ĐỀ XUẤT HƯỚNG CHUYỂN ĐỔI ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ CHO TRẠM GỐC DI ĐỘNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG D Y

97 N18DCCN245 NguyenTanQuangVinh pptx HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CỞ SỞ TẠI TPHCM ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG ĐỀ XUẤT HƯỚNG CHUYỂN ĐỔI ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ CHO TRẠM GỐC DI ĐỘNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 01Giới thiệu Công việc liên quan Đề xuất 02 03 04 05 Kết quả mô phỏng Kết luận NỘI DUNG BÀI BÁO Giới thiệu 01 1 giới thiệu Tóm tắt Mạng cảm biến không dây rất hữu ích cho con người, thu hút được nhiều nhà khoa học mặc dù chúng vẫn còn giới hạn và hạn chế về năng lượng là đ.

ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG

ĐỀ XUẤT HƯỚNG CHUYỂN ĐỔI ĐỂ TIẾT KIỆM

NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ CHO TRẠM GỐC

DI ĐỘNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

04 05

Kết quả mô phỏng

Kết luận

Giới thiệu

Tóm tắt:

- Mạng cảm biến không dây rất hữu ích cho con người, thu hút được nhiều nhà khoa học mặc dù chúng vẫn còn giới hạn và hạn chế về năng lượng là điểm yếu của cảm biến không dây khiến việc thu thập thông tin bị gián đoạn

- Mạng cảm biến không dây có các nút được phân bố ngẫu nhiên không có cấu trúc, liên kết với nhau bởi sóng vô tuyến, hồng ngoại hoặc quang học

- Một cảm biến trong WSN chỉ có thể giao tiếp trực tiếp với các cảm biến khác trong khoảng cách nhỏ để tiết kiệm năng lượng Và một phương pháp phổ biến

để tiết kiệm và kéo dài thời gian tồn tại là thuật toán phân cụm để truyền thông tin đến trạm gốc

- Trong bài báo này, đề xuất một phương pháp mới để giảm khoảng cách truyền từ những nút trưởng cụm

(CHs) đến trạm gốc, giảm sự tiêu thụ năng lượng của cảm biến bằng cách sử dụng một trạm gốc di động để đến các CHs lấy dữ liệu và tuyến đường đi sẽ được xác định bằng thuật toán Dijkstra

Công trình liên quan

Giao thức LEACH:

- LEACH tổ chức các nút mạng thành nhiều cụm, mỗi cụm được quản lý bởi nút trưởng cụm (CH)

- Tất cả các nút phải truyền dữ liệu của chúng đến CH

để thực hiện nhiệm vụ thu thập dữ liệu và truyền dữ liệu đã thu thập được đến trạm gốc (BS)

- LEACH chia hoạt động thành các vòng, mỗi vòng bắt đầu với giai đoạn thiết lập: quá trình lựa chọn cụm CH

và phân cụm;

- Giai đoạn trạng thái ổn định được theo sau bởi quá trình truyền dữ liệu từ nút thành viên đến nhóm CH và đến trạm gốc (BS)

Khuyết điểm:

- Không có số lượng cụm xác định trong một vòng, dẫn đến có

thể không có cụm được hình thành, cũng có thể có quá nhiều cụm, nên việc truyền dữ liệu đến trạm gốc có thể bị gián đoạn

- Nút trưởng của một cụm được xác định không dựa trên năng lượng còn lại, mà chỉ dựa vào số lần trở thành nút trưởng của một cụm trong các vòng trước đó Điều này có thể khiến nút được chọn làm đầu của cụm xa trạm gốc và mất năng lượng sớm hơn.

Khuyết điểm:

- Nếu trưởng cụm không quan tâm đến vị trí của nút mạng, có thể hai đầu cụm nằm kề nhau, tạo ra hai cụm chồng chéo lên nhau, ảnh hưởng đến hiệu xuất mạng.

Giao thức LEACH-C:

- BS thực hiện phân cụm và lựa chọn cụm CH dựa trên thông tin của tất cả các nút trong WSN được gửi đến trạm gốc

- Trạm gốc sử dụng một thuật toán tối ưu để xác định các cụm

ƯU điểm:

- Lựa chọn quản lý cụm tối ưu, hiểu quả trong phân

bổ năng lượng, nâng cao hiệu quả sử dụng năng

lượng của các nút trong mạng

- Thông tin mạng tập trung về các trạm gốc, phân bổ cụm hiệu quả dựa trên thông tin vị trí và nút trên toàn mạng

ƯU điểm:

- Kiểm soát và cân bằng số lượng các cụm trong toàn mạng để đảm bảo tính liên tục trong việc thực hiện các nhiệm vụ thu thập và truyền dữ liệu

- Thuật toán cho việc tìm kiếm đại diện cho nhóm CH tối ưu ở trạm gốc phức tạp, với số lượng lớn tham số đầu vào.

- Tất cả các nút cảm biến phải gửi cho trạm gốc thông tin về vị trí và trạng thái nguồn Mặc dù kích thước của bản tin nhỏ nhưng nếu các nút có khoảng cách đến

BS lớn thì việc tiêu thụ năng lượng cũng ảnh hưởng đến thời gian sống của nút

ĐỀ xuất

báo đề xuất một phương pháp mới đó là kết hợp thêm thuật toán Dijkstra để tìm đường đi ngắn nhất từ trạm gốc di động đến các CHs để lấy thông tin.

2 Các cảm biến được phân tán ngẫu nhiên, có năng

lượng ban đầu

3 Cảm biến gửi mức công suất và vị trí của chúng tới nút trạm gốc BS

4 LEACH-C

5 Phân cụm dựa trên mức năng lượng còn lại của các cảm biến

6 Thông tin của CHs chuyển cho trạm gốc di động

7 Thuật toán Dijkstra tìm

đường đi ngắn nhất

8 Trạm gốc di chuyển từ vị trí bắt đầu đến CHs theo

tốt hơn vì trạm gốc di động đã giảm tiêu thụ năng lượng truyền từ CH so với trạm gốc cố định

Tuy nhiên, đề xuất cũng không đạt được hiệu quả tốt nhất do những hạn chế trong quá trình lựa chọn CH của thuật toán LEACH-C Tất cả các cảm biến phải gửi

thông tin trạng thái cho BS Vấn đề này có thể gây ra

hao phí năng lượng

Kết quả

mô phỏng

- Mô phỏng thực hiện qua phần mềm Matlab R2015a.

- Giả sử rằng tất cả các nút cảm biến được phân bố ngẫu nhiên trong một khu vực 100m × 100m

- Trạm gốc di động không có công suất hạn chế và có thể di chuyển, các nút cảm biến có công suất hạn chế

Tham số đầu vào

Thời gian sống của mạng

Kết luận

- Bài báo này đã đề xuất một cách để kéo dài thời gian sống của mạng cảm biến không dây thông qua cải tiến phân cụm Leach_C kết hợp với thuật toán Dijkstra.

- Với kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả hơn khi làm việc với môi trường cảm biến đồng nhất so với Leach, Leach_C

- Trong đó, kết hợp chiến lược di chuyển trạm gốc; định tuyến cố định với thuật toán Dijkstra để lựa

chọn đường đi đến CHs nhằm cải thiện thời gian sống mạng

Nghiên cứu trong tương lai:

- Thử các thuật toán bổ sung để tìm các cụm lân cận tối ưu hơn; đi theo hướng của trạm gốc di

động

- Thử một giao thức định tuyến khác

- Tránh loại bỏ dữ liệu gói tin do phạm vi cảm biến hạn chế

đã chú ý lắng nghe

phần trình bày!