روشي توزيع شده براي زمان‌بندي سلول در شبكه هاي بي سيم مبتني بر 802.15.4e با هدف كاهش تأثير پديده قيفي

A distributed mechanism for cell scheduling to reduce funneling effect in 802.15.4e-based wireless networks

استاندارد 802.15.4e براي افزايش قابليت اطمينان به هنگام انتقال بسته­ها در زيرلايه كنترل دسترسي و براي استفاده در شبكه­هاي كم‌توان و مستعد خطا نظير شبكه­هاي حسگر بي­سيم ارائه شده است. امكان استفاده از كانال­هاي متعدد غيرهمپوشان در اين استاندارد، احتمال رخداد تصادم بين فرستنده­ها را كاهش مي­دهد كه اين نيز به­نوبه خود باعث افزايش كيفيت سرويس در شبكه و بـالاخـره كاهش مصرف انرژي مي­شود. مكانيسم TSCH در اين استاندارد هر گره حسگر را قادر مي­سازد تا با بهره­گيري از الگوي پرش فركانسي، ارسال بسته داده خود را بر روي يك كانال خاص و در يك اسلات زماني معين زمان‌بندي كند. بااين‌حال نحوه­ تخصيص كانال/اسلات و الگوريتم زمان‌بندي آن در استاندارد مذكور مشخص نشده است. در اين مقاله، يك مكانيسم زمان‌بندي اسلات/كـانـال مبتني بـر 802.15.4e-TSCH بـراي شبكه­هـاي حسگر چندگامه ارائه مي­شود. در مكانيسم پيشنهادي، هر گره با دريافت ماتريس­هاي زمان‌بندي سلـول از گره­هاي همسايه و نيز بـر اسـاس حجم ترافيك عبوري، سلول­هاي موردنياز براي ارسال بسته­هاي خود را تعيين مي­كند. در اين روش با تخصيص اسلات­هاي اختصاصي بيش­تر به گره­هاي نزديك چاهك و نيز به گره­هاي پرترافيك، مشكل پديده قيفي تا حدودي تعديل مي­گردد. نتايج شبيه­سازي بر روي بستر OpenWSN حاكي از كارآمدي روش پيشنهادي است.

The IEEE 802.15.4e standard was proposed to improve the reliability of data transmission at the MAC layer for low power and lossy networks such as wireless sensor networks. The possibility of using multiple non-overlapping channels decreases the probability of collision among cometiting nodes, which, in turn, results in improving the quality of service as well as reducing energy consumption. The TSCH mechanism permits scheduling each data transmission on a pair of channel/timeslot using frequency hopping. However, the standard does not specify how to allocate channel/timeslot for scheduling data transmissions. In this paper, we propose a channel/slot scheduling based on 802.15.4e-TSCH mechanism for wirless sensor networks. In our mechanism, each node determines its requirements in terms of channel/slots by receiving scheduling matrices from its neighbors and according to the traffic volume passing through it. In this mechanism, we allocate dedicated cells for the nodes in the vicinity of the sink and also for the congested nodes. This mitigates the funneling effect. The simulation results over OpenWSN emulator confirm the efficiency of our mechanism.