proiecte:a-mac-protocol-for-wsn
Differences
This shows you the differences between two versions of the page.
| Next revision | Previous revision | ||
|
proiecte:a-mac-protocol-for-wsn [2014/01/21 10:24] alexandru.copot created |
proiecte:a-mac-protocol-for-wsn [2014/02/06 23:03] (current) alexandru.copot [Rezultate] |
||
|---|---|---|---|
| Line 6: | Line 6: | ||
| ===== Introducere ===== | ===== Introducere ===== | ||
| + | Retelele de senzori wireless capata din ce in ce mai multa atentie pe masura ce tehnologia | ||
| + | permite realizarea de noduri mai performante si cu un consum mai redus. Insa comunicatia | ||
| + | dintre noduri continua sa fie o problema si constituie unul din cei mai mari consumatori | ||
| + | de energie din retea. Proiectul nostru incearca sa creeze un protocol MAC care sa permita | ||
| + | o comunicatie cat mai eficienta intr-o retea de senzori wireless raportat la consum. | ||
| ===== Descriere Generala ===== | ===== Descriere Generala ===== | ||
| + | |||
| + | Protocolul implementat ofera o serie de facilitati de comunicatie: | ||
| + | * Rutare | ||
| + | * CSMA/CA | ||
| + | * Sincronizare ceas/timpi sleep | ||
| ===== Design Hardware ===== | ===== Design Hardware ===== | ||
| + | Ca platforma hardware folosim nodurile Sparrow v3. Fiind un proiect axat pe dezvoltarea de | ||
| + | software pentru aceste noduri, am utilizat cu precadere simulatorul Avrora. Acesta ne usureaza | ||
| + | dezvoltarea si testarea unei intregi topologii de noduri. | ||
| ===== Design Software ===== | ===== Design Software ===== | ||
| + | |||
| + | ==== Adresare si rutare ==== | ||
| + | |||
| + | Nodurile sunt identificate prin adrese numerice pe 8 biti. Exista o adresa speciala | ||
| + | cu valoarea 0xFF utilizate in mesajele de broadcast. Sunt permise astfel cel mult | ||
| + | 255 de noduri. | ||
| + | |||
| + | In scopul rutarii pachetelor, nodurile utilizeaza o tabela de rute cu destinatiile | ||
| + | accesibile si urmatorul nod catre acestea. Tabela de rutare este completata prima oara | ||
| + | in faza initiala de comunicare. Unul sau mai multe noduri trimit mesaje broadcast ce | ||
| + | sunt folosite de receptor pentru a stabili o ruta catre initiator si catre nodul anterior | ||
| + | receptorului. | ||
| + | |||
| + | Pachetele ulterioare receptionate sunt folosite de asemenea pentru a stabili rute directe | ||
| + | cu nodurile invecinate. | ||
| + | |||
| + | Metrica folosita in rutare este numarul de hopuri. Acesta se stabileste avand in vedere ca fiecare | ||
| + | frame de broadcast din faza initiala este transmis cu o anumita valoare TTL ce scade la fiecare | ||
| + | forwardare a frameului. | ||
| + | |||
| + | ==== Sincronizare ceas ==== | ||
| + | |||
| + | Exista doua posibilitati de sincronizare intre noduri pe care le-am luat in calcul: | ||
| + | - Sincronizare relativa a momentelor de wake-up | ||
| + | - Sincronizare absoluta a ceasului | ||
| + | |||
| + | Prima varianta presupune ca ceasurile nodurilor sunt deja apropiate ca valoarea. Problema | ||
| + | pe care incearca sa o rezolve este desincronizarea care poate sa apara cand anumite noduri | ||
| + | au nevoie de mai mult timp de procesare. In aceasta situatie este posibil ca perioada activa | ||
| + | sa nu se mai suprapuna si sa se piarda mesaje. Solutia noastra sincronieaza momentuld de | ||
| + | wake-up in nodurilor invecinate facand o medie a acestora. In acest fel, protocolul devine | ||
| + | dinamic si se adapteaza la necesarul fiecarui nod. Pentru a evita situatia in care perioada | ||
| + | activa sa devina prea scurta sau ce inactiva prea lunga, se iau in calcul si limite pentru | ||
| + | timpul final calculat. | ||
| + | |||
| + | A doua varianta de sincronizare are rolul de a asigura o diferenta cat mai mica intre valorile | ||
| + | ceasurilor nodurilor vecine. Practic se sincronizeaza contoarele de timp ale nodurilor, asemanator | ||
| + | unui sistem Network Time Protocol. Avand un ceas sincronizat absolut face ca toate operatiile | ||
| + | cu durate relative sa aiba un comportament asemanator pe orice nod. | ||
| + | |||
| + | Pentru determinarea perioadelor de sleep/ | ||
| + | < | ||
| + | \[ | ||
| + | S = \sum_{n \in neighbours}^{} (n.local\_time + n.wakeup - n.sync\_rcv\_time) | ||
| + | \] | ||
| + | |||
| + | \[ | ||
| + | next\_sleep = \frac{old\_sleep + S}{N + 1} | ||
| + | \] | ||
| + | </ | ||
| + | ===== Implementare ===== | ||
| + | Toate mesajele transmise in retea au in format generic descris de: | ||
| + | <code C> | ||
| + | struct frame { | ||
| + | uint8_t ll_src; | ||
| + | uint8_t ll_dst; | ||
| + | uint8_t src; | ||
| + | uint8_t dst; | ||
| + | uint8_t flags; | ||
| + | uint8_t ttl; | ||
| + | uint8_t data[]; | ||
| + | }; | ||
| + | </ | ||
| + | Pachetele de control au setat unul din flag-urile: FLAG_RTS, FLAG_CTS, FLAG_TIME. | ||
| + | |||
| + | Tabela de rutare ofera practic atat informatii despre rutare cat si despre ceasurile | ||
| + | nodurilor. O intrare in tabela de rutare: | ||
| + | <code C> | ||
| + | struct route { | ||
| + | uint8_t | ||
| + | uint8_t | ||
| + | uint8_t | ||
| + | uint32_t this_time; | ||
| + | uint32_t dst_time; | ||
| + | uint16_t dst_sleep; | ||
| + | uint8_t | ||
| + | }; | ||
| + | </ | ||
| + | |||
| + | |||
| ===== Rezultate ===== | ===== Rezultate ===== | ||
| + | Am implementat functionalitatile prezentate anterior. Acestea au fost testate pe diverse topologii | ||
| + | folosind Avrora. | ||
| + | |||
| + | Algoritmii de sincronizat ceasul au fost testati si separat, in afara protocolului | ||
| + | de comunicatie, | ||
| + | aratat ca dupa sute si mii de iteratii, ceasurile nu s-au desincronizat mai mult decat erau | ||
| + | la pornire. | ||
| + | |||
| + | {{: | ||
| + | {{: | ||
| ===== Bibliografie/ | ===== Bibliografie/ | ||
proiecte/a-mac-protocol-for-wsn.1390292668.txt.gz · Last modified: 2014/01/21 10:24 by alexandru.copot
Except where otherwise noted, content on this wiki is licensed under the following license: CC Attribution-Noncommercial 4.0 International
