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8/10/2019 A Design and Implementation of Wireless Sensor Network Routing on Nano-Qplus Platform
1/3
A
D e s i g n a n d I m p l e m e n t a t i o n
o f
W i r e l e s s
S e n s o r
N e t w o r k
R o u t i n g
o n
N a n o - Q p l u s P l a t f o r m
H e e s e o k
C h o i , I l g o n P a r k ,
Y o u n g s a m
S h i n , S e u n g m i n
P a r k
U b i q u i t o u s
C o m p u t i n g
M i d d l e w a r e R e s e a r c h
T e a m ,
ETRI
{ c h o i h s ,
g o n ,
e s o p h i a ,
m i n p a r k } @ e t r i . r e . k r
A b s t r a c t
e c e n t a d v a n c e m e n t
i n
w i r e l e s s
t e c h n o l o g i e s
h a s
m u l t i p a t h r o u t i n g s y s t e m
f o r w i d e
a p p l i c a t i o n s
o f
w i r e l e s s
e n a b l e d t h e
d e v e l o p m e n t
o f l o w - c o s t s e n s o r n e t w o r k s .
T h e
s e n s o r
n e t w o r k s .
w i r e l e s s s e n s o r
n e t w o r k s
c a n b e u s e d
f o r v a r i o u s
a p p l i c a t i o n
a r e a s s u c h
a s
h o m e ,
h e a l t h ,
a n d r o b o t . S e n s o r n o de s
a r e s c a t t e r e d
2 .
R o u t i n g
i n
W i r e l e s s S e n s o r
N e t w o r k s
d e n s e l y
i n
a f i e l d e i t h e r c l o s e t o o r i n s i d e t h e
p h e n o m e n o n .
T h e r e f o r e , s p e c i a l
m u l t i h o p
w i r e l e s s
r o u t i n g
p r o t o c o l s
b e t w e e n
t h e s e n s o r n o d e s a n d
t h e s i n k
n o d e a r e n e e d e d .
F u r t h e r m o r e ,
A l t h o u g h
many
p r o t o c o l s
a n d
a l g o r i t h m s
h a v e
b e e n
p r o p o s e d
w i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k
r o u t i n g
p r o t o c o l s
a r e
i n f l u e n c e d
b y
f o r
t r a d i t i o n a l w i r e l e s s
a d - h o c n e t w o r k s ,
t h e y a r e n o t
w e l l
m a n y
c h a l l e n g i n g f a c t o r s
i n
t e r m s
o f
e n e r g y ,
p r o c e s s i n g ,
a n d
s u i t e d t o t h e
u n i q u e
f e a t u r e s a n d
a p p l i c a t i o n r e q u i r e m e n t s
o f
s t o r a g e c a p a c i t i e s .
We
d e v e l o p e d
a w i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k
s e n s o r
n e t w o r k s . T o
i l l u s t r a t e t h i s
p o i n t , t h e
d i f f e r e n c e s
r o u t i n g s y s t e m b a s e d o n
N a n o - Q p l u s
P l a t f o r m . The
N a n o - Q p l u s
b e t w e e n
s e n s o r
n e tw or ks a n d
a d - h o c
n e t w o r k s
a r e :
p l a t f o r m
i s
c o m p o s e d
o f n a n o
HAL
s e n s i n g
a n d
a c t u a t i n g ,
t a s k
m a n a g e m e n t ,
p o w e r
m a n a g e m e n t ,
a n d
m e s s a g e
h a n d l i n g
m o d u l e .
I n
a d d i t i o n ,
t h e
N a n o - Q p l u s p l a t f o r m
i n c l u d e s
A T m e g a l 2 8
MCU T h e n u m b e r
o f s e n s o r n o d e s
i
a s e n s o r n e t w o r k c a n b e
a n d
c c 2 4 2 0
I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4
RF
c o m m u n i c a t i o n m o d u l e .
I n
s e v e r a l o r d e r s
o f
m a g n i t u d e
h i g h e r
t h a n t h e
n o d e s
i n a n
a d - h o c
c o n s i d e r a t i o n
o f
t h e
f u n c t i o n a l a n d h a r d wa r e l i m i t a t i o n
o f t h e
n e t w o r k .
N a n o - Q p l u s p l a t f o r m , w e
d e v e l o p e d e n e r g y
e f f i c i e n t
r o u t i n g
*
S e n s o r
n o d e s a r e
d e n s e l y
d e p l o y e d .
s y s t e m
b a s e d o n t h e
N a n o - Q p l u s p l a t f o r m .
S e n s o r n o d e s
a r e p r o n e
t o f a i l u r e s .
T h e
t o p o l o g y
o f a s e n s o r
n e t w o r k
c h a n g e s v e r y f r e q u e n t l y .
K e y w o r d s
W i r e l es s S e n s o r
N e t w o r k ,
S e n s o r
N e t w o r k
.
S e n s o r
n o d e s
m a i n l y
u s e a
b r o a d c a s t
c o m m u n i c a t i o n
R o u t i n g , N a n o - Q p l u s
p a r a d i g m , w h e r e a s
m o s t a n - h o c
n e t w o r k s a r e
b a s e d o n
1 .
I n t r o d u c t i o n
p o i n t - t o - p o i n t
c o m m u n i c a t i o n s .
S e n s o r
n o d e s
a r e l i m i t e d i n p o w e r ,
c o m p u t a t i o n a l c a p a c i t i e s ,
a n d
m e m o r y .
R e c e n t
a d v a n c e m e n t
i n
w i r e l e s s
c o m m u n i c a t i o n s a n d
.
S e n s o r
n o d e s
ma y
n o t
h a v e
g l o b a l
i d e n t i f i c a t i o n
( I D )
e l e c t r o n i c s h a s e n a b l e d t h e
d e v e l o p m e n t
o f
l o w - c o s t ,
b e c a u s e o f
t h e l a r g e
a m o u n t o f o v e r h e a d
a n d l a r g e
n u m b e r o f
l o w - p o w e r , m u l t i f u n c t i o n a l s e n s o r n o d e s
t h a t
a r e
s m a l l i n s i z e
s e n s o r s .
a n d
c o m m u n i c a t e
w i th e ac h o t h e r
i n s h o r t d i s t a n c e s .
T h e s e
t i n y
s e n s o r
n o d e s ,
w h i c h
c o n s i s t o f
s e n s i n g ,
d a t a
p r o c e s s i n g , A s
i l l u s t r a t e d a b o v e ,
t h e
c o m m u n i c a t i o n
b e t w e e n
t w o
s e n s o r
a n d
c o m m u n i c a t i n g c o m p o n e n t s ,
l e v e r a g e
t h e i d e a
o f
w i r e l e s s
n o d e s i n
WSN a r e g e n e r a l l y
r e s t r i c t e d
d u e
t o b a t t e r y s i z e ,
s e n s o r
n e t w o r k s .
W i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k s
r e p r e s e n t
a
m e m o r y
s i z e b y
n o d e s i z e ,
p r o c e s s i n g
c a p a b i l i t y ,
s i g n i f i c a n t
i m p r o v e m e n t
o v e r
t r a d i t i o n a l
s e n s o r s [ 1 ] .
S u c h
c o m m u n i c a t i o n d i s t a n c e b e t w e e n s e n s o r
n o d e s . T h e r e f o r e ,
t h e
w i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k s a r e
a p p l i c a b l e
t o t h e
a r e a s
o f
h o m e ,
c o m m u n i c a t i o n
b e t w e e n s e n s o r n o d e s r e q u i r e s
c o n s i d e r i n g o f
h e a l t h ,
a n d
r o b o t . I n
h e a l t h ,
f o r
e x a m p l e ,
s e n s o r
n o d e s c a n b e
m a x i m i z i n g
e n e r g y
e f f i c i e n c y ,
i m p r o v i n g t h e
r e l i a b i l i t y o f
d e p l o y e d
t o m o n i t o r
p a t i e n t s
a n d a s s i s t d i s a b l e d
p a t i e n t s .
p a c k e t
t r a n s m i s s i o n ,
m a i n t a i n i n g
m i n i m i z e d
r o u t i n g
S e n s o r
n o d e s
a r e s c a t t e r e d
d e n s e l y
i n a f i e l d e i t h e r
c l o s e
t o
o r
i n f o r m a t i o n , r e d u c i n g
t h e c o m p l e x i t y
o f
l g o r i t h m s
b e s i d e s
i n s i d e t h e p h e n o m e n o n .
T h e r e f o r e ,
s p e c i a l
m u l t i h o p
w i r e l e s s
b a s i c f u n c t i o n s o f
r o u t i n g [ 6 , 7 , 8 ] .
r o u t i n g p r o t o c o l s
b e t w e e n
t h e
s e n s o r
n o d e s a n d
t h e s i n k
n o d e
a r e
n e e d e d .
F u r t h e r m o r e ,
w i r e l e s s s e n s o r
n e t w o r k
r o u t i n g
. R o u t i n g
c o n s i d e r i n g e n e r g y
e f f i c i e n c y
-
t h i s
c a n b e
p r o t o c o l s
a r e i n f l u e n c e d
b y m a n y c h a l l e n g i n g
f a c t o r s i n t e r m s
u n d e r s t o o d f r o m
t w o
v i e w s .
O n e
i s r e d u c i n g
e n e r g y
o f
e n e r g y ,
p r o c e s s i n g ,
a n d
s t o r a g e
c a p a c i t i e s .
c o n s u m p t i o n
i t s e l f
t h r o u g h
t r a n s m i t t i n g d a t a
a c c o r d i n g t o a
We
d e v e l o p e d
s e n s o r
n e t w o r k
r o u t i n g s y s t e m
b a s e d
on
s h o r t e s t
p a t h . T h e o t h e r i s
e v e n l y
d i s t r i b u t i n g e n e r g y
N a n o - Q p l u s
p l a t f o r m [ 2 ] .
T h e
N a n o - Q p l u s
p l a t f o r m
i s
c o n s u m p t i o n .
A c c o r d i n g
t o
t h e
a p p l i c a t i o n
c h a r a c t e r i s t i c s ,
t h e
c o m p o s e d
o f n a n o
H A L
f o r
a b s t r a c t i n g
t h e h a r d w a r e
p a r t ,
d i f f e r e n t a p p r o a c h
i s r e q u i r e d .
s e n s i n g
a n d a c t u a t i n g , t a s k
m a n a g e m e n t ,
p o w e r
m a n a g e m e n t ,
.
R o u t i n g
c o n s i d e r i n g r e l i a b l e
d a t a t r a n s m i s s i o n - t h e
a c c u r a t e
a n d
m e s s a g e h a n d l i n g m o d u l e .
I n a d d i t i o n ,
t h e N a n o - Q p l u s a n d r e s i l i e n t d a t a
t r a n s m i s s i o n i s
c o n s i d e r e d m o r e i m p o r t a n t l y
p l a t f o r m
i n c l u d e s
ATm eg al 28 M CU [3 ] a n d c c 2 4 2 0 [ 4 ] r a t h e r
t h a n e n e r g y
e f f i c i e n c y . M u l t i p a t h r o u t i n g i s
o f t e n
u s e d
I E E E 8 O 2 . 1 5 . 4 [ 5 ] RF
c o m m u n i c a t i o n m o d u l e .
B a s e d o n t h e
t o
e n h a n c e
t h e r e l i a b i l i t y o f
WSNs.
N a n o - Q p l u s p l a t f o r m , we
d e v e l o p e d e n e r g y e f f i c i e n t
I S B N
8 9 - 5 5 1 9 -
1 2 9 - 4 - 5 2 8 -
F e b .
. 2 0 - 2 2 ,
2006
I C A 0 T 2 0 0 6
8/10/2019 A Design and Implementation of Wireless Sensor Network Routing on Nano-Qplus Platform
2/3
I n
s u m m a r y ,
r o u t i n g
p r o t o c o l s a r e o f t e n
s t u d i e d t h a t u s e
T h e
SS N
i s c o m p o s e d
o f f o u r b l o c k s : M a i n , B a s e , S e n s o r ,
a n d
m u l t i p l e
p a t h s r a t h e r
t h a n a s i n g l e
p a t h i n o r d e r
t o e n h a n c e A c t u a t o r .
T h e
M a i n b l o c k
h a s A T m e g a l 2 8
m i c r o c o n t r o l l e r
n e t w o r k
p e r f o r m a n c e .
T h e r e a s o n s f o r c l a s s i c a l
m u l t i p a t h a n d C C 2 4 2 0
I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4
c o m p l i a n t
RF t r a n s c e i v e r . T h e
r o u t i n g a r e :
B a s e
b l o c k i s u s e d
f o r
A n c h o r
n o d e
w i t h R S - 2 3 2 s e r i a l
I / F ,
p a r a l l e l
I / O
a n d
e x t e r n a l p o w e r
s o u r c e . F o r s e n s i n g
o f
p h y s i c a l
L o a d b a l a n c i n g
-
t r a f f i c b e t w e e n
a s o u r c e - d e s t i n a t i o n
p a i r e n v i r o n m e n t ,
t h e
S e n s o r
b l o c k h a s s e v e r a l
s e n s o r
e n t i t i e s ,
s u c h
c a n
b e
d i s t r i b u t e d
a c r o s s
m u l t i p l e ( p a r t i a l l y o r c o m p l e t e l y )
a s
l i g h t , h u m i d i t y , t e m p e r a t u r e ,
a n d
u l t r a s o u n d .
T h e A c t u a t o r
d i s j o i n t p a t h s
b l o c k
i s m a d e
u p
s e v e r a l e l e c t r i c a l
s w i t c h e s
( r e l a y s )
a n d
c a n
R e l i a b l e
d a t a
d e l i v e r y
t h e
p o s s i b i l i t y
o f
r e l i a b l e
d e l i v e r y
b e c o m b i n e d
w i t h
e l e c t r i c
a p p l i a n c e s
i n
o r d e r
t o
t u r n
O f f / O n
c a n
b e i n c r e a s e d
t h r o u g h
t r a n s m i t t i n g
d a t a a c r o s s m u l t i p l e
p o w e r .
I n
c a s e o f
n o r m a l
a p p l i c a t i o n ,
t h e
s e n s o r n o d e
i s
p a t h s
p o w e r - s u p p l i e d
b y t w o
AA
3 . 3
b a t t e r i e s .
3 . N a n o - Q p l u s
P l a t f o r m
R F . * o d u i i
a b
B - i n
N l e r e
c a n
t r o l l e r
( m e
U
c C 2 4 l
t m a
a 1
2 8
T h e
N a n o - Q p l u s p l a t f o r m [ 6 ]
c o n s i s t s o f
a
o p e r a t i n g s y s t e m
l c
m
1
f o r WSN
a n d
s e n s o r
h ar dw a r e . S e n s o r
n o d e s
i n c l u d i n g
F t
ATmegal28
MCU
r e q u i r e
a
o p e r a t i n g
s y s t e m
f o r s e n s i n g ,
p r o c e s s i n g ,
a n d w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n . T h e sensor n o d e i s
M o
d
u
* |
A
r
n
L
m a d e
u p
o f
f o u r b a s i c
c o m p o n e n t s
s u c h as a
s e n s i n g
u n i t , a
p r o c e s s i n g
u n i t ,
a
t r a n s c e i v e r u n i t ,
a n d a
p o w e r
u n i t .
S u b s e q u e n t l y ,
t h e
N a n o - Q p l u s
p l a t f o r m
i s
d e s c r i b e d
i n
m o re
___
D
d e t a i l .
B a s e l o d u u r l e
3 . 1 S o f t w a r e :
t h e N a n o - Q p l u s
O p e r a t i n g
S y s t e m
F i g u r e
2 .
S e n s o r Node Hardware A r c h i t e c t u r e
A s s h o w n
i n F i g u r e
1 ,
t h e
a r c h i t e c t u r e
o f t h e N a n o - Q p l u s
r e s e m b l e s
a
c l a s s i c a l m o d u l a r a n d
l a y e r e d
d e s i g n a n d c o n s i s t s
4 . D e s i g n o f R o u t i n g
P r o t o c o l
o f
d y n a m i c a l l y - l o a d e d
m o d u l e s
i n c l u d e d i n
h a r d w a r e ,
N a n o - O S , a n d a p p l i c a t i o n p a r t s
r e s p e c t i v e l y .
T h e h a r d w a r e We
d e s i g n e d a
r o u t i n g
p r o t o c o l
w i t h
f o c u s i n g o n
e n e r g y
p a r t
i s
c o m p o s e d o f
MCU
u s i n g
A T m e g a l 2 8 ,
RF
m o d u l e ,
t h a t
e f f i c i e n c y f o r
e x t e n d i n g
n e t w o r k
l i f e t i m e ,
r o b u s t
n e t w o r k
i s C C 2 4 2 0 f o r
w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n ,
a n d t o p o l o g y ,
a n d r e l i a b l e d a t a
t r a n s m i s s i o n . A s a
r e s u l t ,
we
S e n s o r s / A c t u a t o r s . T h e
N a n o - O S
p a r t
h a s a r o l e a s
k e r n e l
d e s i g n e d a n E n e r g y - A w a r e
M u l t i p a t h
R o u t i n g
p r o t o c o l
s c h e d u l e r a n d n e t w o r k
p r o t o c o l
s t a c k
f o r h a n d l i n g RF
( E A M R ) .
T h e
c h a r a c t e r i s t i c s
o f
t h e d e s i g n e d r o u t i n g p r o t o c o l
m e s s a g e s ,
a n d
i t
h a v e
a
d e v i c e
d r i v e r
m o d u l e s ,
c a l l e d
a s
nHAL
a r e a s
f o l l o w i n g s :
f o r
a b s t r a c t i n g t h e h a r d w a r e
p a r t .
F u r t h e r m o r e ,
t h e
N a n o - O S
p a r t
a l s o o f f e r s t h e
s y s t e m
A P I s
f o r c o n v e n i e n t
d e v e l o p m e n t s
4 . 1 E n e r g y E f f i c i e n c y
f o r E x t e n d i n g
N e t w o r k
L i f e t i m e
o f WSN
a p p l i c a t i o n s
t o s e n s o r n e t w o r k i n g
p r o g r a m m e r s .
I n
t h e
e n d ,
t h e
a p p l i c a t i o n
p a r t c o n s i s t s o f o n e
o r
m o r e
m o d u l e s
EAMR c o n s i d e r s
c u r r e n t
e n e r g y l e v e l s o f s e n s o r
n o d e s w h e n
i n t e r a c t i n g
v i a s y s t e m
A P I s w i t h
N a n o - O S
p a r t .
i t e s t a b l i s h e s r o u t i n g p a t h s
f r o m
s o u r c e s
t o
d e s t i n a t i o n s .
source n o d e
b r o a d c a s t s
a r o u t e
r e q u e s t
m e s s a g e
( R R E Q )
i n
S e / l A u r
o r d e r
t o
f i n d
a r o u t i n g
p a t h
f o r a
d e s t i n a t i o n n o d e . T h e n n e x t
RuteA P
R o u t e r
A p p t A p l i c t i o n
n o d e s
h a v i n g
r e c e i v e d
t h e
RREQ
m e s s a g e c o n t i n u o u s l y
f o r w a r d i t a f t e r c h e c k i n g
t h e i r own
e n e r g y v a l u e . When n e x t
S y s t e m A P I s
n o d e s
f o r w a r d t h e
R R E Q m e s s a g e , t h e y
f o r w a r d
i t a f t e r
w a i t i n g
f o r
f o r w a r d i n g
d e l a y
t i me a c c o rd in g t o
t h e i r e n e r g y
l e v e l .
N a n o - O S
T h e r e f o r e ,
n o d e s
h a v i n g
m o r e e n e r g y f o r wa r d R R E Q
p a c k e t
m o r e
q u i c k l y
t h a n n o d e s
h a v i n g l e s s
e n e r g y . Due t o
t h i s
a p p r o a c h ,
n o d e s
h a v i n g h i g h e n e r g y
v a l u e c a n
b e s e l e c t e d
i n t e r m s o f e n e r g y
e f f i c i e n c y d u r i n g
e s t a b l i s h i n g a
r o u t i n g p a t h
H a r d w a r e
f r o m s o u r c e n o d e t o d e s t i n a t i o n n o d e . T h e r e f o r e , EAMR
c a n
e x t e n d w i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k s l i f e t i m e
b y
a c q u i r i n g
t w o
F i g u r e
1 . N a n o - Q p l u s OS
S o f t w a r e
A r c h i t e c t u r e
e n e r g y
e f f i c i e n t
r o u t i n g
p a t h s .
I n a d d i t i o n , i f
f i r s t
p a t h s
e n e r g y
l e v e l
f a l l s b e l o w t h r e s h o l d
v a l u e , f i r s t
p a t h
i s r e p l a c e d w i t h s e c o n d p a t h .
T h i s r e s u l t s i n
3 . 2
H a r d w a r e :
S m a r t S e n s o r N o d e
e x t e n d i n g l i f e t i m e t h r o u g h
e q u a l i z i n g n o d e s
e n e r g y
u s a g e .
T h e s e n s o r
h a r d w a r e
w h i c h
i s c a l l e d
S m a r t S e n s o r
N o d e
( S S N ) f o c u s e s o n
l o w - c o s t , l o w - p o w e r , a n d h i g h - m o d u l a r i t y .
I S B N 8 9 - 5 5 1 9 - 1 2 9 - 4
- 52 9
- F e b .
2 0 - 2 2 , 2 0 0 6
I C A 0 T 2 0 0 6
8/10/2019 A Design and Implementation of Wireless Sensor Network Routing on Nano-Qplus Platform
3/3
4 . 2 R o b u s t N e t w o r k T o p o l o g y
S e n d e r
t h i s m o d u l e
p e r f o r m s
t h e f u n c t i o n t r a n s f e r r i n g
s e n s i n g d a t a t o
s i n k
n o d e .
T h e S e n d e r p r o v i d e s A P I s f o r d a t a
EAMR s u p p o r t s a
m u l t i p a t h
r o u t i n g b y e s t a b l i s h i n g t w o t r a n s m i s s i o n
t o a p p l i c a t i o n
l a y e r .
d i s j o i n t
r o u t i n g
p a t h s . I n a d d i t i o n , EAMR g u a r a n t e e s t h e
R e c e i v e r -
t h i s i s
a m o d u l e
i m p l e m e n t i n g
A P I s
p r o v i d e d
t o
d i s j o i n t n e s s b e t w e e n f i r s t r o u t e a n d s e c o n d r o u t e f o r
s a t i s f y i n g
a p p l i c a t i o n l a y e r ,
w h i c h
i s
p e r f o r m e d
o n
s i n k n o d e . I f
t h e
d a t a
r o b u s t n e t w o r k t o p o l o g y . I f
a
n o d e
r e c e i v e s t h e s a m e
R R E Q
f r o m s o u r c e n o d e
a r e r e c e i v e d ,
t h e R e c e i v e r p u t s t h e m
i n t o
m e s s a g e p a c k e t w h e n i t e s t a b l i s h e s
r o u t e s , i t d i s c a r d s
t h e
s a m e i n t e r f a c e
b u f f e r
a n d
i t s e n d s ACK t o s o ur c e n o de .
R R E Q m e s s a g e p a ck et w it h ou t f o r wa r di n g i t
t o
n e x t
n o d e s .
R e c e i v e r E v e n t H a nd l e r
-
I f e v e n t s o c c u r a t
t h e
N I A C
l a y e r ,
Due
t o
n o d e s
f a u l t
o r
e n e r g y
e x h a u s t i o n ,
s e n s o r
n e t w o r k
R e c e i v e r
E v e n t H an d l e r
s t o r e s
i t
o n
t a s k
q u e u e
f o r
R e c e i v e r
t o p o l o g y i s c h a n g e a b l e .
S i n c e i t r e p l a c e m i s s i n g p a t h
w i t h E v e n t H an dl e r t o p r o c e s s t h e e v e n t s a c c o r d i n g
t o t h e
b a c k u p
p a t h
i n
c a s e
o f m i s s i n g
p a t h , t h e r o b u s t n e s s o f n e t w o r k m e s s a g e s t y p e .
t o p o l o g y
a r e s a t i s f i e d
b y q u i c k l y r e c o n s t r u c t i n g n e t w o r k
Q u e u e
M a n a g e r - t h e d a t a s t r u c t u r e o f t a s k
q u e u e i s
c i r c u l a r
t o p o l o g y .
I n a d d i t i o n , EAMR
e n a b l e s t h e
d i s t r i b u t i o n o f q u e u e , a n d a l l
e v e n t s
a r e
p r o c e s s e d v i a t a s k q u e u e .
I f t h e r e
a r e
e n e r g y
c o n s u m p t i o n
o v e r o v e r a l l n o d e s .
e v e n t s
t o
b e p r o c e s s e d , t h e y
a r e
p u s h e d i n t o
t a s k
q u e u e .
T h e n ,
a
p r o c e s s i n g
m o d u l e
p r o c e s s e s
t h e m .
T h e Q u e u e M a n a g e r
4 . 3
R e l i a b l e
D a t a
T r a n s m i s s i o n
p e r f o r m s w o r k s
s u c h
a s
p u s h i n g
d a t a i n t o
q u e u e
a n d p o p p i n g
d a t a f r o m q u e u e .
I n
o r d e r
t o a c h i e v e r e l i a b l e d a t a
t r a n s m i s s i o n ,
EAMR
u s e s
R o u t i n g
M a n a g e r
t h i s m o d u l e
p r o c e s s e s
m e s s a g e s
o f
t a s k
t h e m e c h a n i s m s e n d i n g ACK
i n
r e s p o n s e o f t r a n s m i t t e d q u e u e
u s i n g r o u t i n g t a b l e
a n d
EAMR
c h e c k e r . T h i s i s
s e n s i n g
d a t a .
A
s e n s o r n o d e w a i t i n g f o r ACK a f t e r
c o m p o s e d
o f
r o u t i n g t a b l e m a n a g e r ,
m e s s a g e p r o c e s s o r ,
t r a n s m i t t i n g
t h e
d a t a
s e t s ACK t i m e o u t
a f t e r
t r a n s m i t t i n g f o r w a r d i n g m o d u l e , r e l a y i n g
m o d u l e , a n d b r o ad c as t h a nd l er
s e n s i n g
d a t a ,
a n d
w i t
f o r
t h e
ACK.
I f
t h e
s e n s o r
n o d e
r e c e i v e s
b r o a d c a s t i n g
m e s s a g e s
t o
n o d e s .
t h e ACK
w i t h i n
t h e ACK
t i m e o u t ,
i t t r a n s m i t s new s e n s i n g
EAMR
C h e c k e r
C o m p a r e d
w i t h
AODV
EAMR d e p e n d s
d a t a .
I f t h e s e n s o r n o d e
d o e s n t r e c e i v e t h e A C K
w i t h i n t h e o n d e l a y
t i m e b y e a c h n o d e s
e n e r g y
v a l u e .
T o
d o t h i s , MR
ACK t i m e o u t ,
i t
c o n s i d e r s
i t
a s
t r a n s m i s s i o n
e r r o r .
I n
t h i s c a s e , i s c o m p o s e d o f a n E n e r g y E s t i m a t o r a n d
a D e l a y
E s t i m a t o r .
i t r e t r a n s m i t s t h e d a t a .
T h e E n e r g y E s t i m a t o r
e v a l u a t e s n o d e s e n e r g y l e v e l ,
a n d
t h e
I n
a d d i t i o n ,
i f
d a t a
t r a n s m i s s i o n t o n e x t
h o p
f a i l s
d u e t o
D e l a y
E s t i m a t o r d e t e r m i n e s d el ay v al u e
b y i n h e r e n t l a z i n e s s
n o d e s f a u l t o r e n e r g y
e x h a u s t i o n ,
t h e n o d e s e n d s a n e r r o r r e p r e s e n t i n g
o v e r a l l
s e n s o r
n e t w o r k
e n e r g y s t a t u s .
D u e
t o t h i s
m e s s a g e
p a c k e t t o s o u r c e
n o d e . T h e n s o u r c e n o d e r e c e i v i n g a p p r o a c h ,
n o d e s
h a v i n g
h i g h e n e r g y
v a l u e c a n b e
s e l e c t e d i n
t h e e r r o r
m e s s a g e
r e s e n d s i t w i t h
u s i n g
s e c o n d
p a t h . T h e r e f o r e ,
t e r m s o f
e n e r g y
e f f i c i e n c y d u r i n g
e s t a b l i s h i n g a r o u t i n g
p a t h
t h e
r e l i a b i l i t y
o f
d a t a t r a n s m i s s i o n i s
g u a r a n t e e d . f r o m s o u r c e
n o d e t o d e s t i n a t i o n n o d e
5 .
D e v e l o p m e n t
o f WSN R o u t i n g S y s t e m b a s e d o n
6 . C o n c l u s i o n
t h e
N a n o - Q p l u s
P l a t f o r m
We
d e v e l o p e d
o u r
s e n s o r
n e t w o r k r o u t i n g
s y s t e m o n t h e
We
d e v e l o p e d
o u r s e n s o r n e t w o r k
r o u t i n g
p r o t o c o l o n t h e
N a n o - Q p l u s p l a t f o r m .
O u r
r o u t i n g
s y s t e m s u p p o r t s
N a n o - Q p l u s
p l a t f o r m . T h e d e v e l o p e d r o u t i n g
s y s t e m s u p p o r t s
e n e r g y - a w a r e
m u l t i p a t h
r o u t i n g
f o r
e n e r g y
e f f i c i e n c y
a n d
e n e r g y - a w a r e m u l t i p a t h r o u t i n g
f o r e n e r g y
e f f i c i e n c y a n d
r e s i l i e n t d a t a
t r a n s m i s s i o n . I n f u t u r e , w e w i l l
i m p r o v e
o u r
r e s i l i e n t d a t a
t r a n s m i s s i o n .
F i g u r e 3 r e p r e s e n t s t h e
s t r u c t u r e
o f r o u t i n g s y s t e m
b a s e d
o n t h e
N a n o - Q p l u s p l a t f o r m ,
e v a l u a t e
o u r
r o u t i n g
s y s t e m .
t h e
p e r f o r m a n c e
o f t h e
s y s t e m .
R E F E R E N C E S
u ,
S a b r n d
i .
- ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ [ 1 ] A k y i l d i z ,
I . F . ,
S u , w . , S a n k a r a s u b r a m a n i a m ,
Y . , a n d
c a y i r c i , E . ,
; A
S u r v e y
on s e n s o r
N e t w o r k s ,
IEEE
C o m m u n i c a t i o n s
M a g a z i n e ,
A u g u s t
2 0 0 2 ,
p p .
1 0 2 - 1 1 4 .
i777777=
_
i
i - _ _ i i [ ]
E m b e d d e d S/W R e s e a r c h
D i v i s i o n , E T R I ,
h i t t
p : / l u s . o r k r
[ 3 ]
AVR
8 b i t
R I S C
p r o c e s s o r ,
h t t p : / / w w w . a t m e l . c o m / p r o d u c t s / A V R
[ 4 ] C h i p c o n
CC2420 R a d i o
D a t a s h e e t ,
h t t p : / / w w w . c h i p c o n . c o m I f i l e s / C C 2 4 2 0 _ D a t a _ S h e e t
1 _ 3 . p d f
[ 5 ]
J o s e
A .
G u t i e r r e z e t
a l ,
I E E E
8 0 2 . 1 5 . 4 :
A
D e v e l o p i n g
S t a n d a r d f o r
L o w - P o w e r
L o w - C o s t W i r e l e s s
P e r s o n a l
A r e a
n e t w o r k s ,
IEEE
N e t w o r k ,
2 0 0 1 .
[ 6 ]
A l - K a r a k i ,
J . N .
a n d K a m a l
A . E . ,
R o u t i n g
T e c h n i q u e s
i n W i r e l e s s
S e n s o r
N e t w o r k s :
A
S u r v e y ,
IEEE
W i r e l e s s
C o m m u n i c a t i o n s ,
D e c e m b e r
2 0 0 4 ,
p p . 6 - 2 8 .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g
[ 7 ]
G a n e s a n , D . G o v i n d a n , R . , S h e n k e r ,
S . ,
a n d E s t r i n , D . , H i g h l y - R e s i l i e n t ,
, - |~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ E n e r g y - E f f i c i e n t M u l t i p a t h R o u t i n g i n W i re l e s s S e ns o r N e t w o r k s , ACM
SIG MOBILE
M o b i l e C o m p u t i n g
a n d
C o m m u n i c a t i o n , v o l . 5 ,
I s s u e
4 ,
WOctober
2 0 0 1 .
F i g u r e 3 . S t r u c t u r e
o f W i r e l e s s S e n s o r N e t w o r k R o u t i n g
S y s t e m
[ 8 ] D e , S . ,
Q i a o ,
C . ,
a n d W u ,
H . , M e s h e d M u l t i p a t h
R o u t i n g :
A n E f f i c i e n t
S t r a t e g y i n S e n s o r N e t w o r k s , P r o c e e d i n g s o n
I E E E
WCNC
v o l . 3 ,
M a r c h 2 0 0 3 , p p . 1 9 1 2 - 1 9 1 7 .
I S B N 8 9 - 5 5 1 9 - 1 2 9 - 4 - 53 0 - F e b . 2 0 - 2 2 , 2 0 0 6
I C A 0 T 2 0 0 6