Bundle Protocol Header Compression

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.

In den Protokollstrukturen verwendet das Bundle Protocol Felder variabler Länge (sog. Self-Delimiting Numeric Values, SDNV) und ist damit flexibel ausgelegt. Die minimale Größe eins Bündels wird jedoch durch die Anzahl der Felder im Primary Bundle Block und dem Bundle Payload Block definiert. In der Praxis hat sich gezeigt, dass in der Regel nicht alle verfügbaren Felder auch wirklich verwendet werden.

Aufgabenstellung

Ziel dieser Arbeit ist es, die Paketköpfe des Bundle Protocols in praxisrelevanten Situationen kleiner zu gestalten und so den gesamten Protokolloverhead zu reduzieren (sog. Header Compression). Dabei ist darauf zu achten, dass die Funktionalität des Bundle Protocols nicht eingeschränkt wird und dass die entwickelte Lösung nicht nur effizient sondern auch praktikabel ist.

Zur Erfüllung der gestellten Aufgabe ist zunächst eine Literaturrecherche durchzuführen. In dieser geht es primär darum, bestehende Ansätze zur Header Compression darzustellen sowie deren Vor- und Nachteile zu erörtern. Insbesondere sind die Eigenschaften von zustandslosen (state-less) und zustandsbehafteten (state-full) Kompressionsverfahren zu erläutern. Ein weiteres Element der Literaturrecherche sind relevante Anwendungsszenarien.

Anschließend ist ein oder mehrere Verfahren zur Kompression zu entwerfen oder bestehende Verfahren für den genannten Einsatzzweck anzupassen. Das oder die entworfenen Verfahren sind in IBR-DTN zu implementieren und geeignet zu testen.

Die Evaluation sollte auf bereits existierenden Aufzeichnungen aus anderen Netzwerken basieren. Entweder können zu diesem Zweck Aufzeichnungen des Datenverkehrs oder Aufzeichnungen über die Mobilität von Knoten verwendet werden. Zunächst ist eine geeignete Evaluationsumgebung zu entwerfen und umzusetzen. Weiterhin sind geeignete Aufzeichnungen (sog. Traces) zu identifizieren; deren Eignung ist zu begründen. Anschließend ist die Anpassung der Traces an die gewählte Evaluationsumgebung durchzuführen und eingehend zu erläutern.

Falls die genannten Quellen für Evaluationsdaten aus bisher unersichtlichen Gründen nicht zu dem gewünschten Ergebnis führen, so ist die Evaluation auf Basis von synthetisch generierten Traces durchzuführen.

In der Evaluation sind die Vor- und Nachteile des oder der Kompressionsverfahren geeignet und umfassend darzustellen. Argumentativ soll anschließend dargelegt werden, welches oder welche Verfahren den besten Kompromiss im Hinblick auf die Anforderungen darstellen.

Links

• Hinweise zur Durchführung von studentischen Arbeiten am IBR