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Modellierung und Integration von virtuellen Energiequellen in das Sensornetze-Testbed SANDbed

Modellierung und Integration von virtuellen Energiequellen in das Sensornetze-Testbed SANDbed
chair:Sensornetze
type:Studienarbeit
time:02.02.2012
advisor:

Anton Hergenröder

person in charge:Raimund Heuberger

KURZFASSUNG

Sensornetze sind Rechnernetze welche aus drahtlos kommunizierenden Sensorknoten bestehen. Diese dienen zur Überwachung eines Umfeldes, werden aber auch immer häufiger in Future Internet Szenarien eingesetzt. Da Sensorknoten in ihrem Energievorrat beschränkt sind, ist die Lebensdauer eines Sensorknotens an die Energiequelle gebunden. Um diese Lebensdauer zu verlängern, ist es wichtig zu untersuchen, wie sich verschiedene Faktoren, wie zum Beispiel die verwendete Energiequelle, die Umgebungstemperatur, aber auch die Sensornetzanwendung, auf die Lebensdauer des Netzes auswirken. Hierfür wird eine virtuelle Energiequelle im Sensornetz-Testbett SANDbed emuliert, welche das Verhalten einer realen Energiequelle unter verschiedenen Umweltbedingungen nachahmt, um die Messung der Energieeffizienz von Sensorknotenanwendungen mit unterschiedlichen Energiequellen zu vereinfachen.

BESCHREIBUNG

Sensornetze sind drahtlos kommunizierende Rechnernetze von kleinen Sensorknoten, die meist zu Überwachung der Umwelt oder auch in Future Internet Szenarien wie Home Automation eingesetzt werden. Erwünschte Eigenschaften solcher Netze sind vor allem Selbstorganisation, geringe Größe der Knoten und autonomer Betrieb. Insbesondere für den autonomen Betrieb und adäquate Knotengröße ist Energieeffizienz in Sensornetzen essenziell.

Die Energieeffizienz und somit die Lebensdauer von Sensorknoten wird abgesehen von der Anwendung von vielen weiteren Faktoren wie z.B. Umgebungstemperatur und verwendeter Energiequelle beeinflusst. Deswegen ist es wichtig das Verhalten des Sensornetzes mit unterschiedlichen Energiequellen unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu untersuchen.

Ein möglicher Ansatz hierfür ist es Energiequellen der Sensorknoten zu emulieren. Dies kann mit Hilfe von regelbaren Stromquellen und Simulation von Entladekurven und anderen Eigenschaften erfolgen. Das Sensornetz-Testbett SANDbed ist für derart realistische Evaluierungen bestens geeignet. In SANDbed ist mit Hilfe spezieller Geräte, der Sensor Node Management Devices (SNMDs), eine automatisierbare Regelung der Stromversorgung von Knoten möglich.

AUFGABENSTELLUNG

Ziel dieser Arbeit ist es die Emulation von Energiequellen im Testbett SANDbed zu realisieren.
Hierzu sind im wesentlichen folgende Schritte notwendig:

  • Modellierung von Energiequellen und deren Verhalten bei unterschiedlichen Umwelteinflüssen. Dies soll mit Hilfe von eigenen Messungen und Herstellerspezifikationen erfolgen.
  • Integration der entwickelten Energiemodelle in das Testbett erfolgt zum einen durch Erweiterung der
    SNMD Firmware um Unterstützung der entsprechenden Energiemodelle und zum anderen durch Im-
    plementierung von einfachen Experimentierwerkzeugen zur Evaluierung des Einflussen von Energie-
    modellen auf Sensornetzanwendungen.
  • Evaluierung der Energiemodelle durch einen Vergleich mit realen Energiequellen.

ARBEITSUMGEBUNG

Pool-PCs, Testbett für Sensornetze, Kaffeemaschine

VORAUSSETZUNGEN

  • Grundlegende Programmierkenntnisse in C
  • Linux Kenntnisse sind wünschenswert,
    jedoch keine Voraussetzung