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Energiemessung in drahtlosen Sensornetzen - Simulation vs. Realität

Energiemessung in drahtlosen Sensornetzen - Simulation vs. Realität
Forschungsthema:Drahtlose Sensornetze
Typ:Diplomarbeit
Datum:27.07.2011
Betreuer:

Christian Haas, Joachim Wilke

Bearbeiter:Viktor Stöhr

Zusammenfassung der Arbeit

Sensornetze ermöglichen die Überwachung eines Umfeldes durch Zusammenarbeit vieler einzelner Sensorknoten. Es können Daten gesammelt und neue Erkenntnisse aus den Beobachtungen gewonnen, oder externe Beobachter durch Alarmierung über wichtige Ereignisse informiert werden. Sensorknoten sind jedoch in ihrem Energievorrat beschränkt. Sobald der Energievorrat erschöpft ist, fallen die Sensorknoten komplett aus. Um ein Sensornetz planen zu können, ist es essentiell den Energieverbrauch der einzelnen Knoten zuverlässig einschätzen zu können, ohne das Sensornetz ausbringen zu müssen. Der schnellste und einfachste Weg eine Schätzung durchzuführen bietet sich durch den Einsatz eines Simulators für Sensornetze an. Problematisch ist hierbei die Genauigkeit der Schätzung, welche dem zugrunde liegenden Energiemodell des Simulators unterliegt. Ziel dieser Arbeit ist es Test-Applikationen zu entwerfen, um den realen Energieverbrauch der Sensorknoten mittels des SNMD Testbed zu ermitteln. Der Energieverbrauch der Test-Applikationen wird zudem auch simulativ mit dem Simulator für Sensornetze Avrora ermittelt. Die Analyse beider Messungen des Energieverbrauchs soll Aufschluss über die Genauigkeit des simulierten Energieverbrauchs geben. Basierend darauf werden gegebenenfalls Verbesserungen erörtert, um Abweichungen zum realen Energieverbrauch zu reduzieren.  

Ausschreibung


Beschreibung

In drahtlosen Sensornetzen ist energieeffizienter Datentransport aufgrund der starken Ressourcenbeschränkungen die in solchen Netzen herrschen extrem wichtig. Teil jeder Forschungsarbeit in diesem Bereich sollte deshalb eine realitätsnahe Analyse des Energiebedarfs sein, um die Energieeffizienz beurteilen zu können. Bisherige Forschungsarbeiten beschränken sich oft auf theoretische Analysen oder vereinfachte Simulationen. Das Simulationswerkzeug Avrora verfolgt einen vergleichsweise realitätsnahen Ansatz, indem es Sensorknoten emuliert und gleichzeitig ein realitätsnahes Kanalmodell bietet. Trotzdem sind auch hier Abweichungen von der Realität zu erwarten. Da Simulationen schneller und einfacher durchzuführen sind als reale Versuche, ist es wichtig zu ermitteln, wie signifikant diese Abweichungen sind.

Aufgabe

In dieser Arbeit soll anhand verbreiteter Sensorplattformen, beispielsweise MICAz, und der Verwendung des Sensornetz-Betriebsystems TinyOS untersucht werden, wie realitätsnah und zuverlässig Simulationsergebnisse mit Avrora sind. Dazu sollen diese in verschiedenen Szenarien mit denen realer Experimente verglichen und analysiert werden. Realitätsnahe Messungen auf realer Hardware können dabei mit dem Institutstestbett SANDbed durchgeführt werden. In einem zweiten Schritt sollen die gefundenen Abweichugen bewertet werden und durch Anpassungen an dem Avrora-Energiemodell oder Avrora selbst minimiert werden.

Arbeitsumgebung

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

Voraussetzungen

Kenntnisse in Linux und C, Java sowie in Telematik. Kenntnisse in Sensornetzen und drahtloser Kommunikation sind von Vorteil.