A Survey of energy efficient multicast routing protocols for wireless low power and constrained devices

Abstract

Netzwerke in Wireless Sensor Networkss (WSNs) oder Internet of Things (IoT) werden oft durch eine Mesh-Struktur ausgezeichnet. Dieses generelle Routing-Verfahren wird benötigt, um die räumliche Ausdehnung sowie die Ausfallsicherheit des Systems zu gewährleisten. Diese eingebrachte Redundanz bringt allerdings auch eine gewisse Komplexität in das Routing-Verfahren ein, welches von den typischerweise batteriebetriebenen Niedrigenergiegeräten bewältigt werden muss.Das Ziel dieser Arbeit ist die Definition, Messung und der Vergleich von Energieeffizienz in WSNs mit Routing Verfahren, welche speziell für die Anwendung in Netzwerken mit Niedrigenergiegeräten und verlustbehafteten Verbindungen ausgelegt sind. Der Fokus liegt dabei speziell auf multicastfähigen Routing Verfahren. Die Resultate und Metriken werden dabei anhand von physikalischer Hardware ausgewertet und aufgenommen,um eine Aussage über die Anwendbarkeit von Energieeffizienz-Metriken basierend auf Simulationen zu treffen. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass aufgrund von Hardwareeigenschaften eine Korrelation zwischen Hardware-unabhängigen Metriken und der tatsächlichen Energieeffizienz des Systems nicht immer gegeben ist und von gewissen Größen in Software und Hardware abhängig ist.

Networks in WSNs or the IoT rely heavily on mesh-routing in order to achieve their defining spatial distribution and a certain redundancy in the communication. This redundancy, though, introduces a non-trivial routing problem that needs to be handled by typically battery powered low power devices.The goal of this thesis is the definition, survey, measurement and comparison of energy efficiency in WSNs deploying multicast routing engines in networks defined by low-power devices and lossy connections.The results and metrics are thereby collected on real hardware, in order to show the applicability of simulation based energy efficiency metrics when comparing them to devices and networks confronted by real-world hardware behavior and influences. The results of this thesis show that with certain settings and configurations of the routing engine and the hardware itself, the correlation between metrics used in hardware-independent studies do not correlate with the actual energy efficiency of the real-world system.