Modelling and evaluation of the end to end delay in WSN - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

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).
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Dates et versions

tel-01241044 , version 2 (09-12-2015)
tel-01241044 , version 1 (29-03-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01241044 , version 2

Citer

Francois Despaux. Modelling and evaluation of the end to end delay in WSN. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Université de Lorraine, 2015. English. ⟨NNT : 2015LORR0100⟩. ⟨tel-01241044v2⟩
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