Modelling and evaluation of the end to end delay in WSN
Modélisation et évaluation des délais de bout-en-bout dans les réseaux de capteurs
Résumé
In this thesis, we propose an approach that combines both measurements and analytical approaches for infering a Markov chain model from the MAC protocol execution traces
in order to be able to estimate the end to end delay in multi-hop transmission scenarios. This approach allows capturing the main features of WSN. Hence, a suitable Markov chain for modelling
the WSN is infered. By means of an approach based on frequency domain analysis, end to end delay distribution for multi-hop scenarios is found.
This is an important contribution of our approach with regard to existing analytical approaches where the extension of these models for considering multi-hop scenarios is not possible due to the fact that the arrival
distribution to intermediate nodes is not known. Since local delay distribution for each node is obtained by analysing the MAC protocol execution traces for a given traffic scenario, the obtained model
(and therefore, the whole end to end delay distribution) is traffic-dependant. In order to overcome this problem, we have proposed an approach based on
non-linear regression techniques for generalising our approach in terms of the traffic rate. Results were validated for different MAC protocols (X-MAC, ContikiMAC, IEEE 802.15.4) as well as a well-known
routing protocol (RPL) over real test-beds (IOT-LAB).
Dans cette thèse, nous proposons une novelle approche pour modéliser et estimer les délais de bout-en-bout dans les réseaux de capteurs sans-fil (WSN). Notre approche combine les approches analytique
et expérimentale pour inférer un modèle Markovien modélisant le comportement d'un protocole de contrôle d'accès au médium (MAC) exécuté sur les noeuds d'un réseau de capteurs.
A partir de ce modèle Markovien, le délai de bout en bout est ensuite obtenu par une approche analytique basée sur une analyse dans le domaine fréquentiel pour calculer la probabilité de distribution de délais
pour un taux d'arrivée spécifique. Afin d’obtenir une estimation du délai de bout en bout, indépendamment du trafic en entrée, la technique de régression non-linéaire est utilisée à un ensemble
d’échantillons limités. Cette approche nous a permis de contourner deux problèmes: 1) la difficulté d'obtenir un modèle Markovien du comportement d’un protocole MAC en tenant compte son implémentation réelle,
2) l'estimation du délai de bout-en-bout d’un WSN multi-sauts. L'approche a été validée sur un testbed réel (IOT-LAB) et pour plusieurs protocoles (X-MAC, ContikiMAC, IEEE 802.15.4) ainsi que pour un protocole de routage (RPL).
Loading...