Ruting i trådløse sensornettverk

I militære operasjoner er det et stort behov for sikring av militære posisjoner. Forsvar av slike posisjoner gjøres ved en kombinasjon av fysisk sikring, overvåkning og reaksjon; som alle tre må balanseres. Elektronisk sensormateriell er et viktig virkemiddel for å oppnå tidlig varsling av inntrenging og dermed redusert reaksjonstid. Det finnes en rekke sensortyper på markedet beregnet for varsling av inntrenging. Av disse vil trådløse sensorer være å foretrekke ved beskyttelse av posisjoner av midlertidig karakter. Trådløse sensorer gir kortere deployeringstid og større frihet i valg av sensorplassering enn trådbaserte systemer. Det vil dessuten være mulig å benytte et større antall sensorer, noe som i kombinasjon med dataaggregering kan minske sannsynligheten for falske alarmer. Trådløse sensorer introduserer på den annen side noen kommunikasjonsutfordringer. Da slike sensorer i tillegg er batteridrevne, og gjerne er tallrike, er det spesielt viktig at kommunikasjonsprotokollene er energieffektive og skalerbare. Rutingprotokollen sørger for at meldinger (alarmer og målinger) som produseres i et sensornettverk transporteres fra sensor til ønsket mottaker. I denne rapporten undersøkes følgende problemstillinger knyttet til ruting og energieffektivitet i trådløse sensornettverk: i) Samtidig posisjonering og ruting; ii) dataaggregering; iii) kommunikasjon mot eksterne systemer; iv) plassering av sinknoder og ruting i fler-sinksnettverk; og v) kommunikasjon i et miljø med radioforstyrrelser. Det er utført en rekke simuleringer og laboratorieforsøk som adresserer disse problemstillingene. En hovedhensikt med arbeidet har vært å finne metoder som gir effektiv ruting i sensornettverk samtidig som en god energiutnyttelse sikres. En av de beste måtene å oppnå dette på er å bruke flere sinknoder i nettverket. Dette gir både høy effektivitet og god redundans og er en veldig enkel metode dersom scenarioet tillater bruk av multiple sinker. Dette kan også kombineres med dataagreggering. F.eks. ved beskyttelse av en base over et lengre tidsrom, vil det være fornuftig å benytte flere sinker for å øke redundansen og redusere antall hopp i nettverket. Samtidig kan man gjøre aggregering og filtrering av sensormeldinger i nettverket for å minske sannsynligheten for falske alarmer og for å øke energieffektiviteten ytterligere. En annen hovedkonklusjon er at krysslagskoblinger mellom rutingprotokollen og andre protokoller kan bidra både til vesentlig ytelsesforbedring og økt funksjonalitet i sensornettverket. For eksempel kan krysslagskoblinger muliggjøre både aggregering, som gir lengre levetid til nettverket, og lokasjon, som er en nødvendig funksjon i mange sensornettverk. En siste anbefaling gjelder militære sensornettverk som er spesielt sårbare for radioforstyrrelser som f.eks. jamming. I rapporten anbefales det å benytte en hybrid rutingprotokoll. Denne protokollen gir god balanse mellom pakkeleveringsrate og energieffektivitet, både når nettverket er utsatt for høy og lav grad av radioforstyrrelse.