Simulation of the IPv6 routing protocol RPL

Abstract

Drahtlose Sensornetzwerke spielen in heutigen Anwendungen eine tragende Rolle und erfordern effiziente und zuverlässige Routing-Protokolle, um die bestmögliche Datenübertragung sicherzustellen. Neben anderen Routing-Protokollen hat sich RPL als vielversprechende Lösung für drahtlose Sensornetzwerke herausgestellt, in denen Geräte nur über limitierte Energieversorgung verfügen und schlechte Funkverbindung haben, herausgestellt. In dieser Arbeit wird darauf eingegangen, RPL in einem performanten und benutzerfreundlichen Netzwerksimulator durch die Benutzung von ns-3 zu simulieren. In diesem Netzwerksimulator werden Beispiel-Topologien erstellt, um das Verhalten von RPL zu testen. Durch die Implementierung von RPL in ns-3 ist es möglich, RPL auf verschiedene Parameter zu überprüfen. Die Ergebnisse der Simulation zeigen, dass RPL linear mit der Anzahl an Hops zum Root Knoten skaliert, wenn die Objective Function Zero verwendet wird. Auch wurde beobachtet, dass der Doublings Wert des DIO Trickle Timers stark die Reaktionsfähigkeit des RPL Netzwerks beeinflusst. Ebenso wird verdeutlicht, wie RPL reagiert, wenn sich ein Leaf-Knoten durch ein statisches Raster aus RPL Knoten bewegt. Insgesamt kann der Schluss gezogen werden, dass RPL eine gute Reaktionsfähigkeit und Skalierbarkeit in drahtlosen Sensornetzwerken aufweist und dadurch sein Potenzial für den realen Einsatz in verschiedenen Umgebungen und Anwendungen unter Beweis stellen kann.

Wireless Sensor Networks take a crucial role in today's applications, requiring efficient and reliable routing protocols to ensure the best possible data transmission. Among other routing protocols, RPL has emerged as a promising solution for WSNs with lossy links and low-power devices. In this thesis, the need to simulate RPL in a performant and user-friendly network simulator, by leveraging ns-3, a widely used simulation tool, is addressed. In this simulator, example topologies are defined to investigate the behavior of RPL. Implementing RPL in ns-3 then gives the opportunity to conduct extensive tests on these defined topologies. The results in this thesis demonstrate that RPL scales linearly with the hop count to the root node when utilizing the objective function zero. Furthermore, it is observed that the doublings value of the DIO trickle timer heavily influences the responsiveness of the RPL network. Additionally, it is revealed that RPL maintains functionality when a leaf node traverses through a grid of static RPL nodes. Overall, this thesis concludes that RPL demonstrates a good responsiveness and scalability in WSNs, showcasing its potential for real-world deployment in diverse environments and applications.