Address Rewriting for Delay Tolerant Wireless Sensor Networks

Einleitung

In Wireless Sensor Networks (WSN) werden Daten von kleinen, drahtlosen Sensorknoten (sog. Nodes) erhoben und über mehrere Schritte (sog. Hops) zu einer oder mehreren Senken übertragen. Die Energiereserven der Knoten sind in der Regel knapp, da diese häufig fernab von Infrastruktur installiert werden und daher batteriebetrieben sind.

In Delay Tolerant Networks (DTN) werden Daten in Nachrichten über mehrere Schritte übertragen. Sollte der nächste Schritt aktuell nicht zu erreichen sein, so werden die Nachrichten zwischengespeichert und ggfs. später übermittelt. Diese Netzwerke sind daher verzögerungstolerant, da die Übertragung von Quelle zu der Senke unter Umständen sehr lange dauern kann.

In Delay Tolerant Wireless Sensor Networks (DTWSNs) werden die Konzepte beider Netzwerktypen vereint, um so einen robusten und energiesparenden Transport der Sensordaten zu ermöglichen. Derartige Netze verwenden in der Regel das sog. Bundle Protocol (RFC 5050) um mit anderen DTNs interoperabel zu sein.

Das Bundle Protocol verwendet zu Adressierung von Knoten sog. Endpoint Identifier (EID), welche als Zeichenkette in den jeweiligen Nachrichten kodiert sind. Eine effizientere Variante verwendet das Compressed Bundle Header Encoding (CBHE) und setzt Ganzzahlen zur Identifikation der Knoten ein. Eine Umsetzung zwischen diesen beiden Adressierungsarten ist nur in einer Richtung definiert (und eindeutig), während die andere Richtung undefiniert bleibt.

Aufgabenstellung

Ziel dieser Arbeit ist es, effiziente und praktikable Möglichkeiten zur Adressumsetzung zwischen Netzen mit dem Standard Bundle Protocol sowie DTWSNs zu recherchieren, zu betrachten und zu vergleichen. Wenn möglich, so soll eine einheitliche Möglichkeit zur Umsetzung identifiziert und eingehend betrachtet werden.

Zu diesem Zweck ist zunächst eine Literaturrecherche im Bereich Adressumsetzung durchzuführen. Diese sollte sich nicht nur auf die Bereiche WSN und DTN beschränkten sondern auch gangbare Wege in herkömmlichen IP-basierten Netzen enthalten.

Anschließend sind mögliche Szenarien auf Netzwerkebene zu identifizieren und zu diskutieren, in denen herkömmliche DTNs und DTWSNs verbunden werden und eine Adressumsetzung potentiell notwendig ist. Diese Szenarien sollten dann auf eine möglichst geringe Zahl an Grundsituationen heruntergebrochen werden, an denen dann anschließend die Anforderungen zu identifizieren sind. Weiterhin ist die praktische Relevanz der Szenarien mit in Betracht zu ziehen.

Kernpunkt der Arbeit ist die Auswahl oder Abwandlung von bestehenden Verfahren zur Adressumsetzung oder der Entwurf eines oder mehrerer neuer Verfahren. Dabei ist darauf zu achten, dass das oder die Verfahren mit den typischen Charakteristika von DTNs umgehen können. Bei dem Entwurf bzw. bei der Anpassung ist die Effizienz sowie die Praktikabilität von entscheidender Bedeutung. Die Effizienz lässt sich beispielsweise in dem resultierenden Overhead messen.

In der Evaluation ist zunächst argumentativ bzw. analytisch zu zeigen, wie gut das oder die gewählten Verfahren mit den eingangs identifizierten Szenarien umgehen können. Es ist weiterhin zu zeigen, wie das jeweilige Verfahren das jeweilige Szenario meistern würde und welche prinzipiellen Vor- und Nachteile daraus entstehen. Anschließend sollten die Eigenschaften, die Vor- und Nachteile sowie Prinzipbedingte Limitierungen experimentell ermittelt und geeignet dargestellt werden.

Abschließend ist die Eingangsfrage zu beantworten; gibt es ein Verfahren (oder eine Kombination aus mehreren Verfahren), welches eine gute Abwägung aus Kosten und Nutzen bietet. Ist eine flächendeckende Ausbringung möglich und sinnvoll?

Links

• Hinweise zur Durchführung von studentischen Arbeiten am IBR