A low power listening with wake up after transmissions MAC protocol for WSNs
Cristina Cano Bastidas · TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) · 2011
En los ultimos anos las redes de sensores sin hilos se han convertido en una interesante area de investigacion debido principalmente a los retos que presenta su diseno pero tambien debido a la gran cantidad de aplicaciones potenciales que pueden proporcionar. Uno de los principales problemas de estas redes es la limitacion en los recursos energeticos de los nodos sensores, cosa que afecta de una forma muy marcada el diseno de la pila de protocolos. Por esta razon, el nivel MAC, debido a que es el responsable de controlar la radio, el componente de mayor consumo energetico de un nodo sensor, tiene un papel muy importante. El mecanismo mas utilizado para reducir el consumo de energia es poner la radio en modo sleep de forma periodica. En este modo un nodo sensor es incapaz de recibir o enviar paquetes, por tanto es necesaria la implementacion de una tecnica para asegurar que un nodo se encuentra despierto en el momento de enviarle un paquete. De entre los diferentes protocolos MAC disenados para redes de sensores, el protocolo MAC preamble sampling, que se basa en el envio de un preambulo largo que solapa con el tiempo de muestreo del canal del receptor, proporciona una serie de caracteristicas que lo hacen especialmente interesante para las redes de sensores. Esta tecnica es capaz de trabajar sin necesidad de sincronismo, con un reducido consumo de energia y de forma muy simple. Por el contrario, no es capaz de hacer frente a un aumento de la carga de trafico de la red que se puede producir, por ejemplo, debido a la deteccion de un determinado evento. Cuando la carga de trafico aumenta, la probabilidad de colision tambien se incrementa. Ademas, debido a la transmision del preambulo largo, la duracion de las colisiones es considerablemente grande, especialmente cuando hay terminales ocultos intentando acceder al medio. En esta tesis se estudian las limitaciones del protocolo MAC preamble sampling en diferentes escenarios y bajo diferentes cargas de trafico. Ademas, se ha disenado un nuevo protocolo, llamado LWT-MAC, con el objetivo de reducir las limitaciones de preamble sampling pero manteniendo su bajo consumo energetico y su simplicidad. El rendimiento del nuevo protocolo se ha evaluado en redes de sensores de un salto asi como en redes multi-salto con diferentes perfiles (incluyendo trafico basado en eventos) y cargas de trafico. Los resultados obtenidos han puesto de manifiesto que el protocolo LWT-MAC es capaz de mejorar de forma significativa el rendimiento de la red, aumentando el throughput, reduciendo el retardo y proporcionando mejor calidad de servicio colectiva. El termino calidad de servicio colectiva hace referencia a la calidad de servicio que afecta al conjunto de mensajes que pertenecen a un evento especifico.