A low power listening with wake up after transmissions MAC protocol for WSNs

Abstract

In the last few years Wireless Sensor Networks (WSNs) have become an interesting field of research mainly due to the challenges and constraints of their design and the broad range of potential applications they can provide. One of the most important constraints is the limited energy resources of the sensor nodes that directly influences the design of the Medium Access Control (MAC) layer, as it is the responsible of controlling the transceiver that is the most consuming component of a sensor node. In this thesis the limitations of preamble sampling, one of the most well-known MAC protocols for WSNs, have been studied. Moreover, a new approach, called Low power listening with Wake up after Transmissions MAC (LWT-MAC), has been designed with the goal to overcome preamble sampling limitations while maintaining its reduced energy consumption and simplicity. The performance results obtained have shown that the LWT-MAC protocol is able to significantly improve the performance of WSNs.

Les xarxes de sensors sense fils han esdevingut una interessant àrea de recerca degut als reptes que presenta el seu disseny i a la gran quantitat d’aplicacions potencials que poden proporcionar. Un dels principals problemes d’aquestes xarxes és la limitació en els recursos energètics dels nodes sensors, cosa que afecta directament al disseny del nivell Medium Access Control (MAC), degut a què és el responsable de controlar la ràdio, el component de major consum energètic d’un node sensor. En aquesta tesi s’estudien les limitacions d'un dels protocols MAC per xarxes de sensors més conegut: preamble sampling. A més, s’ha dissenyat un nou protocol, anomenat Low power listening with Wake up after Transmissions MAC (LWT-MAC), amb l’objectiu de reduir les limitacions de preamble sampling però mantenint el seu baix consum energètic i la seva simplicitat. Els resultats obtinguts mostren que el protocol LWT-MAC és capaç de millorar de forma significativa el rendiment de la xarxa.