a design and implementation of wireless sensor network routing on nano-qplus platform

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


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


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 ,


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 .


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 ,


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


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


p o w e r


.

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


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 ,


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 .


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


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


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

a design and implementation of wireless sensor network routing on nano-qplus platform

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