Đề tài Tìm hiểu mạng cảm biến không dây và xây dựng mô hình điều khiển thiết bị điện qua mạng cảm biến không dây

Trong vài năm gần đây mạng cảm biến không dây đã trở nên rất quan trọng trong đời sống hàng ngày. Bắt đầu phát triển với các ứng dụng trong quân đội, giờ đây mạng cảm biến còn được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác như: Giám sát môi trường, chăm sóc sức khỏe, ngôi nhà thông minh hay điều khiển giao thông. Với sự hội tụ của công nghệ kỹ thuật vi điện tử, công nghệ mạch tích hợp, công nghệ cảm biến và xử lý tín hiệu đã tạo ra những thiết bị cảm biến rất nhỏ, đa chức năng với giá thành thấp đã làm tăng khả năng ứng dụng của mạng cảm biến không dây. Hiện nay mạng cảm biến không dây đang được ứng dụng rất rộng rãi các quốc gia có nền khoa học phát triển như Mỹ, Nhật, Châu Âu. Mạng cảm biến không dây là một công nghệ mới, đã được các nước có nền khoa học phát triển nghiên cứu, triển khai rộng rãi và đã thu được nhiều thành tựu. Tuy nhiên ở Việt Nam, công nghệ này chỉ đang được nghiên cứu và triển khai trong những lĩnh vực và quy mô nhỏ, song với những ưu điểm và khả năng tương thích cao nên trong tương lai, công nghệ mạng cảm biến không dây sẽ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống.

doc41 trang | Chia sẻ: tuandn | Ngày: 02/05/2013 | Lượt xem: 3654 | Lượt tải: 28download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Tìm hiểu mạng cảm biến không dây và xây dựng mô hình điều khiển thiết bị điện qua mạng cảm biến không dây, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục  Trang   Lời nói đầu  3   Mở đầu  3   Chương 1: Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Networks)  4   1 - Đặt vấn đề  4   2- Tổng quan về mạng cảm biến không dây  4   2.1. Khái niệm  4   2.2. Cấu tạo của một nút cảm biến  5   2.3. Đặc điểm của mạng cảm biến không dây  6   2.4. Kiến trúc giao thức mạng  8   3 - Một số vấn đề về mạng cảm biến không dây  9   3.1. Định tuyến trong mạng cảm biến không dây  9   3.2. Tối ưu năng lượng trong mạng cảm biến không dây  10   3.3. Giao thức trong mạng cảm biến không dây  16   Chương 2: Chuẩn truyền thông Zigbee IEEE 802.15.4  19   1 - Tổng quan về chuẩn zigbee IEEE 802.15.4  18   1.1. Đặt vấn đề  18   1.2. Sự ra đời của chuẩn zigbee IEEE 802.15.4  19   1.3. Ưu điểm của chuẩn zigbee IEEE 802.15.4  20   1.4. Những phần tử cơ bản của hệ thống Zigbee  21   1.5. Những kiểu thiết bị của hệ thống Zigbee  21   1.6. Một số cấu hình mạng cơ bản của chuẩn Zigbee  22   2- Kiến trúc giao thức mạng của chuẩn Zigbee IEEE 802.15.4  25   2.1. Tầng vật lý  25   2.2. Vấn đề Layer MAC  27   2.3. Tầng mạng  32   2.4. Tầng ứng dụng của ZigBee/IEEE 802.15.4  35   3- Thuật toán định tuyến AODV  36   4- Một số sản phẩm ứng dụng của công nghệ Zigbee  39   Tài liệu tham khảo  41   MỞ ĐẦU Trong vài năm gần đây mạng cảm biến không dây đã trở nên rất quan trọng trong đời sống hàng ngày. Bắt đầu phát triển với các ứng dụng trong quân đội, giờ đây mạng cảm biến còn được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác như: Giám sát môi trường, chăm sóc sức khỏe, ngôi nhà thông minh hay điều khiển giao thông... Với sự hội tụ của công nghệ kỹ thuật vi điện tử, công nghệ mạch tích hợp, công nghệ cảm biến và xử lý tín hiệu… đã tạo ra những thiết bị cảm biến rất nhỏ, đa chức năng với giá thành thấp đã làm tăng khả năng ứng dụng của mạng cảm biến không dây. Hiện nay mạng cảm biến không dây đang được ứng dụng rất rộng rãi các quốc gia có nền khoa học phát triển như Mỹ, Nhật, Châu Âu... Mạng cảm biến không dây là một công nghệ mới, đã được các nước có nền khoa học phát triển nghiên cứu, triển khai rộng rãi và đã thu được nhiều thành tựu. Tuy nhiên ở Việt Nam, công nghệ này chỉ đang được nghiên cứu và triển khai trong những lĩnh vực và quy mô nhỏ, song với những ưu điểm và khả năng tương thích cao nên trong tương lai, công nghệ mạng cảm biến không dây sẽ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống. CHƯƠNG 1: MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY (WIRELESS SENSOR NETWORKS - WSNs) 1 - ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ linh kiện điện tử và công nghệ thông tin đã tạo ra những sự thay đổi to lớn trong cuộc sống. Mô hình mạng cảm biến không dây ra đời dựa trên cơ sở ứng dụng những thành tựu của Công nghệ truyền thông không dây. Nó ra đời nhằm thỏa mãn nhiều yêu cầu trong thực tế và được ứng dụng rộng rãi. Các ứng dụng tiềm năng của mạng cảm biến không dây hiện nay như phán đoán quân sự, bảo vệ an ninh, điều khiển và giám sát giao thông, kỹ thuật tự động trong sản xuất công nông nghiệp, điều khiển quy trình, quản lý kiểm kê, cảm nhận môi trường, giám sát sinh thái, giám sát kết cấu công trình xây dựng. Hiện nay tại Việt Nam cũng đang có những ứng dụng mạng cảm biến không dây như: Hệ thống chiếu sáng, độ ẩm, phòng cháy, hệ thống điều hòa nhiệt độ... nhìn chung đây vẫn còn là một công nghệ rất mẻ ở Việt Nam. 2 - TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY - WSNs: 2.1. Khái niệm: Mạng cảm biến không dây (WSNs) có thể hiểu đơn giản là mạng liên kết các node với nhau bằng kết nối sóng vô tuyến (RF connection) trong đó các node mạng thường là các (thiết bị) đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp ... và có số lượng lớn, được phân bố một cách không có hệ thống (non-topology) trên một diện tích rộng (phạm vi hoạt động rộng), sử dụng nguồn năng lượng hạn chế (pin), có thời gian hoạt động lâu dài (vài tháng đến vài năm) và có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt (chất độc, ô nhiễm, nhiệt độ ...). Đặc điểm của mạng cảm nhận không dây là vừa có chức năng mạng vửa có chức năng cảm nhận. Nó hoạt động trên nguyên lí là tại một nút mạng sẽ cảm nhận thông số của môt trường cần đo, đo đặc thông số và sau đó tiến hành truyền dữ liệu qua một trường không dây về trạm gốc (nút gốc), để trên cơ sở đó nút gốc có thể đưa ra các lệnh xử lý cần thiết hoặc truyền số liệu vào máy tính. Bản thân nút gốc không nhất thiết phải là một máy vi tính mà cũng có thể được chế tạo với kích thước nhỏ, phù hợp với đặc thù của từng lĩnh vực ứng dụng cụ thể. Các node mạng thường có chức năng cảm nhận: Cảm ứng, quan sát môi trường xung quanh như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng ... theo dõi hay định vị các mục tiêu cố định hoặc di động ... Các node giao tiếp với nhau và truyền dữ liệu về trung tâm một cách gián tiếp. Do vậy để tiết kiệm năng lượng, các sensor node thường có nhiều trạng thái hoạt động và trạng thái nghỉ khác nhau. Thông thường thời gian 1 node ở trạng thái nghỉ lớn hơn ở trạng thái hoạt động rất nhiều. Như vậy, đặc trưng cơ bản nhất của một mạng cảm biến không dây chính là giá thành, mật độ node mạng, phạm vi hoạt động, cấu hình mạng (topology), lưu lượng dữ liệu, năng lượng tiêu thụ và thời gian ở trạng thái hoạt động. 2.2. Cấu tạo của một nút cảm biến: Nút cảm biến là một thiết bị điện tử nhỏ, có khả năng thu thập, xử lý và truyền thông thông tin đến các nút khác và ra thế giới bên ngoài. Các đơn vị cảm biến (sensing units) bao gồm cảm biến và bộ chuyển đổi tương tự-số. Dựa trên những hiện tượng quan sát được, tín hiệu tương tự tạo ra bởi sensor được chuyển sang tín hiệu số bằng bộ ADC, sau đó được đưa vào bộ xử lý. Đơn vị xử lý thường được kết hợp với bộ lưu trữ nhỏ (storage unit), quyết định các thủ tục làm cho các nút kết hợp với nhau để thực hiện các nhiệm vụ định sẵn. Phần thu phát vô tuyến kết nối các nút vào mạng. Một trong số các phần quan trọng nhất của một nút mạng cảm biến là bộ nguồn. Các bộ nguồn thường được hỗ trợ bởi các bộ phận lọc như là tế bào năng lượng mặt trời. Ngoài ra cũng có những thành phần phụ khác phụ thuộc vào từng ứng dụng. Hầu hết các kĩ thuật định tuyến và các nhiệm vụ cảm biến của mạng đều yêu cầu có độ chính xác cao về vị trí. Các bộ phận di động đôi lúc cần phải dịch chuyển các nút cảm biến khi cần thiết để thực hiện các nhiệm vụ đã ấn định. Tất cả những thành phần này cần phải phù hợp với kích cỡ từng module. Ngoài kích cỡ ra các nút cảm biến còn một số ràng buộc nghiêm ngặt khác, như là phải tiêu thụ rất ít năng lượng, hoạt động ở mật độ cao, có giá thành thấp, có thể tự hoạt động, và thích biến với sự biến đổi của môi trường. 2.3. Đặc điểm của mạng cảm biến không dây - WSNs: Như trên ta đã biết đặc điểm của mạng cảm biến là bao gồm một số lượng lớn các nút cảm biến, các nút cảm biến có giới hạn và ràng buộc về tài nguyên đặc biệt là năng lượng rất khắt khe. Do đó, cấu trúc mạng mới có đặc điểm rất khác với các mạng truyền thống. Sau đây ta sẽ phân tích một số đặc điểm nổi bật trong mạng cảm biến như sau: + Khả năng chịu lỗi (fault tolerance): Một số các nút cảm biến có thể không hoạt động nữa do thiếu năng lượng, do những hư hỏng vật lý hoặc do ảnh hưởng của môi trường. Khả năng chịu lỗi thể hiện ở việc mạng vẫn hoạt động bình thường, duy trì những chức năng của nó ngay cả khi một số nút mạng không hoạt động. + Khả năng mở rộng: Khi nghiên cứu một hiện tượng, số lượng các nút cảm biến được triển khai có thể đến hàng trăm nghìn nút, phụ thuộc vào từng ứng dụng con số này có thể vượt quá hàng triệu. Do đó cấu trúc mạng mới phải có khả năng mở rộng để có thể làm việc với số lượng lớn các nút này. + Giá thành sản xuất: Vì các mạng cảm biến bao gồm một số lượng lớn các nút cảm biến nên chi phí của mỗi nút rất quan trọng trong việc điều chỉnh chi phí của toàn mạng. Nếu chi phí của toàn mạng đắt hơn việc triển khai sensor theo kiểu truyền thống, như vậy mạng không có giá thành hợp lý. Do vậy, chi phí của mỗi nút cảm biến phải giữ ở mức thấp. + Ràng buộc về phần cứng : Ví số lượng các nút trong mạng rất nhiều nên các nút cảm biến cần phải có các ràng buộc về phần cứng như sau : Kích thước phải nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp, có khả nằng hoạt động ở những nơi có mật độ cao, chi phí sản xuất thấp, có khả năng tự trị và hoạt động không cần có người kiểm soát, thích nghi với môi trường. + Môi trường hoạt động: Các nút cảm biến được thiết lập dày đặc, rất gần hoặc trực tiếp bên trong các hiện tượng để quan sát. Vì thế, chúng thường làm việc mà không cần giám sát ở những vùng xa xôi. Chúng có thể làm việc ở bên trong các máy móc lớn, ở dưới đáy biển, hoặc trong những vùng ô nhiễm hóa học hoặc sinh học, ở gia đình hoặc những tòa nhà lớn. + Phương tiện truyền dẫn: Ở những mạng cảm biến multihop, các nút được kết nối bằng những phương tiện không dây. Các đường kết nối này có thể tạo nên bởi sóng vô tuyến, hồng ngoại hoặc những phương tiện quang học. Để thiết lập sự hoạt động thống nhất của những mạng này, các phương tiện truyền dẫn phải được chọn phải phù hợp trên toàn thế giới. Hiện tại nhiều phần cứng của các nút cảm biến dựa vào thiết kế mạch RF. Những thiết bị cảm biến năng lượng thấp dùng bộ thu phát vô tuyến 1 kênh RF hoạt động ở tần số 916MHz. Một cách khác mà các nút trong mạng giao tiếp với nhau là bằng hồng ngoại. Thiết kế máy thu phát vô tuyến dùng hồng ngoại thì giá thành rẻ và dễ dàng hơn. Cả hai loại hồng ngoại và quang đều yêu cầu bộ phát và thu nằm trong phạm vi nhìn thấy, tức là có thể truyền ánh sáng cho nhau được. + Cấu hình mạng cảm biến (network topology): Trong mạng cảm biến, mật độ các nút có thể lên tới 20 nút/m3. Do số lượng các nút cảm biến rất lớn nên cần phải thiết lâp một cấu hình ổn định. + Sự tiêu thụ năng lượng (power consumption): Các nút cảm biến không dây, có thể coi là một thiết bị vi điện tử chỉ có thể được trang bị nguồn năng lượng giới hạn (<0,5Ah, 1.2V). Trong một số ứng dụng, việc bổ sung nguồn năng lượng không thể thực hiện được. Vì thế khoảng thời gian sống của các nút cảm biến phụ thuộc mạnh vào thời gian sống của pin. Vì vậy, việc duy trì và quản lý nguồn năng lượng đóng một vai trò quan trọng. Do đó hiện nay người ta đang tập trung nghiên cứu về các giải thuật và giao thức để thiết kế nguồn cho mạng cảm biến. Nhiệm vụ chính của các nút cảm biến trong trường cảm biến là phát hiện ra các sự kiện, thực hiện xử lý dữ liệu cục bộ nhanh chóng, và sau đó truyền dữ liệu đi. Vì thế sự tiêu thụ năng lượng được chia ra làm 3 vùng: cảm nhận (sensing), giao tiếp (communicating), và xử lý dữ liệu (data processing). * Ưu điểm của mạng cảm biến không dây so với mạng ad-hoc truyền thống: - Wireless ad-hoc network (mạng tùy biến không dây) là tập hợp gồm nhiều hơn một nút mạng với khả năng nối mạng và giao tiếp không dây với nhau mà không cần hỗ trợ của sự quản trị trung tâm. Mỗi nút trong mạng tùy biến không dây hoạt động như một nút chủ vừa như một thiết bị định tuyến. - Mạng ad-hoc truyền thống có kích thước khoảng 10 nút còn mạng cảm biến có thể lên đến hàng nghìn nút mạng. - WSN có thể hoạt động trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, mạng được xây dựng phụ thuộc vào ứng dụng. - Thêm các dịch vụ như thông tin định vị có thể được yêu cầu trong mạng cảm biến không dây, hầu hết các ứng dụng của mạng cảm biến yêu cầu truyền số liệu cảm biến từ nhiều nút tới một nút gốc. - Các nút mạng ad-hoc truyền thống cạnh tranh tài nguyên như băng thông nhưng trong mạng cảm biến có sự hợp tác hơn. - Truyền thông trong WSN diễn ra với dạng gói tin rất ngắn. 2.4. Kiến trúc giao thức mạng WSNs: Kiến trúc giao thức áp dụng cho mạng cảm biến bao gồm các lớp và các mặt phẳng quản lý. Các mặt phẳng quản lý này làm cho các nút có thể làm việc cùng nhau theo cách có hiệu quả nhất, định tuyến dữ liệu trong mạng cảm biến di động và chia sẻ tài nguyên giữa các nút cảm biến. + Mặt phẳng quản lý công suất: Quản lý cách cảm biến sử dụng nguồn năng lượng của nó. Ví dụ: Nút cảm biến có thể tắt bộ thu sau khi nhận được một bản tin. Khi mức công suất của con cảm biến thấp, nó sẽ broadcast sang nút cảm biến bên cạnh thông báo rằng mức năng lượng của nó thấp và nó không thể tham gia vào quá trình định tuyến . + Mặt phẳng quản lý di động: Có nhiệm vụ phát hiện và đăng ký sự chuyển động của các nút. Các nút giữ việc theo dõi xem ai là nút hàng xóm của chúng. + Mặt phẳng quản lý: Cân bằng và sắp xếp nhiệm vụ cảm biến giữa các nút trong một vùng quan tâm. Không phải tất cả các nút cảm biến đều thực hiện nhiệm vụ cảm nhận ở cùng một thời điểm. Hình 1.3. Kiến trúc giao thức mạng cảm biến + Lớp vật lý: Có nhiệm vụ lựa chọn tần số, tạo ra tần số sóng mang, phát hiện tín hiệu, điều chế và mã hóa tín hiệu. Băng tần ISM 915 MHZ được sử dụng rộng rãi trong mạng cảm biến. + Lớp liên kết dữ liệu: Lớp này có nhiệm vụ ghép các luồng dữ liệu, phát hiện các khung (frame) dữ liệu, cách truy nhập đường truyền và điều khiển lỗi. Vì môi trường có tạp âm và các nút cảm biến có thể di động, giao thức điều khiển truy nhập môi trường (MAC) phải xét đến vấn đề công suất và phải có khả năng tối thiểu hoá việc va chạm với thông tin quảng bá của các nút lân cận. + Lớp mạng: Lớp mạng của mạng cảm biến được thiết kế tuân theo nguyên tắc: ( Hiệu quả năng lượng luôn luôn được coi là vấn đề quan trọng ( Mạng cảm biến chủ yếu là tập trung dữ liệu ( Tích hợp dữ liệu chỉ được sử dụng khi nó không cản trở sự cộng tác có hiệu quả của các nút cảm biến. + Lớp truyền tải: Chỉ cần thiết khi hệ thống có kế hoạch được truy cập thông qua mạng Internet hoặc các mạng bên ngoài khác. + Lớp ứng dụng: Tuỳ theo nhiệm vụ cảm biến, các loại phần mềm ứng dụng khác nhau có thể được xây dựng và sử dụng ở lớp ứng dụng. 3- MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ WSNs: 3.1. Định tuyến trong WSNs: Định tuyến trong WSNs rất khó khăn do các đặc tính riêng phân biệt những mạng này với các mạng không dây khác như các mạng ad-hoc hoặc các mạng tế bào. Trước hết, do số lượng nút cảm biến là khá lớn nên không thể xây dựng một quy tắc cho địa chỉ toàn cục khi triển khai vì phần điều khiển cho việc thiết lập ID là cao. Vì vậy, các giao thức dựa trên IP truyền thống không áp dụng được cho WSNs. Thứ hai, khác với các mạng thông tin nói chung, hầu hết các ứng dụng của mạng cảm biến yêu cầu truyền số liệu cảm biến từ nhiều nút tới một nút gốc. Thứ ba, các nút cảm biến bị hạn chế về công suất, khả năng xử lý và dung lượng nhớ. Thứ tư, trong hầu hết các ứng dụng, các nút mạng WSNs thường có vị trí cố định. Tuy nhiên, trong một số ứng dụng, các nút cảm biến có thể được phép di chuyển và thay đổi vị trí. Thứ năm, các mạng cảm biến thường phụ thuộc vào ứng dụng. Thứ sáu, vị trí của các nút cảm biến đóng vai trò quan trọng vì việc lựa chọn số liệu thường dựa vào vị trí. Hiện nay chưa thích hợp cho việc sử dụng các phần cứng của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) cho mục đích này vì phụ thuộc vào giá thành triển khai mạng. Nhìn chung, dựa vào cấu trúc mạng WSNs có thể chia thành: Định tuyến ngang hàng (flat-based routing) Định tuyến phân cấp (hierarchical-based routing) Định tuyến theo vị trí (location-based routing) Trong định tuyến ngang hàng, tất cả các nút thường có vai trò hoặc chức năng như nhau. Trong định tuyến phân cấp, các nút sẽ đóng vai trò khác nhau trong mạng. Trong định tuyến dựa theo vị trí thì vị trí của các nút cảm biến được sử dụng để định tuyến số liệu. Một giao thức định tuyến được coi là thích ứng nếu các tham số của hệ thống có thể điều khiển được để thích ứng với các trạng thái mạng hiện tại và các mức năng lượng của nó. Những giao thức này cũng có thể được chia thành các giao thức định tuyến đa đường, yêu cầu, hỏi/đáp, liên kết hoặc dựa vào QoS tuỳ theo cơ chế hoạt động của giao thức. Ngoài ra, các giao thức định tuyến có thể được chia thành ba loại là chủ động, tương tác hoặc lai ghép tuỳ thuộc vào cách thức mà từ nguồn tìm đường tới đích. Trong các giao thức chủ động, tất cả các đường được tính toán trước khi có yêu cầu, trong khi đối với các giao thức tương tác thì các đường được tính toán theo yêu cầu. Các giao thức lai ghép kết hợp cả hai quy tắc ở trên. Khi các nút cảm biến cố định, nó thích hợp với các giao thức định tuyến theo bảng hơn là với các giao thức tương tác. Một lượng công suất đáng kể được sử dụng để định tuyến và thiết lập các giao thức tương tác. Một số giao thức khác dựa vào định thời và thông tin vị trí. Để khái quát, có thể sử dụng phân loại theo cấu trúc mạng và cơ chế hoạt động của giao thức (định tuyến tiêu chuẩn) như sau: Hình 1.4 – Giao thức định tuyến trong WSNs dựa theo phân loại tiêu chuẩn 3.2. Tối ưu năng lượng trong WSNs: 3.2.1. Vấn đề năng lượng trong WSNs: Năng lượng trong mạng cảm biến không dây thường bị lãng phí do: - Truyền bị xung đột phải truyền lại - Listening lâu sẽ gây lãng phí (Chỉ nghe khi cần sẽ tiết kiệm hơn) - Điều khiển việc nhận và gửi message * Về cơ bản: Năng lượng tiêu thụ gồm 2 phần: - Năng lượng thiết bị Ec (RF front-end, Digital signal processing ...) - Năng lượng truyền sóng Etr (năng lượng cung cấp cho bộ khếch đại công suất phía trước anten). Để giảm năng lượng Etr thì cấu trúc chip RF phải tiết kiệm năng lượng (liên quan đến công nghệ và cấu trúc ...) và giải thuật xử lý tín hiệu cũng không quá phức tạp, tối ưu về tiêu thụ năng lượng. Để giảm năng lượng Etr thì cần các phương pháp xử lý tín hiệu số (mã hóa Coding, interleaver, modulation... channel estimation, combination, Decoding) để thiết bị thu có thể nhận tốt dữ liệu với công suất tín hiệu nhỏ nhất (nghĩa là cần ít năng lượng để cho bộ khuếch đại công suất phát nhất). Tuy nhiên nếu giải thuật xử lý tín hiệu phức tạp sẽ tăng công suất tiêu thụ của processor và số lượng transitor phải tăng lên (giá thành cao) nên không phù hợp với WSN (giá thàng node < 10 usd). Giải quyết bài toán năng lượng ở physical laỷe chính là tìm giải pháp dung hòa giữa năng lượng truyền sóng cần thiết và độ phức tạp của giải thuật xử lý tín hiệu. Đối với khoãng cách truyền sóng ngắn (1m đến 10m), và môi trường truyền sóng đơn giản (đường truyền trực tiếp) thì năng lượng thiết bị Ec thường > Etr. Tuy nhiên khi gấp đôi khoảng cách truyền sóng thì năng lượng suy giảm từ 4 đến 16 lần (tùy môi trường cụ thể, và fading kênh truyền cũng trở nên phức tạp hơn nhiều), do vậy đối vớ khoãng cách truyền sóng cáng lớn, E_tr chiếm tỷ trọng càng lớn. + Liên quan đến routing protocol: Trong mạng adhoc nói chung, và sensor nói riêng, đường đi nối giữa các node trong mạng sẽ thay đổi theo thời gian (do node di chuyển, do chất lượng kênh truyền thay đổi theo thời tiết, do node hết năng lượng). Do đó, làm thế nào để xây dựng được thuật toán routing nhanh chóng mà không cần phải flood tất cả các node trong mạng. Ngoài ra nếu một node mà năng lượng của nó thấp hơn một mức nào đó (threshold) thì node đó có thể sẽ không tham gia vào việc relay thông tin từ node này sang node khác. Có nhưng thuật toán nhằm tìm những đường đi mà sao cho tổng năng lượng tiêu tốn (multi-hop) là thấp nhất hoặc tỉ lệ giữa lượng data truyền và năng lượng tiêu thụ là cao nhất... Ngoài ra một node có thể chuyển sang chế độ sleep để tiết kiệm năng lượng, sau đó wake-up để nhận và gửi thông tin đi. + Ngoài ra năng lượng còn tiêu tốn nếu node phải thực hiện nhiều computation. Thông tin có thể được xử lý trước khi gửi đi để giảm lượng thông tin "sống" (đôi khi chiếm nhiều dung lượng). Ngoài ra computation này cũng không nên tập trung ở một số node đặc biệt vì như thế nhưng node này sẽ nhanh chóng hết năng lượng. 3.2.2. Giải pháp tiết kiếm năng lượng tại phần cứng: - Tăng công suất nguồn nuôi: Liên quan đến công nghệ làm nguồn, điển hình là pin (pin nội pin ngoại), năng lượng tự nhiên... - Giảm tiêu hao hệ thống: Thiết kế phần cứng hiệu quả, làm giảm tiêu hao năng lượng đối với một đối tượng nào đó. 3.2.3. Giải pháp tiết kiệm năng lượng bằng phương thức truyền tin: Đối với WSNs thì năng lượng là vấn đề quan trọng bậc nhấ