biến thấp hơn nhiều
trong các hệ thống thông thường. Điển hình, bộ cảm hay bộ truyền động (actuator)
cung cấp một giao diện đơn giản trực tiếp tới một bộ vi điều khiển chip đơn. Ngược
lại, các hệ thống thông thường, với các hoạt động xử lý phân tán, đồng thời kết hợp
với một loạt các thiết bị trên nhiều mức điều khiển được liên hệ bởi một cấu trúc
bus phức tạp. Các hạn chế về kích thước và công suất, khả năng định hình vật lý
trên vi mạch bị giới hạn có chiều hướng cần hỗ trợ quản lý dòng đồng thời, tập
trung nhờ bộ xử lý kết hợp
1.3.4 Tính đa dạng trong thiết kế và sử dụng
Các thiết bị cảm biến được nối mạng có khuynh hướng dành riêng cho ứng
dụng cụ thể, tức là mỗi loại phần cứng chỉ hỗ trợ riêng cho ứng dụng của nó. Vì có
một phạm vi ứng dụng cảm biến rất rộng nên cũng có thể có rất nhiều kiểu thiết bị
vật lý khác nhau. Với mỗi thiết bị riêng, điều quan trọng là phải dễ dàng tập hợp các
thành phần phần mềm để có được ứng dụng từ các thành phần phần cứng. Như vậy,
các loại thiết bị này cần một sự điều chỉnh phần mềm ở một mức độ nào đó để có
được hiệu quả sử dụng phần cứng cao. Môi trường phát triển chung là cần thiết để

cho phép các ứng dụng riêng có thể xây dựng trên một tập các thiết bị mà không
cần giao diện phức tạp. Ngoài ra, cũng có thể chuyển đổi giữa phạm vi phần cứng
với phần mềm trong khả năng công nghệ.
1.3.5 Hoạt động tin cậy
Các thiết bị có số lượng lớn, được triển khai trong phạm vi rộng với một ứng
dụng cụ thể. Việc áp dụng các kỹ thuật mã hóa sửa lỗi truyền thống nhằm tăng độ
tin cậy của các đơn vị riêng lẻ bị giới hạn bởi kích thước và công suất. Việc tăng độ
tin cậy của các thiết bị lẻ là điều cốt yếu. Thêm vào đó, chúng ta có thể tăng độ tin
cậy của ứng dụng bằng khả năng chấp nhận và khắc phục được sự hỏng hóc của
thiết bị đơn lẻ. Như vậy, hệ thống hoạt động trên từng node đơn không những mạnh
mẽ mà còn dễ dàng phát triển các ứng dụng phân tán tin cậy.

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 9


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
1.4 Kiến trúc mạng cảm biến không dây
Trong mạng cảm ứng, dữ liệu sau khi được thu thập bởi các nút sẽ được định
tuyến gửi đến sink. Sink sẽ gửi dữ liệu đế người dùng đầu cuối thông qua internet
hay vệ tinh. Kiến trúc giao thức được sử dụng bởi node gốc và các node cảm biến
Kiến trúc giao thức này kết hợp giữa công suất và chọn đường, kết hợp số
liệu các giao thức mạng, sử dụng công suất hiệu quả với môi trường vô tuyến và sự
tương tác giữa các node cảm biến. Kiến trúc giao thức bao gồm lớp vật lý, lớp liên
kết dữ liệu, lớp mạng, lớp giao vận, lớp ứng dụng, phần quản lý công suất, phần
quản lý di động và phần quản lý nhiệm vụ.

Hình 1.3.Kiến trúc giao thức của mạng cảm biến
Tuỳ theo nhiệm vụ cảm biến, các kiểu phần mềm ứng dụng có thể được xây

dựng và sử dụng trên lớp ứng dụng. Lớp giao vận giúp duy trì dòng số liệu khi các
ứng dụng của mạng cảm biến yêu cầu. Lớp mạng tập trung vào việc định tuyến số
liệu được cung cấp bởi lớp giao vận. Do môi trường có nhiễu và các node cảm biến
có thể di động được, giao thức MAC phải được tính toán về năng lượng và tối thiểu
hóa va chạm trong việc phát quảng bá với các node lân cận. Lớp vật lý sử dụng các
kỹ thuật điều chế, truyền và nhận cần thiết đơn giản nhưng mạnh mẽ. Thêm vào đó,
các mặt bằng quản lý năng lượng, di động và nhiệm vụ điều khiển sự phân phối
năng lượng, phối hợp di chuyển và nhiệm vụ giữa các node cảm biến. Các mặt bằng

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 10


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
này giúp cho các node cảm biến có thể phối hợp trong nhiệm vụ cảm biến và giảm
được tổng năng lượng tiêu thụ.
Mặt bằng quản lý năng lượng quản lý việc một node cảm biến sử dụng năng
lượng của nó như thế nào. Ví dụ, node cảm biến có thể tắt bộ phận nhận sau khi
nhận một bản tin từ một trong các node lân cận. Điều này có thể tránh được việc
nhận bản tin tới hai lần. Ngoài ra, khi mức năng lượng của node cảm biến thấp,
node cảm biến sẽ thông báo tới tất cả các node lân cận rằng mức năng lượng thấp
của nó đã thấp nên nó không thể tham gia vào việc định tuyến cho các bản tin. Năng
lượng còn lại được dự trữ cho việc cảm biến. Mặt bằng quản lý di động dò tìm và
ghi lại chuyển động của node cảm biến, vì thế một tuyến đường hướng tới node user
luôn được duy trì và các node cảm biến có thể theo dõi được các node cảm biến lân
cận. Với việc nhận biết được các node cảm biến lân cận, node cảm biến có thể cân
bằng giữa nhiệm vụ và năng lượng sử dụng. Mặt bằng quản lý nhiệm vụ cân bằng
và sắp xếp nhiệm vụ cảm biến cho một vùng cụ thể. Không phải tất cả các cảm biến
trong vùng đó được yêu cầu thực nhiệm vụ cảm nhận tại cùng một thời điểm. Kết

quả là một vài node cảm biến thực hiện nhiệm vụ nhiều hơn các node khác tuỳ theo
mức năng lượng của chúng. Những mặt quản lý này rất cần thiết, như vậy, các node
cảm biến có thể làm việc cùng với nhau để có hiệu quả về mặt năng lượng, có thể
định tuyến số liệu trong một mạng cảm biến di động và chia sẻ tài nguyên giữa các
node cảm biến. Nếu không, mỗi node cảm biến sẽ chỉ làm việc một cách đơn lẻ.
Xuất phát quan điểm xem xét trong toàn mạng cảm biến, sẽ hiệu quả hơn nếu các
node cảm biến có thể hoạt động hợp tác với nhau, như thế cũng có thể kéo dài tuổi
thọ của mạng.
1.4.1 Lớp ứng dụng
Mặc dù nhiều lĩnh vực ứng dụng cho mạng cảm biến được vạch rõ và được
đề xuất, các giao thức lớp ứng dụng còn tiềm tàng cho mạng cảm biến vẫn còn là
một vùng rộng lớn chưa được khám phá. Trong lớp ứng dụng có ba giao thức quan
trọng là giao thức quản lý cảm biến SMP (Sensor Management Protocol), giao thức
phân nhiệm vụ và quảng cáo số liệu TADAP (Task Assignment and Data
Advertisement Protocol), giao thức truy vấn cảm biến và phổ biến số liệu SQDDP
(Sensor Query and Data Dissemination Protocol), rất cần thiết cho mạng cảm biến
Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 11


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
trên cơ sở những sơ đồ được đề xuất có liên quan tới những lớp khác và các lĩnh
vực ứng dụng mạng cảm biến. Tất cả các giao thức lớp ứng dụng này đều là những
vấn đề nghiên cứu có tính mở.
1.4.2 Lớp giao vận
Lớp giao vận cung cấp các dịch vụ tổ chức liên lạc đầu cuối từ các node cảm
biến có báo cáo cần chuyển tới node thu nhận (Sink) và node người sử dụng. Lớp
giao vận đặc biệt cần thiết khi hệ thống có kế hoạch truy nhập thông qua Internet
hoặc những mạng bên ngoài khác. Giao thức TCP với cơ chế cửa sổ truyền dẫn

chưa phù hợp với đặc trưng của môi trường mạng cảm biến hiện nay. Do đó, việc
thiết lập một liên kết đầu cuối từ các node cảm biến trực tiếp đến node quản lý của
người sử dụng là không hiệu quả. Phương pháp phân tách TCP là cần thiết để mạng
cảm biến tương tác với các mạng khác ví dụ như Internet. Trong phương pháp này,
kết nối TCP được sử dụng để liên lạc giữa node quản lý của người sử dụng và node
thu nhận (Sink) và một giao thức lớp giao vận phù hợp với môi trường mạng cảm
biến được sử dụng cho truyền thông giữa node thu nhận và các node cảm biến. Kết
quả là truyền thông giữa node người sử dụng và node thu nhận có thể sử dụng giao
UDP hoặc TCP thông qua Internet hoặc qua vệ tinh. Mặt khác, việc truyền thông
giữa node thu nhận và các node cảm biến chỉ sử dụng hoàn toàn các giao thức kiểu
như UDP, bởi vì các node cảm biến có bộ nhớ hạn chế.
Không giống các giao thức kiểu như TCP, các phương pháp truyền thông
đầu cuối (end to end) trong mạng cảm biến không địa chỉ toàn cục. Các phương
pháp này dựa trên việc đặt tên thuộc tính cơ sở để chỉ ra điểm đích của gói số liệu.
Các nhân tố như tiêu thụ năng lượng, khả năng mở rộng và các đặc trưng như định
tuyến tập trung số liệu khiến cho mạng cảm biến cần phải có những cơ chế khác
trong lớp giao vận. Yêu cầu này nhấn mạnh sự cần thiết của những loại giao thức
mới ở lớp giao vận.
1.4.3 Lớp mạng
Việc định tuyến trong mạng cảm biến phải đối mặt với rất nhiều thách thức
như mật độ các node dày đặc, hạn chế về năng lượng … Do vậy thiết kế lớp mạng
trong mạng cảm biến phải tuân thủ các nguyên tắc sau:
 Hiệu quả về năng lượng luôn được xem là vấn đề quan trọng hàng đầu
Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 12


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
 Các mạng cảm biến gần như là tập trung dữ liệu

 Viêc tập hợp dữ liệu chỉ được thực thi khi nó không cản trở hoạt động
hợp tác của các node cảm biến
 Phải có cơ chế đại chỉ theo thuộc tính cà biết về vị trí
Có rất nhiều giao thức định tuyến được thiết kế cho mạng cảm biến không
dây. Nhìn tổng quan, chúng được chia thành ba loại dựa trên cấu trúc mạng, đó là
định tuyến ngang hàng, định tuyến phân cấp, định tuyến dựa théo vị trí. Xét theo
hoạt động thì chúng được chia thành định tuyến dựa trên đa đường (multipathbased), định tuyến theo đường truy vấn (query-based), định tuyến thỏa thuận
(negotiation-based), định tuyến theo chất lượng dịch vụ (Qos-Quanlity of Service),
định tuyến kết hợp (coherent-based). Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ các giao thức định
tuyến ở chương sau.
1.4.4 Lớp liên kết số liệu
Lớp kết nối số liệu chịu trách nhiệm cho việc ghép các luồng dữ liệu, dò
khung dữ liệu, điều khiển truy nhận và sửa lỗi môi trường. Vì môi trường có tạp âm
và các node cảm biến có thể di động, giao thức điều khiển truy nhập môi trường
(MAC – Media Access Control) phải xét đến vấn đề công suất và phải có khả năng
tối thiểu hóa việc va chạm với thông tin quảng bá của các node lân cận.
1.4.5 Lớp vật lý
Lớp vật lý chịu trách nhiệm lựa chọn tần số, tạo tần số mang, tách sóng, điều
chế và mã hoá số liệu. Kế hoạch chọn tần số đã được trình bày trong bảng 1.2. Việc
tạo tần số và tách sóng thuộc phạm vi thiết kế phần cứng và bộ thu phát nên sẽ
không được xem xét ở đây. Các phần tiếp theo sẽ chú trọng về các hiệu ứng phát
sóng, hiệu suất năng lượng và các phương pháp điều chế trong mạng cảm biến.
Hiển nhiên là truyền thông vô tuyến với khoảng cách xa là rất tốn kém xét cả
về năng lượng và độ phức tạp của hoạt động. Trong khi thiết kế lớp vật lý cho mạng
cảm biến, việc tối thiểu hoá năng lượng được coi là rất quan trọng, ngoài ra còn các
vấn đề về suy hao, phát tán, vật cản, phản xạ, nhiễu, các hiệu ứng fading đa đường.
Thông thường, công suất đầu ra tối thiểu để chuyển một tín hiệu qua một khoảng
cách d tỷ lệ với dn , trong đó 2 ≤ n < 4. Số mũ n gần 4 với antenna tầm thấp và các
kênh gần mặt đất điển hình trong mạng cảm biến. Nguyên nhân là do sự triệt tiêu
một phần tín hiệu bởi tia phản xạ mặt đất. Để giải quyết vấn đề này, người thiết kế

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 13


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
phải hiểu rõ các đặc tính đa dạng cố hữu và khai thác chúng một cách triệt để. Ví
dụ, truyền thông qua nhiều bước nhảy trong mạng cảm biến có thể vượt qua một
cách hiệu quả các vật chắn và các hiệu ứng suy hao đường truyền nếu mật độ node
mạng đủ lớn. Tương tự, trong khi suy hao đường truyền và dung lượng kênh hạn
chế độ tin cậy của số liệu thì nhờ đó ta có thể sử dụng lại tần số theo không gian .
Dải tần (kHz)

Tần số trung tâm (kHz)

6765 - 6795

6780

12.553 - 13.567

14

26.957 - 27.283

27

40.66 - 40.70

40.68

433.05 - 434.79

433.92

902 - 928

915

2400 - 2500

2450

5725 - 5875

5800

24 - 24.25

24

61 - 61.5

61.25

122 - 123

122.5

244 - 246

245

Bảng 1.1 Các dải tầng dành cho các ứng dụng Công nghiệp, khoa học và y tế ISM
Việc lựa chọn phương thức điều chế tốt để là vấn đề quyết định đối với sự tin
cậy trong truyền thông của mạng cảm biến. Trong khi một phương pháp điều chế cơ
Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 14


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
số M có thể giảm có thể giảm thời gian truyền dẫn bằng việc gửi nhiều bit trên một
kí hiệu thì nó lại làm tăng độ phức tạp của mạch điện và tăng công suất vô tuyến.
Với điều kiện công suất khởi kích vượt trội thì phương pháp điều chế cơ số hai có
hiệu quả về năng lượng hơn. Vì thế, phương pháp điều chế cơ số M chỉ có lợi với
các hệ thống có công suất khởi kích thấp.
1.5 Kỹ thuật truyền dẫn không dây
Mạng WSN có thể sử dụng một số công nghệ truyền dẫn không dây được
thiết kế sẵn (Wireless COTS) như là Blutooth/Personal Area Networks (PAN),
ZigBee, Wireless Lan (WLAN), hostspots, broadband Wireless acecss (BWA)/
Wimax, và 3G
1.5.1 Quá trình truyền sóng
Truyền sóng radio dùng trong mạng WSN thường dưới dạng trực tiếp hay
không gian tự do. Sóng phát ra từ nguồn, đi theo tất cả các hướng theo đường thẳng,
năng lượng thay đổi theo tỉ lệ nghịch với khoảng cách , suy hao môi trường không
phải là không gian tự do (như cáp đồng trục, vật liệu xây dựng, tòa nhà, vật cản…) .

Hình 1.4.Mô hình truyền sóng
Có thể chia làm 3 thông số ảnh hưởng đến qua trình truyền sóng:

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 15


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây
• Phản xạ (Reflection): sóng có bước sóng đủ lớn so sánh được với vậy
thể, bề mặt nhẵn. Sự phản xạ xảy ra từ bề mặt trái đất, tòa nhà hay
tường…
• Nhiễu xạ(Diffaction): đường truyền radio từ máy phát đến máy thu bị
cản trở bởi bề mặt vật thể có nhiều đỉnh, góc nhọn.
• Sự phân bố rộng rãi (Scattering): các vật thể có kích thước nhỏ hơn
bước sóng nằm trên đường truyền sóng. Các bè mặt nhám, gồ ghề,
nhỏ có thẻ gây ra hiện tượng này.
Những hiện tượng này dây ra sự méo dạng và giảm công suất tín hiệu. Sự
dao động năng lượng tín hiệu gây ra do tín hiệu thu được là sự kết hợp sóng phản xạ
từ các hướng khác nhau và các thành phần nhiễu xạ, phân bố rải với tín hiệu hướng
trực tiếp. Gọi là nhiễu đa đường (multipath). Điều này ảnh hưởng đến cả máy thu di
động lẫn cố định, máy thu đặt trong nhà hay ngoài trời. Sự suy hao do đặc tính sóng
điện từ suy hoa theo khoảng cách gọi là large-scale, sự suy giảm do sự di chuyển
máy thu, phản xạ, tán sắc hay phân bố rải gọi là small-scale.
Đặc tính kênh truyền thay đổi theo không gian và thời gian. Tất cả các hiện
tượng nói trên ảnh hưởng khá lớn đến công suất máy thu nhận được, dù là thiêt bị
cố định, tín hiệu thu được vẫn có thể bị suy giảm bởi vì sự di chuyển của các vật thể
xung quanh
Dạng vật liệu
Gỗ
Gạch
Bê tông

Đá voi, thạch cao
Sàn bằng gỗ

Tần số

Suy hao truyền dẫn (dB)

800 MHz

4–7

5 – 6 GHz

9 – 18

4 – 6 GHz

14

2,4 GHz

5

5 GHz

5 – 10

2,4 GHz

3

5 GHz

5

5 GHz

9

Sàn bằng bê tông
900 GHz
13
Bảng 1.2 Trích dẫn một số suy hao đường truyền do vật liệu làm theo tần số

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 16


Tìm hiểu một số giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây

Hình 1.5.Minh họa đường truyền sóng
Máy thu nhận được nhiều tín hiệu cùng lúc tín hiệu gốc và phản xạ, tán
sắc(như hình 1.5), do đó có thể không phân biệt được tín hiệu cần thu. Tuy nhiên,
dời anten máy phát hoặc máy thu khỏi vị trí hiện tại một vài mét có thể cải thiện
đáng kể chất lượng tín hiệu. Vấn đề đa đường trong cao tần có thể bớt ảnh hưởng
bằng cách nâng cao chất lượng của các thiết kế sau:
•
•
•

•

Thiết kế hệ thống vô tuyến
Thiết kế hệ thống anten
Dùng dạng tín hiệu điều chế thích hợp
Môi trường, các tòa nhà cũng ảnh hưởng lớn tới qua trình truyền sóng

Ngoài ra còn có các can nhiễu lẫn nhau giữa các kỹ thuật khác nhau. Ví dụ
chuẩn IEEE 802.15.1 Blutooth có thể can nhiễu cới chuẩn IEEE 802.11b/g.
1.5.2 Các công nghệ không dây
Có nhiều giao thức không dây, được sử dụng khá rộng rãi là IEEE 802.15.1
(Blutooth), IEEE 802.11 a/b/g/n wireless LAN, IEEE 802.15.4 (ZigBee), Manscope IEEE 802.16 (WiMax) và kỹ thuật nhận dạng bằng sóng vô tuyến (RFID).
Mỗi tiêu chuẩn có các ưu điểm và hạn chế riêng. Hình 1.6 mô tả vài giao
thức truyền dẫn không dây

Hồ Tấn Hải – K14TMT

Trang 17