Mạng Cảm biến Không Dây

Mạng cảm biến không dây và bài
toán bao phủ đối tượng


Mục lục
• Tổng quan về mạng cảm biến không dây
• Ứng dụng của mạng cảm biến không dây
• Các thế mạnh, hạn chế
• Các bài toán bao phủ
• Bài toán bao phủ đối tượng


Tổng quan
Cảm biến
• Bộ thu phát
• Chuyển các tín hiệu vật lí như nhiệt độ, độ ẩm, độ sáng,
chuyển động, âm thanh,… thành các tín hiệu điện tử
Các nút cảm biến
• Đơn vị cơ bản trong mạng cảm biến
• Bao gồm: cảm biến tích hợp, bộ xử lí, bộ nhớ, bộ thu
phát, và nguồn


Mạng cảm biến không dây
• Gồm nhiều nút cảm biến
• Các nút cảm biến được đặt trong hoặc gần vùng cần thăm dò,
triển khai tương tự mạng adhoc
• Giao tiếp không dây:
– Bluetooth
– Hồng ngoại
– Sóng radio

• Mạng được triển khai trong các khu vực khó khăn về địa lí
• Có khả năng tự cấu hình mạng


Ứng dụng
Môi trường – Thiên nhiên
• Thăm dò môi trường sống
• Cảnh báo cháy rứng
• Thăm dò nguồn nước
• Biến đổi khí hậu


WSN applications
Công nghiệp
• Kiểm soát tuổi thọ máy móc
• Logistics:
– Dò tìm đối tượng (Tìm sản phẩm, người đi lạc
trong phạm vi mạng,…)
– Phát hiện thay đổi trong môi trường/máy móc


WSN applications
Quân sự:
• Dò tìm kẻ địch, thăm dò địa hình
• Phát hiện mục tiêu
• Kiểm soát, thăm dò và quan sát biên giới
• Phát giác các vùng bị tấn công hóa – sinh học


Mạng cảm biến không dây

Các đặc điểm:
• Giá thành thấp
• Dễ triển khai
• Giới hạn về năng lượng => ảnh hưởng tuổi thọ mạng
• Giới hạn về năng lực tính toán


Các vấn đề tồn tại trong bảo phủ mạng
• Khả năng của nút cảm biến
• Địa hình
• Area coverage
• Target coverage


Target coverage – Bao phủ đối tượng

- Tiết kiệm năng lượng
- Duy trì tuổi thọ mạng
- Nhiều phương án
truyền tín hiệu


Target coverage – Bao phủ đối tượng



Thuật toán tham lam
• Chuyển gói tin đến nút tiếp theo
– Nút này gần nút đích nhất trong các nút lân cận
– Gần đích hơn so với nút gửi gói tin

destination
( xd , y d )

……
( x5 , y5 )

( x1 , y1 )

( xs , y s )
source

( x3 , y3 )

( x4 , y 4 )

( x6 , y 6 )

( xn , y n )


Các lỗ hổng truyền tin trong mạng cảm biến
không dây
•

Giới hạn lân cận
– Không còn nút nào gần với nút đích hơn nút gửi tin
⇒ stuck node

•

Lỗ hổng truyền tin:
– Do có sự xuất hiện của các yếu tố địa lí như núi đồi, sông hồ.
– Các nút cảm biến trong vùng vận hành nhiều sẽ hết năng lượng trước.
– Bị ảnh hưởng bởi thiên tai.