- PHÂN TÍCH GIAO THỨC MAC TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY. - Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây.. - Tác giả luận văn. - Các nhu cầu đó khó có thể triển khai với hệ thống mạng truyền thống do đó đã thúc đẩy việc nghiên cứu phát triển và triển khai mạng cảm biến không dây - WSN (Wireless Sensor Network). - Mạng cảm biến không dây bao gồm từ hàng chục đến hàng trăm, hàng nghìn các thiết bị cảm biến, mỗi thiết bị được thiết kế với một bộ xử lý, một bộ nhớ dung lượng nhỏ, bộ thu phát tín hiện vô tuyến và bộ cảm biến để đo nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, áp suất v.v. - Do mạng cảm biến không dây được thiết kế liên kết với nhau bằng sóng vô tuyến nên tiêu thụ cực ít năng lượng.Tuy nhiên, nút cảm biến nhỏ nên khả năng lưu trữ, tính toán hay tuổi thọ của nút cảm biến bị hạn chế.. - Với sự thuận lợi và khó khăn khi thiết kế và triển khai mạng cảm biến không dây (WSN) đã đặt ra nhiều hướng nghiên cứu để hoàn chỉnh hệ thống, trong đó có các hướng nghiên cứu chính đang được quan tâm mạnh mẽ từ các nhà khoa học đó là: Điều khiển truy nhập môi trường truyền cho mạng cảm biến không dây, định tuyến, điều khiển trao đổi số liệu tin cậy giữa các thiết bị cảm biến. - Trong đó vấn đề giảm tiêu hao năng lượng là một trong số vấn đề được quan tâm hàng đầu, do đây là vấn đề sống còn quyết định thời gian sống của toàn hệ thống mạng WSN. - “Phân tích giao thức MAC trong mạng cảm biến không dây” có ý nghĩa lý luận và thực tiễn.. - Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu tổng thể mạng cảm biến không dây, phân tích giao thức MAC trong mạng cảm biến không dây nhằm mục đích là sử dụng năng lượng hiệu quả để kéo dài thời gian sống của hệ thống mạng. - Phân tích, đánh giá việc sử dụng năng lượng hiệu quả của một số giao thức trong lớp MAC như MAC dựa trên cạnh tranh hay MAC dựa trên đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và giao thức cải tiến v.v.. - Bố cục của luận văn tuân theo mẫu của trường Đại Học Công Nghệ - ĐHQGHN. - Luận văn gồm 4 chương chính, ngoài ra còn có các phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo. - Chương 1: Tổng quan về mạng WSN, giới thiệu một cách tổng quan về mạng WSN, các ứng dụng của mạng WSN và các yếu tố cần quan tâm khi thiết kế, xây dựng mạng WSN.. - Chương 2: Phân tích một số giao thức điển hình trong lớp MAC sử dụng năng lượng hiệu quả trong mạng cảm biến không dây, gồm có 2 nhóm chính:. - MAC dựa trên cạnh tranh và MAC dựa trên TDMA. - Từ những phân tích đó tác giả đưa ra đề xuất cải tiến chế độ phát tín hiệu dựa trên khoảng cách trung bình giữa nút gửi và các nút còn lại. - Chương 4: Đánh giá hiệu năng của giao thức MAC đã được cải tiến bằng bộ mô phỏng OMNET. - So sánh và ghi nhận kết quả đánh giá giao thức đã cải tiến với các giao thức MAC hiện tại.. - Trong quá trình làm luận văn tác giả đã rất cố gắng song luận văn có thể vẫn còn thiếu sót nhất định. - Tác giả rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô giáo để luận văn hoàn thiện hơn. - Nguyễn Đình Việt, thầy đã gợi ý và tận tình chỉ bảo, cung cấp nhiều tài liệu quan trọng liên quan tới quá trình thực hiện luận văn. - TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY (WSN)ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.. - 1.2 Ứng dụng của mạng cảm biến không dây. - 1.2.1 Ứng dụng mạng cảm biến không dây trong quân sự. - 1.2.2 Ứng dụng mạng cảm biến không dây trong giám sát môi trường. - 1.2.3 Ứng dụng mạng cảm biến không dây trong công nghiệp. - 1.2.4 Ứng dụng mạng cảm biến không dây trong y học . - 1.2.5 Ứng dụng wsn trong ngôi nhà thông minh. - 1.3 Kiến trúc mạng cảm biến không dây. - 1.3.1 Nút cảm biến. - 1.3.2 Mạng cảm biến. - 1.5 Mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn. - GIAO THỨC LỚP MAC TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂYERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.. - 2.1 Tổng quan về giao thức MAC. - 2.1.1 Giao thức MAC trong mạng LAN có dây (802.3. - 2.1.2 Giao thức MAC trong mạng LAN không dây – WLAN (802.11. - 2.1.3 Giao thức MAC trong mạng cảm biến không dây và việc phân loại Error!. - 2.2 MAC dựa trên cạnh tranh. - 2.2.1.2 Đồng bộ thời gian giữa các nút trong mạng. - 2.2.2.2 Đồng bộ thời gian. - 2.2.2.3 Thực hiện gửi RTS và chọn thời gian TA . - 2.3 MAC dựa trên đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA. - 2.3.1.1 Cấu trúc khe thời gian. - 2.3.1.2 Chọn khe thời gian. - 2.3.2.1 Khung và khe thời gian. - 2.3.2.4 Tìm kiếm khe thời gian rảnh. - 2.4 Đề xuất cải tiến cơ chế phát tín hiệu. - PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠNG OMNET ++ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.. - 3.1.2 Ứng dụng. - 3.5 Phân tích thiết kế và xây dựng mô đun cải tiến. - Giảm năng lượng phát tín hiệu dựa trên khoảng cách trung bình. - ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA GIAO THỨCMAC ĐÃ ĐƢợC CảI TIếN. - CHế Độ PHÁT TÍN HIệUBẰNG BỘ MÔ PHỎNG MẠNG OMNET ++ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.. - 4.1 Mô phỏng giao thức LMAC và LMAC áp dụng cải tiến Error! Bookmark not defined.. - 4.1.1 Nút cảm biến sử dụng trong mô phỏng Error! Bookmark not defined.. - 4.1.2 Tìm kiếm khe thời gian rảnh. - 4.1.3 Mô hình mô phỏng MAC-Simulator. - 4.1.4 Thiết lập mạng mô phỏng. - 4.1.5 Thực hiện và kết quả mô phỏng LMAC và LMAC áp dụng cải tiến. - 4.1.5.1 Lấy khoảng cách trung bình giữa nút phát và các nút còn lại. - 4.1.6 Đánh giá kết quả mô phỏng. - WSN Wireless Sensor Network Mạng cảm biến không. - SN Sensor Node Nút cảm biến. - TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian CSMA Carrirer Sense Multiple Access Đa truy cập cảm nhận sóng mang. - S-MAC Sensor-MAC Giao thức S-MAC. - T-MAC Timeout-MAC Giao thức T-MAC. - EMAC Eyes MAC Giao thức EMAC. - LMAC Lightweight MAC Giao thức LMAC. - iLMAC Improvement Lightweight MAC LMAC áp dụng cải tiến. - Hình 1.1 Ứng dụng WSN trong quân sự 15. - Hình 1.2 Ứng dụng WSN trong nông nghiệp 16. - Hình 1.3 Ứng dụng WSN trong công nghiệp 17. - Hình 1.4 Ứng dụng WSN trong y tế 17. - Hình 1.5 Ứng dụng WSN trong ngôi nhà thông minh 18 Hình 1.6 Kiến trúc cơ bản của mạng cảm biến không dây 19 Hình 1.7 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây 19. - Hình 1.8 Các thành phần của nút cảm biến 21. - Hình 2.1: Khuôn dạng gói tin RTS 25. - Hình 2.2: Khuôn dạng gói tin CTS 22 25. - Hình 2.3: Khuôn dạng gói tin ACK 25. - Hình 2.4 Vấn đề nút ẩn 26. - Hình 2.5 Giải quyết nút hiện bằng cơ chế RTS/CTS 27 Hình 2.6 Chu kỳ thức ngủ (Active/Sleep) của S-MAC 29 Hình 2.7 Chu kỳ thức ngủ tại thời điểm thiết lập đồng bộ 29. - Hình 2.8 Cấu trúc gói tin SYNC 30. - Hình 2.9 Quá trình đồng bộ giữa các nút gửi và nút nhận 30. - Hình 2.10 Đồng bộ thời gian theo cụm ảo 31 31. - Hình 2.11 Mô hình tránh nghe thừa (Overhearing) 32. - Hình 2.12 Chu kỳ thức ngủ của T-MAC 34. - Hình 2.13 Mô hình trao đổi dữ liệu cơ bản 36. - Hình 2.14 Hiện tượng ngủ sớm 38. - Hình 2.15 Gửi sớm RTS 38. - Hình 2.16 Ưu tiên bộ đệm đầy 39. - Hình 2.17 Khe thời gian EMAC 40. - Hình 2.18 Các nút A, B, C, D 42. - Hình 2.19 Nút B, C, D gửi yêu cầu kết nối CR đến nút A 42 Hình 2.20 Nút A gửi quảng bá thông điệp điều khiển 42. - Hình 2.21 Nút C truyền dữ liệu cho nút A 43. - Hình 2.22 Một nút thức mới trong mạng có thể chọn 1 khe thời gian khi nó tìm ra tất cả các nút hàng xóm của nó. - Hình 2.23 Cấu trúc cụm 45. - Hình 2.24 Định tuyến động 46