ĐỀ tài THIẾT kế và mô PHỎNG MẠNG cảm BIẾN KHÔNG dây TRONG NS2

Giới thiệu mạng cảm biến không dây WSNMạng cảm biến không dây Wireless Sensor Network bao gồm một tập hợp các thiết bị cảm biến sử dụng các liên kết không dây vô tuyến, hồng ngoại hoặc q

BÀI THẢO LUẬN

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠNG CẢM BIẾN

KHÔNG DÂY TRONG NS2

NHÓM 3- LỚP HTVT-K16B

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

NGUYỄN QUANG TIỀN

NGUYỄN QUỲNH TRANG

NỘI DUNG

I Giới thiệu mạng cảm biến không dây (WSN)

II Mô phỏng NS2

IV Xây dựng chương trình mô phỏng mạng cảm biến không dây trong NS2 III Phương pháp nghiên cứu

I Giới thiệu mạng cảm biến không dây (WSN)

Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) bao gồm một tập hợp các thiết bị cảm

biến sử dụng các liên kết không dây (vô tuyến, hồng ngoại hoặc quang học) để phối hợp thực

hiện nhiệm vụ thu thập thông tin dữ liệu phân tán với quy mô lớn trong bất kỳ điều kiện và ở

bất kỳ vùng địa lý nào

Một mạng cảm biến không dây bao gồm số lượng lớn các nút được triển khai dầy đặc bên

trong hoặc ở rất gần đối tượng cần thăm dò, thu thập thông tin dữ liệu

Đặc trưng cơ bản của mạng này là khả năng tự tổ chức mạng và cộng tác làm việc của các

cảm biến không dây với nhau

I Giới thiệu mạng cảm biến không dây (WSN)

ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY:

- Kích thước vật lý nhỏ gọn

- Kích thước và công suất tiêu thụ luôn chi phối

khả năng xử lý, lưu trữ và tương tác của các

thiết bị cơ sở

- Hoạt động đồng thời với độ tập trung cao

Khả năng liên kết vật lý và phân cấp điều khiển

hạn chế

- Tính đa dạng trong thiết kế và sử dụng

Hoạt động tin cậy

- Kiến trúc và giao thức của mạng cảm biến

không dây

Mạng cảm biến không dây

I Giới thiệu mạng cảm biến không dây (WSN)

ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

Giám sát và điều khiển công nghiệp

Mạng cảm biến không dây với môi trường và ngành

nông nghiệp

Mạng cảm biến không dây trong y tế và giám sát

sức khoẻ

Ngoài ra còn môt số ứng dụng khác: ứng dụng trong quân sự, phát hiện sạt lở đất, theo dõi nhiệt độ môi trường, độ ẩm và

áp suất không khí, …

II Mô phỏng NS2

- NS2(Network Simulator - Phiên bản 2) là một công

cụ mô phỏng sự kiện hữu ích trong việc nghiên cứu

bản chất động của mạng truyền thông

- NS2 bao gồm hai ngôn ngữ chính: C ++ và Ngôn

ngữ kịch bản(OTcl) C ++ và OTcl được liên kết với

nhau bằng TclCL

- NS2 thực thi các giao thức mạng như giao thức điều

khiển truyền tải (TCP), giao thức gói thường dùng

(UDP), …

- Network animator (Nam) là một công cụ hoạt hình

dựa trên Tcl / TK để xem các dấu vết mô phỏng

mạng và dấu vết gói tin trong thế giới thực Nó chủ

yếu được dự định như một người làm hoạt hình

đồng hành với trình mô phỏng ns Mô hình NS2

- Sau khi tệp theo dõi được tạo Các ngôn ngữ kịch

bản như tập lệnh AWK (Aho Weinberger Kernighan)

và tập lệnh PERL có thể được sử dụng để tính toán

các số liệu hiệu suất

- Tập lệnh PERL là một ngôn ngữ lập trình có mục

đích chung ban đầu được phát triển để thao tác văn

bản và bây giờ được sử dụng cho nhiều nhiệm vụ

bao gồm quản trị hệ thống, phát triển web, lập trình

mạng và hơn thế nữa

- Ở đây tập lệnh PERL được sử dụng để tính toán độ

trễ đầu cuối trung bình của các gói từ nút nguồn đến

nút chìm

III Phương pháp nghiên cứu

- Cảm biến có thể được định nghĩa là một kỹ thuật được sử dụng để thu thập thông tin về một

đối tượng hoặc quá trình vật lý, bao gồm cả sự xuất hiện của các sự kiện Hạn chế của thiết kế mạng cảm biến là các nút cảm biến hoạt động với ngân sách năng lượng hạn chế

- Thông thường, chúng được cung cấp năng lượng thông qua pin, phải được thay thế hoặc sạc

lại khi cạn kiệt Đối với một số nút, không có lựa chọn nào là phù hợp, nghĩa là chúng sẽ đơn

giản bị loại bỏ khi nguồn năng lượng của chúng bị cạn kiệt ] Do đó, khi chúng ta tạo các nút

cảm biến trong NS2, một mô hình năng lượng cần được xác định đó là năng lượng mà mỗi nút

có khi bắt đầu mô phỏng

- Các thành phần cần thiết để tạo một mô hình năng lượng bao gồm initialEnergy, txPower,

rxPower and idlePower

+ InitialEnergy đại diện cho mức năng lượng trong nút khi bắt đầu mô phỏng

+ txPower và rxPower đại diện cho năng lượng tiêu thụ để truyền và nhận các gói tin

Thành phần quan trọng nhất mà mô hình năng lượng của một nút cảm biến phải chứa được

gọi là “sensePower”

III Phương pháp nghiên cứu

Ngoài ra, điều quan trọng là phải chỉ định phạm vi giao tiếp “RXThresh” và phạm vi cảm biến

“CSThresh” của một nút

Phy/WirelessPhy set CSThresh_ 40;

Phy/WirelessPhy set RXThresh_ 40;

The energy model can be created using the following code:

# Energy model

$ns node-config -energyModel EnergyModel \ -initialEnergy 50 \

-txPower 0.75 -rxPower 0.25 \

- idlePower 0.04\

-sensePower 0 10\

Đoạn mã sau sẽ đặt “RXThresh” và “CSThresh” thành 40 mét:

III Phương pháp nghiên cứu

Bước tiếp theo trong mô phỏng là theo dõi

Thông thường đối với một công cụ mô phỏng, dữ liệu theo dõi có thể được hiển thị trực tiếp trong quá trình thực hiện mô phỏng hoặc được lưu trữ trong một tệp để được xử lý và phân tích hậu kỳ Ns-2 hỗ trợ cái sau tốt hơn, mặc dù Nam (một công cụ hoạt ảnh được thiết kế để làm việc với ns-2)

có thể thực hiện cái đầu tiên ở một mức độ nhất định.Ns-2 có thể theo dõi tất cả các gói được nhận,

bỏ và gửi bởi đại lý, bộ định tuyến

set tracef [open simple.tr w]

Lệnh này tạo một tracef đối tượng và mở tệp simple.tr ở chế độ ghi Định dạng của tệp theo dõi được trình bày dưới đây:

Kiểu

định

dạng

Thời gian

Nút nguồn

Nút đích

Tên gói

Kích thước gói

Cờ ID lưu

lượng

Địa chỉ nguồn

Địa chỉ đích

Số thứ tự

ID gói tin

IV Kết quả

1 Kịch bản mô phỏng

Mười sáu nút cảm biến không dây được tạo Nút 17 được gắn nhãn là nút chìm

Giao tiếp giữa các nút được thực hiện bằng cách sử dụng UDP Một phiên CBR được tạo giữa

mỗi nút và nút chìm

Mô phỏng đã được thực hiện trong 100 mili giây

Giao thức định tuyến được sử dụng là DSDV và giao thức MAC được sử dụng là 802.11

IV Kết quả

KẾT LUẬN

Bài báo này cung cấp một cái nhìn tổng quan về việc triển khai WSN trong NS2 Một chi

tiết mô phỏng đơn giản của việc tạo một WSN cũng được trình bày Theo dõi được thực

hiện để nắm bắt tất cả các gói được nhận, bỏ và gửi Tệp theo dõi thu được là simple.tr

Sau đó, tệp theo dõi đã được sử dụng để tính toán độ trễ đầu cuối trung bình của các gói

trong quá trình mô phỏng thông qua tập lệnh PERL Avgdelay.pl Ngoài ra, tệp theo dõi

được sử dụng để tính toán năng lượng trung bình tiêu thụ trong mạng thông qua tập lệnh

AWK energy.awk Trong tương lai, việc tính toán mức tiêu thụ năng lượng trung bình và độ

trễ trung bình từ đầu đến cuối có thể được biểu diễn bằng Xgraph

Thank You!