Software Acknowledgements for T-Mote Sky

Einleitung

Moderne, paketbasierte Funkhardware für den IEEE 802.15.4 Standard übernimmt bereits einige der laut Spezifikation notwendigen Aufgaben direkt in Hardware. Dazu zählt nicht nur die Berechnung der Prüfsummen sondern beispielsweise auch der automatische Versand von Empfangsbestätigungen für Pakete.

Um Informationen über die Empfangsstärke und –Qualität von Datenpaketen zu übertragen, bietet sich eine unmittelbare Rückmeldung in der Empfangsbestätigung an. Funkhardware die diese jedoch in Hardware generiert, lässt sich in der Regel jedoch von außen nicht beeinflussen. Somit ist der Weg zu unmittelbarem Feedback verschlossen. Eine mögliche Lösung ist die Erzeugung der Bestätigungen in Software.

Der Sensorknoten T-Mote Sky verfügt über eine IEEE 802.15.4 basierte Funkhardware des Typs Chipcon/TI CC2420. Das Sensorknotenbetriebssystem Contiki bietet außerdem Unterstützung für diesen Knotentyp und bietet sich daher für diese Arbeit an.

Aufgabenstellung

Ziel dieser Arbeit ist es, den Treiber für den Chipcon/TI CC2420 für das Contiki Betriebssystem so anzupassen, dass Informationen über die Empfangsstärke und –Qualität von Datenpaketen in den Empfangsbestätigungen vermerkt werden können.

Zu Beginn dieser Arbeit ist ein Überblick über den zugrundeliegenden Standard IEEE 802.15.4 sowie die Funktionsweise von paketbasierter Funkhardware zu geben. Besonderes Augenmerk ist dabei auf die Realisierung von Empfangsbestätigungen zu legen. Weiterhin soll ein Überblick über bestehende Verfahren gegeben werden, die vergleichbares Feedback in Empfangsbestätigungen übertragen.

Da die zulässige Verzögerung zwischen einem Datenpaket und der Empfangsbestätigung begrenzt ist, ist eine theoretische Betrachtung der verfügbaren Zeit sowie der notwendigen Zeit für die verschiedenen Verarbeitungsschritte zu erarbeiten. Dabei ist auch auf die verwendeten Kommunikationsschnittstellen zwischen dem Prozessor und der Funkhardware einzugehen.

Im Hinblick auf die Zeitvorgaben ist ein geeignetes Verfahren zu entwerfen, um die Empfangsbestätigungen rechtzeitig in Software zu erzeugen und zu verschicken. Dieses Verfahren ist in Contiki für den Chipcon/TI CC2420 zu implementieren. Sollten sich mehrere Verfahren anbieten, so sollten zu Vergleichszwecken mindestens zwei Varianten implementiert werden.

Zur Evaluation des implementierten Verfahrens ist ein Konzept zu erarbeiten. Dabei ist unter anderem die Einhaltung des IEEE 802.15.4 Standards (speziell die Dauer bis zum Verschicken der Empfangsbestätigung) zu prüfen. Weiterhin ist zu evaluieren, inwieweit sich die Umstellung von Hard- auf Software-Empfangsbestätigungen auf die Zuverlässigkeit der Erkennung der Empfangsbestätigungen auswirkt. Auch die notwendige Prozessorbelastung auf dem Sensorknoten ist zu messen und darzustellen.

Zur geeigneten Darstellung des Ergebnisses dieser Arbeit soll exemplarisch die erstellte Implementierung mit der korrespondierenden Funktionalität von Tiny OS verglichen werden. Augenmerk soll hier insbesondere auf den Vergleich der Leistungsfähigkeit gelegt werden.

Links

• Projekt: GINSENG
• T-Mote Sky
• Chipcon/TI CC2420
• Contiki
• IEEE 802.15.4
• Hinweise zur Durchführung von studentischen Arbeiten am IBR