tailieunhanh - Các kỹ thuật phân nhóm trong các mạng cảm biến vô tuyến

Trong những năm gần đây, rất nhiều mạng cảm biến vô tuyến đã và đang được phát triển và triển khai cho nhiều các ứng dụng khác nhau như: theo dõi sự thay đổi của môi trường, khí hậu, giám sát các mặt trận quân sự, phát hiện và do thám việc tấn công bằng hạt nhân, sinh học và hoá học, chuẩn đoán sự hỏng hóc của máy móc, thiết bị, theo dấu và giám sát các bác sỹ, bệnh nhân cũng như quản lý thuốc trong các bệnh viên, phát hiện và theo dấu các phương tiện xe. | Các kỹ thuật phân nhóm trong các mạng cảm biến vô tuyến TS. Lê Nhật Thăng, TS. Nguyễn Quý Sỹ 1. Giới thiệu chung Trong những năm gần đây, rất nhiều mạng cảm biến vô tuyến đã và đang được phát triển và triển khai cho nhiều các ứng dụng khác nhau như: theo dõi sự thay đổi của môi trường, khí hậu, giám sát các mặt trận quân sự, phát hiện và do thám việc tấn công bằng hạt nhân, sinh học và hoá học, chuẩn đoán sự hỏng hóc của máy móc, thiết bị, theo dấu và giám sát các bác sỹ, bệnh nhân cũng như quản lý thuốc trong các bệnh viên, phát hiện và theo dấu các phương tiện xe cộ Một mạng cảm biến vô tuyến diện rộng bao gồm nhiều nút cảm biến nhỏ có giá thành thấp, và tiêu thụ năng lượng ít. Thông qua các kết nối vô tuyến, số liệu thu thập được từ các nút cảm biến sẽ được gửi đến một trạm gốc gần nhất, rồi sau đó, các số liệu này lại được chuyển tới các trung tâm xử lý dữ liệu cho các bước phân tích tiếp theo. Một trong những yếu điểm hạn chế liên quan đến thời gian tồn tại của các mạng cảm biến không dây chính là những nguồn năng lượng giới hạn phục vụ cho hoạt động của các nút cảm biến được triển khai trong mạng. Để đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng cao và duy trì thời gian hoạt động lâu dài của mạng, các nút cảm biến thường được tổ chức phân bậc bằng cách gộp chúng lại thành các nhóm riêng biệt mà ở đó số liệu được thu thập và xử lý nội bộ tại các nút chính (cluster head nodes) trước khi chúng được gửi về một trạm gốc nào đó. Cấu trúc của mạng cảm biến không dây có phân nhóm được minh họa ở hình vẽ dưới đây. Base station ( ) ( Cluster-head) (( )) (( )) (( )) Cluster-head (( )) Cluster (( )) (( )) Cluster-head (( )) (( )) Cluster Cluster (( )) Sensor Hình 1: Cấu trúc mạng cảm biến không dây phân nhóm Như vậy, việc phân nhóm hình thành nên một cấu trúc phân cấp 2 mức mà ở đó các nút chính hình thành nên một bậc cao còn các nút thành viên của nhóm thuộc về một bậc thấp hơn. Lưu ý rằng, các nút trong một nhóm không truyền số liệu mà chúng thu thập được về trực tiếp trạm gốc