Analyse von Bitfehlerverteilungen in Sensornetzen im Hinblick auf heuristische Fehlerbehebung

Tobias Suhrborg

Kurzfassung

Drahtlose Sensornetzwerke sind Netzwerke bestehend aus kleinen Computern, sogenannte Sensorknoten, die in zahlreichen Anwendungsgebieten eingesetzt werden, zum Beispiel in der Überwachung natürlicher Lebensräume von Tieren oder andere Formen der Überwachung. Eine wichtigsten Eigenschaften dieser Sensorknoten ist, dass sie mit kleinem Speicher und wenig Energie auskommen, da sie häug nur mit einer Batterie ausgestattet sind und damit so lange wie möglich arbeiten müssen. Eine Übertragung über Funk ist ein hoher Energieverbrauch im Vergleich zu normalen Arithmetik-Operationen. Trotzdem ist dies in den meisten Anwendungsfällen die einzige Möglichkeit zur Kommunikation, weil Verkabelung häug nicht praktikabel ist, vor allem in mobilen Szenarien. Fehlerreparatur für defekte Nachrichten wird heute schon bei vielen Internetanwendungen verwendet, die über drahtlose Verbindungen empfangen. Da durch die Reparatur fehlerhafter Nachrichten im Vergleich zur Neuübertragung viel Energie gespart werden kann, ist es das Ziel dieser Arbeit, zu untersuchen, ob die Fehlerreperatur auf Anwendungsebene auch in drahtlosen Sensornetzwerken prinzipiell möglich und sinnvoll ist. Um das Ziel zu erreichen besteht diese Arbeit aus zwei Schritten. Im ersten wurde die entsprechende Software geschrieben und installiert, um innerhalb eines kleinen Sensornetzwerkes Nachrichten verschicken und am PC aufzeichnen zu können. Im zweiten Schritt werden die aufgezeichneten Nachrichten nach Fehlern untersucht. Es werden Mustern in den Fehlern analysiert und interpretiert, um zu zeigen, ob eine Fehlertoleranz in drahtlosen Sensornetzwerken erreicht werden kann.

Abstract

Wireless sensor networks are networks consisting of small computers, so called sensor nodes. There are several applications for such wireless sensor networks such as monitoring of natural habitats of animals or other forms of tracking. An important characteristic of a sensor node is its low memory and small power usage, because they are often deployed with just a battery and need to run as long as possible. Using the Radio for communication consumes much more energy than doing calculations instead. Usually any other form of communication is not practicable, especially not in mobile scenarios. Today error correction mechanisms are often used in internet applications, which access the internet via a wireless connection. Repairing defect messages instead of retransmitting them could potentially save a lot of energy compared The goal of this thesis is to research if its not only possible but also worth while to apply error repair mechanisms on application level in wireless sensor networks. The are two steps in achieving this goal. The rst step consists of programming and implementing software in a small wireless sensor network. This software is able to send and receive messages in that network and write them to les on a PC. In the second step those messages are scanned for errors. The patterns in the errors are further analyzed and interpreted to show if error tolerance may be archieved in wireless sensor networks.

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