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Realistische simulative Evaluation der Energieeffizienz von Concast-Kommunikation in DSN

Realistische simulative Evaluation der Energieeffizienz von Concast-Kommunikation in DSN
Forschungsthema:Sensornetze
Typ:Diplomarbeit
Datum:19.05.2011
Betreuer:

Anton Hergenröder, Joachim Wilke

Bearbeiter:Pawel Kuzak

Zusammenfassung

In drahtlosen Sensornetzen (DSN) ist Energie ein zentraler, beschränkender Faktor. Eine der vorherrschenden Kommunikationsformen in Sensornetzen ist der Datenconcast. Hierbei senden n Sender ihre Informationen an einen Empfänger (Beispiel: verteilte Temperaturmessung). Diese Kommunikationsform leidet unter dem so genannten ,,Trichtereffekt", der im Netz zu ungleichmäßig verteiltem Energieverbrauch führt. Insbesondere erhöht sich dadurch die Ausfallwahrscheinlichkeit eines Sensorknotens, je näher sich dieser an einem Empfänger befindet. Der Einsatz von Aggregation, einer Art von In-Network-Proccessing, kann die negativen Auswirkungen des Trichtereffektes reduzieren. In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Aggregationsstrategien implementiert und hinsichtlich der Energieeffizienz evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, dass, abhängig von der Aggregationsstrategie, unterschiedliche Energieeinsparungen möglich sind.


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. 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).

Aktuelle Forschungsergebnisse geben Grund zu der Annahme, dass unterschiedliche Aggregationsalgorithmen einen deutlichen Unterschied hinsichtlich Energieeffizienz aufweisen. Eine Reduktion des Kommunikationsvolumens auf Anwendungsschicht automatisch einer Senkung des Energieverbrauches im Netz gleichzusetzen, kann daher mittlerweile nur noch als zu starke Vereinfachung der Problematik gesehen werden und ist nicht mehr zeitgemäß.

Aufgabe

Ziel dieser Arbeit ist die Konzipierung und Evaluierung verschiedener grundlegender Aggregationsverfahren. Als Grundlage kann dabei die DA "Energie-effizienter Concast durch Adaptive Aggregation" gesehen werden, eigene Ideen können und sollen jedoch mit eingebracht werden. Teilaufgaben dieser Arbeit sind: Literaturrecherche, Entwurf und Beschreibung des Aggregationsverfahren, Implementierung in der Emulationsumgebung avrora, Evaluierung und schriftliche Ausarbeitung.

Arbeitsumgebung

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

Voraussetzungen

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