CHƯƠNG 5. THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ32
5.2 Thực hiện mô phỏng
5.2.4 Kết quả mô phỏng hai đầu vào
Giảm gói tin
Trong phần mô phỏng này, cách thức mô phỏng vẫn giống như trường hợp 1 đầu vào nhưng chỉ khác là ta thêm 1 đầu vào nữa là độ ẩm không khí. Cả 2 đầu vào nhiệt độ với độ ẩm này sẽ kết hợp với nhau theo các quy tắc nhận biết được xây dựng trong phần 4.3. Các trường hợp khi nhiệt độ và độ ẩm độ môi trường thay đổi là:
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Fuzzy Normal Fuzzy Normal Fuzzy Normal Fuzzy Normal
1 2 3 Aver-age
Average Power (mW)
CÔNG SUẤT TIÊU THỤ TRUNG BÌNH
CPU Power LPM Power Listen Power Transmit Power
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trường hợp 1: Khi nhiệt độ giữ ở mức bình thường 200C, còn độ ẩm không khí giảm dần từ 90% xuống 20% . Lúc đó, biểu đồ thể hiện số lượng gói tin là:
Hình 5-18. Lưu lượng gói tin ứng với trường hợp thứ nhất
Trường hợp 2: Khi độ ẩm không khí giữ ở mức bình thường 50%, còn nhiệt độ tăng từ 100C đến 350C . Lúc đó, biểu đồ thể hiện số lượng gói tin như hình 5-19:
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 50 100 150 200 250 300 350
18 141 272 402 537 663 798 929 1060 1187 1316 1448 1572 1706 1836 1966 2098 2230 2360 2487 2619 2747 2871 3004 Humidity (%)
Number of Packet
Time(s)
Traffic on Mote
Normal Fuzzy Humidity
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 5-19. Lưu lượng gói tin ứng với trường hợp thứ hai
Ta thấy số lượng gói tin sẽ thay đổi ứng với từng trường hợp mà node cảm biến nhận được. Khi nhiệt độ môi trường ở khoảng (160C tới 220C) và độ ẩm từ (45% tới 55%) thì node cảm biến nhận được báo hiệu là bình thường. Node cảm biến sẽ gửi dữ liệu 10 phút 1 lần và số lượng gói tin giảm 1/10 so với node cảm biến bình thường.
Trường hợp nhiệt độ môi trường nằm trong khoảng ( 140C tới 160C) v à ( 220C tới 240C) và độ ẩm trên 55% thì khi đó node cảm biến sẽ nhận biết là cần theo dõi và sẽ gửi dữ liệu 3 phút 1 lần, giảm 1/3 số lượng gói tin so với node cảm biến bình thường.
Khi nhiệt độ môi trường nhỏ hơn 140C và lớn hơn 240C còn độ ẩm dưới 45%
thì node cảm biến sẽ nhận biết đây là nhiệt độ ở mức cảnh báo và sẽ gửi tin cảnh báo
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 50 100 150 200 250 300 350
Time 123 247 367 490 610 729 842 962 1085 1209 1326 1448 1565 1682 1808 1928 2042 2167 2285 2404 2524 2649 2763 2886 Temperature (0C)
Number of packet
Traffic on Mote
Normal Fuzzy Tempurature
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
10 giây 1 lần. Số lượng gói tin lúc này sẽ bằng với node cảm biến bình thường.
Kết hợp với trường hợp khác
Cách thức mô phỏng giống như trường hợp một đầu vào, ta sẽ giả sử khi click vào nút “ Button” thì node sink lỗi sẽ xảy ra và khi đó sẽ gửi broadcast cho các node cảm biến còn lại. Khi đó, bảng thông báo output sẽ là:
Hình 5-20. Bảng thông báo node sink gửi broadcast tới các node còn lại
Hình 5-21. Lưu lượng gói tin ứng với ngữ cảnh bị mất kết nối mạng
Trong mô phỏng này, khi node sink gửi broadcast cho các node còn lại thì
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 50 100 150 200 250 300 350
Time 123 247 367 490 610 729 842 962 1085 1209 1326 1448 1565 1682 1808 1928 2042 2167 2285 2404 2524 2649 2763 2886 Tempurater(0C)
Number of Packet
Traffic on Mote
Normal Fuzzy
Normal_gw_connection Fuzzy_gw_connection Tempurature
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
tùy vào thiết kế mô hình mạng với nhiệm vụ của từng node. Ta sẽ có node nhận được broadcast và không gửi dữ liệu, và cũng sẽ có node gửi bình thường. Trên đây là biểu đồ mô tả lưu lượng gói tin ứng với từng trường hợp cụ thể trong trường hợp độ ẩm giảm dần còn nhiệt độ tăng dần (hình 5-21).
Toàn bộ lưu lượng
Cũng giống như trường hợp 1 đầu vào là nhiệt độ, ta tính tổng số gói tin gửi tại mỗi node cảm biến. Bảng thống kê lưu lượng trong các trường hợp là:
Bảng 5-6. Lưu lượng trên node cảm biến trong tất cả các trường hợp Trường
hợp
Node cảm biến
Số gói tin sử dụng logic mờ
Số gói tin bình
thường % giảm
1 4 103 300 65.67%
2 4 241 300 19.67%
Tổng cộng 8 344 600 42.67%
Ta thấy tổng số gói tin gửi tin đi tại node cảm biến của toàn bộ mạng trong các trường hợp nhận biết sử dụng logic mờ sẽ giảm trung bình 42% so với bình thường. Hơn nữa, giảm lưu lượng trong mỗi node sẽ dẫn đến giảm lưu lượng chuyển tiếp của các node khác. Do đó, định nghĩa trong từng ứng dụng, từng môi trường là rất quan trọng vì có thể ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả của mạng.
Tiêu tốn năng lƣợng
Trong phần đánh giá năng lượng này ta sẽ đánh giá năng lượng của node cảm biến nhận biết sử dụng logic mờ so với node cảm biến bình thường trong từng trường hợp. Để chính xác ta sẽ mô phỏng mạng gồm 1 node sink nhận dữ liệu từ 2 node cảm biến, 1 node sử dụng nhận biết còn node kia thì không. Thời gian mô phỏng là 3 giờ, giờ đầu nhiệt độ môi trường là 200C và độ ẩm 50%, giờ tiếp theo nhiệt độ 150C và độ ẩm 70% và giờ thứ 3 nhiệt độ 100C và độ ẩm 30%.
Công suất tiêu thụ trong giờ đầu khi nhiệt độ là 200C và độ ẩm 70% là:
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng 5-7. Công suất của sensor trong giờ đầu ở nhiệt độ 200C và độ ẩm 50%
Giờ Mote Nhiệt độ (0C)
Độ ẩm (%)
CPU Power
LPM Power
Listen Power
Transmit Power
Power (mW)
1 Fuzzy 20 50 0.400 0.150 0.408 0.086 1.075
Normal 20 50 0.410 0.151 0.455 0.752 1.768
Công suất tiêu thụ trung bình trong giờ thứ hai khi nhiệt độ là 150C và độ ẩm 50% là:
Bảng 5-8. Công suất của sensor trong giờ thứ hai ở nhiệt độ 150C và độ ẩm 70%
Giờ Mote Nhiệt độ (0C)
Độ ẩm (%)
CPU Power
LPM Power
Listen Power
Transmit Power
Power (mW)
2
Fuzzy 15 70 0.412 0.151 0.412 0.170 1.158 Normal 15 70 0.410 0.151 0.455 0.752 1.768
Công suất tiêu thụ trung bình trong giờ thứ ba khi nhiệt độ là 100C và độ ẩm 30% là:
Bảng 5-9. Công suất của sensor trong giờ thứ ba ở nhiệt độ 100C và độ ẩm 30%
Giờ Mote Nhiệt độ (0C)
Độ ẩm (%)
CPU Power
LPM Power
Listen Power
Transmit Power
Power (mW)
3
Fuzzy 10 30 0.421 0.151 0.424 0.175 1.183 Normal 10 30 0.410 0.151 0.455 0.752 1.768
Công suất tiêu thụ trung bình trong cả ba giờ là:
Bảng 5-10. Công suất trung bình của sensor trong ba giờ Giờ Mote Nhiệt
độ (0C)
Độ ẩm (%)
CPU Power
LPM Power
Listen Power
Transmit Power
Power (mW) Aver
-age
Fuzzy 0.411 0.1507 0.415 0.144 1.139
Normal 0.410 0.151 0.455 0.752 1.768
Như vậy, công suất tiêu thụ trung bình trong 3 giờ đối với node cảm biến nhận
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
biết có sử dụng logic mờ là: 1.139mW nhỏ hơn công suất tiêu thụ của node bình thường là: 1.768mW. Như vậy, do năng lượng CPU lớn hơn vì phải xử lý logic mờ nên tổng thể thì trong điều kiện nhận biết bình thường thời gian sử dụng pin sẽ lâu hơn node cảm biến bình thường. Còn trong trường hợp theo dõi và báo động thì công suất tiêu thụ của node có logic mờ sẽ cao hơn do quá trình xử lý phức tạp hơn.
Hình 5-22. Công suất tiêu thụ trong từng giờ và công suất trung bình
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
Fuzzy Normal Fuzzy Normal Fuzzy Normal Fuzzy Normal
1 2 3 Aver-age
Average Power(mW)
CÔNG SUẤT TIÊU THỤ TRUNG BÌNH
CPU Power LPM Power Listen Power Transmit Power
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP