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Projecte llegit

Títol: Implementación del Protocolo DPCF en Motas Inalámbricas y Estudio de su Eficiencia Energética

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: ALONSO ZÁRATE, LUIS

Departament: TSC

Títol: Implementación del Protocolo DPCF en Motas Inalámbricas y Estudio de su Eficiencia Energética

Data inici oferta: 11-10-2011     Data finalització oferta: 11-05-2012


Estudis d'assignació del projecte:
    Tipus: Individual
     
    Lloc de realització: Fora UPC    CTTC
     
            Supervisor/a extern: Jesús Alonso Zárate
            Institució/Empresa: CTTC
            Titulació del Director/a: Doctor en Telecomunicacions
     
    Nom del segon director/a (UPC): Francisco Vázquez Gallego
    Departament 2n director/a:
     
    Paraules clau:
    MAC, implementation, motes, IEEE 802.15.4, energy efficiency, DPCF
     
    Descripció del contingut i pla d'activitats:
    La mayoría de dispositivos inalámbricos que operan con el estándar IEEE 802.15.4 implementan el método CSMA/CA no ranurado como protocolo de acceso al medio (MAC). Este protocolo ofrece un buen rendimiento para bajas cargas de tráfico y para un número de usuarios no muy elevado. Sin embargo, a medida que el número de usuarios con dispositivos inalámbricos aumenta y proliferan nuevas aplicaciones con grandes requisitos de recursos de red, el rendimiento de este protocolo empieza a ser insuficiente. Por ello, resulta necesario implementar nuevos protocolos MAC que ofrezcan buen rendimiento para cualquier número de usuarios y para elevadas cargas de tráfico.
    En este trabajo se ha implementado un protocolo MAC para redes inalámbricas de tipo ad hoc llamado Distributed Point Coordination Function (DPCF). El objetivo principal del protocolo es aumentar el rendimiento de este tipo de redes en términos de throughput y retardo de transmisión. Asimismo, el DPCF añade un nuevo nivel de funcionalidad a la red. Los dispositivos pueden despertarse solamente cuando es transmitida una señal de beacon, escuchar su dirección y volver al estado sleep, con el consecuente ahorro de energía.
    El rendimiento de DPCF se ha evaluado experimentalmente mediante una plataforma hardware basada en unos nodos sensores (dispositivos Z1 de Zolertia) llamados genéricamente motas. Se implementan transmisiones reales como novedad respecto al uso de simuladores. El lenguaje de programación de estas motas es NesC, que es una variación del lenguaje de programación C optimizado para las limitaciones de memoria de la mota y está orientado a componentes.
    Se han implementado y evaluado dos tipos de protocolos MAC. Uno de ellos es el nuevo protocolo DPCF y el otro es el protocolo CSMA del estándar IEEE 802.15.4. Los resultados muestran que DPCF es capaz de mejorar el throughput total de una red ad hoc comercial 802.15.4, y mejorar notablemente el consumo energético.
     
    Overview (resum en anglès):
    Most of the wireless devices that operate with the standard IEEE 802.15.4 implement the method CSMA/CA non-beacon as the Medium Access Control (MAC) protocol. This protocol offers a good performance for not very high traffic loads and for not very high number of users. However, as the number of users increases, the performance of this protocol begins to be insufficient. Therefore, it is necessary to design new MAC protocols that offer high performance for any number of users and for high traffic loads.
    In this work, we have implemented a MAC protocol for wireless ad hoc networks called Distributed Point Coordination Function (DPCF). The main objective of the DPCF is to improve the performance of this type of networks in terms of throughput and delay. Likewise, the DPCF adds a new level of functionality to the network. The devices can wake up only when it is transmitted a signal of beacon, listen his address and go back to the sleep state, with the consistent saving of energy.
    The performance of DPCF has been evaluated experimentally by means of a platform hardware based in some sensor nodes (devices Z1 of Zolertia) called motes. Actual transmissions are implemented as a novelty with respect to the use of simulators. The programming language of these motes is nesC, a variation of the C programming language optimized for memory limitations of the mote and it is component-oriented.
    We have implemented and evaluated two types of protocols MAC. One of them is the new protocol DPCF and the other is the non-beacon mode of the CSMA protocol defined in the IEEE 802.15.4 Standard. The results show that DPCF can improve overall throughput of an ad hoc commercial based on the IEEE 802.15.4, and can significantly improve the energy efficiency.

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