Bài giảng Giới thiệu về mạng cảm biến không dây (WSN): Chương 1 - TS. Nguyễn Duy Thông

Bài giảng "Giới thiệu về mạng cảm biến không dây (WSN): Chương 1 - Giới thiệu chung" trình bày các nội dung chính sau đây: Các công nghệ trong mạng cảm biến; một số ứng dụng cơ bản; đặc điểm của mạng cảm biến. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Giới thiệu về mạng cảm biến không dây (WSN): Chương 1 - TS. Nguyễn Duy ThôngGIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM BIẾNKHÔNG DÂY (WSN) Trình bày: TS. Nguyễn Duy Thông NỘI DUNG HỌC PHẦN Giới thiệu mạng cảm biến không dây Các công nghệ trong mạng cảm biến Một số ứng dụng cơ bản Đặc điểm của mạng cảm biến1/15/2024 2 1. Giới thiệu WSN Mạng cảm biến (sensor network) là một cấu trúc, là sự kết hợp các khả năng cảm biến, xử lý thông tin và các thành phần liên lạc để tạo khả năng quan sát, phân tích và phản ứng lại với các sự kiện và hiện tượng xảy ra trong môi trường cụ thể nào đó. Môi trường có thể là thế giới vật lý ,hệ thống sinh học. Các ứng dụng cơ bản của mạng cảm biến chủ yếu gồm thu thập dữ liệu, giám sát, theo dõi và các ứng dụng trong y học. Tuy nhiên ứng dụng của mạng cảm biến tùy theo yêu cầu sử dụng còn rất đa dạng và không bị giới hạn. 1/15/2024 31. Giới thiệu WSN (tt)  Có mặt ở khắp mọi nơi  Có thể là các cảm biến riêng lẽ hoặc tập các cảm biến được kết nối với nhau  Kết nối với mạng bên ngoài thông qua internet 1/15/2024 Một số giao tiếp không dây trong mạng cảm biến 4 1. Giới thiệu WSN (tt) Có 4 thành phần cơ bản cấu tạo nên một mạng cảm biến: o Các cảm biến được phân bố theo mô hình tập trung hay phân tán o Mạng lưới liên kết giữa các cảm biến (có dây hay vô tuyến) o Điểm trung tâm tập hợp dữ liệu (Clustering) o Bộ phận xử lý dữ liệu ở trung tâm Một node cảm biến được định nghĩa là sự kết hợp cảm biến và bộ phận xử lý dữ liệu, hay còn gọi là mote. Mạng cảm biến không dây(WSN) là mạng cảm biến kết nối giữa các node cảm biến bằng sóng vô tuyến. 1/15/2024 5 2. Công nghệ cho mạng cảm biến WSN là một mạng với các node không dây công suất thấp chứa các CPU nhỏ với bộ nhớ rất thấp. Cảm biến trong WSN là khác nhau về mục đích, chức năng và khả năng Một số mạng WSN như: oMạng lưới điện quốc gia oĐài thời tiết quốc gia oHệ thống nông nghiệp thông minh oNhà máy thông minh Mạng cảm biến là một lĩnh vực đa ngành bao gồm mạng vô tuyến, xử lý tín hiệu, trí tuệ nhân tạo, quản lý cơ sở dữ liệu, tối ưu hóa tài nguyên, thuật toán quản lý năng lượng và công nghệ nền tảng (phần cứng và phần mềm, chẳng hạn như như hệ điều hành) 1/15/2024 6 2. Công nghệ cho mạng cảm biến (tt) Các công nghệ cảm biến bao gồm các cảm biến trường điện từ; cảm biến tần số vô tuyến; quang ,hồng ngoại; radars; lasers; các cảm biến định vị, dẫn đường; đo đạc các thông số môi trường; và các cảm biến phục vụ trong ứng dụng an ninh, sinh hóa ….. Đặc điểm công suất bị giới hạn, thời gian cung cấp năng lượng của nguồn (chủ yếu là pin) có thời gian ngắn, chu kỳ nhiệm vụ ngắn, quan hệ đa điểm- điểm, số lượng lớn các node cảm biến… 1/15/2024 7 2. Công nghệ cho mạng cảm biến (tt) Các mô hình không dây, có mạch tiêu thụ năng lượng thấp được ưu tiên phát triển. Hiệu quả sử dụng công suất của WSN về tổng quát dựa trên 3 tiêu chí: o Chu kỳ hoạt động ngắn o Xử lý dữ liệu nội bộ tại các node để giảm kích thước dữ liệu, thời gian truyền o Mô hình mạng multihop làm giảm chiều dài đường truyền, qua đó giảm suy hao tổng cộng, giảm tổng công suất cho đường truyền. 1/15/2024 8 2. Công nghệ cho mạng cảm biến (tt) WSNs được phân ra làm 2 loại, theo mô hình kết nối và định tuyến mà các nodes sử dụng LOẠI 1 LOẠI 2• Sử dụng giao thức định tuyến động • Mô hình đa điểm-điểm hay điểm-điểm, 1 kết• Các node tìm đường đi tốt nhất đến đích nối radio đến node trung tâm• Vai trò của các sensor node này với các • Sử dụng gia thức định tuyến tĩnhnode kế tiếp như là các trạm lặp (repeater) • 1 node không cung cấp thông tin cho các• Khoảng cách rất lớn (hàng ngàn mét) node khác• Khả năng xử lý dữ liệu ở các node chuyển • Khoảng cách vài trăm méttiếp • Node chuyển tiếp không có khả năng xử lý• Mạng phức tạp dữ liệu cho các node khác • Hệ thống tương đối đơn giản 1/15/2024 ...