Đồ án Nghiên cứu kiến trúc cluster của mạng cảm nhận không dây

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI CẢM ƠN 3 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 4 MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY 6 I.1Định nghĩa mạng cảm nhận không dây 6 I.2. Yêu cầu của mạng cảm nhận không dây 6 I.3.Ưu nhược điểm của WSN 6 I.3.1 Ưu điểm của WSN 6 I.3.2 Nhược điểm của WSN 6 I.4. CácKiến trúc của mạng cảm nhận không dây 7 I.4.1 Mạng đơn 7 I.4.2 Mạng liên kết bước 7 I.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng WSN ở Trên thế giới và Việt Nam hiện nay 8 I.5.1 Ứng dụng WSN ở Trên thế giới 8 I.5.2 Ứng dụng WSN ở Việt Nam 9 CHƯƠNG II : KIẾN TRÚC NÚT MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY 10 II.1 Bộ vi xử lý (xử lý dữ liệu: Nhiều loại) 10 II.2 Bo mạnh 10 II.3 Bộ lưu trữ 10 II.4 Bộ truyền thông 10 II.5 Bộ cảm biến, bộ khởi động 10 II.6 Giới thiệu về vi điều khiển CC1010 11 CHƯƠNG III : MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY - KIẾN TRÚC CLUSTER 12 III.1 Giới thiệu chung về kiến trúc CLUSTER 12 III.2 Cấu trúc bó (địa chỉ các nút trong bó) 13 III.3.1Chu kỳ thiết lập bó 14 III.3.2 Giải thuật chọn nút đầu bó 15 III.3.3 Thiết lập bó 17 III.3.4 Giao thức phân cấp năng lượng thấp LEACH 20 III.4 Truyền thông trong WSN kiến trúc bó 23 III.4.1Truyền nhận dữ liệu 23 III.4.2 Giao thức truyền thông tránh xung đột 27 III.4.2.1 Giao thức lộ trình phản ứng DSR (Dynamic Source Routing) 28 III.4.2.2 Giao thức điều khiển truy cập môi trường trong mạng (MAC) 31 III.5 Các tình huống đặt ra đối với WSN kiến trúc bó 38 III.5.1 Giới hạn nút trong bó(quản lý kích thước bó) 38 III.5.2 khả năng tự cấu hình 38 III.5.3 khả năng cấu hình lại khi thêm nút hoặc có nút bị hỏng 39 CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY KIẾN TRÚC CLUSTER (Kiến trúc Bó) 43 IV.1. Yêu cầu 43 IV.2 Lập trình thử nghiệm 44 IV.2.1 Khái quát về chương trình 44 IV.2.2 Sơ đồ khối và giải thuật 46 IV.2.4 Thư viện HAL của CC1010 47 IV.2.5 Chương trình chính 59 IV.3 Các bước thực hiện chương trình 67 IV.3.1 Dịch chương trình 67 IV.3.2 Nạp chương trình 67 IV.3.3 Thực hiện truyền nhận dữ liệu 68 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn Thạc sĩ Hòa Quang Dự, Sở Khoa học và Công Nghệ Hải Phòng đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo em trong những năm học qua và đã dành rất nhiều thời gian quí báu để hướng dẫn em hoàn thành báo cáo tốt nghiệp này. Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu và các Thầy cô giáo của Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng đã giảng dạy chúng em trong suốt quãng thời gian qua, cung cấp cho chúng em những kiến thức chuyên môn cần thiết và quý báu giúp chúng em hiểu rõ hơn các lĩnh vực đã nghiên cứu để hoàn thành đề tài . Xin cảm ơn các bạn bè và gia đình đã động viên cổ vũ, đóng góp ý kiến, trao đổi, động viên trong suốt quá trình học cũng như làm tốt nghiệp, giúp em hoàn thành đề tài đúng thời hạn. Hải Phòng ngày 10 tháng 7 năm 2007 Nguyễn Văn Hạnh NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Tìm hiểu tổng quan về mạng cảm nhận không dây(WSN): Khái niệm ,Yêu cầu của WSN, Ưu nhược điểm của WSN, Kiến trúc của WSN,kiến trúc của nút mạng, Tình hình nghiên cứu và ứng dụng WSN ở Trên thế giới và Việt Nam hiện nay. Nghiên cứu, tìm hiểu xây dựng một mạng cảm nhận không dây kiến trúc CLUSTER với các giao thức lớp mạng, hệ điều hành áp dụng cho mạng, cách thức quản lý các nút mạng trong một CLUSTER, cách thức giao tiếp giữa các CLUSTER,cách thức chon nút đầu bó trong một CLUSTER,cách thức xử lý sự cố khi một nút trong CLUSTER bi hỏng, hoặc thêm bớt một nút mạng trong một CLUSTER. Viết chương trình truyền dữ liệu giữa các nút mạng làm cơ sở để xây dựng các ứng dụng thực tế của mạng cảm nhận không dây, ví dụ: xây dựng hệ thống đo nhiệt độ , đo khí tượng dự báo thời tiết, cảnh báo thảm họa môi trường… MỞ ĐẦU Ngày nay công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng ở hầu hết các lĩnh vực, đặc biệt là sự phát triển của công nghệ mạng. Mạng cảm nhận không dây ra đời dựa trên cơ sở ứng dụng những thành tựu cao của công nghệ chế tạo linh kiện điện tử và công nghệ thông tin. Mạng cảm nhận không dây hiện nay đang được nghiên cứu và có xu hướng phát triển rộng khắp, bởi nó mang lại lợi ích về nhiều phương diện cho con người. Đặc điểm của mạng loại này là tính linh hoạt, tiết kiệm được chi phi xây lắp, dễ dàng sử dụng và cài đặt, dễ dàng mở rộng hệ thống mạng, nút mạng vừa có chức năng truyền nhận thông tin vừa có chức năng cảm nhận. Sau khi tiến hành cảm nhận, đo đạc các thông số của môi trường, nút mạng sẽ tiến hành truyền dữ liệu 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 chuyển số liệu vào máy tính. Mạng cảm nhận không dây đã mở ra một hướng nghiên cứu mới, với một loạt các ứng dụng hấp dẫn đáp ứng được đòi hỏi khắt khe trong nhiều lĩnh vực quân sự, công nghiệp, nông nghiệp, y tế ... Trước xu thế phát triển nhanh chóng của mạng cảm nhận không dây, căn cứ vào tình hình thực tế của nước ta đang cần để phục vụ cho nhiều nghành, lĩnh vực và mong muốn tìm hiểu về kiến thức mới . Được sự động viên hướng dẫn của thầy giáo và bạn bè , em đã chọn hướng nghiên cứu về một mô hình mạng cảm nhận không dây, đó là mạng cảm nhận không dây kiến trúc CLUSTER Đề tài gồm 3 chương như sau: Chương 1: Giới thiệu về mạng cảm nhận không dây Chương 2: Kiến trúc nút mạng cảm nhận không dây Chương 3: Mạng cảm nhận không dây kiến trúc CLUSTER Chương 4: Xây dựng thử nghiệm mạng cảm nhận không dây kiến trúc CLUSTER CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY I.1Định nghĩa mạng cảm nhận không dây Mạng cảm nhận không dây (Wireless Sensor Network - WSN) là một mạng không dây mà các nút mạng là các vi điều khiển sau khi đã được cài đặt các phần mềm nhúng kết hợp với các bộ phát sóng vô tuyến cùng với các cảm biến và nó có khả năng thu nhận, xử lý dữ liệu từ các nút mạng và môi trường xung quanh nut mạng I.2. Yêu cầu của mạng cảm nhận không dây + Các nút mạng phải tiêu thụ năng lượng ít. + Các nút mạng có thời gian sống dài + Độ bao phủ rộng + Mạng phải có khả năng tự cấu hình lại, nghĩa là phải phát hiện ra các nút bị hỏng hoặc định kỳ thực hiện việc cấu hình lại mạng. + Tích hợp ADC để có thể ghép nối với cảm biến tương tự + Kích thước vật lý nhỏ + Bảo mật và tốc độ thu thập thông tin hiệu quả + Giá thành rẻ và tính dễ triển khai I.3.Ưu nhược điểm của WSN I.3.1 Ưu điểm của WSN + Tính linh hoạt cao (không cần cơ sở hạ tầng) + Tiết kiệm được chi phi lắp đặt + Dễ dàng sử dụng và cài đặt + Dễ dàng mở rộng hệ thống mạng I.3.2 Nhược điểm của WSN + Mạng cảm nhận không dây có thể cho mọi người truy cập ở bất kỳ đâu nhưng do thiết bị di động có màn hình hiển thị nhỏ nên khi hiển thi thông tin gặp khó khăn +Tốc độ truyền dữ liệu của mạng không dây chậm +An toàn bảo mật thông tin trên mạng phức tạp + Thời gian sống của nút mạng phụ thuộc vào nguồn pin độc lập gắn theo nút mạng I.4. CácKiến trúc của mạng cảm nhận không dây I.4.1 Mạng đơn Tất cả các nút liên lạc trực tiếp tới trạm gốc
I.4.2 Mạng liên kết bước Các nút ở xa truyền dữ liệu tới trạm gốc thông qua các nút trung gian, nhằm giảm năng lượng tiêu thụ cho các nút ở xa nút gốc
Hình 1.2 :Kiến trúc mạng liên kết bước I.4.3 Mạng liên kết bó. Nhóm các nút gần nhau tập hợp dữ liệu và đánh dấu một nút giữ việc truyền thông với trạm gốc.
I.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng WSN ở Trên thế giới và Việt Nam hiện nay I.5.1 Ứng dụng WSN ở Trên thế giới Trên thế giới đang hình thành những trào lưu nghiên cứu, phát triển và khai thác các ứng dụng rất đa dạng của WSN. Đã thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi WSN trong tất cả các lĩnh vực như trong truyền thông, sản xuất tự động hoá ,y tế ,quốc phòng và nghiên cứu môi trường...để thu thập thông tin cần thiết qua những môi trường nhạy cảm, vượt qua cách trở địa lý . Ví dụ như : Thu thập thông tin về môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, áp suất… trong các phân xưởng, nhà kho, hầm mỏ, trong sản xuất nông nghiệp, ứng dung trong theo doi sức khoẻ y tế,điều khiển tự động trong công nghiệp, giám sát an ninh quốc phòng. I.5.2 Ứng dụng WSN ở Việt Nam Ở nước ta bài toán tự động hoá đang được đặt ra cho mọi lĩnh vực kinh tế, quốc phòng...nhằm nâng cao hiệu quả công việc, tiến kịp trình độ chung của khu vực và thế giới .Việc nghiên cứu và ứng dụng WSN mới bắt đầu nghiên cứu và chưa có ứng dụng cụ thể nào chỉ tạm thời có nhóm nghiên cứu của ĐHQG như :Nghiên cứu về lý thuyết ,nghiên cứu và cấu hình truyền thông giữa hai nút, truyền thông tuyến tính đa bước để đo một số thông số như :Nhiệt độ, độ ẩm , Quang học….Vì vậy nhu cầu nghiên cứu triển khai WSN trong các lĩnh vực là rất lớn và cần thiết. CHƯƠNG II KIẾN TRÚC NÚT MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY Kiến trúc của một nút mạng cảm nhận không dây gần tương tự như kiến trúc của một máy tính thông thường, gồm các thành phần chính như : Bộ vi xử lý, bộ lưu trữ, bộ truyền thông, và bộ cảm nhận, bộ khởi động. II.1 Bộ vi xử lý (xử lý dữ liệu: Nhiều loại) Xử lý dữ lệu thu thập từ môi trường, xử lý tín hiệu truyền nhận giữa các nút mạng do cấu tạo của nút mạng rất nhỏ nên bộ vi xử lý phải đáp ứng được kiến trúc nhỏ ,tiêu thu điện năng ít...(ví dự như CC1010 của hãng Chipcon) II.2 Bo mạnh Bao gồm nguồn nuôi, các cổng giao tiếp và là nơi để tích hợp các thiết bị như : bộ cảm biến ,bộ lưu trữ dữ liệu,bộ truyền thông… II.3 Bộ lưu trữ Các nút mạng cảm nhận không dây có những thành phần lưu trữ rất nhỏ. Chúng thường sử dụng bộ nhớ DRAM và Flash. việc truyền thông chính là thành phần tiêu thụ năng lượng chính của mạng cảm nhận không dây do vậy n ếu chúng ta mong muốn khả năng lưu trữ tại mỗi nút mạng sẽ tăng lên thì phải qu ản lý được năng lượng của mạng. II.4 Bộ truyền thông Gồm ăng ten (thu, phát sóng radio với bước sóng trong giải không cần cấp phép của ISM). Mô hình truyền thông thường được đề cập trong mạng cảm nhận không dây hiện thời là việc truyền thông đa bước theo kiến trúc bó. Các kết quả hiện thời chỉ ra rằng việc truyền thông đa bước theo kiến trúc bó sẽ tiết kiệm được năng lượng chỉ có nút gốc sẽ tiêu thu điện năng khá lớn vì chính việc lắng nghe yêu cầu năng lượng ngang bằng với việc truyền thông tin. II.5 Bộ cảm biến, bộ khởi động Có rất nhiều loại cảm biến như cảm biến quang, cơ, nhiệt.... bộ cảm biến như là đôi mắt của mạng cảm nhận không dây bộ khởi động như là cơ bắp của nó II.6 Giới thiệu về vi điều khiển CC1010 Chip CC1010 là một bộ vi xử lí hoàn hảo cho các ứng dụng truyền nhận không dây. CC1010 được tích hợp rất nhiều các tính năng phục vụ cho các ứng dụng không dây như bộ truyền nhận vô vuyến, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ lập trình Flash, kích thước nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp... Vì vậy CC1010 chỉ cần đến rất ít các thành phần phụ trợ khác để có thể trở thành một nút mạng của mạng cảm nhận không dây. Chip CC1010 thuộc họ vi điều khiển 8051, nên mang đầy đủ các đặc tính của họ vi điều khiển 8051, sau đây là các đặc điểm của CC1010:Tốc độ xử lý bằng 2.5 lần vi điều khiển 8051 chuẩn. 32 kB flash, 2048 + 128 Byte SRAM 3 kênh ADC 10 bit 4 bộ định thời 2 cổng UART, RTC Watchdog Giao diện lập trình SPI Bộ mã hóa DES tích hợp bên trong 26 chân vào ra chung Nguồn cung cấp 2.7 - 3.6 V Bộ thu phát sóng vô tuyến 300-1000MHz Tiêu thụ dòng rất thấp (9.1 mA trong chế độ thu) Công suất phát có thể lập trình được (có thể lên tới +10dBm) Tốc độ thu phát dữ liệu lên tới 76.8 kbit/ CHƯƠNG III MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY - KIẾN TRÚC CLUSTER III.1 Giới thiệu chung về kiến trúc CLUSTER Trong mạng tổ chức thành một tập hợp của những bó các nút, mỗi nút thuộc về ít nhất một bó. Mỗi bó có tiều đề bó hành động như một điều khiển cục bộ cho những nút bên trong bó. Những nút trong bó thực hiện một giải thuật để chọn nút đầu bó và các nút thành viên khác. Tất cả các nút thành viên trong bó truyền dữ liệu của chúng tới nút đầu bó, sử dụng giao thức TDMA điều khiển truy cập. Trong khi đó nút đầu bó nhận dữ liệu từ tất cả các thành viên trong bó, thực hiện xử lý dữ liệu và truyền dữ liệu tới trạm gốc. Hình 3.1: Kiến trúc mạng liên kết bó Ưu điểm: Tiết kiệm năng lượng truyền tải từ các nút tới trạm gốc Quản lý dễ Hạn chế xung đột giữa các gói tin truyền về nút trung tâm Tiện dụng có thể truy cập ở bất kì chỗ nào(trong vùng phủ sóng) Dễ dàng mở rộng kích thước mạng Nhược điểm: Năng lượng tại các nút đầu bó tiêu hao nhanh chóng, có thể dẫn tới hoạt động của bó tạm dừng. do thiết bị di động có màn hình hiển thị nhỏ nên khi hiển thi thông tin gặp khó khăn.Tốc độ truyền thông chậm,bảo mật thông tin gặp nhiều khó khăn… III.2 Cấu trúc bó (địa chỉ các nút trong bó) Mạng thiết kế bắt đầu với gốc(DD-Designated Device), sự nhận biết của DD là sự nhận dạng mạng (NetID) DD được định nghĩa là đầu bó của bó 0. Trong mạng các nút tổ chức thành một tập hợp của những bó, mỗi nút thuộc về ít nhất một bó. Những nút trong bó sẽ được gán địa chỉ (NID-Node Indentification) nhận ra nút gốc của bó.nút gốc của bó sẽ được gán cả địa chỉ (CID-Cluster Indentification)nhận dạng bó.
Hình 3.2 : mô hình WSN hình cây kiến trúc bó Việc tự tổ chức bó trong mạng có thể theo hai cách tương tự với tinh thể - Cách đầu tiên có thể được xem bằng cách tiếp cận đơn tinh thể: Trong giải thuật này những nút xung quanh DD không phải thực hiện truyền thông với việc phát triển mạng có thể không liên lạc với nhau như những nút kết nối mạng ,chúng được gán những chức năng như những bình thường nút hoặc nhũng nút đầu bó như vậy phát triển cây phân cấp được kiểm soat bởi DD Những nút thực hiện giải thuật để chọn nút đầu bó. Một vấn đề là sử dụng các bó trong những mạng cảm nhận không dây những nút đầu bó tiêu thụ điện lớn hơn tiêu thụ điện trung bình của các nút trong bó. Các nút này vì chúng điều khiển truyền thông điệp, có những chu trình tác vụ cao hơn và bởi vậy tuổi thọ nguồn pin ngắn hơn hẳn các nút mạng khác.Vấn đề này được khắc phục trong giao thức phân cấp năng lượng thấp (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy - LEACH) III.3 Chu kỳ thiết lập bó, các giải thuật tạo nút đầu bó III.3.1Chu kỳ thiết lập bó Tại mỗi vòng bao gồm một giai đoạn thiết lập bó và một số lượng các khung thời gian truyền dữ liệu dành cho các nút mạng. Trong giai đoạn thiết lập bó ta lựa chọn một giải thuật chọn các nút đầu bó thích hợp với từng vòng, các nút đầu bó được chọn sẽ quảng bá một thông điệp thông báo đến các nút lân cận sự tồn tại của mình. Các nút lân cận sẽ tiếp nhận các thông điệp thông báo của các nút đầu bó và sẽ lựa chọn để trở thành nút thành viên của bó thích hợp bằng cách gửi lại một thông điệp đồng ý tới nút đầu bó mà nó tham gia. Nút đầu bó tiếp nhận các thông điệp từ các nút thành viên tham gia vào nhóm, sau đó nó sẽ tạp ra lịch trình TDMA và gửi tới các nút thành viên của bó để thông báo khung thời gian làm việc của các thành viên. Trong mỗi giai đoạn thiết lập bó ta sẽ có một kiến trúc bó mới bao gồm một nút đầu bó mới và các nút thành viên, tùy thuộc vào giải thuật chọn nút đầu bó mà chúng ta chọn. Lập lại quá trình trên cho đến khi không thể thiết lập được kiến trúc mạng (Tiêu thụ hết năng lượng).
III.3.2 Giải thuật chọn nút đầu bó Trong kiến trúc mạng liên kết bó thì vai trò của nút đầu bó là vô cùng quan trọng. Nút đầu bó lưu dữ thông tin về tất cả các nút trong bó, tập hợp dữ liệu từ các nút trong bó chuyển tới, cũng như truyền tín hiệu tới các nút trong bó. Nếu như nút đầu bó không còn hoạt động thì tất cả các nút trong bó không thể làm việc. Việc chọn đầu bó sao cho thích hợp là một công việc yêu cầu đòi hỏi có sự chính xác và thích hợp giúp cho hệ thống mạng hoạt động một cách hiệu quả. Do đó trong giai đoạn thiết lập bó, ta cần chọn một giải thuật thích hợp để lựa chọn nút đầu bó trong mỗi vòng để đảm bảo năng lượng tải dành cho nút đầu bó được phân đều cho các nút mạng. Lựa chọn một nút đầu bó như thế nào cho thích hợp cho từng trường hợp là vấn đề cần phải quan tâm giải quyết. Trong phạm vi đề tài chỉ tiến hành nghiên cứu việc lựa chọn nút đầu bó sao cho thích hợp đối với một kiến trúc mạng bao gồm số lượng bó và các nút thành viên đã được xác định sẵn. Với các nút trong bó đều có khả năng trở thành nút đầu bó của các nút thành viên trong bó, tức là không bị giới hạn về phạm vi để trở thành nút đầu bó của bó đã xác định. Việc lựa chọn như vậy giúp ta có thể đánh giá một cách chính xác được kết quả của giải thuật hơn. Để bắt đầu tiến hành xem xét việc lựa chọn nút đầu bó ta cần quan tâm tới trạng thái của các nút trong bó để lựa chọn giải thuật xác định nút đầu bó sao cho thích hợp. Trường hợp 1 Mỗi nút tự bầu chọn chính mình thành nút đầu bó với xác suất Pi(t) trong tổng số N nút mạng
Để đảm bảo mỗi nút trở thành nút đầu bó duy nhất một lần trong mỗi N/k vòng, đánh dấu Ci(t) = 0 nếu nút đã là nút đầu bó trong vòng hiện tại và Ci(t) = 1 nếu ngược lại Mỗi cá nhân nút chọn làm nút đầu bó trong vòng r với xác suất:
Giá trị: N - k*(r mod N/k) đại diện Giá trị: N - k*(r mod N/k) đại diện cho số lýợng các nút chưa được chọn Sử dụng r mod N/k bảo đảm bắt đầu lại sau khi tất cả các nút đã được chọn lọc Trường hợp 2 Các nút có mức năng lượng cao hơn sẽ có xác suất trở thành nút đầu bó cao hơn các nút khác Như vậy, xác suất mỗi nút được chọn dựa trên mức năng lượng của mỗi nút và mức năng lượng tổng thể của các nút trong bó
Với Ei(t) là mức năng lượng của nút i
Chú ý rằng giải thuật này yêu cầu mỗi nút cần phải biết giá trị Etotal(t), để xác định chính xác giá trị thời gian hoạt động và năng lượng tiêu thụ Để tính toán được tổng năng lượng các nút trong bó Các nút thường xuyên thông báo mức năng lượng hiện tại của mình cho nút đầu bó. Nút đầu bó tính toán mức năng lượng và gửi giá trị Etotal(t) này tới tất cả các nút trong bó III.3.3 Thiết lập bó Sau khi chọn được nút đầu bó quá trình thiết lập bó được bắt đầu thực hiện. Nút đầu bó quảng bá gói tin thông báo (ADV) sử dụng phương pháp điều khiển truy cập CSMA - đa truy cập cảm nhận sóng mang, để thông báo sự hiện diện của mình và đón nhận các nút thành viên trong bó. Các nút không phải là nút đầu bó sẽ chờ đợi để nhận các thông báo ADV của các bó mà chúng có thể tham gia và chọn tham gia vào bó mà chúng thích hợp nhất. Sau khi chọn được bó mà chúng tham gia, các nút này sẽ gửi sự lựa chọn của mình tới nút đầu bó với một thông báo gia nhập (Join-REQ). Nút đầu bó sau khi nhận được gói tin Join-REQ của các nút mạng sẽ tạo một lịch trình TDMA quy định dành cho các nút mạng trong bó và gửi tới các nút thành viên. Quy trình làm việc có thể mô tả như sau:
Hình 3.4: sơ đồ thiết lập bó Ta có thể giải thích sơ đồ thiết lập bó như sau: Ban đầu mỗi nút sẽ kiểm tra xem mình có phải là nút đầu bó hay chưa. Nếu là nút đầu bó, thì nút sẽ quảng bá một thông điệp quảng cáo về tình trạng nút đầu bó của mình để các nút lân cận có thể biết được. Nếu một nút không phải là nút đầu bó thì sẽ chờ đợi để nhận thông điệp quảng cáo của các nút đầu bó, rồi quyết định chọn bó mà nút tham gia vào bằng cách gửi thông báo gia nhập join-REQ tới nút đầu bó mà nút tham gia. Nút đầu bó sau khi đợi các thông điệp từ các nút thành viên tham gia hoạt động trong nhóm sẽ tạo các lịch trình làm việc TDMA và gửi lịch trình đó tới các nút thành viên trong bó. Sau đó nút đầu bó sẽ chuyển sang trạng thái ổn định và bắt đầu làm việc. Các nút thành viên nhận được lịch trình làm việc từ nút đầu bó mà mình gia nhập cũng chuyển sang trạng thái ổn định và bắt đầu làm việc. Sau khi quá trình thiết lập kết thúc, các nút bắt đầu làm việc trong trạng thái ổn định . Trên đây ta đã đi sâu nghiên cứu về kiến trúc mạng liên kết bó. Sau đây ta xem xét về một giao thức đặc biệt được phát triển để khắc phục các khuyết điểm của mạng liên kết bó, nhằm nâng cao hiệu quả của kiến trúc mạng liên kết bó, giao thức mà chúng ta sẽ đề cập tới là giao thức phân cấp năng lượng thấp LEACH – Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy.