Vi ska nu studera hur en enskild Mote påverkas när den måste routa flera andra sensornoder till basstationen.
1) Starta MoteView igen och klicka på fliken Health.
2) Slå på en Mote och ställ den cirka 40-50m ifrån basstationen. Skriv in nodens ID på raden över tabell 4-1.
3) Avvakta en tid tills sensornodens första hälsopaket presenteras i MoteView. Det första hälsopaketet brukar komma tillsammans med det 5-6:e paketet som innehåller sensorernas mätvärden.
4) Skriv in hälsopaketets parametervärden på första raden i tabellen 4-1, där antal routade noder är noll. (Observera att endast vissa parametrar från hälsopaketet finns med i tabellen.)
5) Slå på en ny Mote och gå iväg med den ytterligare cirka 45-50m i riktning ifrån den första noden, så att den hamnar cirka 100m ifrån basstationen.
6) Klicka på fliken Topology igen för att försäkra dig om att noden inte skickar data direkt till basstationen, utan blir routad via den förstplacerade sensornoden. Skulle noden skicka direkt till basstationen, gå då iväg ytterligare ett par meter, ända tills routing uppkommer.
7) Avvakta tills den förstplacerade Motens hälsopaket uppdateras. Skriv in de nya parametervärdena på nästa rad i tabellen 4-1.
8) Utför instruktionerna 5-7 fram tills att de resterande noderna har blivit utplacerade och hela tabellen har blivit ifylld.
p a re n t_ rs si p a th _ co st q u a li ty _ rx q u a li ty _ tx re tr ie s d ro p p ed fo rw a r d ed n o d e_ p k ts h ea lt h _ p k ts A n ta l ro u ta d e n o d er 0 1 2 3 4 5
Tabell 4-1 Analys av hälsopaket (health packet).
N o d -I D :
9) Kan du se något samband mellan förändringarna av parametrarna i tabellen?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
10) Rita in den slutgiltiga topologin som skapats. Ange även nod-ID:
11) Omvandla den förstplacerade sensornodens genomsnittliga RSSI (Received Signal Strength Indicator) till dBm. Använd Internet för att ta reda på om svaret är realistiskt.
Beräkning:
Svar:
Stäng av XServe när laborationsuppgiften är slutförd och radera därefter de sex sensornoderna ur nodlistan till vänster genom att högerklicka på respektive Mote, följt av
5 Instuderingsfrågor till Laboration 3
1. Vad är ett mesh-nätverk?
2. Vilka processer ingår i formationen av ett XMesh-nätverk?
3. Vilka parametrar följer med i ett ruttuppdateringsmeddelande?
4. Varför kan basstationen ha fler platser i tabellen över grannar?
5. Varför väntar noden i åtta RUI innan den väljer förälder?
6. Vilket är tröskelvärdet mellan god och dålig länkkvalité?
7. Vad gör en nod om dess anslutning till förälder bryts och det inte finns några andra tillgängliga grannar?
9. Vad är skillnaden mellan Länknivåbekräftelse och Ändpunkt-till-ändpunkt bekräftelse?
10. Hur ser strukturen ut i ett XMesh meddelandepaket?
11. Vad är syftet med hälsopaket?
Facit
Routing med 3 st motes
11) Vad hände med routing-vägen efter förflyttningen av noden?
Svar: Det ser likadant ut. Nod B behöll sin gamla förälder.
12) Varför blev det så? Motivera!
Svar: För att det inte spelar någon roll om A är närmare C än B, då avståndet mellan noderna är irrelevant. Val av rutt baserar sig på signalstyrkan till potentiell förälder och vid fri sikt påverkar en sådan förflyttning inte signalstyrkan till föräldern så pass mycket att den överskrider en viss marginal.
13) Varför har du blivit ombedd att avvakta i cirka 3,5 minuter efter varje ändring i nätverket?
Svar: För att noden övergår till snabbformationsläge för att påskynda mesh- formationen. När snabbformationsalgoritmen körs, väljer sensornoden en suboptimal förälder, för att kunna förenas med nätverket. Noden kommer senare att byta till den lämpligaste föräldern. (Ovanstående fenomen kan observeras av den uppmärksamma studenten, då topologin under väntetiden, kan ändras hastigt ett par gånger under en kort tid.)
4) 5) 6)
A B A B
A
B
Analys av hälsopaket
9) Kan du se något samband mellan förändringarna av parametrarna i tabellen?
Svar: Paket blir droppade, node_pkts minskar och forwarded ökar ju fler noder som belastar noden som agerar router till basstationen. Detta innebär att de paket som noden själv skapar minskar p.g.a. att den är tvungen att vidarebefordra de andra nodernas meddelandepaket. Det stora numret av forwarded indikerar att noden överbelastas. Man kan även observera att de tre nämnda parametrarnas procenttal, tillsammans blir 100 %.
10) Rita in den slutgiltiga topologin som skapats. Ange även nod-ID:
Notering: Det kan bildas många olika topologier, men huvudsaken är att endast den förstplacerade noden har kontakt direkt med basstationen.
11) Omvandla den förstplacerade sensornodens genomsnittliga RSSI (Received Signal Strength Indicator) till dBm. Fundera på om svaret är realistiskt.
Beräkning:
Ex: medelvärde 213, batterispänning 2,4V
VRSSI = råa enheter * batterispänning / 1024 Signalstyrkan P = -50,0 VRSSI - 45,5 [dBm]
ger
VRSSI = 213 * 2,4 / 1024 ≈ 0,499 P = (-50 * 0,499) - 45,5 = -70,45 dBm
Svar: -70,45 dBm. Svaret är realistiskt, då det typiska intervallet för trådlös (802.11x) signalstyrka över ett nätverk är mellan -60 till -80 dBm.
(http://en.wikipedia.org/wiki/DBm)
Instuderingsfrågor
1. Vad är ett mesh-nätverk?
Svar: En nätverkstyp där varje enskild sensornod kan agera som självständig router. På så vis möjliggörs omkonfigurering i nätverket för att t ex ta sig runt felande länkar.
2. Vilka processer ingår i formationen av ett XMesh-nätverk?
Svar: Formationen omfattar tre lokala processer: Länkuppskattning, Val av förälder, samt Anslutningsbaserade routingval.
3. Vilka parametrar följer med i ett ruttuppdateringsmeddelande?
Svar: Förälderns ID, Kostnad, Hoppantal och en lista över kvalificerade grannar.
4. Varför kan basstationen ha fler platser i tabellen över grannar?
Svar: Då basstationen inte brukar köra applikationer, är den inte lika minnesbegränsad som de övriga noderna.
5. Varför väntar noden i åtta RUI innan den väljer förälder?
Svar: Denna tid är till för att noden ska hinna samla upp information från sina grannar och beräkna goda beslut baserade på informationen.
6 Vilket är tröskelvärdet mellan god och dålig länkkvalité?
Svar: I XMesh är länkkvalitén ett nummer mellan 0 och 255 och i Crossbow Motes räknas länkkvalité under 125 som undermålig.
7. Vad gör en nod om dess anslutning till förälder bryts och det inte finns några andra tillgängliga grannar?
Svar: Noden deklarerar sig själv som föräldralös och avskiljer sig från trädet.
8. Vad menas med sändningsuppskattning?
Svar: Radiosignalens länkkvalité från noden till en specifik granne.
9. Vad är skillnaden mellan Länknivåbekräftelse och Ändpunkt-till-ändpunkt bekräftelse?
Svar: Länknivåbekräftelse kan inte garantera att ett multihop-meddelande blir överfört framgångsrikt, till skillnad ifrån Ändpunkt-till-ändpunkt bekräftelse. Länknivåbekräftelse har lägre energiförbrukning än Ändpunkt-till-ändpunkt bekräftelse.
10. Hur ser strukturen ut i ett XMesh-meddelandepaket?
Svar: XMesh meddelanden är TinyOS meddelanden med tilläggsinformation till routing. Paketet innehåller Huvud, som är en sammansättning av standard TinyOS- huvud och XMesh multihop-huvud, samt nyttolast och CRC checksumma.
11. Vad är syftet med hälsopaket?
Svar: Hälsopaketen sammanfattar nätverkets tillstånd över tiden.
12. Vart är XMesh placerat i mjukvarustacken på TinyOS?