Wave: a Distributed Scheduling Algorithm for Convergecast in IEEE 802.15.4e Networks (Extended Version)

Résumé : Les réseaux de capteurs sans fil jouent un rôle majeur pour la collecte de données dans les environnements industriels. Parmi les exigences industrielles visées, nous pouvons citer 1) le déterminisme et les latences de collecte bornées supérieurement, 2) le débit et 3) la robustesse vis-à-vis des interférences. La norme IEEE 802.15.4 classique, qui a été conçue pour les réseaux avec pertes et contraintes énergétiques (ou Low power Lossy Networks, LLNs), ne répond que partiellement à ces exigences. C'est pourquoi l'amendement IEEE~802.15.4e a été proposé récemment. Cet amendement propose un mode d'utilisation TSCH (Time Slotted Channel Hopping) combinant l'accès au médium par slots temporels et le saut de fréquence. La couche MAC orchestre les accès au médium des noeuds du réseau selon un ordonnancement donné. Néanmoins, l'amendement ne spécifie pas comment cet ordonnancement est calculé. Le propos de ce papier est d'offrir un algorithme distribué d'assignation conjointe de fr\équences et de slots temporels pour la collecte dans les LLNs, dénommé Wave. Cet ordonnancement vise à minimiser le temps de collecte en r\éduisant le nombre de slots temporels assignés à l'ensemble des noeuds du réseau. De plus, Wave assure l'absence de transmissions conflictelles dans l'ordonnancement fourni. Dans un tel ordonnancement, un noeud est réveillé uniquement pendant ses slots de transmissions et ceux de ses enfants dans le graphe de routage de la collecte. Ainsi, l'efficacité énergétique est assurée. Dans ce papier, nous décrivons en détails le fonctionnement de Wave, mettant en exergue ses caractéristiques (support du trafic hétérogène, support d'un puits de données avec de multiples interfaces de communication) et ses propriétés en termee de d\élais et de la taille des buffers. Nous discutons ses caract\éristiques en regard d'un algorithme d'ordonnancement centralisé tel que TMCP et d'un algorithme distribué tel que DeTAS. Les résultats de simulations démontrent une meilleure performance de Wave par rapport à TMCP. Enfin, puisque dans un environnement industriel plusieurs graphes de routage peuvent cohabiter, nous étudions comment Wave assure cette coexistence.
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Rapport
[Research Report] RR-8661, Inria. 2015, pp.32
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Contributeur : Pascale Minet <>
Soumis le : mardi 6 janvier 2015 - 13:52:56
Dernière modification le : samedi 17 septembre 2016 - 01:36:45
Document(s) archivé(s) le : mardi 7 avril 2015 - 11:20:31

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Ridha Soua, Pascale Minet, Erwan Livolant. Wave: a Distributed Scheduling Algorithm for Convergecast in IEEE 802.15.4e Networks (Extended Version). [Research Report] RR-8661, Inria. 2015, pp.32. 〈hal-01100420〉

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