Giải pháp định tuyến tiết kiệm năng lượng trong mạng cảm biến

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vi
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... ix
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY .................4
1.1. Khái niệm về mạng cảm biến không dây .............................................................4
1.2 Cấu trúc mạng WSN .............................................................................................5
1.2.1 Cấu trúc 1 node mạng WSN ...................................................................... 5
1.2.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây .......................................................... 7
1.3. Vấn đề năng lượng tiêu thụ trong mạng cảm biến không dây .............................8
1.3.1 Khái niệm và phân loại các giao thức định tuyến cho mạng cảm biến
không dây ........................................................................................................... 8
1.3.2. Thước đo định tuyến ................................................................................. 9
1.3.3 Đặc điểm của mạng cảm biến không dây ảnh hưởng đến vấn đề định
tuyến ............................................................................................................... 10
1.4 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây...................................................11
1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề định tuyến trong mạng cảm biến không dây 14
1.5.1 Thời gian sống bên ngoài ........................................................................ 14
1.5.2 Sự đáp ứng ............................................................................................... 14
1.5.3 Tính chất mạnh (Robustness) .................................................................. 15
1.5.4 Hiệu suất (Synergy) ................................................................................. 15
1.5.5 Tính mở rộng (Scalability) ...................................................................... 15
1.5.6 Tính không đồng nhất (Heterogeneity) ................................................... 15
1.5.7 Tự cấu hình .............................................................................................. 15
1.5.8 Tự tối ưu và tự thích nghi ........................................................................ 16
1.5.9 Thiết kế có hệ thống ................................................................................ 16
1.5.10 Cách biệt và bảo mật ............................................................................. 16

i

1.6. Cơ chế truyền thông trong mạng cảm biến không dây.........................................16
1.6.1. Mô hình truyền thông Điểm-Điểm ......................................................... 17
1.6.2. Mô hình truyền thông Điểm - Đa điểm .................................................. 17
1.6.3. Mô hình truyền thông Đa điểm - Điểm .................................................. 19
1.7 Ứng dụng của mạng WSN ..................................................................................21
1.8 Kết luận chương..................................................................................................21
CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI THUẬT ĐỊNH TUYẾN TIẾT KIỆM NĂNG
LƯỢNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY .......................................23
2.1. Các giao thức định tuyến phẳng, trung tâm dữ liệu ...........................................23
2.1.1. Giao thức định tuyến Flooding ............................................................... 23
2.1.2. Giao thức định tuyến Gossiping ............................................................. 24
2.1.3. Giao thức định tuyến đối với thông tin thông qua đàm phán (SPIN) .... 25
2.1.4. Giao thức định tuyến lan truyền trực tiếp (Directed Diffusion) ............. 26
2.1.5. Đánh giá .................................................................................................. 28
2.2 Các giao thức định tuyến dựa trên sự phân cụm .................................................29
2.2.1. Giao thức LEACH .................................................................................. 29
2.2.2. Giao thức PEGASIS ............................................................................... 30
2.2.3. Giao thức TEEN ..................................................................................... 31
2.2.4. Đánh giá .................................................................................................. 33
2.3. Giao thức cây thu thập dữ liệu CTP ...................................................................34
2.3.1 Thước đo định tuyến được sử dụng trong giao thức CTP ....................... 35
2.3.2 Cấu trúc các bản tin trong giao thức CTP ............................................... 36
2.3.2.1 Bản tin dữ liệu................................................................................ 36
2.3.2.2 Bản tin điều khiển .......................................................................... 38
2.3.2.3 Bản tin xác nhận ............................................................................ 39
2.3.3 Các thành phần chính của giao thức CTP ............................................... 39
2.3.4 Điểm yếu của giao thức CTP................................................................... 40
2.4 Bài toán định tuyến cây thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng ..........41
2.5 Kết luận chương ..................................................................................................44

ii


CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIAO THỨC CÂY
THU THẬP DỮ LIỆU TRONGMẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY ................45
3.1 . Hệ điều hành Contiki .........................................................................................45
3.2 Thực thi giao thức EACTP trên hệ điều hành Contiki ........................................46
3.3 Đánh giá giao thức EACTP dựa trên mô phỏng .................................................54
3.3.1. Các thước đo đánh giá ............................................................................ 55
3.3.1.2 Tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ liệu .......................................................55
3.3.1.3 Sự cân bằng năng lượng giữa các nút trong mạng ..........................55
3.3.1.4 Thời gian sống của mạng ................................................................56
3.3.2. Cài đặt mô phỏng.................................................................................... 56
3.3.3 Trình tự các bước mô phỏng các nút mạng cảm biến ............................. 57
3.3.4 Mô hình đánh giá mô phỏng 1 ............................................................... 62
3.3.4.1 Kịch bản đánh giá ..............................................................................62
3.3.4.2 Kết quả đánh giá ..............................................................................63
3.3.5 Mô hình đánh giá mô phỏng 2 ................................................................. 66
3.3.5.1 Kịch bản đánh giá ..............................................................................66
3.3.5.2 Kết quả đánh giá ................................................................................67
3.4. Kết luận chương .................................................................................................69
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TIẾT KIỆM NĂNG
LƯỢNG TRONG BỘ ĐO NĂNG LƯỢNG..........................................................70
4.1. Thiết kế...............................................................................................................70
4.1.1. Khối đo dòng điện .................................................................................. 71
4.1.2. Khối đo điện áp ...................................................................................... 74
4.1.3. Khối hiển thị LCD .................................................................................. 75
4.1.4. Khối TUmote .......................................................................................... 76
4.1.5. Module giao tiếp Ethernet ...................................................................... 77

4.1.6. Board Arduino ........................................................................................ 78
4.2. Thiết kế phần mềm .............................................................................................80
4.2.1. Lý thuyết đo lường công suất điện ......................................................... 80

iii


4.2.1.1. Định nghĩa công suất.........................................................................80
4.2.1.3. Điện áp và dòng điện hiệu dụng: Urms, Irms ...................................81
4.2.1.4. Công suất phản kháng: Q ..................................................................81
4.2.1.4. Hệ số công suất: Cos φ......................................................................81
4.2.1.5. Công suất biểu kiến: S ......................................................................82
4.2.3. Thuật toán đo công suất .......................................................................... 82
4.2.3.1. Tính công suất thực (P) .....................................................................82
4.2.3.2. Tính điện áp hiệu dụng (Urms) .........................................................82
4.2.3.3. Tính dòng điện hiệu dụng (Irms) ......................................................83
4.2.3.4. Tính công suất biểu kiến (S) .............................................................83
4.2.3.5. Tính hệ số công suất (Cos φ) ............................................................83
4.3 Kết quả thử nghiệm .............................................................................................83
4.4 Kết luận chương ..................................................................................................86
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN .............................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................90
PHỤ LỤC .................................................................................................................92

iv


DANH MỤC VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Từ gốc

ACK
Acknowledgement

Nghĩa tiếng việt
Bản tin xác nhận

ADV

ADVertisement

Bản tin thông báo

ANR

Alive Node Ratio

Tỷ lệ nút sống

Balanced Collection Tree

Giao thức cây thu thập dữ liệu cân

Protocol

bằng tải

CTP

Collection Tree Protocol

Cây thu thập dữ liệu Tỷ lệ chuyển

DDR

Data Delivery Ratio

Phát dữ liệu

ETX

Expected Transmission

Số lần truyền kỳ vọng

EACTP

Energy Aware Collection Tree
EACTP

Giao thức cây thu thập dữ liệu nhận
thức về năng lượng

EI

Energy Indicator

Mức cân bằng chỉ số năng lượng

EIB

Energy Indicator Balance

Trạng thái năng lượng

ES

Energy State

Định tuyến nhận thức năng lượng

EAR

Energy Aware Routing

Định tuyến thích ứng vị trí

GAF

Geographic Adaptive Fidelity

MAC

Media Access Control

Chỉ số chất lượng liên kết

MANET

Mobile Ad-hoc Network

Mạng truyền thông năng lượng thấp

MECN

Minimum Energy Communication
Network Power-Efficient

Hệ thống thu thập thông tin cảm biến
hiệu quả năng lượng

UDI

UDG with Distance Interference

TEEN

Threshold sensitive Energy
Efficient sensor Network

Mạng cảm biến hiệu quả về năng
lượng dựa trên các ngưỡng

SINR

Signal-to-Interference Plus Noise

Tín hiệu trên nhiễu thêm tạp âm

BRE

UDG

Mô hình UDG với nhiễu khoảng cách

Đồ thị vòng tròn đơn vị
Unit Disk Graph

TTL

Time To Live

Thời gian sống

SPIN

Sensor Protocols for Information
via Negotiation

Các giao thức định tuyến thông qua
thương lượng

Physical layer Random Access

Lớp vật lý

PHY

v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Mô hình mạng cảm biến thông thường .......................................................4
Hình 1.2: Thiết bị “mote” của Berkeley ................................................................................ 5
Hình 1.3: Các thành phần của một nút cảm ứng .................................................................... 6
Hình 1.4: Mô hình mạng cảm biến không dây với các nút cảm biến phân bố rải rác trong
trường cảm biến. .................................................................................................................... 9
Hình 1.5: Kiến trúc giao thức của mạng cảm biến. ............................................................. 12
Hình 1.6. Mô hình truyền thông Điểm – Điểm .................................................................... 17
Hình 1.7. Mô hình truyền thông Điểm – Đa điểm ............................................................... 17
Hình 1.8. Mô hình truyền thông Đa điểm – điểm ................................................................ 19
Hình 1.9. ETX trong mạng có 5 nút. .................................................................................. 20
Hình 2.1: Định tuyến Flooding. ........................................................................................... 23
Hình 2.2: Giao thức SPIN. ................................................................................................... 26
Hình 2.3: Hoạt động của giao thức Directed Diffusion. ...................................................... 27
Hình 2.4: Kiến trúc phân cấp dựa trên các cụm. .................................................................. 30
Hình 2.5: Cấu trúc chuỗi của PEGASIS. ............................................................................. 31
Hình 2.6: Kiến trúc phân cấp trong giao thức TEEN. ......................................................... 32
Hình 2.7: Cấu trúc liên kết mạng được xây dựng theo giao thức CTP. ............................... 35
Hình 2.8: ETXlink của một liên kết....................................................................................... 35
Hình 2.9: Cấu trúc bản tin dữ liệu........................................................................................ 36
Hình 2.10: Cấu trúc bản tin điều khiển. ............................................................................... 38
Hình 2.11: Các thành phần chính của giao thức CTP. ........................................................ 39
Hình 2.13: Ví dụ minh họa cấu trúc hình học của bài toán định tuyến EACTP. ................. 43
Hình 3.1: Các thành phần chính của giao thức EACTP. ..................................................... 47
Hình 3.2: Quá trình xử lý sự kiện lớp ứng dụng gửi một bản tin dữ liệu. ........................... 49
Hình 3.3: Quá trình xử lý sự kiện nút nhận một bản tin dữ liệu .......................................... 50
Hình 3.4 Lưu đồ thuật toán xử lý sự kiện nút nhận bản tin ACK hoặc Timeout. ................ 51
Hình 3.5: Quá trình xử lý sự kiện nút nhận một bản tin điều khiển. ................................... 52
Hình 3.6: Lưu đồ thuật toán Thêm/Cập nhật của nút lân cận. ............................................. 53
Hình 3.7: Mô hình mô phỏng một cụm gồm 30 nút. ........................................................... 62

vi


Hình 3.8: So sánh tỷ lệ các nút còn sống trong mạng. ......................................................... 64
Hình 3.9: So sánh tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ liệu. ........................................................... 64
Hình 3.10: So sánh sự cân bằng năng lượng giữa các nút mạng. ........................................ 65
Hình 3.11: Mô hình mô phỏng một cụm nhỏ gồm 10 nút. .................................................. 66
Hình 3.12: So sánh tỷ lệ giữa các nút mạng còn sống ......................................................... 67
Hình 3.13: So sánh tỷ lệ chuyển phát bản tin dữ liệu .......................................................... 68
Hình 3.14: So sánh sự cân bằng năng lượng giữa các nút mạng. ........................................ 68
Hình 4.1. Sơ đồ khối thiết bị đo năng lượng điện chuẩn Zigbee ......................................... 70
Hình 4.2. Sơ đồ khối thiết bị Gateway................................................................................. 71
Hình 4.3. Cảm biến dòng SCT-013-030 .............................................................................. 71
Hình 4.4. Sơ đồ nguyên lý của SCT-013-030. ..................................................................... 72
Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến dòng ................................................................. 73
Hình 4.6. Adapter AC-AC ................................................................................................... 74
Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp ..................................................................... 75
Hình 4.8. Màn hình LCD ..................................................................................................... 75
Hình 4.9. nút cảm biến không dây TUmote ......................................................................... 77
Hình 4.10. module Ethernet shield ...................................................................................... 77
Hình 4.11. Board Arduino Uno ........................................................................................... 78
Hình 4.12. Giao diện Arduino IDE ...................................................................................... 79
Hình 4.13. thử nghiệm đo công suất của bóng đèn 60W ..................................................... 84
Hình 4.14. Kết quả đo bằng thiết bị đo Kerde TW- 270...................................................... 84
Hình 4.15: Mô hình triển khai 4 thiết bị TU-SPM............................................................... 86

vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Các tham số mô phỏng ........................................................................................ 56
Bảng 3.2: Kịch bản đánh giá mô phỏng 1............................................................................ 62

Bảng 3.3: Kịch bản đánh giá mô phỏng 2 ............................................................... 75
Bảng 4.1: Thông số kĩ thuật của SCT-013-030. .................................................................. 73
Bảng 4.2. Đánh giá độ chính xác của thiết bị đo TU-SPM ................................................ 85
Bảng 4.3. Đánh giá chất lượng truyền thông trong mạng các thiết bị đo TU-SPM............. 86

viii


LỜI CAM ĐOAN
Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy, cô giáo
trong Viện Điện tử - viễn thông, trường Đại học BKHN đã tạo ra một môi trường
tốt để tôi học tập và nghiên cứu. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Viện Đào
tạo sau ĐH đã quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho các học viên có điều
kiện thuận lợi để học tập và nghiên cứu. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
cô giáo TS. Trần Thị Ngọc Lan đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và sửa chữa nội dung
của luận văn này.
Tôi xin cam đoan rằng nội dung của luận văn này là hoàn toàn do tôi tìm
hiểu, nghiên cứu và viết ra. Tất cả đều được tôi thực hiện cẩn thận và có sự định
hướng, sửa chữa của GVHD.
Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong bản luận văn này.
Tác giả

Nguyễn Thị Phương Thanh

ix

LỜI MỞ ĐẦU
 Tính khoa học và tính cấp thiết của luận văn
Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) là một kết cấu hạ tầng
bao gồm hàng trăm, hàng nghìn nút mạng. Các nút mạng thường là các thiết
bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp, sử dụng nguồn năng lượng hạn chế (thường
dùng pin), có thời gian hoạt động lâu dài (từ vài tháng đến vài năm) và có thể hoạt
động trong môi trường khắc nghiệt (như trong môi trường độc hại, ô nhiễm, nhiệt
độ cao...).
Các nút cảm biến được phân bố rải rác trong trường cảm biến. Mỗi nút cảm
biến có khả năng thu thập và định tuyến dữ liệu đến một điểm thu thập
(Sink/Gateway) và người dùng cuối. Các nút giao tiếp với nhau qua mạng vô tuyến
ad-hoc và truyền dữ liệu về nút gốc bằng kỹ thuật truyền đa chặng. Người dùng
cuối/người quản lý có thể truyền thông với điểm thu thập thông qua Internet hay bất
kỳ mạng không dây nào ví dụ như mạng di động, WiFi, WiMAX hoặc người dùng
cuối cũng có thể truyền thông trực tiếp với điểm thu thập.
Trong mạng cảm biến không dây, các nút cảm biến thực hiện đồng thời cả hai
chức năng đó là:
- Chức năng sinh dữ liệu: Các nút cảm biến thu thập thông tin về các sự kiện
trong trường cảm biến và thực hiện việc truyền thông để gửi dữ liệu của chúng về
điểm thu thập.
- Chức năng định tuyến dữ liệu: Các nút cảm biến cũng tham gia vào quá
trình chuyển tiếp các bản tin nhận được từ các nút lân cận trong tuyến đường đa
chặng đến điểm thu thập.
Hầu hết các ứng dụng chính của mạng cảm biến không dây là thu thập thông
tin cảm nhận được trong trường cảm biến nên các giao thức thu thập dữ liệu nhận
được nhiều sự quan tâm nghiên cứu trong cộng đồng mạng cảm biến không dây.
Giao thức cây thu thập dữ liệu - CTP (Collection Tree Protocol) thực thi cơ
chế thu thập dữ liệu tin cậy từng bước nhảy (hop-by-hop). Các nút tự tổ chức thành
một cấu trúc dạng cây và dữ liệu luôn được gửi về nút cha cho tới khi đến được

đỉnh của cây (nút gốc). Nút gốc được gán là đỉnh của cây và tất cả các nút khác
1


được khởi tạo là các nút lá. Các nút lá sẽ cập nhật vị trí của nó trong cấu trúc cây và
quá trình này được mở rộng trong toàn mạng với điểm xuất phát ban đầu là từ nút
gốc. Dữ liệu được gửi qua một cấu trúc cây để đến được nút gốc.
Trong giao thức CTP, thước đo định tuyến được sử dụng là số lần truyền kỳ
vọng - ETX (Expected Transmission) [1]. Thước đo chất lượng liên kết của một
tuyến đường - rtmetric (route metric) được xác định bằng tổng ETX của tất cả các
liên kết trên toàn tuyến đường đó. Vị trí của các nút trong cây được xác định bởi
thước đo tuyến đường rtmetric. Tuyến đường có giá trị rtmetric càng lớn thì chất
lượng các liên kết thuộc tuyến đường càng thấp. Tuyến đường tốt nhất là tuyến
đường có rtmetric nhỏ nhất. Đây là tuyến đường có tổng số lần truyền kỳ vọng ETX
đến nút gốc là nhỏ nhất và cũng là tuyến đường hiệu quả về mặt năng lượng nhất.
Một số kết quả đánh giá giao thức CTP hiện tại dựa trên công cụ mô phỏng
Cooja [13] và thực nghiệm với phần cứng TUmote cũng cho các kết quả tương tự.
Trong luận án này, tác giả đề xuất, thực thi và đánh giá một giao thức định tuyến
mới EACTP (Energy Aware Collection Tree Protocol) có sự nhận thức về năng
lượng nhằm giải quyết điểm yếu này của giao thức CTP. Các kết quả đánh giá dựa
trên mô phỏng và thực nghiệm đã cho thấy giao thức EACTP đảm bảo được sự cân
bằng năng lượng giữa các nút mạng thuộc những tuyến đường có chất lượng liên
kết tốt và thời gian sống của các nút mạng được cải thiện tốt hơn so với giao thức
CTP ban đầu.
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là bài toán định tuyến có sự nhận thức về
năng lượng áp dụng cho giao thức cây thu thập dữ liệu (bài toán định tuyến
EACTP) trên mạng cảm biến không dây nhằm đảm bảo được sự cân bằng năng
lượng giữa các nút mạng thuộc những tuyến đường có chất lượng liên kết tốt và
nâng cao thời gian sống của các nút mạng.

Phạm vi nghiên cứu tác giả tập trung vào các phương pháp định tuyến dựa
trên sự nhận thức về năng lượng trong mạng cảm biến không dây.
 Mục tiêu của luận văn
- Tổng quan về mạng cảm biến không dây
- Nghiên cứu về các giao thức định tuyến có sự nhận thức về năng lượng
2


cho mạng cảm biến không dây, phân tích đánh giá và so sánh các loại giao thức
định tuyến này.
- Nghiên cứu giao thức định tuyến cây thu thập dữ liệu - CTP (Collection
Tree Protocol) cho mạng cảm biến không dây và mô phỏng.
- Xây dựng một hệ thống triển khai thực nghiệm cho phép tùy biến, tích hợp
các chức năng định tuyến mới và đánh giá hiệu năng của các giao thức nàỳ.
 Phương pháp luận nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu trong luận văn được kết hợp giữa nghiên cứu lý
thuyết với nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm. về nghiên cứu lý thuyết, tác giả
nghiên cứu khảo sát các giao thức định tuyến có sự nhận thức về năng lượng cho
mạng cảm biến không dây dựa vào các kiến thức cơ bản và các kết quả nghiên cứu
lý thuyết đã được công bố. về nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm, tác giả thực
hiện cài đặt giao thức định tuyến mới, chạy thử nghiệm giao thức định tuyến mới
dựa trên mô phỏng và thực nghiệm trên các nút cảm biến thật, từ đó tác giả đánh giá
các kết quả mô phỏng, thực nghiệm và kết luận về tính ưu việt của giao thức định
tuyến mới.
 Nội dung của luận văn
Nội dung của luận văn gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về mạng cảm biến không dây
Chương 2: Các giải thuật định tuyến tiết kiệm năng lượng trong mạng cảm
biến không dây
Chương 3: Mô phỏng đánh giá hiệu năng giao thức cây thu nhập dữ liệu

trong mạng cảm biến không dây
Chương 4: Ứng dụng giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng trong bộ đo
năng lượng.

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
Chương một trình bày những thông tin khái quát về ý tưởng và những ứng
dụng của mạng cảm biến không dây (WSN – Wireless Sensor Network), đồng thời
cũng chỉ ra những thách thức về mặt kỹ thuật mà mạng WSN phải đối mặt và các
giải pháp công nghệ hiện đại được đưa ra để giải quyết các vấn đề đó và vấn đề thiết
kế giao thức định tuyến.
1.1. Khái niệm về mạng cảm biến không dây
Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) là một kết cấu hạ tầng
bao gồm các thành phần cảm nhận (đo lường), tính toán và truyền thông nhằm cung
cấp cho người quản trị khả năng đo đạc, quan sát và tác động lại với các sự kiện,
hiện tượng trong một môi trường xác định.
Mạng cảm biến không dây WSN có mô hình như hình 1.1 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.

Hình 1.1: Mô hình mạng cảm biến thông thường

4


Các mạng vô tuyến khác bao gồm mạng cellular, mạng WLAN và mạng
phạm vi ở nhà (Bluetooth). Các gói chuyển từ mạng này qua mạng khác sẽ được hỗ
trợ internet không dây. Mạng cellular đích đến là tại những người sử dụng với tính

di động cao. Tốc độ dữ liệu cho tính di động tại mức này bị giới hạn do dịch tần
Doppler. Mặt khác, WLAN có tốc độ dữ liệu cao. Bluetooth và Home RF đích đến
là tại nhà. Tốc độ dữ liệu mong muốn có dải radio thấp hơn và ngắn hơn nhiều, tính
di động cũng thấp.
Các nhà nghiên cứu ở Berkeley đã phát triển các thiết bị mạng cảm nhận
không dây, gọi là các hạt bụi “motes”, nó được tạo thành một cách công khai, sẵn
sàng để thương mại hóa, cùng với TinyOS một hệ điều hành kết nối chúng để có thể
dễ dàng sử dụng thiết bị này. Hình 1.2 dưới đây minh họa 1 thiết bị “mote”của
Berkeley. Sự tiện ích của thiết bị này như một chương trình dễ sử dụng với giá
tương đối rẻ, cho các thí nghiệm và triển khai thực tế đã mang lại một vai trò đầy đủ
trong cuộc cách mạng vàng của mạng cảm biến.

Hình 1.2: Thiết bị “mote” của Berkeley
1.2 Cấu trúc mạng WSN
1.2.1 Cấu trúc 1 node mạng WSN
Để xây dựng mạng cảm biến trước hết phải chế tạo và phát triển các nút cấu
thành mạng cảm biến. Các nút này phải thỏa mãn một số yêu cầu nhất định tùy
5


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 trữ và phải có khả
năng thu phát sóng để truyền thông với các nút lân cận. Mỗi nút cảm ứng được cấu
thành bởi 4 thành phần cơ bản như ở hình 1.3 dưới đây:

Hình 1.3: Các thành phần của một nút cảm ứng
Các bộ phận cảm ứng (sensing units) 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 được 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 nút kết hợp với nhau để thực hiện các nhiệm vụ định sẵn.
Phần thu phát vô tuyến kết nối các nút vào mạng. Chúng gửi và nhận các dữ
liệu thu được từ chính nó hoặc các nút lân cận tới các nút khác hoặc tới sink.
Phần quan trọng nhất của một nút mạng cảm ứng là bộ nguồn. Bộ nguồn có
thể là một số loại pin. Để các nút 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 kĩ 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 các bộ định vị. Các bộ phận di

6


động, đôi lúc cần để dịch chuyển các nút cảm ứng khi cần thiết để thực hiện các
nhiệm vụ đã ấn định như cảm biến theo dõi sự chuyển động của vật nào đó.
Tất cả những thành phần này cần phải phù hợp với kích cỡ từng module.
Ngoài kích cỡ ra các nút cảm ứng còn một số ràng buộc nghiêm ngặt khác, như là
phải tiêu thụ rất ít năng lượng, hoạt động ở mật độ cao, có giá thành thấp, có thể tự
hoạt động và thích ứng với môi trường.
1.2.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây
Giao tiếp không dây multihop: Khi giao tiếp không dây là kĩ thuật chính, thì
giao tiếp trực tiếp giữa hai nút sẽ có nhiều hạn chế do khoảng cách hay các vật cản.
Đặc biệt là khi nút phát và nút thu cách xa nhau thì cần công suất phát lớn.Vì vậy
cần các nút trung gian làm nút chuyển tiếp để giảm công suất tổng thể. Do vậy các
mạng cảm biến không dây cần phải dùng giao tiếp multihop.
Hoạt động hiệu quả năng lượng: để hỗ trợ kéo dài thời gian sống của toàn
mạng, hoạt động hiệu quả năng lượng là kĩ thuật quan trọng mạng cảm biến không
dây.
Tự động cấu hình: Mạng cảm biến không dây cần phải cấu hình các thông số

một các tự động. Chẳng hạn như các nút có thể xác định vị trí địa lý của nó thông
qua các nút khác (gọi là tự định vị).
Xử lý trong mạng và tập trung dữ liệu: Trong một số ứng dụng một nút cảm biến
không thu thập đủ dữ liệu mà cần phải có nhiều nút cùng cộng tác hoạt động thì mới thu
thập đủ dữ liệu, khi đó mà từng nút thu dữ liệu gửi ngay đến sink thì sẽ rất tốn băng
thông và năng lượng. Cần phải kết hợp các dữ liệu của nhiều nút trong một vùng rồi mới
gửi tới sink thì sẽ tiết kiệm băng thông và năng lượng.
Do vậy , cấu trúc mạng mới sẽ:
 Kết hợp vấn đề năng lượng và khả năng định tuyến.
 Tích hợp dữ liệu và giao thức mạng.
 Truyền năng lượng hiệu quả qua các phương tiện không dây.
 Chia sẻ nhiệm vụ giữa các nút lân cận

7


1.3. Vấn đề năng lượng tiêu thụ trong mạng cảm biến không dây
Vấn đề năng lượng tiêu thụ của nút cảm biến rất quan trọng bởi vì nhiều nút
cảm biến bị hạn chế về nguồn năng lượng. Các nút cảm biến không dây có thể hoạt
động bằng pin hoặc cũng có thể từ các nguồn năng lượng khác được tích trữ từ môi
trường. Trong cả hai trường hợp, năng lượng đều là một nguồn tài nguyên hạn chế.
Để kéo dài thời gian sống của mạng thì phần mềm trên các nút cảm biến cần phải
quản lý năng lượng tiêu thụ một cách hiệu quả.
Hạn chế về tài nguyên năng lượng đã ảnh hưởng nhiều đến việc thiết kế
phần cứng, phần mềm, giao thức mạng và cả kiến trúc mạng. Các nhà thiết kế phần
cứng bắt buộc phải lựa chọn các linh kiện phần cứng có công suất thấp cũng như hỗ
trợ chế độ ngủ hiệu quả về mặt năng lượng. Phần mềm chạy trên các nút cảm biến
không dây cần phải tắt các thành phần phần cứng không sử dụng và đặt các thành
phần phần cứng ở chế độ ngủ càng nhiều càng tốt. Nhờ sự hỗ trợ của các nhà phát
triển phần mềm, các nút mạng cảm biến có thể chạy hệ điều hành hỗ trợ các cơ chế

hoạt động công suất thấp giúp tiết kiệm năng lượng[7]
Vấn đề hiệu quả năng lượng ảnh hưởng nhiều đến kiến trúc mạng cũng như
việc thiết kế các giao thức mạng. Trong mạng, quá trình truyền thông tiêu tốn nhiều
năng lượng. Do vậy, điều quan trọng là cần xây dựng được các giao thức truyền
thông sao cho các nút cảm biến có thể sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên sẵn có.
Do đó, phần cứng và phần mềm cần xác định được sự tiêu hao về năng lượng và
cung cấp thông tin này đến tầng mạng để phục vụ cho việc định tuyến dữ liệu[9].
1.3.1 Khái niệm và phân loại các giao thức định tuyến cho mạng cảm biến
không dây
Định tuyến là một trong những giao thức quan trọng trong mạng cảm biến
không dây. Nhiệm vụ của các giao thức định tuyến là tìm ra được tuyến đường tốt
nhất từ nguồn đến đích.
Các nút cảm biến được phân bố rải rác trong trường cảm biến như được minh
họa ở hình 1.4. Mỗi nút cảm biến có khả năng thu thập và định tuyến dữ liệu đến
một điểm thu thập (Sink/Gateway) và người dùng cuối.
8


Hình 1.4: Mô hình mạng cảm biến không dây với các nút cảm biến phân bố rải rác
trong trường cảm biến.
Trong mạng cảm biến không dây, các nút cảm biến thực hiện đồng thời cả
hai chức năng đó là:
■ Chức năng sinh dữ liệu: Các nút cảm biến thu thập thông tin về các sự kiện

trong trường cảm biến và thực hiện việc truyền thông để gửi dữ liệu của
chúng về điểm thu thập.
■ Chức năng định tuyến dữ liệu: Các nút cảm biến cũng tham gia vào quá trình

chuyển tiếp các bản tin nhận được từ các nút lân cận trong tuyến đường đa
chặng đến điểm thu thập.

Trong thời gian qua, đã có nhiều giao thức định tuyến khác nhau được đề
xuất cho mạng cảm biến không dây. Các giao thức định tuyến này có thể được phân
loại thành bốn nhóm sau: Định tuyến phẳng, định tuyến phân cấp, định tuyến dựa
vào thông tin vị trí và định tuyến dựa vào chất lượng dịch vụ [ 14].
1.3.2. Thước đo định tuyến
Trong các giao thức định tuyến, thước đo định tuyến là thành phần quan
trọng của chiến lược định tuyến. Giao thức định tuyến sẽ tính toán đường đi ngắn
nhất dựa trên các thước đo định tuyến này. Một số thước đo định tuyến có thể được
sử dụng trong mạng cảm biến không dây như:
9


■ Độ tin cậy của liên kết: Rất nhiều bài báo nghiên cứu đã khảo sát các thước

đo đánh giá độ tin cậy cho các liên kết tổn hao cũng như các liên kết công
suất thấp. Thước đo đánh giá độ tin cậy được sử dụng phổ biến nhất là số lần
truyền kỳ vọng ETX (Expected Transmission). Số lần truyền kỳ vọng ETX
đặc trưng cho số lần truyền dẫn bản tin trung bình cần thiết để truyền thành
công một bản tin.
■ Độ trễ: Được sử dụng để thông báo trễ tuyến đường. Độ trễ có thể được sử

dụng như một thước đo hoặc một ràng buộc. Khi được sử dụng như một
thước đo thì đối tượng trễ biểu diễn tổng lượng trễ và trễ lớn nhất hay nhỏ
nhất dọc theo tuyến đường. Khi được sử dụng như một ràng buộc thì độ trễ
có thể được sử dụng để loại bỏ các liên kết có độ trễ lớn hơn một giá trị
ngưỡng cho trước.
■ Số bước nhảy: Xác định số bước nhảy dọc theo tuyến đường từ nút nguồn

đến nút đích.
■ Năng lượng của nút: Đây là một thước đo quan trọng trong mạng cảm biến

không dây. Một vài thông số để mô tả năng lượng của một nút đã được đề
xuất bao gồm: Chế độ nguồn năng lượng tiêu thụ của nút, năng lượng còn lại
của một nút.
1.3.3 Đặc điểm của mạng cảm biến không dây ảnh hưởng đến vấn đề định
tuyến
Các mạng cảm biến không dây phải thực hiện việc chuyển tiếp các bản tin
đến nút gốc nên các mạng này có nhiều đặc điểm gần giống với những mạng khác.
Mạng cảm biến không dây gần giống với mạng MANET ở một số phương diện như
mạng tự tổ chức, đa chặng, phân tán và kết cấu hạ tầng mạng thường xuyên thay
đổi. Những đặc điểm tương đồng này kết hợp với những đặc điểm riêng của mạng
cảm biến không dây đã ảnh hưởng nhiều đến việc thiết kế các giao thức định tuyến.
Những ảnh hưởng này bao gồm:
 Một mạng cảm biến không dây thường bao gồm một số lượng lớn các nút
cảm biến được phân bố ngẫu nhiên với mật độ cao trong trường cảm biến.
10


■ Trong một số trường hợp ứng dụng, các nút cảm biến thường được triển khai

ngẫu nhiên và chúng ít được bảo trì. Do đó, các mạng cảm biến không dây
phải tự cấu hình, tự phục hồi và vận hành theo cách phân tán.
■ Các nút cảm biến bị hạn chế về nguồn năng lượng, khả năng xử lý, phạm vi

truyền thông và dung lượng bộ nhớ. Ngoài ra, các mạng cảm biến không dây
khác hẳn với các mạng MANET bởi vì nguồn pin của nút cảm biến chỉ được
triển khai một lần và không được nạp lại.
■ Mặc dù khả năng di động của các nút bị hạn chế nhưng cấu trúc liên kết

mạng lại luôn thay đổi bởi vì các nguyên nhân sau: Các nút cảm biến có thể

phải liên tục tiếp xúc với một môi trường khắc nghiệt dẫn đến việc hư hỏng
các nút cảm biến, các nút cảm biến có thể hết năng lượng, bộ thu phát vô
tuyến của nút cảm biến có thể đang ở chế độ ngủ, chất lượng liên kết vô
tuyến không ổn định do ảnh hưởng bởi các mạng không dây khác sử dụng
cùng một dải tần số.
■ Các mạng cảm biến không dây chủ yếu được thiết kế để thu thập thông tin

với các dòng dữ liệu chỉ theo một chiều từ các nút cảm biến đến nút gốc.
Đặc điểm này có thể phân biệt mạng cảm biến không dây với các mạng khác
(đặc biệt là mạng MANET).
Những đặc điểm này dẫn đến nhiều thách thức khi thiết kế giao thức định
tuyến cho mạng cảm biến không dây.
1.4 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây
Kiến trúc giao thức được sử dụng bởi nút gốc và các nút cảm biến như hình
1.5. Trong mạng cảm biến, dữ liệu sau khi được thu thập bởi các nút sẽ được định
tuyến gửi đến sink. Sink sẽ gửi dữ liệu đến người dùng đầu cuối thông qua internet
hay vệ tinh.

11


Hình 1.5: Kiến trúc giao thức của mạng cảm biến.
Kiến trúc giao thức này kết hợp giữa công suất và chọn đường, kết hợp số
liệu với các giao thức mạng, sử dụng công suất hiệu quả với môi trường vô tuyến và
sự tương tác giữa các nút cảm biến. Kiến trúc giao thức bao gồm lớp vật lý, lớp liên
kết dữ liệu, lớp mạng, lớp truyền tải, lớp ứng dụng, phần quản lý công suất, phần
quản lý di động và phần quản lý nhiệm vụ.
 Lớp ứng dụng:Tùy vào từng nhiệm vụ của mạng cảm biến mà các phần
mềm ứng dụng khác nhau được xây dựng và sử dụng trong lớp ứng dụng. Trong
lớp ứng dụng có mốt số giao thức quan trọng như giao thức quản lí mạng cảm biến

(SMP – Sensor Management Protocol), giao thức quảng bá dữ liệu và chỉ định
nhiệm vụ cho từng sensor (TADAP – Task Assignment and Data Advertisement),
giao thức phân phối dữ liệu và truy vấn cảm biến (SQDDP – Sensor Query and
Data Dissemination).
 Lớp truyền tải: giúp duy trì luồng số liệu nếu ứng dụng mạng cảm biến
yêu cầu. Lớp truyền tải đặc biệt cần khi mạng cảm biến kết nối với mạng bên ngoài
hay kết nối với người dùng qua internet. Giao thức lớp vận chuyển giữa sink với
người dùng (nút quản lý nhiệm vụ) thì có thể là giao thức gói ngừời dùng (UDP –
User Datagram Protocol) hay giao thức điều khiển truyền tải (TCP – Transmission
Control Protocol) thông qua internet hoặc vệ tinh. Còn giao tiếp giữa sink và các
nút cảm biến cần các giao thức kiểu như UDP vì các nút cảm biến bị hạn chế về bộ

12


nhớ. Hơn nữa các giao thức này còn phải tính đến sự tiêu thụ công suất, tính mở
rộng và định tuyến tập trung dữ liệu .
 Lớp mạng: quan tâm đến việc định tuyến dữ liệu được cung cấp bởi lớp
truyền tải. Việc định tuyến trong mạng cảm biến phải đối mặt với rất nhiều thách
thức như

mật độ các nút dày đặc, hạn chế về năng lượng…Do vậy thiết kế lớp

mạng trong mạng cảm biến phải theo các nguyên tắc sau:
 Hiệu quả về năng lượng luôn được xem là vấn đề quan trọng hàng đầu.
 Các mạng cảm biến gần như là tập trung dữ liệu
 Tích hợp dữ liệu và giao thức mạng.
 Phải có cơ chế địa chỉ theo thuộc tính và 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 vào cấu trúc mạng,

đó là định tuyến ngang hàng, định tuyến phân cấp, định tuyến dựa theo vị trí. Xét
theo hoạt động thì chúng được chia thành định tuyến dựa trên đa đường (multipathbased), định tuyến theo truy vấn (query- based), định tuyến thỏa thuận (negotiationbased), định tuyến theo chất lượng dịch vụ (QoS – Quanlity of Service), định tuyến
kết hợp (coherent-based).
 Lớp kết nối dữ liệu: Lớp kết nối dữ liệu chịu trách nhiệm cho việc ghép
các luồng dữ liệu, dò khung dữ liệu, điều khiển lỗi và truy nhập môi trường. Vì môi
trường có tạp âm và các nút 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 hoá việc va chạm với thông tin quảng bá của các nút lân cận.
 Lớp vật lý: Lớp vật lý chịu trách nhiệm lựa chọn tần số, phát tần số sóng
mang, điều chế, lập mã và tách sóng.
 Phần quản lý công suất: điều khiển việc sử dụng công suất của nút cảm
biến. Ví dụ, nút cảm biến có thể tắt khối thu của nó sau khi thu được một bản tin từ
một nút lân cận. Điều này giúp tránh tạo ra các bản tin giống nhau. Khi mức công
suất của nút cảm biến thấp, nút cảm biến phát quảng bá tới các nút lân cận để thông

13


báo nó có mức công suất thấp và không thể tham gia vào các bản tin chọn đường.
Công suất còn lại sẽ được dành riêng cho nhiệm vụ cảm biến.
 Phần quản lý di động: phát hiện và ghi lại sự di chuyển của các nút cảm
biến để duy trì tuyến tới người sử dụng và các nút cảm biến. Nhờ xác định được các
nút cảm biến lân cận, các nút cảm biến có thể cân bằng giữa công suất của nó và
nhiệm vụ thực hiện.
 Phần quản lý nhiệm vụ: có thể lên kế hoạch các nhiệm vụ cảm biến trong
một vùng xác định. Không phải tất cả các nút cảm biến trong vùng đó đều phải thực
hiện nhiệm vụ cảm biến tại cùng một thời điểm. Kết quả là một số nút cảm biến
thực hiện nhiệm vụ nhiều hơn các nút khác tuỳ theo mức công suất của nó.
Những phần quản lý này là cần thiết để các nút cảm biến có thể làm việc
cùng nhau theo một cách thức sử dụng hiệu quả công suất, chọn đường số liệu trong

mạng cảm biến di động và phân chia tài nguyên giữa các nút cảm biến.
1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề định tuyến trong mạng cảm biến không
dây
1.5.1 Thời gian sống bên ngoài
Các nút mạng cảm biến không dây WSN với nguồn năng lượng pin giới hạn.
Ví dụ: một loại pin kiềm cung cấp 50Wh năng lượng, nó có thể truyền cho mỗi nút
mạng ở chế độ tích cực gần 1 tháng hoạt động. Sự tiêu tốn và tính khả thi của giám
sát và thay thế pin cho một mạng rộng thì thời gian sống dài hơn được thiết kế.
Trong thực tế, pin rất cần thiết trong rất nhiều ứng dụng để bảo đảm mạng WSN có
thể tự động sử dụng không cần thay thế trong vài năm. Sự cải thiện của phần cứng
trong thiết kế pin và kĩ thuật thu năng lượng sẽ giúp ta một phần trong việc tiết
kiệm pin.
1.5.2 Sự đáp ứng
Giải pháp đơn giản nhất để kéo dài thời gian sống bên ngoài là điều khiển
các node trong 1 chu kì làm việc với chu kì chuyển mạch giữa 2 chế độ: chế độ ngủ
(mode sleep) và chế độ hoạt động (mode active). Trong khi quá trình đồng bộ ở chế
độ ngủ là 1 thách thức của WSN, vấn đề lớn liên quan đến nữa là chu trình ngủ 1
14


cách tùy ý có thể làm giảm khả năng đáp ứng cũng như hiệu suất của các sensor.
Trong một số ứng dụng các sự kiện trong tự nhiên được tìm thấy và thông báo
nhanh thì sự trễ bởi lịch ngủ phải được giữ ở giới hạn chính xác thậm chí trong sự
tồn tại của nghẽn mạng.
1.5.3 Tính chất mạnh (Robustness)
Mục tiêu của WSN là cung cấp ở phạm vi rộng lớn, độ bao phủ chính xác
(fine-grained coverage). Mục tiêu này phổ biến ở số lượng lớn các thiết bị không
đắt tiền. Tuy nhiên các thiết bị rẻ thường kém tin cậy và thường dễ xảy ra lỗi. Tốc
độ lỗi cũng sẽ cao khi các thiết bị cảm ứng được triển khai trong các môi trường
khắt khe và trong vùng của kẻ địch. Giao thức thiết kế do đó cũng phải xây dựng kỹ

sảo để có thể đáp ứng tốt. Rất khó để chắc chắn rằng việc định dạng toàn cầu của hệ
thống là không bị hỏng với các thiết bị lỗi.
1.5.4 Hiệu suất (Synergy)
Các bộ xử lí nguồn, bộ nhớ - lưu trữ, thực hiện truyền nhận vô tuyến, cải
thiện nhanh chóng sự chính xác của bộ cảm biến. Tuy nhiên, vấn đề kinh tế được
đặt ra ở đây là giá cả trên một node giảm mạnh (từ hàng trăm đô la xuống còn vài
cent) đó là lý do để thiết kế các giao thức cho hiệu suất cao.
1.5.5 Tính mở rộng (Scalability)
WSN có khả năng hoạt động ở một vùng cực rộng (lớn hơn 10 ngàn, thậm
chí là hàng triệu node trong một giới hạn về độ dài). Có một vài hạn chế về thông
lượng và dung lượng làm ảnh hưởng đến scalability của hoạt động mạng.
1.5.6 Tính không đồng nhất (Heterogeneity)
Sẽ tồn tại sự không đồng nhất về hiệu năng của thiết bị trong quá trình cài
đặt thực tế (cụ thể là máy móc, thông tin dữ liệu và cảm biến). Sự không đồng nhất
sẽ có ảnh hưởng quan trọng đến thiết kế.
1.5.7 Tự cấu hình
Do phạm vi và các ứng dụng trong tự nhiên, WSN là các hệ thống phân phối
không cần chủ. Hoạt động tự động là vấn đề chính được đặt ra trong thiết kế. Ngay

15


từ khi bắt đầu, các node trong WSN có thể được cấu hình theo topo mạng của
chúng, tự đồng bộ, tự kiểm tra và quyết định các thông số hoạt động khác.
1.5.8 Tự tối ưu và tự thích nghi
Trong WSN, thường có những tín hiệu không chắc chắn về điều kiện hoạt
động trước khi triển khai. Dưới những điều kiện đó, việc xây dựng những máy móc
để có thể tự học từ sensor và thu thập các phép đo mạng, sử dụng những cái học
được đó để tiếp tục hoạt động cải tiến là điều rất quan trọng.
Ngoài ra, một điều trước tiên không biết chắc được là môi trường mà WSN hoạt

động có thể thay đổi mạnh mẽ qua thời gian. Các giao thức WSN sẽ làm cho thiết bị có
thể thích nghi với môi trường năng động trong khi nó đang sử dụng.
1.5.9 Thiết kế có hệ thống
WSN có thể là một ứng dụng cao cho từng chức năng riêng, nên cần có sự
cân bằng giữa hai yếu tố:
- Mỗi ứng dụng cần có những đặc điểm khai thác ứng dụng riêng để đưa ra
những hoạt động phát triển cao.
- Tính mềm dẻo: các phương pháp thiết kế phải phổ biến cho các hoạt động
1.5.10 Cách biệt và bảo mật
Phạm vi hoạt động lớn, phổ biến rộng của thông tin thu được làm tăng yêu
cầu chính cuối cùng là: bảo đảm sự cách biệt và bảo mật.
1.6. Cơ chế truyền thông trong mạng cảm biến không dây
Mô hình truyền thông cho các nút mạng cảm biến không dây có thể được chia
thành ba loại: Điểm - Điểm, Điểm - Đa điểm và Đa điểm - Điểm. Mỗi mô hình
truyền thông được sử dụng trong các trường hợp khác nhau. Nhiều ứng dụng sử
dụng kết hợp các mô hình truyền thông này.
Mô hình truyền thông cho các nút mạng cảm biến không dây dựa trên ứng dụng
của chúng. Mạng cảm biến không dây được sử dụng để đo các số liệu cơ thể của các
bệnh nhân khác nhiều so với một mạng cảm biến không dây trong công nghiệp
được sử dụng để giám sát độ rung của các Robot công nghiệp. Sau đây chúng ta sẽ
đi tìm hiểu các mô hình truyền thông này.
16