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

4. 4
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

23. 5.Research
23
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