Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 1 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 1](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-1_6beouUdApO.jpg)
Trang 1
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 2 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 2](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-2_XNNS8SUzPR.jpg)
Trang 2
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 3 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 3](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-3_MWIb9ugoLt.jpg)
Trang 3
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 4 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 4](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-4_3UGvIXMZcH.jpg)
Trang 4
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 5 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 5](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-5_ncb7GADm8R.jpg)
Trang 5
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 6 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 6](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-6_aRz5n2x3KU.jpg)
Trang 6
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 7 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 7](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-7_BcETz0jyFU.jpg)
Trang 7
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 8 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 8](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-8_eE5QTEXUQi.jpg)
Trang 8
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 9 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 9](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-9_vsqJrbFyBX.jpg)
Trang 9
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 10 Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây trang 10](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/439/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon-trang-10_ifdTjyadt4.jpg)
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây
![Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây Luận án Nghiên cứu phát triển định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến không dây](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/thumb/2024/03/02/luan-an-nghien-cuu-phat-trien-dinh-tuyen-tiet-kiem-nang-luon_8kOiqt0Kd2.jpg)
guyên giá trị của biến bằng 5 và gửi bản tin tới nút D. Cứ tiếp tục như vậy, giá trị của biến rq_min_energy/ rp_energy là năng lượng bé nhất của các nút mà bản tin đi qua. 50 Với giá trị đó, thông số dùng lựa chọn đường đi tốt nhất lúc này sẽ là: (2.1) được gọi là chi phí (cost) của tuyến đường. Tuyến đường có bé nhất sẽ là tuyến đường tốt nhất và được chọn. Để cụ thể hơn ta xét ví dụ như hình 2.15 S B H E A 12 C I F K DG N 23915 115 35 19 27 11 Hình 2.15. Ví dụ về hoạt động của thuật toán RDC Trong hình 2.15, chúng ta cần tìm đường từ nút S đến nút D. Chúng ta có 3 tuyến đường từ S tới D. Đường 1: S-A-B-C-D có năng lượng nhỏ nhất bằng 5, hopcount bằng 4 nên M bằng 4/5. Đường 2: S-E-F-G-D có năng lượng nhỏ nhất bằng 9, hopcount bằng 4 nên M bằng 4/9. Đường 3: S-H-I-K-N-D có năng lượng nhỏ nhất bằng 19, hopcount bằng 5 nên M bằng 5/19. Nếu lựa chọn theo các phương pháp cũ, lựa chọn dựa vào hopcount lúc này tuyến đường 1 và 2 sẽ được lựa chọn do có hopcount bằng nhau và bé nhất. Và nút B sẽ nhanh chóng bị hết năng lượng và dừng hoạt động, ảnh hưởng đến toàn mạng. Khi sử dụng RDC, đường 3 sẽ được lựa chọn do có giá trị bé nhất. Nút B tiếp tục hoạt động, kéo dài thời gian sống của toàn bộ mạng. Về chi tiết cách thức gửi và xử lý bản tin RREQ và RREP thuật toán RDC hoạt động tương tự EERS, chỉ khác ở thông số lựa chọn đường đi. EERS lựa chọn đường đi tốt nhất dựa vào hopcount còn RDC dựa vào giá trị . Quá trình duy trì cập nhật thông tin định tuyến của RDC được mô tả trong hình 2.16. Một nút nhận bản tin RREQ hoặc bản tin RREP. Nút đó sẽ kiểm tra thông tin đường đi trong bản tin đó mang. Nếu thông tin đường đi là mới, nút sẽ thêm thông tin đường đi đó vào bảng định tuyến (routing table) để sử dụng. Nếu tuyến đường nhận được đã có trong bảng định tuyến 51 nhưng thông số chi phí cost tốt hơn (bé hơn), tuyến đướng sẽ được update thông tin mới. Còn không, thông tin định tuyến trong bản tin RREQ hoặc RREP nhận được sẽ bị bỏ qua. Receive RREQ or RREP End Add Route New M < Old M New Route Yes No Update Route No Yes Hình 2.16. Quá trình duy trì update thông tin định tuyến trong thuật toán RDC 2.2.3. Mô phỏng kết quả Sử dụng phần mềm NS2 để mô phỏng đánh giá hai thuật toán đề xuất ABR và RDC. Trong mô phỏng thứ nhất ta tạo ra 5 mô hình mạng với 50 nút cảm biến trong vùng có diện tích 1000m x 1000m bằng cách thay đổi vị trí của 50 nút. Ta có 5 mô hình: topo1, topo2, topo3, topo4, topo5. Các thông số mô phỏng chi tiết như bảng 2.1 Kết quả mô phỏng: Hình 2.17 so sánh thời gian sống của mạng (lifetime) khi sử dụng AODV, ERS, EERS, ABR và RDC.Thời gian sống của mạng là lượng thời gian mà mạng hoạt động từ khi bắt đầu cho đến khi có một nút hết năng lượng và dừng hoạt động. Từ biểu đồ ta thấy thời gian sống của mạng khi sử dụng ABR và RDC cao hơn khi sử dụng EERS, ERS và AODV. Điều này cũng dễ hiểu bởi RDC và ABR đã cân bằng được mức sử dụng năng lượng giữa các nút. Khi các nút đã gần hết năng lượng, nó sẽ không được chọn chuyển tiếp bản tin nữa, nó chỉ dừng lại với nhiệm vụ cảm biến thông tin. Do đó mạng duy trì thời gian hoạt động được lâu hơn thông thường. Và với các mô hình mạng khác nhau, thời gian hoạt động của mạng cũng khác nhau. 52 Do các vị trí các nút là ngẫu nhiên nên có trường hợp vị trí các nút thuận lợi cho việc tìm đường và cân bằng năng lượng sẽ thu được kết quả tốt hơn trường hợp không thể lựa chọn đường thay thế mặc dù nút đã gần hết năng lượng. Do đó trong mô phỏng này luận án thay đổi vị trí các nút một cách ngẫu nhiên nhằm chỉ ra với vị trí các nút như thế nào thì giao thức ABR và RDC vẫn duy trì được thời gian hoạt động của mạng được tốt hơn. Hình 2.17. So sánh thời gian sống của mạng giữaAODV, ERS, EERS, ABR và RDC mô phỏng 1 Tỷ lệ gửi gói tin thành công PDR là tỷ lệ giữa tổng số gói tin nhận được so với tổng số gói tin được gửi đi. Hình 2.18 chỉ ra kết quả PDR mô phỏng thu được khi chạy với AODV, ERS, EERS, RDC và ABR. Biểu đồ chỉ ra rằng tỷ lệ gửi gói tin thành công giữa EERS, ABR và RDC là gần tương tự nhau và cao hơn AODV, ERS. Như vậy, mục đích thiết kế giao thức ABR và RDC nhằm tiết kiệm năng lượng kéo dài thời gian hoạt động của mạng đã đạt được đồng thời không làm ảnh hưởng nhiều đến tỷ lệ truyền gói tin thành công. Các giao thức mô phỏng đều đạt mức truyền thành công trên 90%. Chứng tỏ độ ổn định trong tìm đường và hoạt động của giao thức khá tốt. 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Topo 1 Topo 2 Topo 3 Topo 4 Topo 5 T h ờ i g ia n ( s) Các Topo mô phỏng AODV ERS EERS ABR RDC 53 Hình 2.18. So sánh tỷ lệ gửi gói tin thành công giữa AODV, ERS, EERS, ABR và RDC mô phỏng 1 Hình 2.19. So sánh thông lượng Throughput giữa AODV, ERS, EERS, ABR và RDC mô phỏng 1 Thông lượng throughput được xác định là tổng số dữ liệu truyền được trong một giây. 80 85 90 95 100 105 110 Topo 1 Topo 2 Topo 3 Topo 4 Topo 5 P D R ( % ) Các Topo mô phỏng AODV ERS EERS ABR RDC 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Topo 1 Topo 2 Topo 3 Topo 4 Topo 5 T h ro u g h p u t (K b p s) Các Topo mô phỏng AODV ERS EERS ABR RDC 54 Thông lượng cao hay thấp phụ thuộc nhiều vào số kết nối và tỷ lệ truyền thành công. Nếu số kết nối trong mạng càng nhiều và tỷ lệ truyền thành công cao thì thông lượng càng cao. Ngoài ra còn phụ thuộc và độ trễ truyền dữ liệu, trễ trong quá trình tìm đường. Với các mô phỏng này, số kết nối bằng nhau, tỷ lệ mất gói gần tương tự nhau nên ta thu được thông lượng cũng gần tương tự nhau khi sử dụng các giao thức định tuyến khác nhau. Hình 2.19 chỉ ra throughput của mô hình mạng khi chạy với AODV, ERS, EERS, ABR và RDC là gần như tương tự nhau. Trong mô phỏng thứ 2, chúng ta tạo các mô hình mạng với 50 nút cảm biến, 60 nút cảm biến, 70 nút cảm biên, 80 nút cảm biến, 90 nút cảm biến và 100 nút cảm biến trong vùng có diện tích 1000m x 1000m với số lượng kết nối khác nhau. Các thông số khác tương tự như mô phỏng đầu tiên. Ta có kết quả như sau: Hình 2.20. So sánh thời gian sống của mạng giữa AODV, ERS, EERS, ABR và RDC mô phỏng 2 Hình 2.20 so sánh thời gian sống của mạng khi sử dụng AODV, ERS, EERS, ABR và RDC với các mô hình với số lượng nút cảm biến khác nhau. Từ mô hình trên ta thấy với các mạng có số lượng nút khác nhau đều thu được thời gian sống của mạng tốt hơn khi sử dụng ABR và RDC so với sử dụng AODV, ERS và EERS. Với cùng một giao thức ví dụ như AODV, với các mô hình có số nút khác nhau cũng sẽ thu được thời gian sống khác nhau như bằng 78s với 50 nút và trên 87s với 100 nút. Đó là bởi vì chúng có quy luật sắp xếp vị trí các nút ngẫu nhiên 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 50 60 70 80 90 100 T h ờ i g ia n ( s) Số nút mô phỏng (nút) AODV ERS EERS ABR RDC 55 khác nhau, dẫn đến khả năng tìm đường và cân bằng tải giữa các nút của các mô hình mô phỏng là khác nhau. Do đó mức độ sử dụng năng lượng là khác nhau và thời gian sống của mạng là khác nhau. Hình 2.21. So sánh tỷ lệ gửi gói tin thành công giữa AODV, ERS, EERS, ABR và RDC mô phỏng 2 Hình 2.21 so sánh tỷ lệ gửi gói tin thành công PDR trong mạng khi sử dụng giao thức định tuyến AODV, ERS, EERS, ABR và RDC trong các mô hình có số lượng nút cảm biến khác nhau. Kết quả chỉ ra rằng PDR khi sử dụng các giao thức này là gần tương đương nhau, đôi khi ABR, RDC còn cho kết quả tốt hơn. Các kết quả mô phỏng đều trên 94% chứng tỏ mức độ ổn định khá cao trong quá trình tìm và duy trì đường đi của các giao thức với các mạng có số nút thay đổi. Hình 2.22 so sánh thông lượng của mạng khi sử dụng giao thức định tuyến AODV, ERS, EERS, ABR và RDC trong các mô hinh mạng có số lượng nút cảm biến khác nhau. Kết quả chỉ ra rằng thông lượng mạng khi sử dụng các giao thức là gần tương tự nhau nhiều khi ABR và RDC còn cho kết quả nhỉnh hơn một chút. Như vậy, khi mô hình mạng thay đổi hay số lượng nút thay đổi thì ta đều thu được thông lượng mạng là gần như nhau với các giao thức định tuyến. 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 50 60 70 80 90 100 P D R (% ) Số nút mô phỏng (nút) AODV ERS EERS ABR RDC 56 Hình 2.22. So sánh thông lượng của mạng giữa AODV, ERS, EERS, ABR và RDC mô phỏng 2 Từ các kết quả mô phỏng trên ta có thể khẳng định hai thuật toán định tuyến mới được đề xuất thu được các kết quả tốt hơn thuật toán cũ. Tăng cường thời gian sống của mạng trong khi các thông số khác của mạng như tỷ lệ gửi gói tin thành công, thông lượng mạng vẫn giữ nguyên hoặc cho kết quả tốt hơn. 2.3. Phƣơng pháp định tuyến tiết kiệm năng lƣợng dựa trên điều khiển công suất Bằng các kỹ thuật tối ưu mở rộng vòng, sử dụng yếu tố năng lượng để định tuyến, các giao thức đề xuất đã thu được kết quả tiết kiệm năng lượng khá tốt. Tuy nhiên yếu tố công suất vẫn chưa được chú ý trong các kỹ thuật đó. Với khoảng cách giữa các nút cảm biến gần hay xa thì mức công suất truyền giữa các nút đều như nhau. Điều đó dẫn đến việc tiêu hao năng lượng không cần thiết và còn gây nhiễu giữa các kết nối. Để giải quyết vấn đề này, phần tiếp theo của luận án trình bày kỹ thuật định tuyến mới kết hợp với điều khiển công suất. 2.3.1. Các kỹ thuật điều khiển công suất Kỹ thuật này được thực hiện nhờ quá trình tính toán suy hao và dự đoán công suất phát tại từng nút. Các nút sử dụng bản tin Hello của giao thức định tuyến để trao đổi thông tin và xác định công suất suy hao Ploss. Xét hai nút A và B. Nút A gửi bản tin Hello tới nút B sử dụng 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 50 60 70 80 90 100 T h ro u g h p u t (K b p s) Số nút mô phỏng (nút) AODV ERS EERS ABR RDC 57 công suất mặc định lớn nhất Ptx_max(dBm). Nút B nhận bản tin Hello, nó xác định công suất nhận tại B Prx_B(dBm) và tính toán công suất suy hao từ A sang B theo công thức sau: – (2.2) Sau đó nút B xác định công suất phát từ A sang B theo công thức: (2.3) Trong đó, Psen (dBm) là mức công suất nhỏ nhất để nhận được bản tin thành công tại bên thu (hay còn gọi là độ nhạy thu), Pmar (dBm) là giá trị dự trữ xác định trước cho liên kết tùy thuộc vào sự di dộng của node và các ảnh hưởng nhiễu của nút xung quanh cũng như sự biến động của môi trường truyền dẫn. Sau khi tính toán xong, nút B gửi giá trị đó cho nút A qua bản tin Hello. Nút A lưu thông tin đó trong bảng các nút lân cận tương ứng với nút B. Giá trị này sẽ được nút A sử dụng làm công suất truyền các bản tin từ A đến B sau này. Mức công suất này sẽ được cập nhật mỗi khi có bản tin Hello trao đổi giữa các node với nhau. Trong quá trình truyền nhận theo thủ tục của giao thức định tuyến sự dự đoán và tính toán công suất phát này được thực hiện liên tục. 2.3.2. Đề xuất phƣơng pháp định tuyến dựa trên điều khiển công suất Thuật toán mới được xây dựng dựa trên giao thức định tuyến AODV và điều khiển công suất, được gọi là thuật toán định tuyến kết hợp với điều khiển công suất (Power Control Combined with Routing Protocol (PRP)). Các quá trình gửi, nhận xà xử lý bản tin định tuyền không có gì thay đổi. Giao thức định tuyền mới chỉ khác AODV ở công thức tính chi phí đường đi metric và sử dụng điều khiển công suất khi truyền bản tin định tuyến và dữ liệu. Xét kết nối giữa 2 nút A và B, nếu sử dụng giao thức AODV thì chi phí đường đi giữa 2 nút này bằng 1 (sử dụng hopcount để tính metric) nhưng với giao thức PRP thì metric này được tính theo công thức: (2.4) Với { 58 Trong đó, Ptx_AB là công suất truyền dữ liệu từ A sang B được xác định ở phần trên. là biến, có giá trị bằng C hoặc 0 tùy thuộc vào giá trị LPsent. Ptx_max là giá trị công suất truyền lớn nhất khi không có điều khiển công suất. LPsent là năng lượng còn lại của nút tại một thời điểm tính toán. LPthr là ngưỡng năng lượng còn lại của nút cảm biến. C là một hằng số, được sử dụng với mục đích loại bỏ những tuyến đường có mức năng lượng còn lại của nút thấp. Trong công thức 2.4, khi năng lượng còn lại của nút vẫn đáp ứng được hoạt động tốt, có giá trị bằng 0 và chi phí đường đi lúc này chỉ phụ thuộc vào công suất truyền. Nếu không có điều khiển công suất, tức là công suất truyền bằng công suất cực đại thì chi phí đường đi sẽ bằng 1 giống như trường hợp sử dụng AODV. Khi sử dụng điều khiển công suất, tuyến đường với mức tiêu tốn công suất nhỏ nhất sẽ được lựa chọn. Trong trường hợp năng lượng còn lại của nút thấp hơn ngưỡng năng lượng còn lại, giá trị C được cộng thêm vào chi phí đường đi. Giá trị của C đưa ra đủ lớn để những tuyến đường có chứa nút với năng lượng còn lại nhỏ không được lựa chọn. Điều này giúp cân bằng việc sử dụng năng lượng của các nút trên mạng cảm biến, từ đó kéo dài tuổi thọ của mạng. Giá trị ngưỡng năng lượng còn lại và C cần phải được tính toán và xác định. Chúng phụ thuộc vào công suất truyền và năng lượng của từng mạng cảm biến xác định. Ví dụ như, nếu một mạng có tuyến đường đi xấu nhất có chi phí đường đi bằng 10 thì giá trị của C nên được thiết lập cao hơn 10. Ngưỡng năng lượng còn lại LPthr thì khó xác định hơn. Nếu ngưỡng năng lượng để quá cao, việc áp dụng so sánh ngưỡng sẽ xảy ra sớm, lúc này những tuyến đường ngắn chứa nút có năng lượng dưới ngưỡng sẽ không được chọn, thay vào đó là các tuyến đường dài hơn được chọn. Điều này làm tiêu tốn năng lượng và tăng độ trễ trong mạng. Nếu ngưỡng năng lượng quá nhỏ, thông số này sẽ được áp dụng muộn, nút với năng lượng thấp tiếp tục hoạt động và sẽ nhanh chóng hết năng lượng, làm ảnh hưởng đến thời gian sống của toàn mạng. Do đó, việc xác định ngưỡng năng lượng còn lại chính xác là một vấn đề quan trọng. Chọn ngưỡng năng lượng chính xác sẽ giúp tiết kiệm năng lượng sử dụng và nâng cao thời gian sống của mạng. Giá trị ngưỡng này phụ thuộc vào từng mô hình và kích thước mạng cụ thể. Không có một giá trị chung của ngưỡng năng lượng cho tất cả các mô hình. Giá trị này có thể được xác định dựa trên phương pháp thực nghiệm. 2.3.3. Mô phỏng và đánh giá kết quả Sử dụng phần mềm NS2 để mô phỏng đánh giá thuật toán đề xuất PRP. Trong mô phỏng ta 59 tạo ra 7 mô hình mạng với số nút cảm biến thay đổi từ 60 đến 120 trong vùng có diện tích 1000m x 1000m. Các thông số mô phỏng chi tiết như sau: Bảng 2.2. Các thông số mô phỏng AODV và PRP Thông số Giá trị Giao thức lớp PHY/MAC 802.15.4 Giao thức định tuyến AODV, PRP Kích thước gói tin 70KB (CBR), 60KB (FTP) Tốc độ tối đa 250Kbps Số nút mô phỏng 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 Năng lượng khởi tạo ban đầu của nút 1J Giá trị C chọn để mô phỏng 5 Ngưỡng năng lượng chọn để mô phỏng (LPthr) 0.3J Công suất truyền tối đa Ptx_max 24.5dBm (0.2818W) Mô phỏng lấy bốn thông số để so sánh giữa PRP và AODV là: - Network lifetime (s): Thời gian sống của mạng, là lượng thời gian mạng cảm biến hoạt động từ lúc bắt đầu cho đến khi có 1 nút cảm biến hết năng lượng. - Throughput (Kbps): Thông lượng, là tổng dữ liệu truyền được trong một đơn vị thời gian. - Packet Delivery Ratio (PDR): Tỷ lệ truyền gói thành công, là tỷ lệ giữa số gói tin truyền thành công trên tổng số gói tin được gửi đi. - Total energy of network: Tổng năng lượng còn lại của tất cả các nút trên mạng tại một thời điểm xác định. Các kết quả mô phỏng được biểu diễn trên các hình từ 2.23 đến 2.31. Ta có một số nhận xét như sau. Hình 2.23 so sách về thời gian sống của mạng khi sử dụng giao thức AODV và giao thức PRP với các mô hình từ 60 đến 120 nút. Kết quả cho thấy thời gian sống của mạng được cải thiện đáng kể khi sử dụng giao thức mới. Trong tất cả các trường hợp, từ số lượng nút nhỏ (60 nút) đến số lượng nút lớn hơn (120 nút) đều thu được kết quả tốt hơn. Khi số lượng nút nhiều hơn thì hiệu quả càng rõ rệt do khả năng cân bằng tải được thực hiện tốt hơn. 60 Hình 2.23. So sánh thời gian sống của mạng khi sử dụng AODV và PRP Hình 2.24. So sánh thông lượng của mạng khi sử dụng AODV và PRP 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 60 70 80 90 100 110 120 T h ờ i g ia n ( s) Số nút mạng (nút) PRP AODV 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 60 70 80 90 100 110 120 T h ro u g h p u t (K b p s) Số nút mạng (nút) PRP AODV 61 Hình 2.25. So sánh tỷ lệ truyền gói tin thành công khi sử dụng PRP và AODV Hình 2.26. Năng lượng toàn mạng còn lại khi sử dụng AODV và PRP với mô phỏng 60 nút mạng 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000 60 70 80 90 100 110 120 P D R ( % ) Số nút mạng (nút) PRP AODV 0 10 20 30 40 50 60 30 40 50 60 70 80 90 N ă n g l ƣ ợ n g ( J ) Thời gian (s) PRP AODV 62 Hình 2.27. Năng lượng toàn mạng còn lại khi sử dụng AODV và PRP với mô phỏng 80 nút mạng Hình 2.28. Năng lượng toàn mạng còn lại khi sử dụng AODV và PRP với mô phỏng 90 nút mạng 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 30 40 50 60 70 80 90 N ă n g l ƣ ợ n g ( J ) Thời gian (s) PRP AODV 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 30 40 50 60 70 80 90 N ă n g l ƣ ợ n g ( J ) Thời gian (s) PRP AODV 63 Hình 2.29. Năng lượng toàn mạng còn lại khi sử dụng AODV và PRP với mô phỏng 100 nút mạng Hình 2.30. Năng lượng toàn mạng còn lại khi sử dụng AODV và PRP với mô phỏng 110 nút mạng 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000 30 40 50 60 70 80 90 N ă n g l ƣ ợ n g ( J ) Thời gian (s) PRP AODV 0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 30 40 50 60 70 80 90 N ă n g l ƣ ợ n g ( J ) Thời gian (s) PRP AODV 64 Hình 2.31. Năng lượng toàn mạng còn lại khi sử dụng AODV và PRP với mô phỏng 120 nút mạng Hình 2.24 so sách thông lượng của mạng khi sử dụng giao thức AODV và PRP. Thông lượng mạng phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố là số lượng các bản tin gửi đi và độ trễ của mạng. Số lượng các bản tin gửi đi càng lớn, độ trễ mạng càng nhỏ thì thông lượng càng cao. Từ các kết quả mô phỏng ta thấy trong phần lớn các trường hợp thông lượng của mạng khi sử dụng PRP tốt hơn khi sử dụng AODV. Hình 2.25 so sánh tỷ lệ truyền gói tin thành công khi sử dụng AODV và PRP. Các kết quả chỉ ra rằng khi sử dụng giao thức định tuyến PRP tuyến đường tìm được ổn định hơn và cho kết quả tỷ lệ truyền gói tin thành công tốt hơn so với khi sử dụng giao thức định tuyến AODV. Các hình từ 2.26 đến 2.31 là kết quả về năng lượng còn lại của toàn mạng khi sử dụng giao thức định tuyến PRP và AODV tại các thời điểm 30 giây, 40 giây, 50 giây, 60 giây, 70 giây, 80 giây và 90 giây tương ứng với từng mô hình mô phỏng. Các kết quả chỉ ra rằng tổng năng lượng toàn mạng còn lại khi sử dụng PRP cao hơn AODV. Tại một số thời điểm như 70 giây, 80 giây, 90 giây trong hình 2.28, tổng năng lượng còn lại của mạng khi sử dụng AODV tốt hơn. Đó là do các nút khi sử dụng AODV đã dừng gửi và nhận gói tin từ giây thứ 66 trong khi 0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000 30 40 50 60 70 80 90 N ă n g l ƣ ợ n g ( J ) Thời gian (s) PRP AODV 65 các nút dùng PRP vẫn tiếp tục gửi và nhận bản tin đến giây thứ 90. Do đó, từ giây thứ 66 đến giây thứ 90, năng lượng còn lại của mạng giảm nhiều hơn khi sử dụng PRP. Trong mô phỏng 70 nút, thời gian sống của mạng khi sử dụng AODV kết thúc ở giây thứ 10, do đó năng lượng tiêu tốn khi sử dụng AODV hiển nhiên ít hơn PRP. 2.4. Kết luận Bắt nguồn từ giao thức định tuyến kinh điển AODV, luận án thay đổi cách thức gửi bản tin định tuyến, thay đổi các thông số chọn đường và áp dụng kỹ thuật điều khiển công suất đã tạo ra các giao thức định tuyến mới nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng trong mạng cảm biến không dây đa chặng gồm EERS, ABR, RDC và PRP. Các kết quả mô phỏng trên phần mềm NS2
File đính kèm:
luan_an_nghien_cuu_phat_trien_dinh_tuyen_tiet_kiem_nang_luon.pdf
Thong tin moi cua luan an EN.pdf
Thong tin moi cua luan an VN.pdf
Tom tat luan an.pdf