ETH Zurich : Computer Science : Pervasive Computing : Distributed Systems : Education : Student Projects : Abstract

Implementierung und Evaluation eines neuen Medienzugriffsverfahren für Sensornetze (M)

Status: Abgeschlossen

Sogenannte Sensornetze bestehen aus einer grossen Anzahl miteinander drahtlos kommunizierender Sensorknoten. Dabei handelt es sich um batteriebetriebene Kleinstcomputer mit angeschlossenen Sensoren zur Wahrnehmung der Umgebung. Sensornetze werden in der Umwelt installiert; beispielsweise zur Beobachtung des Brutverhaltens von empfindlichen Vögeln, zur Beobachtung von Veränderungen bei Gletschern, oder zur Studie von seismischen Erscheinungen und Erdbeben.

Medienzugriffsverfahren (engl. Media Access Control MAC) regeln in welcher Art und Weise Sensorknoten auf ein gemeinsam genutztes Übertragungsmedium (z.B. einen Funkkanals) zugreifen und versuchen dabei Kollision zu vermeiden. Man kann dabei zwischen stochastischen Verfahren (z.B. ALOHA, CSMA) und deterministischen Verfahren (z.B. TDMA, Token Ring) unterscheiden.

Bei der Betrachtung prototypischer Sensornetzanwendungen lassen sich zwei Merkmale wiederholt feststellen. Sensordaten werden meist bei einem zentralen Knoten gesammelt und Daten werden mittels einfacher stochastischer Medienzugriffsverfahren auf einem Sendekanal weitergeleitet. Bei diesen Verfahren wird jedoch in Kauf genommen, dass die Funkmodule länger als notwendig eingeschaltet sein müssen und es sich nicht vermeiden lässt, dass es zu vielen Kollisionen kommt, wenn mehrere benachbarte Knoten Daten senden.

Unter Berücksichtung der Eigenschaft, dass die Sensordaten zu einem zentralen Knoten geleitet werden, sollte es möglich sein, mit einem deterministischen Zugriffsverfahren auf verschiedenen Frequenzen zu kommunizieren und dabei Kollisionen zu vermeiden.

Ziel der Arbeit ist die Evaluierung dieses Konzepts sowohl in der Simulation als auch auf den an der ETH entwickelten BTnode Sensorknoten [1]. Hierzu soll es mit anderen Zugriffsverfahren für Sensornetze verglichen werden.

Die Arbeit besteht aus drei Teilen:

• Realisierung eines einfachen deterministischen Verfahrens zum Aufbau eines Spannbaums und zur Kommunikation im Simulator OMNET++ [2].
• Vergleich des neue Verfahrens mit anderen Protokollen im Simulator basierend auf einer existierenden Arbeit [3] der TU Delft. Hierzu müssen Metriken zur Bestimmung von Energieeffizienz und Performanz von Medienzugriffsverfahren gewählt werden.
• Implementierung und Vergleich mit anderen Protokollen auf den BTnodes unter Nutzung des Chipcon CC1000 Low-power Funkmoduls.

Folgende Vorkenntnisse sind wünschenswert, aber nicht zwingend erforderlich:

• Grundkenntnisse in Telematik, speziell Funkprotokolle und Medienzugriffsverfahren
• Gute Programmierkenntnisse in C/C++ und Erfahrung mit eingebetteten Systemen
• Interesse an Ubiquitous Computing und Algorithmen in Sensornetzen

Referenzen:

• [1] www.btnode.ethz.ch
• [2] www.omnetpp.org
• [3] www.consensus.tudelft.nl/software.html