| Titre : | Multi-Channel Communication with Effective Energy Consumption in Wireless Sensor Networks |
| Auteurs : | Ahlem Hannachi, Auteur ; kamal Eddine Melkemi, Directeur de thèse |
| Type de document : | Mémoire magistere |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2015 |
| ISBN/ISSN/EAN : | TINF/77 |
| Format : | 1 vol. (64 p.) / ill. / 29 cm |
| Langues: | Anglais |
| Résumé : | Les trois principaux axes qui déterminent la performance des protocoles de la couche MAC dans les réseaux de capteurs sans fils sont: la consommation d’énergie, le débit et la latence, quoique l’inconvénient majeur qui entrave le WSN est la perte (épuisement) d’énergie.Des études ont prouvé que la perte d’énergie est réduite en augmentant la période de sommeil, et que le débit et la latence sont principalement affectée par les collisions. Dans notre contribution, nous avons essayé de combiner TDMA avec FDMA pour diminuer la consommation d’énergie en augmentant les périodes de sommeil et en réduisant les collisions par l’utilisation du multi-canal. Notre solution est basée sur le concept de Block Design. Nous combinons les deux types de bloc Design: Latin Square/Rectangle et BIBD pour développer une allocation distribuée et dynamique des slots et des canaux. Afin d’obtenir une allocation dynamique, nous avons divisé le Latin Square à Latin Rectangles, où le Latin Square fait référence à une super-trame et chaque Latin Rectangle se réfère à une trame, tandis que une trame est un ensemble de slots. Dans notre base-récepteur méthode, chaque noeud génère le Latin Square suivant une formule unifiée et exécute un algorithme pour déterminer le nombre de slots par trame, le nombre de trame par super-trame, et la réservation de canal et de slot de lui-même et celle de tous ces voisins, afin que nous ayons une allocation distribuée de slots et des canaux.Nous avons utilisé le simulateur NS-3 pour valider les principaux aspects de la performance de notre méthode qui sont: la consommation d’énergie, le débit et la latence. |
| Sommaire : |
General Introduction 1
1 Generalities about WSN 3 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Sensor Node Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1 Sensing Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2 Processing Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.3 Transceiver Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.4 Power Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4 WSN Performance Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.1 Quality of Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.2 Fault tolerance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.3 Lifetime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.4 Scalability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.5 Wide range of densities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4.6 Programmability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4.7 Maintainability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4.8 Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 WSN MAC Protocols 9 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 WSN MAC Protocols Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.1 Energy Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.2 Latency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.3 Throughput . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 WSN MAC Protocol Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3.1 Random Time Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.2 Slotted Time Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3.3 Frame Slotted Time Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.4 Hybrid Time Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3 Block Design Slot-Channel Distribution for MAC Protocols 22 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.2 Block Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2.1 Pair Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2.2 Balanced Incomplete Block Design (BIBD) . . . . . . . . . . . . . 24 3.2.3 Splitting Designs (SD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2.4 Row-Column Block Design (RCBD) . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.3 Mapping Block Design To Slot-Channel Distribution . . . . . . . . . . . . 25 3.3.1 Mapping Balanced Incomplete Block Design To Slot-Channel Distribution . .. . . . . . . . . . 26 3.3.2 Mapping Splitting Design To Slot-Channel Distribution . . . . . . 28 3.3.3 Mapping Latin Square to Slot-Channel Distribution . . . . . . . . 31 3.4 Latin [Square/Rectangle] Based MAC Protocols . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.4.1 Slot-Channel Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.4.1.1 Latin [Square/Rectangle] Generation . . . . . . . . . . . . 33 3.4.1.2 Slot-Channel Allocation Description . . . . . . . . . . . . 38 3.4.2 Improvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 Implementation and Experimentation 45 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2 NS-3 MAC Based Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2.1 WifiNetDevice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2.2 WifiChannel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.3 Implemented Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.3.1 Implementation of SlotChannelManneger . . . . . . . . . . . . . . 49 4.3.2 Implementation of Neighbor Discovery . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.3.3 Implementation of Multichannel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.3.4 Implementation of Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.4 Experimentation Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.4.1 Types of Topologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.4.2 Traffic Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.4.3 Evaluation Metrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.5 Performance Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.5.1 Performance in Terms of PDR Metric . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.5.2 Performance in Terms of End-to-End Delay Average Metric . . . . 56 4.5.3 Performance in Terms of Power Consumption Metric . . . . . . . . 57 4.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 General Conclusions 60 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/1419 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TINF/77 | Mémoire de magister | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
