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!