M132. A Practical Analysis of Multihop Routing Solutions in Wireless Sensor Networks
1. Tema proiectului
Evaluarea si testarea solutiilor de rutare actuale pentru reţele de senzori.
2. Obiective
Realizarea unui studiu asupra protocoalelor de rutare pentru retelele de senzori wireless care sa aiba ca rezultat identificarea protocoalelor de rutare multihop ce urmaresc:
- consumul minim de energie. Cea mai mare problema in retelele de sezori o constituie consumul de energie deoarece nodurile din retea sunt alimentate de la baterii. Prin urmare protocoalele de rutare trebuie sa mentina un consum minim de energie.
- capacitatea de a suporta scalabilitatea retelei. Scalabilitatea este un factor important in analiza protocoalelor de rutare si se refera la mentinerea performantei in cazul cresterii numarului de noduri al retelei.
- toleranta la defecte. Un protocol de rutare tolerant la defecte va opera cu aceeasi performanta in cazul schimbarilor de topologie. Un protocol de rutare performant trebuie sa fie scalabil si adaptabil la schimbari de topologie.
Compararea protocoalelor identificate din punct de vedere al proprietatilor mentionate anterior la un nivel teoretic.
Testarea acestor protocoale in aplicatii de simulare a retelelor de senzori. Testarea se va face pentru retele de minim 100 de noduri, cu topologii variate.
Pentru evaluarea acestor protocoale se vor fi folosite urmatoarele metrici:
- procentul de livrare al pachetelor (PDR – Packet Delivery Ratio) – care este definit ca numarul de pachete livrate cu succes raportat la numarul de pachete ce trebuiau sa ajunga la destinatie. Se doreste o valoare ridicata a acestei metrici.
- numarul de mesaje de control. Cantitatea de mesaje de control trebuie sa fie minima.
- numarul de cai existente prin retea. Un numar mic de cai indica o buna stabilitate a retelei.
- rata consumului de energie. Unele noduri au o durata de viata mai scurta decat altele in functie de pozitia in retea si rolul pe care il au in cadrul protocolului de rutare. Rata consumului de energie depinde si de numarul de mesaje de trimise. Se doreste o valoare mica a ratei de consum.
Rezultatul final consta in realizarea unor statistici si grafice pe baza rezultatelor obtinute in urma procesului de testare a protocoalelor alese anterior si realizarea unei comparatii a protocoalelor.
3. Bibliografie
[1] Woo, A., Tong, T., Culler, D., E., Taming the underlying challenges of reliable multihop routing in sensor networks. SenSys 2003: 14-27 (http://www.cens.ucla.edu/sensys03/proceedings/p14-woo.pdf)
[2] Al-Karaki, J.N., Kamal, A.E. Routing Techniques in Wireless Sensor Networks: A survey, IEEE Wireless Communications, Vol. 11, No. 6. (2004), pp. 6-28. (http://www.ece.iastate.edu/~kamal/Docs/kk04.pdf)
[3] Alazzawi, L.K., Elkateeb, A.M., Ramesh, A., Aljuhar, W., Scalability Analysis for Wireless Sensor Networks Routing Protocols, Proceedings of the 22nd International Conference on Advanced Information Networking and Applications, 2008
[4] Oh, S., Kim, D., Kang, H., Jeong, H., SMSR: A Scalable Multipath Source Routing Protocol for Wireless Sensor Networks, Proceedings of the 6th International Conference on Ubiquitous Intelligence and Computing, 2009
[5] Hassanein, H., Luo, J., Reliable Energy Aware Routing in Wireless Sensor Networks, Second IEEE Workshop on Dependability and Security in Sensor Networks and Systems, 2006. DSSNS 2006: 54-64
[6] Jung, E., Walker, D.M.H., Reliable energy efficient routing in wireless sensor networks, IEEE International Conference on Mobile Adhoc and Sensor Systems Conference, 2005, pp.266
[7] Huang, W., Yu, M., Xiong, L., Wen, J., Energy-Efficient Hierarchical Routing Protocol for Wireless Sensor Networks, 2008 IEEE Pacific-Asia Workshop on Computational Intelligence and Industrial Application, vol. 1, pp.640-644, 2008
[8] http://www.hindawi.com/journals/jcsnc/2008/481046.html
4. Detalii de desfasurare
- coordonator proiect: conf. dr. ing. Razvan Rughinis
- echipa: LINCA Anca-Felicia, HURUIALA Petre-Cosmin, PAPI Adrian-Alexandru
- cunostinte necesare: retelistica si algoritmica
- sala: EG106b
- program: 6 ore pe saptamana, doua semestre
5. Rezultatele primului semestru
Evaluarea și testarea soluțiilor de rutare actuale pentru reţele de senzori
Având în vedere continuă dezvoltare a domeniului de cercetare a reţelelor wireless se simte nevoia tot mai mare pentru simulatoare performante care sa reflecte cât mai real mediul înconjurător, modificările apărute în timp datorită schimbărilor condiţiilor de mediu sau a poziţiei nodurilor reţelei. Studierea performanţelor reţelei WSN într-un simulator şi apoi folosirea de hardware real reduce mult costurile de implementare şi timpul alocat realizării proiectului.
În lucrare s-a încercat o prezentare cat mai aprofundată pentru cele mai importante simulatoare: NS-2, Prowler, Omnet++. Studiul poate fi benefic ca punct de plecare pentru o lucrare mai aprofundată în dezvoltarea de utilitare WSN sau chiar a protocoalelor de rutare. S-a constatat plierea fiecărui simulator pe cate un protocol de rutare important existent si simularea acestuia. Ca exemplu am putea aminti cuplurile NS-2 cu LEACH sau Omnet++ cu Teen.
Pentru etapa următoare a proiectului ne propunem implementarea unui protocol de rutare cunoscut şi realizarea unei platforme de tastare pentru a evalua şi corecta eventualele lipsuri. S-a optat pentru un protocol ierarhic, LEACH, ale căror elemente componente sunt imobile sau foarte puţin mobile. Se va urmării o implementare eficienta care va încerca prelungirea duratei de viaţă a reţelei.
De asemenea se va implementa un nou prototip de protocol cu scopul de a îmbunătăţii durata de viaţă a reţelei şi micşora latenţa. Performanţele vor fi comparate cu cele ale LEACH, acesta fiind unul dintre cele mai performante protocoale WSN ierarhice existente.
