Tài liệu Xây dựng hệ thống cảnh báo cháy rừng

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Đề suất ý tường thiết kế và chế tạo hệ thống cảnh báo cháy rừng phục vụ trong công tác bảo vệ rừng. chức năng của hệ thống là thu thập nhiệt độ, độ ẩm từ môi trường để xử lý và đưa ra cảnh báo giúp cho quản trị viên có cách khắc phục sớm nhất. - Xây dựng nút cảm biến thu thập nhiệt độ, độ ẩm. - Xây dựng phần mềm giám sát và cảnh báo cháy rừng. 1 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn: Thầy giáo T.S Vũ Chiến Thắng, Khoa Công Nghệ Điện Tử và Truyền Thông, trường Đại Học Công nghệ thông tin và truyền thông – Đại học Thái Nguyên. Cùng các thầy cô giáo trong Khoa Công Nghệ Điện Tử và Truyền Thông – trường đại học Công nghệ thông tin và truyền thông – Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016 Sinh viên thực hiện đồ án Hạ Văn Hùng 2 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan toàn bộ nội dung của báo cáo này là do em tự tìm hiểu nghiên cứu dưới sự định hướng của thầy giáo hướng dẫn. Nội dung báo cáo này không sao chép và vi phạm bản quyền từ bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Nếu những lời cam đoan trên không đúng, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước pháp luật. Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016 Sinh viên thực hiện đồ án Hạ Văn Hùng 3 MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1 LỜI CẢM ƠN 2 LỜI CAM ĐOAN 3 MỤC LỤC 4 DANH MỤC HÌNH ẢNH 6 DANH MỤC BẢNG 8 LỜI MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 1.1. Ý tưởng bài toán 10 1.1.1. Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến 10 1.1.2. Hệ thống tự động cảnh báo và phát hiện sớm cháy rừng 12 1.1.3. Phần mềm Cảnh báo cháy rừng - CBCR 13 1.2. Công nghệ mạng cảm biến không dây 14 1.3. Chuẩn truyền thông 802.15.4 16 1.3.1. Các mô hình truyền thông 18 1.3.2. Định dạng địa chỉ theo chuẩn IEEE 802.15.4 19 1.3.3. Lớp vật lý theo chuẩn IEEE 802.15.4 20 1.3.4. Điều khiển truy nhập kênh truyền theo chuẩn IEEE 802.15.4 1.3.5. Cấu trúc khung dữ liệu theo chuẩn IEEE 802.15.4 23 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 26 2.1. Sở đồ khối 26 2.1.1. Khối nguồn 26 2.1.2. Khối vi điều khiển ARM 26 2.1.3. Khối cảm biến (Sensor) 26 2.1.4. Khối Radio 27 2.2. Linh kiện sử dụng trong mạch 27 2.2.1. Arduino uno R3 27 2.2.2. Module CC2530(DRF1605h) 32 2.2.3. Module sim 908 38 2.3.4. Module cảm biến DTH11 46 2.3.5. Công cụ xây dựng phần mềm nhúng 48 2.3. Mạch nguyên lý 53 2.4. Lưu đồ thuật toán bên client 54 2.5. Sản phẩm thực tế 55 4 22 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM GIÁM SÁT 56 3.1. Ngôn ngữ C# 56 3.1.1Các kiểu dữ liệu 57 3.1.2. Biến và hằng 59 3.1.3. Biểu thức 60 3.1.4. Khoảng trắng 60 3.1.5. Câu lệnh 60 3.1.6. Toán tử 64 3.1.7. Tạo vùng tên 66 3.1.8. Chỉ thị tiền xử lý66 3.1.9. Lập trình hướng đối tượng với C# 68 3.2. Tìm hiểu về hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL 69 3.2.1. Giới thiệu hệ quản trị SQL Server 2008 69 3.2.2. Các tính năng của SQL Server 2008 70 3.2.3. Các phiên bản của SQL Server 2008 70 3.3. Môi trường lập trình phần mềm Visual studio 2010 3.4. Sở đồ khối bên server 75 3.5. Giao diện phần mềm giám sát và cảnh báo cháy rừng 3.6. Lưu đồ thuật toán phần mềm giám sát bên server77 3.7. Thực nghiệm 78 3.7.1. Triển khai thực nghiệm 78 3.7.2. Đánh giá sản phẩm 79 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC 83 74 76 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Hình ảnh vệ tinh. 10 Hình 1.2. FireWatch. 12 Hình 1.3. Phần mềm cảnh báo cháy rừng. 13 Hình 1.4. Mạng cảm biến không dây với các nút cảm biến phân bố rải rác trong trường cảm biến.. 14 Hình 1.5. Mạng IEEE 802.15.4. 17 5 14 Hình 1.6. Mô hình truyền thông Điểm - Điểm. 18 Hình 1.7. Mô hình truyền thông Đa điểm - Điểm. 18 Hình 1.8. Hai định dạng địa chỉ hỗ trợ IEEE 802.15.4 là địa chỉ dài (64 bit) và địa chỉ ngắn (16 bit). 19 Hình 1.9. Chuẩn IEEE 802.15.4 quy định 26 kênh vô tuyến vật lý. 20 Hình 1.10. Các kênh 11-24 IEEE 802.15.4 chồng chéo lên các kênh 802.11. 21 Hình 1.11. Lớp vật lý IEEE 802.15.4 và các định dạng tiêu đề lớp MAC. 23 Hình 2.1. Sở đồ khối nút thu thập client. 26 Hình 2.2. Hình ảnh thực tế của Arduino uno. Hình 2.3. Sơ đồ chân ATMega328. 27 30 Hình 2.4. Sơ đồ chân của cc2530 drf1605h. 33 Hình 2.5. khoảng cách các pin của module. 34 Hình 2.6.Giao diện phần mềm. 35 Hình 2.7. Cấu hình kiểu Coordinator. Hình 2.8. Cấu hình kiểu Router. 36 36 Hình 2.9. CC2530 ZigBee Module USB to UART Module (DRF1605-USB). 37 Hình 2.10. Module sim908.39 Hình 2.11. Sơ đồ chức năng của sim 908. 41 Hình 2.12. Phân cấp cấu trúc địa lí mạng GSM. 42 Hình 2.13.Tắt mở nguồn dùng xung kích BJT. 44 Hình 2.14. Sự thay đổi trạng thái chân STATUS. Hình 2.15. Anten GSM. 45 Hình 2.16. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH11. Hình 2.17. Cách kết nối với vi xử lý. 46 46 Hình 2.18. Link download phần mềm Arduino. 48 Hình 2.19. Hình ảnh khi bật giao diện arduino. 48 Hình 2.20. Giao diện lập trình Arduino. 49 6 45 Hình 2.21. Sử dụng giao diện lập trình.. 49 Hình 2.22. Ví dụ có sẵn trong Arduino. 50 Hình 2.23. Sơ đồ mạch nguyên lý bên client. 53 Hình 2.24. Lưu đồ thuật toán bên client 54 Hình 2.25. Hình ảnh thực tế nút thu thập dữ liệu 55 Hình 2.26. Hình ảnh thực tế nút thu thập dữ liệu 55 Hình 3.1. Giao diện phần mềm visual studio 2010. 74 Hình 3.2. Giao diện viết code trên Visual studio 2010. 74 Hình 3.3. Sơ đồ khối bên server. 75 Hình 3.4. Nút nhận bên Server. 75 Hình 3.5. Giao diện phần mềm giám sát. 76 Hình 3.6. Giao diện phần mềm khi có dữ liệu. 76 Hình 3.7. Lưu đồ thuật toán phần mềm giám sát.77 Hình 3.8. Nút cảm biến bên client.78 Hình 3.9. Nút cảm biến bên client.78 7 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Các kiểu dựng sẵn. 57 Bảng 3.2. Các ký tự đặc biệt thông dụng. 58 Bảng 3.3. Các nhóm toán tử trong C#. 64 Bảng 3.4. Thứ tự ưu tiên của các nhóm toán tử (chiều ưu tiên từ trên xuống). 65 Bảng 3.5. Bảng cơ sở dữ liệu hệ thống. 72 Bảng 3.6 Các đối tượng của cơ sở dữ liệu. 8 73 LỜI MỞ ĐẦU Khoa học kỹ thuật trên thế giới phát triển không ngừng qua các thời kì. Trong quá khứ là sự phát triển của công nghệ tự động hóa và năng lượng hạt nhân. Ngày nay là sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ thông tin. Và trong một tương lai gần là sự chiếm lĩnh của Công nghệ sinh học, Công nghệ Nano, xa hơn nữa là Khoa học vũ trụ. Khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng là để phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống, nhằm đem lại những thuận lợi, tiện nghi, thoái mải cho hoạt động hàng ngày của mỗi người, giúp cho việc chuyển giao thông tin đi xa và nhanh hơn, cũng như trong việc nghiên cứu, phòng ngừa và chống lại những căn bệnh của thế kỷ nhờ công nghệ gen và sẽ tìm ra những “vùng đất sự sống mới”… Khoa học phát triển đã thực sự hỗ trợ rất nhiều trong cuộc sống của mỗi chúng ta. Nhưng khoa học và ứng dụng của nó là dành cho tất cả mọi người. Vì vậy khoa học công nghệ không chỉ tiếp cận con người mà còn phải quan tâm, tiếp cận đến những khu rừng xanh lá phỗi của mẹ thiên nhiên. Cháy rừng hiện nay là mối đe dọa đến những khu rừng tự nhiên vì vậy cần phải có các biện pháp phòng chống cháy rừng xảy ra. Để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ tài nguyên thiên nhiên bảo vệ con người, dựa trên những ý tưởng đã có về việc phòng chống cháy rừng, báo cáo được hình thành với mục đích thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm để đưa ra cảnh báo thích hợp về vấn đề cháy rừng. 9 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Ý tưởng bài toán Vấn đề cháy rừng trên thế giới cũng như ở việt nam là một vấn đề cấp bách. Cháy rừng là mối de dọa đáng sợ và nhiều lo ngại nhất đối với hệ sinh thái rừng và cho xã hội, bởi nó gây lên những thiệt hại khó lường. Cháy rừng không chỉ làm thiệt hại tới tài nguyên rừng mà còn anh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và cuộc sống của sinh vật, động vật trên trái đất. Vì vậy chúng ta cần phải phát hiện kịp thời và sớm nhất để có thế nhanh chóng đưa ra cách xử lý nhăm tránh và hạn chế cháy rừng. Chính vì vậy trên thế giới đã có một số hệ thống giúp phát hiện và cảnh báo cháy rừng một cách sớm nhất. Qua tìm hiểu có thể thấy một số hệ thống cảnh báo như: Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến(FireWatch Việt Nam),Hệ thống tự động cảnh báo và phát hiện sớm cháy rừng(FireWatch), Phần mềm Cảnh báo cháy rừng – CBCR. 1.1.1. Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến của Cục Kiểm lâm (gọi tắt là FireWatch Việt Nam) là một hệ thống tự động phát hiện sớm các điểm cháy (hotspots) trên toàn lãnh thổ Việt Nam từ dữ liệu ảnh MODIS và AVHRR trên vệ tinh TERRA, AQUA và các vệ tinh NOAA thu được thường xuyên tại trạm thu TeraScan đặt tại Cục. FireWatch Việt Nam (Phiên bản 2.0, 2008) nhằm hỗ trợ lực lượng kiểm lâm toàn quốc và các đơn vị, người dân liên quan thực hiện PCCCR, khai thác thông tin cháy, quản lý cháy rừng kịp thời và hiệu quả. 10 Hình 1.1. Hình ảnh vệ tinh.  Chức năng Được xây dựng trên nền Web, FireWatch Việt Nam gồm các cấu phần và chức năng (phần phổ biến rộng rãi) sau: - Cập nhật tức thời (real-time) thông tin về các điểm cháy phát hiện được từ dữ liệu vệ tinh. - Cung cấp, cập nhật danh mục điểm cháy, thông tin cháy chi tiết (gồm tên vệ tinh, ngày giờ, tọa độ địa lý, thuộc đơn vị hành chính đến cấp xã, cường độ cháy và diện tích ảnh hưởng) cho 5 phiên ảnh gần nhất. - Cung cấp, cập nhật các điểm cháy cho 3 phiên ảnh gần nhất trên nền dịch vụ bản đồ phục vụ cho các đơn vị kiểm lâm trên toàn quốc khai thác thông tin cháy một cách tương tác giúp quản lý cháy rừng kịp thời và hiệu quả. Dịch vụ bản đồ trực tuyến gồm bản đồ nền địa lý, hành chính, nền địa hình (DEM), bản đồ hiện trạng rừng và nền ảnh ghép Landsat-TM. - Cung cấp, cập nhật ảnh cháy do hệ thống trạm thu của SeaSpace tự động tạo nên và ảnh Quicklooks phục vụ việc theo dõi hiện trạng phủ mây và chất lượng ảnh. - Cơ sở dữ liệu cháy cho phép tìm kiếm tra cứu dữ liệu cháy lịch sử theo 11 ngày tháng năm và theo địa phương. - Dữ liệu thống kê cháy theo tháng năm và theo địa phương. - Thông tin giới thiệu hệ thống.  Hạn chế - FireWatch Việt Nam còn quản lý cơ sở dữ liệu MODIS và NOAA/AVHRR ở mức chuẩn 1b với ảnh quicklooks, dữ liệu cháy lịch sử và một số bản đồ GIS của Cục Kiểm lâm. - Dịch vụ hạn chế gồm các dịch vụ cho phép tra cứu và download những dữ liệu đó phục vụ các ứng dụng giám sát tài nguyên môi trường đa ngành (diễn biến rừng, nông nghiệp, nghiên cứu biển, thời tiết, khí hậu, phòng chống thiên tai, lũ lụt…). 12 1.1.2. Hệ thống tự động cảnh báo và phát hiện sớm cháy rừng FireWatch là hệ thống giám sát từ xa số trên mặt đất dùng để quan trắc một vùng rừng rộng lớn và phân tích, tính toán và lưu trữ dữ liệu thu thập. Do có sự nhạy cảm, chính xác và ổn định cao nên hệ thống có thể dễ dàng phát hiện sớm cháy rừng. FireWatch có thể tính toán và phân loại nhiều loại thông tin đầu vào và kết nối với trạm trung tâm. Trong trường hợp phát hiện đám cháy, hệ thống sẽ tự động đưa ra cảnh báo. FireWatch đã được thử nghiệm thành công và sử dụng tại Đức trong nhiều năm (một số Bang như: Brandenburg, Mecklenburg-Western Pomerania, Saxony-Anhalt). Sử dụng hệ thống cảm biến quang học (OSS – Optical Sensor System): Cảm biến quay 360 độ mất từ 4 đến 10 phút. Truyền dữ liệu: Cảm biến tại nơi đặt kết nối với trung tâm qua hình thức sóng không dây. Trung tâm xử lý cần có 1 máy tính, 2 màn hình và một máy in. 13 Hình 1.2. FireWatch.  Tính năng - Phát hiện cháy rừng sớm một cách tự động và ổn định theo mô hình các trạm quan trắc. - Tự động phát hiện đám khói bất luận ngày hay đêm. - Xử lý dữ liệu trực tuyến trên đường truyền sóng radio hay cáp tốc độ cao. - Giám sát một diện tích rừng lớn tới 70.000 ha bằng chỉ một cảm biến. - Thu nhận và cung cấp hình ảnh chất lượng cao cho trạm xử lý. - Bán kính quan trắc: từ 10 đến 15 km - Độ chính xác: Có khả năng phát hiện đám khói có độ lớn 15mx15m ở khoảng cách 15 km. - Mỗi phút quan trắc được 14.000 ha.  Hạn chế 14 - Giá thành cao. - Hệ thống phức tạp 1.1.3. Phần mềm Cảnh báo cháy rừng - CBCR Phần mềm Cảnh báo cháy rừng do Công ty cổ phần Hệ thống Thông tin Lâm Nghiệp (FIS) nghiên cứu phát triển và đăng ký quyền tác giả tại cục Bản quyền tác giả năm 2007. Phần mềm sử dụng thuật toán Nesterop để tính toán cấp cảnh báo cháy rừng dựa vào số liệu khí tượng: nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, tốc độ gió để đưa ra kết quả là bản tin và bản đồ cấp cảnh báo cháy rừng theo ngày. Hình 1.3. Phần mềm cảnh báo cháy rừng.  Tính năng - Tự động thu nhận số liệu khí tượng từ trung tâm khí tượng thuỷ văn tỉnh qua hòm thư điện tử (e-mail). - Tự động truy xuất hòm thư điện tử (e-mail) tải số liệu khí tượng đưa vào phần mềm. 15 - Tự động tính toán cấp cảnh báo cháy rừng cho ra kết quả bản tin cảnh báo cháy rừng và bản đồ cấp cảnh báo cháy rừng. - Tự động đưa bản tin cảnh báo cháy rừng và bản đồ cấp cảnh báo cháy rừng lên trang tin phòng cháy rừng trực tuyến của Chi cục Kiểm lâm.  Hạn chế - Quản trị hệ thống: Nhập ngày chứa số liệu khí tượng, hướng dẫn sử dụng, tao mật khẩu, thay đổi mật khẩu. - Cần lấy thông số từ Trung tâm khí tượng thủy văn của các tỉnh. - Độ chính xác thực tế không được cao. Kết luận: Từ những khảo sát trên đã cho thấy những ưu, nhược điểm của các hệ thống cảnh báo cháy rừng. Từ đó em đã quyết định chọn đề tài “xây dựng hệ thống cảnh báo cháy rừng” với mục tiêu xây dựng một hệ thống đơn giản mà hiệu quả để áp dụng trong thực tế. 1.2. Công nghệ mạng cảm biến không dây  Khái niệm: Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) là một kết cấu hạ tầng bao gồm các thành phần cảm nhận (đo lường), tính toán và truyền thông nhằm cung cấp cho người quản trị khả năng đo đạc, quan sát và tác động lại với các sự kiện, hiện tượng trong một môi trường xác định. Các ứng dụng điển hình của mạng cảm biến không dây bao gồm thu thập dữ liệu, theo dõi, giám sát và y học Hình 1.4. Mạng cảm biến không dây với các nút cảm biến phân bố rải rác 16 trong trường cảm biến.. Một mạng cảm biến không dây bao gồm nhiều nút mạng. Các nút mạng thường là các thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp, có số lượng lớn, thường được phân bố trên một diện tích rộng, sử dụng nguồn năng lượng hạn chế (thường dùng pin), có thời gian hoạt động lâu dài (từ vài tháng đến vài năm) và có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt (như trong môi trường độc hại, ô nhiễm, nhiệt độ cao,…). Các nút cảm biến thường nằm rải rác trong trường cảm biến như được minh họa ở hình 1.1. Mỗi nút cảm biến có khả năng thu thập và định tuyến dữ liệu đến một Sink/Gateway và người dùng cuối. Các nút giao tiếp với nhau qua mạng vô tuyến ad-hoc và truyền dữ liệu về Sink bằng kỹ thuật truyền đa chặng. Sink có thể truyền thông với người dùng cuối/người quản lý thông qua Internet hoặc vệ tinh hay bất kỳ mạng không dây nào (như WiFi, mạng di động, WiMAX…) hoặc không cần đến các mạng này mà ở đó Sink có thể kết nối trực tiếp với người dùng cuối.  Đánh giá mạng cảm biến không dây  Ưu điểm :  Cho phép người dùng truy xuất tài nguyên ở bất kỳ nơi đâu trong khu vực được triển khai. Với sự phát triển của mạng không dây công cộng, người dùng có thể truy cập Internet ở bất kỳ đâu.  Người dùng có thể duy trì kết nối mạng khi họ đi từ nơi này đến nơi khác, việc thiết lập hệ thống mạng đơn giản, dễ lắp đặt và mở rộng.  Nhược điểm:  Môi trường kết nối không dây là không khí nên khả năng bị tấn công của người dùng là rất cao.  Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn chỉ có thể hoạt động tốt trong phạm vi vài chục mét. Để đáp ứng yêu cầu cần mua thêm Repeater hay 17 access point, dẫn đến chi phí gia tăng.  Vì sử dụng sóng vô tuyến truyền thông nên dễ bị nhiễu.  Tốc độ của mạng không dây (1-125Mbps) chậm so với mạng sử dụng cáp (100Mbps đến hàng Gbps). 1.3. Chuẩn truyền thông 802.15.4 Chuẩn IEEE 802.15.4 là một chuẩn truyền thông không dây cho các ứng dụng công suất thấp và tốc độ dữ liệu thấp. Tiêu chuẩn này đã được phát triển cho mạng cá nhân (PAN) bởi nhóm làm việc trong Viện kỹ thuật điện và điện tử (IEEE). Chuẩn IEEE 802.15.4 có tốc độ dữ liệu tối đa là 250.000 bit/s và công suất đầu ra tối đa 1mW. Các thiết bị IEEE 802.15.4 có một phạm vi phủ sóng hẹp trong vài chục mét. Điểm chính trong các đặc điểm kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.15.4 là cho phép các bộ thu phát chi phí thấp và ít phức tạp, điều này đã làm cho chuẩn IEEE 802.15.4 phổ biến với mạng cảm biến không dây. Nhiều công ty sản xuất các thiết bị tuân thủ theo chuẩn IEEE 802.15.4. Bởi sự có mặt khắp nơi của chuẩn IEEE 802.15.4 và sự sẵn có của các bộ thu phát vô tuyến tương thích với IEEE 802.15.4, nên gần đây rất nhiều ngăn xếp vô tuyến công suất thấp đã được xây dựng trên chuẩn IEEE 802.15.4 như là: WirelessHART, ISA100a, IPv6 và ZigBee. Tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 xác định 2 lớp: -Lớp vật lý: Chỉ rõ các bản tin được gửi và được nhận trên các kênh truyền vô tuyến vật lý như thế nào. -Lớp điều khiển truy nhập kênh truyền (MAC): Chỉ rõ các bản tin đến từ các lớp vật lý sẽ được xử lý như thế nào. Mặc dù chuẩn IEEE 802.15.4 đã xác định rõ một vài cơ chế ở lớp vật lý và lớp MAC nhưng không phải tất cả mọi chỉ dẫn đều được sử dụng rộng rãi.Ví dụ chuẩn WirelessHART sử dụng các chỉ dẫn lớp vật lý và định dạng tiêu đề gói tin ở lớp MAC nhưng không phải tất cả các quy định ở lớp MAC được sử dụng. 18 Kích thước tối đa gói tin trong chuẩn IEEE 802.15.4 là 127 byte. Các gói tin có kích thước nhỏ bởi vì chuẩn IEEE 802.15.4 được sử dụng cho các thiết bị với tốc độ dữ liệu thấp. Do lớp MAC thêm vào phần tiêu đề cho các gói tin nên lượng dữ liệu dành sẵn cho giao thức lớp trên hoặc lớp ứng dụng vào khoảng từ 86 đến 116 byte. Do vậy, các giao thức ở lớp trên thường thêm vào các cơ chế phân mảnh các phần dữ liệu lớn hơn thành nhiều khung theo chuẩn 802.15.4. Các mạng IEEE 802.15.4 được chia thành các mạng PAN. Mỗi mạng PAN có một điều phối viên PAN và một tập các thành viên mạng PAN. Các gói tin được truyền qua mạng PAN mang 16 bit nhận dạng cho mạng PAN để xác định mạng PAN nào mà gói được gửi đến. Một thiết bị có thể tham gia vào một mạng PAN như là một điều phối viên PAN và cũng đồng thời tham gia là thành viên mạng PAN trong một mạng PAN khác. Chuẩn IEEE 802.15.4 xác định hai loại thiết bị là: Thiết bị có chức năng đầy đủ (FFDs) và thiết bị có chức năng hạn chế (RFDs). Các FFDs có nhiều khả năng hơn RFDs và có thể đóng vai trò như một điều phối viên PAN. RFDs là các thiết bị đơn giản hơn được xác định dễ dàng hơn trong việc chế tạo với giá thành rẻ hơn. RFDs chỉ có thể truyền thông với FFDs. Các FFDs có thể truyền thông được với cả RFDs và FFDs. 19 Hình 1.5. Mạng IEEE 802.15.4. Một mạng IEEE 802.15.4 với các nút FFDs thể hiện như các chấm đen và các nút RFDs thể hiện bởi các chấm trắng. Hai FFDs là điều phối viên PAN trong hai mạng PAN được biểu diễn bởi những vòng tròn đen. Mạng PAN bên phải bao gồm hai FFDs nhưng chỉ một FFD là điều phối viên PAN. Mặc dù chuẩn IEEE 802.15.4 định nghĩa ba loại cấu trúc mạng được hỗ trợ là hình sao, mạng mắt lưới và hình cây nhưng hầu hết các giao thức hoạt động ở lớp trên không sử dụng các cấu hình mạng của 802.15.4. Thay vào đó, chúng xây dựng những cấu trúc liên kết mạng của riêng nó ở phía trên lớp MAC 802.15.4. Vì lý do đó, chúng ta không đi vào chi tiết các cấu trúc liên kết mạng được định nghĩa bởi chuẩn IEEE 802.15.4. 1.3.1. Các mô hình truyền thông Mô hình truyền thông Điểm - Điểm: Mô hình truyền thông Điểm Điểm xảy ra khi một nút mạng truyền thông với một nút mạng khác. Tuy nhiên, việc truyền thông có thể có liên quan đến nhiều nút mạng khác. Trong hình 1.3, hai nút mạng truyền thông với nhau thông qua hai nút mạng khác. Hai nút mạng này đóng vai trò chuyển tiếp các gói tin giữa các điểm đầu cuối của quá trình truyền thông. Hình 1.6. Mô hình truyền thông Điểm - Điểm. 20