Energy efficiency Mac πρωτοκόλλων στα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τη μελέτη ενός ασύρματου δικτύου αισθητήρων (ΑΔΑ). Τα δίκτυα αυτά αποτελούνται από ευέλικτες συσκευές δικτύωσης δίνοντας τη δυνατότητα στους χρήστες για «κίνηση» μέσα σε τεράστια, ετερογενή δίκτυα και για πρόσβαση σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και υπηρεσιών, ανεξάρτητα από τη θέση, την ώρα, τη γλώσσα, και την ικανότητα τους να «βλέπουν» ή να «ακούνε». Ο αντίκτυπος στην κοινωνία είναι αισθητός μιας και προσφέρουν άμεση επαφή με το περιβάλλον εφαρμογής, μικρή διαταραχή στο περιβάλλον, δυνατότητα επαναλαμβανόμενων μετρήσεων στο πεδίο χωρίς ανθρώπινη παρουσία ενώ αποτελούν οικονομική μέθοδο για μακροχρόνια συλλογή στοιχείων (μια φορά τοποθέτηση, πολλαπλές χρήσεις). Χρησιμοποιούνται σήμερα σε ευρεία κλίμακα για την παρακολούθηση χώρων, τον έλεγχο της κυκλοφοριακής κίνησης, τη συλλογή δεδομένων και την αντιμετώπιση εκτάκτων αναγκών. Πολλές από τις εφαρμογές που εξυπηρετούν επιβάλλουν την ανάπτυξη ενός μεγάλου αριθμού αισθητήρων στην περιοχή λειτουργίας του δικτύου, που θα έχουν τη δυνατότητα να αλληλοεπιδρούν με το περιβάλλον και να συνεργάζονται μεταξύ τους για την αποτελεσματική διεξαγωγή της επικοινωνίας τους. Η ταυτόχρονη παρουσία ενός τέτοιου αριθμού ασύρματων κόμβων σε μια περιορισμένη γεωγραφική περιοχή, δημιουργεί σημεία υψηλής συμφόρησης σε διάφορα τμήματα του δικτύου. Ταυτόχρονα, κατά την επίλυση του προβλήματος πρέπει να ληφθούν υπόψη οι απαιτήσεις των ΑΔΑ για χαμηλή κατανάλωση ενέργειας - που οδηγεί σε παράταση της ζωής του δικτύου- και οι περιορισμένες υπολογιστικές δυνατότητες που έχουν τα δίκτυα αισθητήρων. Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση, σύγκριση και αξιολόγηση της επίδοσης τριών πρωτοκόλλων ασύρματων δικτύων αισθητήρων στο επίπεδο πρόσβασης μέσου (MAC Layer) με βάση την κατανάλωση ενέργειας και την ρυθμαπόδοση (throughput). Τα πρωτόκολλα που επιλέχθηκαν είναι: SMAC - Sensor Medium Access Control, BMAC - Berkeley Medium Access Control και ZMAC - Zebra Medium Access Control και το πρόγραμμα δικτυακής προσομοίωσης είναι το NS-2 (Network Simulator). Αρχικά έγινε μια σύγκριση των τριών αυτών πρωτοκόλλων σε συνθήκες χαμηλού bandwidth και μετά σε συνθήκες υψηλού. Από τις συγκρίσεις αυτές προέκυψαν διαγράμματα κατανάλωσης ενέργειας και ρυθμαπόδοσης τα οποία και παρουσιάζονται στο τέλος της εργασίας.