Systemsoftware und Verteilte Systeme

Konzeption und Implementierung eines Rahmenwerkes für Replikationsstrategien in Sensornetzwerken

 

Diplomarbeit

Abgeschlossen am 30.11.2010 von Christoph Korinke.

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Themengebiete

  • Datenreplikation in Sensornetzwerken

Hintergrund

Messaufgaben mit Sensornetzwerken bei denen die Basistation nicht ständig mit dem Sensornetzwerk verbunden ist (z.B. Vulkan- oder Gletscherbeobachtung) , erfordern die Speicherung der Messwerte im Netzwerk bis zur Abholung der Daten. Da die Wahrscheinlichkeit für Fehler innerhalb von Sensornetzen größer als in klassischen drahtgebundnen Systemen ist, müssen die Messdaten im Sensornetzwerk repliziert werden. Datenreplikation wird eingesetzt, um ein eventuelles Fehlschlagen von Zugriffen auf dringend benötigte Daten möglichst auszuschliessen (hohe Zugriffsverfügbarkeit), aber auch um die Zugriffszeiten auf diese Daten zu reduzieren. Die notwendigen Ressourcen, um genügend Redundanz zu erzeugen, stehen in Sensornetzerken aber nur begrenzt zur Verfügung. Während in klassischen drahtgebunden Systemen die Energie eine untergeordnete Rolle spielt, ist sie in Sensornetzen der entscheidende Faktor für die Lebensdauer des gesamten Netzwerks. Ein auf Sensornetzerke spezialisierter Simulator ist TOSSIM, der speziell für das Sensornetzwerkbetriebssystem TinyOS entwickelt wurde. Mit der Erweiterung PowerTOSSIMz ist es möglich, den Energieverbrauch von Netzwerkprotokollen und damit die Lebensdauer der Sensorknoten simulativ zu bestimmen. Spezielle Replikationsverfahren für Sensornetzwerke existieren aber noch nicht, so dass, vorhandene Replikationsverfahren für drahtgebundene Systeme an Sensornetzwerke angepasst werden müssen.

Aufgabenbeschreibung

Die Aufgabe, die im Rahmen der Arbeit gelöst werden soll, ist die analytische und simulative Untersuchung von verschieden bekannten Replikationsverfahren, mit dem Ziel Ihren Energieverbrauch und Ihre Verfügbarkeit in Sensornetzwerken zu ermitteln. Hierzu müssen bekannte Replikationsverfahren (z.B. quorenbasierte) prototypisch im Simulator TOSSIM/ PowerTOSSIMz implementiert/angepasst und untersucht werden. Die Architektur der Implementierung sollte so gewählt werden, dass ein Austauschen des Replikationsverfahren einfach möglich ist.

Vorkenntnisse

  • Kenntnisse in C/C++ sowie im Bereich Betriebssysteme und verteilte Systeme sind wünschenswert.

Kommentar

Die Arbeit enthält praktische Anteile.