Báo cáo tốt nghiệp: Mạng cảm nhận không dây (WSN) đặc điểm cấu hình và thủ tục điều khiển thâm nhập môi trường (MAC)

Mạng LAN không dây là mạng trong đó các trạm được kết nối với nhau bằng sóng radio hoặc hồng ngoại. WLAN hoạt động trên cơ sở tiêu chuẩn của IEEE 802.11 trong dải tần ISM. WLAN sử dụng sóng radio với các tín hiệu được điều chế theo kỹ thuật trải phổ. Hoạt động của WLAN bao gồm 2 quá trình: Kiểm tra lớp vật lý (PHY) và điều khiển thâm nhập môi trường MAC, hoạt động trong giao thức CSMA/CA. Mạng WLAN cung cấp 2 chế độ cấu hình là Ad-hoc và Infrastructure, hỗ trợ đơn ô và...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo tốt nghiệp: Mạng cảm nhận không dây (WSN) đặc điểm cấu hình và thủ tục điều khiển thâm nhập môi trường (MAC) ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Hoàng Quang Hưng Mạng cảm nhận không dây (WSN) đặc điểm cấu hình và thủ tục điều khiển thâm nhập môi trường (MAC) KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Đ iện tử - V iễn thông HÀ NỘI - 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Hoàng Quang Hưng Mạng cảm nhận không dây (WSN) đặc điểm cấu hình và thủ tục điều khiển thâm nhập môi trường (MAC) KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử - V iễn thông Cán bộ hướng dẫn: P GS-TS V ương Đạo V y Cán bộ đồng hướng dẫn: HÀ NỘI - 2008 TÓM TẮT NỘI DUNG Mạng LAN không d ây là m ạng trong đó các trạm được kết nối với nhau bằng sóng radio hoặc hồng ngo ại. WLAN ho ạt động trên cơ sở tiêu chu ẩn của IEEE 802.11 trong dải tần ISM. WLAN sử dụng sóng radio với các tín h iệu được đ iều ch ế theo kỹ thu ật trải phổ. Hoạt động của WLAN bao gồm 2 quá trình: Kiểm tra lớp vật lý (PHY) và đ iều khiển thâm nhập môi trường MAC, hoạt động trong giao thức CSMA/CA. Mạng WLAN cung cấp 2 chế độ cấu hình là Ad -hoc và Infrastructure, hỗ trợ đơn ô và đa ô với tính năng di động. Mạng cảm nhận không dây WSN cũng là mạng hoạt động với nhau nhờ sóng radio. Nhưng trong đ ó, mỗi node mạng bao gồm đầy đ ủ các chức n ăng để cảm nhận, thu thập, xử lý và truyền dữ liệu. Cấu hình cho m ạng WSN cũng tương tự như WLAN nhưng phức tạp hơn WLAN vì số lư ợng các node cũng nh ư ph ạm vi hoạt động là kh á lớn. Các dạng cấu hình trong m ạng WSN còn phải đáp ứng được các hàm kết nối của từng dạng để đảm bảo mạng hoạt động. Thủ tục điều khiển thâm nh ập môi trường trong WSN cũng có phần giống với WLAN tuy nhiên do yêu cầu về tiết kiệm năng lượng tối đa của các n ode, WSN đưa ra các giải pháp để giải quyết việc tiết kiệm năng lượng b ằng các ch ế độ lập lịch thức, ngủ cho mỗi qu á trình truyền và nh ận dữ liệu của mỗi node. MỤC LỤC PHẦN 1 MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WLAN) Chương 1. Tổng quan về WLAN Giới thiệu chung……………………………………………………...….2 1 .1. Lợi ích và ứng dụng của WLAN………………...………………............2 1 .2. WLAN trên cơ sở radio……………………………………………...…..3 1 .3. 1.3.1 Dải ISM…………………………………………………………...……..3 1 .3.2 Điều biến dải h ẹp ………………………………………………...………4 1 .3.3 Điều b iến trải phổ ……………………………………………...………...4 1.3.3.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)…………..…………………...……..…5 1.3.3.2Trải phổ nhảy tần (FHSS)………………………………..…...……...….6 WLAN trên cơ sở hồng ngo ại…………………………………...………7 1.4 1 .4.1 Kỹ thu ật WLAN dùng ánh sáng hồng ngoại khuếch tán………...………8 1 .4.2 Kỹ thu ật hồng ngoại điểm -điểm………………………………...……….8 1 .4.2.1Kết nối hồng ngo ại điểm-chùm …………..………………………......….8 1.4.2.2 Hệ thống LAN hồng n goại đ iểm -điểm………………………………….9 Ch ế độ hoạt động Ad -hoc và Infrastructure………………………..........9 1.5 1.5.1 Chế độ Infrastructure…………………………………………………….9 1.5.2 Chế độ Ad-hoc………………………………………………………….10 Cấu hình đơn ô, đ a ô trong WLAN……………………………...……..11 1.6 1.6.1 Đơn ô (single cell WLAN)...………………………………………...…11 1.6.2 Liên kết đơn ô……………………………………………………..........11 1.6.3 Đa ô ……………..…………………………………………………..….11 1.6.4 Chồng lấp các ô……………………………………………...…………12 Ưu nhược điểm của LAN không dây…………………..………………12 1.7 1.7.1 Ưu điểm ………………………………………………...………………12 1.7.2 Nhược đ iểm………………………………………………...…………..13 Chương 2. Các chuẩn và thiết bị của WLAN Chuẩn IEEE 802.11……………………………………………...…......13 2.1 2.1.1 Lớp vật lý của IEEE 802.11………………………………...………….14 2.1.1.1 Phân lớp hồng ngo ại…….…………………….……...………………14 2.1.1.2 Phân lớp FHSS……………………………….. …………..………….14 2.1.1.3 Phân lớp DSSS……………………………………………...………15 2.1.2 Lớp MAC của IEEE 802.11………………………………………...….15 2.1.2.1 Cơ ch ế CSMA……………..……...………………………………….16 2.1.2.2 Cơ ch ế RTS/CTS…….………………...…………………………….16 2.1.2.3 Khung dữ liệu MAC trong 802.11…………..………………..……...17 Giao thức m ạng không d ây……………………..……………………...17 2.2 Kiến trúc mạng không dây…………………………..…………………19 2.3 Ph ân bố địa ch ỉ IP…………………...………………………………….20 2.4 Thiết b ị cho WLAN……………………...……………………………..21 2.5 2.5.1 Wireless Adaptor……………………………...………………………..21 2.5.2 Anten……………………………………………...…………………....23 2.5.2.1 Đặc đ iểm chung của anten………………..………...………………..23 2.5.2.2 Một số loại anten………..……………………………..…………….24 2.5.3 Điểm truy cập (AP)………………………………………….………...25 PHẦN 2 MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY (WSN) Chương 1. Tổng quan về m ạng cảm nh ận không dây 1.1 Kh ái quát………………………………………………………….……27 Các thiết b ị mạng cảm biến không d ây………………………………...28 1.2 1 .2.1 Bộ xử lý nhúng năng lượng th ấp …………….…………………………29 1 .2.2 Bộ nhớ và lưu trữ…………………………….…....……………………29 1 .2.3 Máy thu phát bức xạ (radio)……………………………………………29 1 .2.4 Cảm biến………………….…………………………………………….29 1 .2.5 Hệ thống đ ịnh vị đ ịa lý…………………………………………………30 1 .2.6 Nguồn n ăng lư ợng………………………………………………...........30 Ứng dụng của mạng cảm nhận không d ây……………………………..31 1.3 1.3.1 Quan sát mô i trường sinh th ái……………………………………...…..31 1.3.2 Theo dõi trong qu ân sự và tìm kiếm mục tiêu………………………….31 1.3.3 Quan sát địa chấn và cấu trúc……………………………………..........31 1.3.4 Công nghiệp và thương mại mạng cảm nhận……………………..........32 Thách ...