Inaccessibility in wireless sensor networks

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Main Author: Guerreiro, André Alexandre Margarido Taborda Vaz
Publication Date: 2013
Format: Master thesis
Language: eng
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: http://hdl.handle.net/10451/10792
Summary: Tese de mestrado em Engenharia Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013
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spelling Inaccessibility in wireless sensor networksRedes sem fiosInacessibilidadeConfiabilidadePontualidadeTempo-realTeses de mestrado - 2013Tese de mestrado em Engenharia Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013As redes sem fios têm sido encaradas como as redes de comunicação do futuro, fornecendo capacidades de comunicação onde os cabos não podem de ser utilizados. As tecnologias sem fio permitem flexibilidade e mobilidade na rede como também reduzir o tamanho, peso e consumo energético (SWaP) dos dispositivos de comunicação. A norma IEEE 802.15.4 foi projetada para suportar a especificação de redes de sensores sem fio (WSNs) e redes de sensores e atuadores sem fios (WSANs), e a sua utilização está a emergir em ambientes com requisitos de tempo real, tais como o industrial e aeroespacial. A camada de controlo de acesso ao meio (MAC) é o alicerce de controlo dos serviços de comunicação da rede. Distúrbios no funcionamento desta camada podem levar a rede a entrar num estado apelidado de inacessibilidade, este caracteriza-se numa falta temporária de comunicação na rede, embora não se considere que a rede falhou. Exemplos de tais perturbações são ondas electromagnéticas, falhas no circuito de dispositivos sem fios, ou até mesmo obstáculos no caminho de comunicação. Um estudo teórico anterior indica a ocorrência de inacessibilidade como fontes de atraso portanto, falhas no cumprimento de prazos que podem comprometer propriedades de confiabilidade e pontualidade de todo o sistema. Assim, este trabalho tem como objetivo validar que o estudo anterior, utilizando o simulador de rede NS-2. O simulador de rede NS-2 é uma ferramenta amplamente utilizada no suporte a simulação de redes sem fio IEEE 802.15.4. No entanto, descobrimos que não se encontra totalmente em conformidade com a norma IEEE 802.15.4. Com o intuito de efetuar a validação dos modelos de inacessibilidade, novos mecanismos devem ser introduzidos no modelo de simulação referente ao IEEE 802.15.4. Estes melhoramentos compreendem: Suporte para transmissões de tempo real, através da incorporação do mecanismo de acesso livre de contenção (CFP) e do intervalo de tempo de acesso garantido (GTS); Desenvolver as operações de gestão normalizadas não concretizadas no modulo IEEE 802.15.4 presente na versão oficial do NS-2;Adição de novos recursos necessários para a avaliação da rede em condições de erro, mais especificamente, um injetor de faltas, e um módulo de contabilização temporal e energético.Wireless networks are seen as the communication networks of the future, providing communication capabilities where cables are not able to be used. Wireless technologies enable network flexibility and mobility, and reduce size, weight, and power consumption (SWaP) of communication devices. The IEEE 802.15.4 standard was designed to support the specification of wireless sensor networks (WSNs) and wireless sensor and actuator networks (WSANs), where is emerging their utilization within environments with real time requirements, such as industrial and aerospace. The medium access control (MAC) layer is the control foundation of the network communication services. Disturbances in the MAC layer operation may lead to a network inaccessibility scenario, which consists in a temporary absence of network communication although the network is not considered failed. Examples of such disturbances are electromagnetic noise interference, glitches in the wireless device circuitry, or even obstacles in the communication path. A previous theoretical study indicates the occurrence of periods of network inaccessibility as a source of MAC transmission protocol delays which may induce application deadline misses which that compromise the dependability and timeliness properties of the whole networked system. Thus, this work aims to validate that previous study using the network simulator NS-2. The NS-2 simulator is a widely used tool supporting the simulation of IEEE 802.15.4 wireless networks. However, we discovered that its compliance to the IEEE 802.15.4 standard is imperfect. In order to perform the validation of the theoretical characterization of network inaccessibility new mechanisms need to be introduced in the IEEE 802.15.4 simulation model. These improvements comprises: the support for real-time transmissions, through the incorporation of the contention free period (CFP) and of guaranteed time slot (GTS) ; IEEE 802.15.4 standard management operations not implemented in the official NS-2 release; A flexible tool capable of re-create the inaccessibility events and simulate different error conditions on the network, which include the Fault Injector and temporal and energetic analysis tool;Rufino, José M.Souza, Jeferson Luiz RodriguesRepositório da Universidade de LisboaGuerreiro, André Alexandre Margarido Taborda Vaz2014-03-28T14:50:19Z20132013-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/10792TID:201326302enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-17T13:06:58Zoai:repositorio.ulisboa.pt:10451/10792Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T02:35:13.789388Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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