1. Introduction to WSN
1
QUÂN BÙI TIẾN
CS COURSE 51
CENTER FOR TRAINING OF TALENTED ENGINEERS
HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
HANOI, VIETNAM
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
2. Contents
2
Giới thiệu cảm biến và mạng cảm biến không dây.
Cảm biến.
Mạng cảm biến không dây.
Nghiên cứu về mạng cảm biến không dây.
Hardware.
Software.
Research area.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
3. 1.Sensor
3
A sensor is a device that measures a physical quantity and
converts it into a signal which can be read by an observer or
by an instrument. http://en.wikipedia.org/wiki/Sensor
Bộ cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những thay đổi từ môi
trường bên ngoài và biến đổi thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu
số để tổng hợp, phân tích hoặc điều khiển.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
5. 2.Wireless sensor network
5
Wireless Sensor Network – WSN.
WSN- Mạng cảm biến không dây.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
6. Model
6
Mô hình tổng quát
Sensor nodes
Base station
Internet
User
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
7. 2.Wireless sensor network-Application
7
An ninh
Giám sát chiến trường.
Bảo vệ an ninh các công trình trọng yếu.
Theo dõi mục tiêu.
Phát hiện mục tiêu.
……
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
8. Application
8
Môi trường:
Cảnh báo thiên tai (động đất…)
Cảnh báo cháy rừng.
Giám sát trong nông nghiệp.
Bảo vệ động vật.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
9. Application
9
Ứng dụng điều khiển trong các tòa nhà thông minh:
Điều khiển trong công nghiệp
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
10. 3.Hardware
10
Mô hình chung:
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
11. Sensor, processor, power Unit
11
Sensor unit:
Sensor.
ADC.
Processor unit :
CPU : <20MHz
Memory : <4KB
Power unit :
Mini battery.
Low power supply.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
12. Transceiver
12
Transceiver :
1Kbs-10Mbs.
3-300m
Mote
Idle
Energy current
Bluetooth per bit Startup
time
IEEE 802.11
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
13. LFS, Moblizes Unit
13
Location Finding System:
GPS: global position system [4]
Dynamic fine-gained localization in Ad-hoc sensor network [5]
Mobilizes:
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
14. 4.Software
14
Tương ứng với các thành phần phần cứng sẽ có một
thành phần mềm hỗ trợ.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
15. Problems
15
Các vấn đề được quan tâm trong thiết kế phần mềm
trong các mạng cảm biến không dây:
Tiết kiệm năng lượng, tăng tuổi thọ cho cảm biến.
Tốc độ và khả năng xử lý có giới hạn.
Bộ nhớ có giới hạn.
Hình thái mạng thường xuyên thay đổi.
Các node rủi ro cao.
…..
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
16. Protocols
16
The sensor network protocol stack
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
17. MAC
17
MAC: Media Access Control- Điều khiển truy cập.
Achieve 2 goals:
Creation of the network infrastructure.
Sharing communition resources.
Saving energy listening, overhead, overhearing,
conflict design algorithm.
Protocol:
S-MAC : Sefl-Ogranizing Medium Access Control for Sensor
EAR : Eaves drop And Registry
…..
IEEE 802.15.4 standard.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
18. SMACS
18
SMACS: Sefl-Ogranizing Medium access control for
sensor. [3]
Các cảm biến tự cấu hình.
Cơ chế tự nhận biết láng giềng.
Chuyển trạng thái theo chu kỳ
IEEE 802.15.4.[3]
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
19. Network layer
19
Các thuật toán tìm đường trong mạng WSN đều tập
trung theo hướng dữ liệu (Data- centric).
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
20. Routing Protocol
20
Routing protocol in
WSN
Protocol Operation
Network structure
Negotiation Multi-path Query QoS
Flat Hierarchical Location
based based based based
Network network Base
Routing Routing Routing Routing
Routing Routing Routing
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
21. Location Based Algorithm
21
Là các thuật toán định tuyến dựa trên thông tin vị trí
của cảm biến.
Phân loại:
Có trạng thái (State) : ít sử dụng do đặc điểm bộ nhớ sensor.
Không trạng thái (Stateless): hay sử dụng.
Các thuật toán định tuyến không trạng thái:
GPSR : Greedy Perimeter Stateless Routing.[6]
EAGR : Energy Aware Greedy Routing
GEAR: Geography Energy Aware Routing.
……
Tư tưởng chính : thuật toán tham lam- greedy.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
22. Problems
22
Bài toán cái hố (Hole): tối ưu cục bộ?
Tắc nghẽn ?
Tổn hao năng lượng?
Độ dài đường đi?
Hiệu năng tính toán?
Xác xuất truyền tin ?
Bùi Tiến Quân 11/5/2012
24. 6.Reference
24
1. Akyildiz, I.F.; Weilian Su; Sankarasubramaniam, Y.; Cayirci, E ; “A survey on sensor
network”-40 issue 8 Communications Managines IEEE.
2. Al-Karaki, J.N.; Kamal, A.E.; “Routing techniques in wireless sensor network”-11
issue 8 Wireless communications IEEE.
3. Sunil K., Vineet S., Jing Deng ; “Medium Access Control protocol in ad-hoc wireless
sensor network : A survey”
4. N. Bulusu, J Heiderman, D. Estrin; “GPS-less low cost outdoor localization for very
small devices” , Technical report 00-079 Computer Science department, USC Apr
2000.
5. A.Savvides , C-C Han, anh M Srivastava ; “Dynamic fine- grained localization in Ad-
hoc network of sensor”, Proceedings of 7th ACM Annual International Conference on
Mobile Computing and Network, July 2001.
6. B.Karp and H.T.Kung , “GPSR: Greedy perimeter stateless routing for wireless sensor
network”. Proceedings of 6th ACM Annual International Conference on Mobile
Computing and Network, August 2000.
Bùi Tiến Quân 11/5/2012