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Robuster, energie-effizienter Concast in drahtlosen Sensornetzen

Robuster, energie-effizienter Concast in drahtlosen Sensornetzen
Typ:Studienarbeit
Betreuer:Joachim Wilke
Bearbeiter:Dennis Ewert

Beschreibung

In drahtlosen Sensornetzen (WSN) ist Energie ein zentraler, beschränkender Faktor. Effiziente Protokolle sind daher idealerweise genau auf die Anwendung zugeschnitten, damit das Sensornetz seine Dienste energie-effizient erbringen kann und eine hohe Laufzeit möglich ist. Um trotz dieser Einschränkung nicht für jede Anwendung eigene Protokolle zu entwerfen, bietet es sich an, parametrisierbare Kommunikationsprotokolle zu erstellen, die zur Laufzeit an den Sensornetzkontext angepasst werden können. Eine besondere Herausforderung stellt die Robustheit dar, da drahtlose Kommunikation von Natur aus eine hohe Fehlerrate aufweist sowie Sensorknoten ausfallen können.

Eine der vorherrschenden Kommunikationsformen in Sensornetzen ist der Datenconcast. Hierbei senden n Sender ihre Informationen an einen Empfänger (Beispiel: verteilte Temperaturmessung). Abhängig von der Netztopologie können diese Informationen auf dem Weg von Sender zu Empfänger zugesammengefasst und vorverarbeitet werden (Datenaggregation). Diese Zusammenfassung kann Einfluss auf den Energieverbrauch haben und ist deshalb besonders zu berücksichtigen.

Die auf dem Sensornknoten verwendete MAC-Schicht hat nennenswerte Einflüsse auf den Gesamtenergieverbrauch des Knotens. Eine isolierte Betrachtung des Energieverbrauchs von Concast-Protokollen ohne Berücksichtigung des MAC ist daher wenig sinnvoll. Hier zeigt sich einer der Schwachpunkte existierender Arbeiten zu diesem Thema.

Aufgabe

Ziel dieser Arbeit ist die Konzipierung und Evaluierung eines robusten, energie-effizienten Concast-Protokolls, welches die zugrunde gelegte MAC-Schicht berücksichtigt. Idealerweise ist das Protokoll hinsichtlich der gelieferten Robustheit parametrisierbar (wenig Energieverbrauch -> geringe Robustheit, hoher Energieverbrauch -> hohe Robustheit) um in möglichst vielen Anwendungsfällen einsetzbar zu sein.

Teilaufgaben dieser Arbeit sind:

  • Szenario: Das betrachtete Szenario muss definiert und beschrieben werden. Hier eignen sich besonders Szenarien, die die Flexibilität nicht zu sehr einschränken, aber klare Grenzen hinsichtlich Mobilität, Knotenausfall, etc. setzen.
  • Literaturrecherche: Eine Literaturrecherche zu den Themen MAC-Protokolle, robuster Concast und integrierter Energiebetrachtung soll durchgeführt und diese schriftlich zusammengefasst werden.
  • Entwurf und Beschreibung eines neuen Concast-Protokolls: Aus den Ergebnissen der Literaturrecherce ergibt sich ein Ansatz für ein neues Concast-Protokoll, welches realitätsnah und energie-effizient ist.
  • Implementierung: Die Implementierung in Omnet++/MF ist Voraussetzung für eine ausführliche Evaluation des Protokolls. Die Implementierung ggeeigneter Vergleichsprotokolle muss ggf. berücksichtigt werden.
  • Evaluierung / Ausarbeitung: Die Ergebnisse der Auswertung der Implementierung, sowie der Arbeitsverlauf der Studienarbeit werden schriftlich festgehalten.

Arbeitsumgebung

Accounts für Institutspoolraum, Simulationsrechner und Kaffemaschine gehören zur Grundaustattung unserer Studien- und Diplomarbeiter.

Voraussetzungen

Voraussetzung sind Kenntnisse der Telematik (Vorlesung Kommunikation- und Datenhaltung und/oder Telematik) sowie Kenntnisse in C++ und Umgang mit Linux. Kenntnisse in Sensornetzen und drahtloser Kommunikation von Vorteil, aber keine Voraussetzung.