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Evaluierung eines energiegewahren Routing-Protokolls für drahtlose Sensornetze

Evaluierung eines energiegewahren Routing-Protokolls für drahtlose Sensornetze
chair:Sensornetze
type:Bachelorarbeit
time:24.03.2015
advisor:

Anton Hergenröder, Christian Haas

person in charge:Fabian Nikolas Holzer

Drahtlose Sensornetze bestehen aus einer Vielzahl leistungsschwacher Kleinstrechner, ausgestattet mit Hardware zur sensorischen Erfassung der Umgebung, die drahtlos kommunizieren und batteriebetrieben sind. Sieweisen hohe Ressourcenbeschränkungen auf und stellen so eine besondere Herausforderung dar. Im Besonderen wird der energieeffizienten Kommunikation in diesem Kontext eine wichtige Bedeutung beigemessen.

Ein wichtiges Kommunikationsmuster in Sensornetzen ist der sogenannte Concast, bei dem die Sensorwerte vieler Knoten zur einer Senke kommuniziert werden müssen. Da nicht alle Sensorknoten in Empfangsreichweite der Senke liegen, ist eine Multi-Hop-Weiterleitung der Nachrichten notwendig. Sensorknoten, die nahe an der Senke sind, müssen Daten von weiter weg gelegenen Sensorknoten zur Senke weiterreichen und benötigen durch diesen Mehraufwand mehr Energie. Dadurch fallen diese Knoten früher aus als andere, sodass Nachrichten weit entfernter Knoten die Senke nicht mehr erreichen.

Eine mögliche Lösung hierfür sind lastverteilende Multipath-Routingprotokolle. Hierbei werden von jedem Sensorknoten mehrere Pfade zur Senke bestimmt und der Versand der Sensorwerte auf die Pfade so aufgeteilt, dass die Pfade mit mehr Energiereserven, mehr Nachrichten transportieren müssen. Existierende energieeffiziente Multi-Path-Routingprotokolle wurden bisher nur simulativ evaluiert, wobei für Sensornetze ungeeignete Medienzugriffsprotokolle verwendet wurden. Deshalb sind existierende Evaluationsergebnisse hinsichtlich Realitätsnähe kritisch zu beurteilen. Eine wesentliche Herausforderungen besteht demnach ein energieeffizientes Multi-Path-Routingprotokoll möglichst realitätsnah zu evaluieren und im Vergleich mit anderen Routingprotokollen zu bewerten.


Aufgabenstellung

Ziel der Bachelorarbeit war es, ein lastverteilendes Multi-Path-Routingprotokoll, zu evaluieren und dabei insbesondere mit anderen gängigen Routingprotokollen, nämlich Collection Tree Protocoll (CTP) und Flooding, zu vergleichen. Die Implementierung eines lastverteilenden Multi-Path-Routingprotokolls Disjoint Multipath Routing Protokoll (DMR), sowie der Vergleichsprotokolle war bereits vorhanden. Als Sensornetzeplattform sollte dabei das Betriebssystem TinyOS auf MICAz-Sensorknoten genutzt werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Evaluierung realitätsnah im Simulator Avrora durchgeführt werden kann.