Titelaufnahme

Titel
Der Vergleich und die Simulation von sechs verschiedenen Routing Algorithmen um Energie Effizienz in Sensornetzwerken zu erreichen.
Weitere Titel
A Comparison and Simulation of six Routing Algorithms to achieve Energy Efficiency in Sensor Networks
AutorInnenVaclavik, Martin
GutachterGöschka, Karl Michael
Erschienen2016
Datum der AbgabeMai 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Sensornetzwerk / Energieeffizienz / Routing
Schlagwörter (EN)Sensor network / Energy efficiency / Routing
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Ein Sensornetzwerk kann in Heimnetzwerken oder in externen Netzwerkumgebungen nützlich sein, wo Batterien für den Betrieb benötigt werden. Die meisten Sensornetzwerke, die im Freien verwendet werden, können beispielsweise verwendet werden, um Daten aus der Umgebung zu verarbeiten. Diese Daten werden oft benötigt, um Umweltlösungen zu finden oder zum Beispiel Temperatur, Wind, Luftfeuchtigkeit und andere Informationen aus einem bestimmten Gebiet zu sammeln.

Ein Batteriebetriebenes Sensornetzwerk muss so lange wie möglich am Leben bleiben, damit so viele Informationen so lange wie möglich verarbeitet werden können. In den meisten Fällen ist es nicht offensichtlich, welcher Routingalgorithmus verwendet werden soll, um die meisten Pakete zu versenden und dabei am effizientesten zu arbeiten. Packetloss und Energieverschwendung sind große Probleme in so einem Sensornetzwerk. Der Hauptbestandteil dieser Arbeit ist es, einen effizienten Nachrichtenaustausch in einem Sensornetzwerk zu ermöglichen. Die meisten Ansätze, die in einem normalen Netzwerk verwendet werden, können für ein Sensornetzwerk nicht angewendet werden, weil diese nicht auf Energieeffizienz ausgelegt worden sind, um herauszufinden welches Konzept das Effizienteste in bestimmten Situationen ist. Dafür wurde eine Simulationssoftware erstellt, die sechs verschiedene Algorithmen in drei worst case Situationen überprüft hat. Zwei Algorithmen verlassen sich auf lokale Informationen von ihren Nachbarn und die anderen vier versenden Nachrichten anhand eines Musters. Damit jeder Algorithmus vergleicht werden kann, werden folgende Parameter gespeichert: Packets lost, Packets transmitted, wasted energy, wasted energy on information exchanges, nodes alive, nodes dead, almost dead nodes und overall available lifetime. Das Ergebnis zeigte, dass mehrere Ausgangsknoten keine bessere Effizienz erzielen und, dass der Austausch von Informationen sehr viel Energie kosten kann, was zu einer schlechteren Performance, als bei einem Algorithmus welcher nicht auf die Lebenszeiten seiner Nachbarn aufbaut, führen kann.

Zusammenfassung (Englisch)

A sensor network can be useful in home networks or in outside network environments where batteries are needed. Most sensor networks which are used outside can be used for example to process data from the environment. This data is often needed to find environmental solutions or to track information from a specific area, for instance, temperature, wind, humidity.

A battery dependent sensor network needs to stay

alive as long as possible to process the greatest amount of data for the longest time possible. In most cases it is not obvious which routing algorithm should be used to achieve the highest packet transmission and efficiency. Packet loss and wasting energy is a big issue in such a network. Finding a good solution for an efficient packet exchange algorithm is the main part which will be investigated in this paper. Typical approaches which are being used in normal networks cannot be applied here since they were not designed for energy efficiency. To find out which approach and concept is the most efficient in certain situations a simulation was created with the usage of six algorithms and three worst case scenarios. Two algorithms depend on information exchanges and the other four algorithms distribute packets following a pattern. Every algorithm was benchmarked by these parameters: Packets lost, Packets transmitted, wasted energy, wasted energy on information exchanges, nodes alive, nodes dead, almost dead nodes and overall available lifetime. The results showed that multiple output nodes do not help achieve better efficiency and that information exchanges can be really costly in most cases which result in a worse outcome than in a simple distribution algorithm which does not depend on energy lifetime information.

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