Aufgabenstellung

Mit Hilfe von drahtlosen Sensornetzen können verschiedenste Sensoren schnell und ohne hohe Anforderungen an eine feste Infrastruktur ausgebracht werden. Neben den klassischen Einsatzszenarien wie dem Katastrophenschutz oder der Umweltüberwachung sind Sensornetze aber auch im industriellen Einsatz oder in der Medizin denkbar. Gerade in diesen Gebieten ist es wichtig, dass die gemessenen Daten zügig und zuverlässig übertragen werden. Energieeffiziente Übertragungsverfahren für Sensornetze, die eine zuverlässige Kommunikation und Garantien für die Einhaltung verschiedener Netzparameter (Latenz, Datendurchsatz, usw.) geben, sind dabei Gegenstand der aktueller Forschung.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll ein Routingverfahren für drahtlose Sensornetze entwickelt werden, dass energieffizient arbeitet und verschiedene Dienstgüteparameter für Datenströme unterstützt. Hierzu ist ein Szenario anzunehmen, in dem alle Sensorknoten bis auf wenige Ausnahmen ortsfest sind. Zu Beginn der Arbeit ist eine Übersicht über bereits existierende Routingprotokolle für Sensornetze oder laufende Forschungsarbeiten in diesem Gebiet zu geben. Anschließend ist ein neues Routingverfahren zu entwickelen bzw. ein existierendes Verfahren so anzupassen, dass Dienstgüteparameter für verschiedene Datenströme eingehalten werden können. Insbesondere soll dabei untersucht werden, in wie weit mobile Knoten in die Übertragung mit eingebunden werden können. Wo dies möglich ist, sind die Verfahren energiesparend auszulegen. Das Routingprotokoll ist anschließend unter dem Contiki Betriebssystem auf einem Sensorknoten zu implementieren. Schließlich ist die Implementation geeignet zu evaluieren und mit den Ergebnissen anderer Ansätze zu vergleichen.

Meine Interpretation der Aufgabenstellung

Mobile Sensornetzwerke sind heute in immer vielfältigeren Varianten in verschiedenen Bereichen des alltäglichen Lebens denkbar und aktuelles Forschungsthema. Neben den "typischen" Anwendungen wie zum Beispiel der Überwachung der Umwelt ohne feststehende Infrastruktur kann man sie auch zur kurzfristigen und zeitlich begrenzten Überwachung von Industrieanlagen verwenden. Der Aufwand für die Verkabelung in potentiell ungastlichen oder weiter entfernten Gegenden entfällt, es tun sich jedoch neue Problemfelder auf. Besonders in Industrieanlagen werden Anforderungen an die Dienstgüte des Netzes gestellt, wobei hier speziell die Latenz sowie der Datendurchsatz von Interesse sind. Routingverfahren müssen also gewisse Dienstgüteparameter garantieren können, um Daten beispielsweise auch im Fehlerfall der Industrieanlage schnell übertragen zu können.

Im Rahmen dieser Arbeit soll also zunächst ein Überblick über bereits bestehende Verfahren in diesem Gebiet erstellt werden. Wichtig sind dabei die verschiedenen Klassen von Routingverfahren ebenso wie die individuellen Stärken und speziellen Fähigkeiten der bereits existierenden Verfahren. Für ein Szenario einer Menge von hauptsächlich ortsfesten Sensorknoten soll dann entweder ein bestehendes Verfahren entsprechend angepasst oder ein neues Verfahren entwickelt werden, das trotz der Mobilität und begrenzten Energieressourcen eine Route im Rahmen der Dienstgüteparameter findet.

Dieses Protokoll soll mit Hilfe der bereits existierenden Sensorknoten des Typs AVR Raven auf dem embedded Betriebssystem Contiki implementiert und anschließend evaluiert werden. Wichtig dabei ist auch der Vergleich mit bereits bestehenden Ansätzen.

Gliederung
  • Introduction
  • Related Work
  • Routing Protocol Specification
  • Implementation
  • Evaluation
  • Conclusion

    • Fortschritt / Zeitplan

    [ Zeitplan im iCal Format ]

    # Abschnitt Dauer Termin Status
      Anmeldung   01.12.08 Erledigt
    1 Related Work / Übersicht über bestehende Lösungen      
    1.1 Related Work erarbeiten 18d 19.12.08 pünktlich erledigt
    1.2 Kapitel 'Einleitung' zu Papier bringen 10d 29.12.08 pünktlich erledigt
    2 Spezifikation des Verfahrens und Protokolls      
    2.1 Erarbeiten der Spezifiation 21d 19.01.09 pünktlich erledigt
      Krankheit 8d 27.01.09  
    2.1 Kapitel 'Routingalgorithmus' zu Papier bringen 7d 03.02.09 pünktlich erledigt
      Kapitel 1 überarbeiten 6d 11.02.09 2 Tage verspätet erledigt
      Folien Zwischenvortrag vorbereiten 6d 17.02.09 pünktlich erledigt
    3 Einarbeiten in Contiki, Arbeitsumgebung herstellen      
    3.1 Einarbeiten in Contiki, Probieren von einfachen Programmen 6d 23.02.09 pünktlich erledigt
    3.2 Ausprobieren der Hardware inkl. Contiki 6d 01.03.09 erledigt
    3.3 Abschnitte 'Hardwareplattform AVR Raven' und 'Betriebssystem Contiki' zu Papier bringen 7d 08.03.09 vorerst übersprungen
    4 Implementierung des Routingverfahrens      
    4.1 Entscheidung: Integration in Contiki oder als seperates Programm? 1d 09.03.09 erledigt
    4.2 Implementierung 20d 29.03.09 erledigt
    4.3 Implementierungsbegleitende Tests 12d 10.04.09 erledigt
    4.4 Ggfs. Überarbeiten des Entwurfs 6d 16.04.09 erledigt
    4.5 Fehlerbehebung 6d 22.04.09 erledigt
    3.3 Abschnitte 'Hardwareplattform AVR Raven' und 'Betriebssystem Contiki' zu Papier bringen 7d 29.04.09 erledigt
    4.6 Kapitel 'Implementierung' vervollständigen 7d 06.05.09 erledigt
    5 Evaluierung der Implementierung      
    5.1 Erarbeiten einer Metrik zur Bewertung von Routingverfahren 8d 14.05.09 erledigt
    5.2 Evaluieren der Implementierung 24d 07.06.09 erledit
    5.3 Kapitel 'Evaluierung' zu Papier bringen 7d 17.06.09 erledigt
    6 Kapitel 'Fazit' zu Papier bringen 6d 23.06.09 erledigt
    7 Überarbeiten, Fehlerkorrektur, Satz, etc. der Ausarbeitung 6d 29.06.09 in Arbeit
    8 Drucken, Binden, Brennen, etc. 1d 30.06.09  
      Offizieller Abgabetermin   30.06.09  
    Anmerkung: Zeitabschnitt X besteht aus den Abschnitten X.1, X.2, ..., X.n.