Facultatea de ElectronicFacultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia ă, Telecomunicaţii şi Tehnologia InformaţieiInformaţiei
Ingineria Sistemelor de CalculIngineria Sistemelor de Calcul
Tehnici de Rutare Tehnici de Rutare îîn Ren Reţţelele de Senzori elele de Senzori WirelessWireless
Murineanu Victor
- 2009 -
CuprinsCuprins IntroducereIntroducere Arhitectura ReArhitectura Reţţelelor de Senzorielelor de Senzori Stiva de ProtocoaleStiva de Protocoale Simularea Protocoalelor de Rutare cu ajutorul Simularea Protocoalelor de Rutare cu ajutorul
NS-2NS-2
CerinCerinţţe de proiectare a ree de proiectare a reţţelelor de senzorielelor de senzori
Amplasare facilAmplasare facilăă
Autoconfigurare în momentul începerii operaţiunilor de urmărire
Capabile să se reconfigureze în cazul existenţei nodurilor mobile
Dimensiuni, consum energetic şi costuri reduse
Posibilitatea de a construi reţele eterogene
Modalităţi de comunicaţie: aproape exclusiv prin radio
Timp de viaţă cât mai mare
Exemple de aplicaExemple de aplicaţţiiii ReacReacţţie la dezastreie la dezastre
Controlul mediuluiControlul mediului
ClClăădiri inteligentediri inteligente
Managementul locaManagementul locaţţiiloriilor
Supravegherea maSupravegherea maşşinilor inilor şşi mentenani mentenanţăţă preventiv preventivăă
ExempleExemple de aplica de aplicaţţii - ii - continuarecontinuare Agricultura de Agricultura de
precizieprecizie
MedicinMedicinăă
LogisticLogisticăă
TelematicTelematicăă
Probleme Probleme îîn ren reţţelele de senzorielele de senzori
Durata de viaDurata de viaţăţă ToleranToleranţţa la eroria la erori Garantarea nivelului de serviciu unor categorii Garantarea nivelului de serviciu unor categorii
de traficde trafic ÎÎnglobarea mai multor tipuri de trafic nglobarea mai multor tipuri de trafic îîn n
aceeaaceeaşşi rei reţţeaea ScalabilitateaScalabilitatea MentenabilitateaMentenabilitatea
Arhitectura ReArhitectura Reţţelelor de Senzorielelor de Senzori
Arhitectura de sistem tipică unui nod senzor
Platforma Hardware
Sistem de Operare
Stiva de Protocoale
Aplicaţii
Unitatea Centrala de ProcesareUnitatea Centrala de Procesare Se utilizeaza controlereSe utilizeaza controlere Eficiente energetic, grad mare de Eficiente energetic, grad mare de
conectivitateconectivitate
MemoriaMemoria Dependenta de tipul aplicatieiDependenta de tipul aplicatiei ROM – SO + stiva de protocoaleROM – SO + stiva de protocoale RAM – instructiunile SO, datele RAM – instructiunile SO, datele
de la senzori etc.de la senzori etc.
SenzoriSenzori Pasivi, omnidirectionaliPasivi, omnidirectionali Pasivi, directionaliPasivi, directionali Activi Activi
Sistemul de comunicatieSistemul de comunicatie Pe langa sistemele radio au fost Pe langa sistemele radio au fost
propuse solutii optice si prin propuse solutii optice si prin ultrasunete ultrasunete
Sistemele radio opereaza de obicei Sistemele radio opereaza de obicei in banda ISM (2.4GHz)in banda ISM (2.4GHz)
Alimentarea nodurilorAlimentarea nodurilor In general se alimenteaza de la In general se alimenteaza de la
baterii chimicebaterii chimice Pentru cresterea duratei de viata se Pentru cresterea duratei de viata se
utilizeaza solutii de reincarcare unde utilizeaza solutii de reincarcare unde conditiile de mediu permit (pile conditiile de mediu permit (pile fotovoltaice, variatii de temperatura, fotovoltaice, variatii de temperatura, de presiune, vibratii mecanice etc.)de presiune, vibratii mecanice etc.)
Arhitectura Stivei de Arhitectura Stivei de ProtocoaleProtocoale
Nivelul Aplicaţie – monitorizare, urmărire etc.
Nivelul de Reţea – AODV, DSR, DSDV, etc.
Nivelul MAC – STEM, S-MAC, SMACS, PAMAS etc.
Nivelul Fizic – RF, IR, Ultrasunete
Probleme MACProbleme MAC Problema terminalului ascunsProblema terminalului ascuns Problema terminalului expusProblema terminalului expus
Protocoale MAC pentru ReProtocoale MAC pentru Reţţele de Senzoriele de SenzoriSTEM
Implementat în reţelele cu trafic redus
Utilizează două stări, monitor si transfer, pe două canale separate
Canalul de date e in hibernare Pe canalul monitor se alocă perioade de activare T, la fiecare T transceiverul intră in stare de ascultare pentru perioada Trx << T
Dacă nu se receptionează nimic, nodul reintră in hibernare
Dacă nodul receptionează un pachet de cerere, se realizează negocierea si are loc transferul de date
S-MAC
Adopta o schema periodica de activare
Nodul baleiaza intre perioade fixe de hibernare si activitate
Perioada de activitate are 3 faze
S-MAC construieste tabele virtuale de noduri care au aceleasi perioade de activitate si hibernare
Deoarece protocolul asculta periodic, clusterele robuste si rezistente la erori
Protocoale MAC pentru Reţele de SenzoriProtocoale MAC pentru Reţele de Senzori
Protocoale MAC pentru ReProtocoale MAC pentru Reţţele de Senzoriele de SenzoriSMACS
Combina descoperirea retelei cu atribuirea de planificari TDMA nodurilor
Fiecare nod vecin este descoperit si i se atribuie un slot temporal dedicat
Nodul asculta o perioada aleatoare, dupa care incepe sa trimita pachete de invitatie, in care indica adresa proprie si numarul de vecini atasati
Dupa incheierea negocierilor de capabilitati se aloca cadrele vecinilor
Protocolul ruleaza periodic descoperirea vecinilor fiind robust si rezistent la schimbari de topologie
Protocoale de rutareProtocoale de rutareClasificare:Clasificare: Table diven: Table diven: DSDV (Destination-Sequenced DSDV (Destination-Sequenced
Distance Vector) Distance Vector) CGSR (Clusterhead Gateway Switch Routing) CGSR (Clusterhead Gateway Switch Routing)
WRP (Wireless Routing Protocol)WRP (Wireless Routing Protocol) On demand On demand DSR (Dynamic Source Routing) DSR (Dynamic Source Routing)
TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm) TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm) ABR (Associativity-Based Routing) ABR (Associativity-Based Routing) SSR (Signal Stability Routing)SSR (Signal Stability Routing)
Protocoale de rutareProtocoale de rutare AODV (Adhoc On demand Distance Vector)AODV (Adhoc On demand Distance Vector)
Stabileste rute la cerere prin flooding
Monitorizeaza rutele
Numarul secventei
Protocoale de rutareProtocoale de rutare DSR (Dynamic Source Routing)
Descopera rute la cerere prin flooding
Complexitate redusa
DSDV (Destination Sequence Distance Vector)
Adaptare a protocolului RIP
Numarul secventei
ConcluziiConcluzii Intr-o regiune mica cu numar redus de noduri DSR are un comportament Intr-o regiune mica cu numar redus de noduri DSR are un comportament
bunbun
Protocolul AODV isi arata calitatile in conditiile topologiilor complexeProtocolul AODV isi arata calitatile in conditiile topologiilor complexe
Protocolul DSDV este utilizabil in topologii restranse cu numar redus de Protocolul DSDV este utilizabil in topologii restranse cu numar redus de noduri (calcule putine)noduri (calcule putine)
Este recomandabil sa se aleaga pentru fiecare topologie protocolul care sa Este recomandabil sa se aleaga pentru fiecare topologie protocolul care sa produca cele mai bune rezultateproduca cele mai bune rezultate
Este important studiul prin simulare pentru identificarea protocolului Este important studiul prin simulare pentru identificarea protocolului optim pentru o situatieoptim pentru o situatie
VVăă mul mulţţumesc!umesc!