University Sétif 1 FERHAT ABBAS Faculty of Sciences
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Auteur Driai, tarek |
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Titre : Managing Channel Access in Wireless Sensor Networks Type de document : texte imprimé Auteurs : Driai, tarek ; ALIOUAT,Z, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2017 Importance : 1 vol (70f.) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Informatique Mots-clés : Réseaux
Systèmes Distribués
protocole MAC
TSCH
Blacklist
InterférenceIndex. décimale : 004 Informatique Résumé :
Résumé
L'émergenece de l'Internet des Objets (IoT) a fait que de plus en plus des appareils
intelligents sont connectés à internet. L'IoT est un environnement hétérogène; toutes
les applications d'IoT coexistent entre elles et génèrent diérents types de tra c.
Lors de l'utilisation de diérentes technologies sans l avec les mêmes fréquences, le
problème d'interférence surgit parce que la plupart d'entre eux ne sont pas conçus
pour être compatibles les uns avec les autres. Ce problème d'interférence entraîne
une détérioration de la performance du système. Les protocoles MAC doivent être
soigneusement conçus pour résoudre un tel problème. Dans ce projet de n d'étude,
nous visons à améliorer la abilité des communications du protocole MAC Time
Slotted Channel Hopping (TSCH) de l'IEEE 802.15.4e, en appliquant une technique
de liste noire dynamique. La technique vise à exploiter les canaux ables uniquement
et isoler les canaux non ables dans une liste noire. La solution proposée a été
simulée en utilisant ns-3 (Network simulator 3). Les résultats obtenus montrent des
améliorations signi catives en termes de débit, d'énergie et de abilité.
Note de contenu : Contents
Abstract i
Acknowledgements ii
Contents iii
List of Figures v
List of Tables vii
Introduction 1
1 Medium Access Control in Wireless Sensor Networks - State Of
The Art 4
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Sources of energy waste at MAC layer . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3 Energy saving mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4 Properties of a well-de ned MAC protocol . . . . . . . . . . . . . . . 7
5 MAC protocols for WSN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.1 Scheduled protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.2 Contention-Based protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.3 Hybrid protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.3.1 The IEEE 802.15.4e Standard . . . . . . . . . . . . . 20
6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 Time Slotted Channel Hopping - Features and Challenges 28
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2 Time Slotted Channel Hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 Time Slots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2 Slotframe Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.3 Node Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.4 Time Synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3 Channel Hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4 Shared Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5 TSCH CSMA-CA Retransmission Algorithm . . . . . . . . . . 34
2.6 Open Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.1 Network synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.2 Network formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.3 Link Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.4 Blind channel hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3 Previous works on channel quality estimation . . . . . . . . . . . . . 37
4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3 Contribution - Enhanced Time Slotted Channel Hopping 40
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2 Wi-Fi interferences impact on WSN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3 Enhanced Time Slotted Channel Hopping . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2 Channel Quality Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3 Channels Condition Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.4 Blacklisting Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.5 The Channel Testing Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.6 E-TSCH Radio State Transition . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.1 Network Simulation 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.2 Simulation Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.3 Evaluation Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5 Results and Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.1 Experiments Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.2 Performance Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Conclusion 64
Bibliography 66Côte titre : MAI/0169 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1wtRmCHBMDC6qkQWcuSYKpAc0YPpzvPLV/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Managing Channel Access in Wireless Sensor Networks [texte imprimé] / Driai, tarek ; ALIOUAT,Z, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2017 . - 1 vol (70f.) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses & Mémoires:Informatique Mots-clés : Réseaux
Systèmes Distribués
protocole MAC
TSCH
Blacklist
InterférenceIndex. décimale : 004 Informatique Résumé :
Résumé
L'émergenece de l'Internet des Objets (IoT) a fait que de plus en plus des appareils
intelligents sont connectés à internet. L'IoT est un environnement hétérogène; toutes
les applications d'IoT coexistent entre elles et génèrent diérents types de tra c.
Lors de l'utilisation de diérentes technologies sans l avec les mêmes fréquences, le
problème d'interférence surgit parce que la plupart d'entre eux ne sont pas conçus
pour être compatibles les uns avec les autres. Ce problème d'interférence entraîne
une détérioration de la performance du système. Les protocoles MAC doivent être
soigneusement conçus pour résoudre un tel problème. Dans ce projet de n d'étude,
nous visons à améliorer la abilité des communications du protocole MAC Time
Slotted Channel Hopping (TSCH) de l'IEEE 802.15.4e, en appliquant une technique
de liste noire dynamique. La technique vise à exploiter les canaux ables uniquement
et isoler les canaux non ables dans une liste noire. La solution proposée a été
simulée en utilisant ns-3 (Network simulator 3). Les résultats obtenus montrent des
améliorations signi catives en termes de débit, d'énergie et de abilité.
Note de contenu : Contents
Abstract i
Acknowledgements ii
Contents iii
List of Figures v
List of Tables vii
Introduction 1
1 Medium Access Control in Wireless Sensor Networks - State Of
The Art 4
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Sources of energy waste at MAC layer . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3 Energy saving mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4 Properties of a well-de ned MAC protocol . . . . . . . . . . . . . . . 7
5 MAC protocols for WSN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.1 Scheduled protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.2 Contention-Based protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.3 Hybrid protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.3.1 The IEEE 802.15.4e Standard . . . . . . . . . . . . . 20
6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 Time Slotted Channel Hopping - Features and Challenges 28
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2 Time Slotted Channel Hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 Time Slots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2 Slotframe Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.3 Node Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.4 Time Synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3 Channel Hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4 Shared Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5 TSCH CSMA-CA Retransmission Algorithm . . . . . . . . . . 34
2.6 Open Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.1 Network synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.2 Network formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.3 Link Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.4 Blind channel hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3 Previous works on channel quality estimation . . . . . . . . . . . . . 37
4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3 Contribution - Enhanced Time Slotted Channel Hopping 40
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2 Wi-Fi interferences impact on WSN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3 Enhanced Time Slotted Channel Hopping . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2 Channel Quality Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3 Channels Condition Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.4 Blacklisting Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.5 The Channel Testing Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.6 E-TSCH Radio State Transition . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.1 Network Simulation 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.2 Simulation Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.3 Evaluation Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5 Results and Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.1 Experiments Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.2 Performance Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Conclusion 64
Bibliography 66Côte titre : MAI/0169 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1wtRmCHBMDC6qkQWcuSYKpAc0YPpzvPLV/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité MAI/0169 MAI/0169 Mémoire Bibliothéque des sciences Anglais Disponible
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