A Distributed Time Average Synchronization Protocol for Wireless Sensor Networks. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF a_distributed_time_average_synchronization_protocol_for_wireless_sensor_networks_with_cover.pdf Download (6MB) | Preview

Arabic Abstract

العمليات الدقيقة و الفعالة لمعظم التطبيقات في شبكات الاستشعار اللاسلكية يحتاج أن يكون هناك تزامن لعامل الوقت في عمل جميع عقد الاستشعار. في هذه الرسالة نقدم برتوكول جديد للتحكم بتوافق الزمن ويطلق على هذا البروتوكول بروتوكول متوسط اجماع التوافق الزمني، فيما يتعلق بمزامنة عقد الاستشعار في شبكات الاستشعار اللاسلكية. هذا البروتوكول يعتمد على عمليات بسيطة: كالجمع و القسمة لحساب متوسط الزمن لجميع العقد المجاورة لكل عقدة على حدة في كل دورة اتصال؛ هذا التحديث في قيمة الزمن لكل دورة يتمثل بعملية تكرارية. هدفنا هو كيفية التوقف عند أقل قيمة خطأ و بأقل عدد من الدورات؛ و تمثيل الخطأ في الزمن لكل عقدة يحتوي على منطقتين: منطقة الانحراف و منطقة الثبات، و أقل نسبة خطأ تقع دائما في منطقة الانحراف. لذلك، نقدم طريقة للتوقف عند هذه قيم الأقل خطأ، و هذه الطريقة تتكون من مرحلة الترشيح التي تعمل على فحص قيم الزمن في كل دورة حتى تجد القيم الأقل خطأ و تتوقف عندها عملية التحديث. و نعرض في هذه الرسالة تقييما تجريبيا لهذا البروتوكول باستخدام 9 و 16 عقدة استشعار لنرى اهمية هذا البرتوكول اعتمادا على قيمة الخطأ و امكانية زيادة حجم الشبكة مع فعالية هذا البروتوكول. و أيضا نعرض بالإضافة للتجارب محاكاة باستخدام برنامج الماتلاب لدراسة البروتوكول بشكل معمق و مقارنته بما هو موجود بالسابق، اعتمادا على الزمن المحلي لكل عقدة، بسيط مع قليل من الضغوط على العقد وقت العمل، حجم البرنامج لا يعتمد على حجم الشبكة و توزيعها، قابل لزيادة حجم الشبكة، و أقل استهلاك للطاقة بأقل قيمة خطأ و أقل عدد من الدورات.

English Abstract

The exact and effective operation for most WSN applications need synchronized notion of time. In this thesis, we introduce a new control distributed time synchronization protocol, called Average Consensus Time Synchronization Protocol (AP), in respect of synchronizing the sensor nodes in Wireless Sensor Networks (WSNs). AP protocol is based on simple operations: sum and division to evaluate the average time of the neighbours for each node in every communication cycle; this update for each cycle is represented by an iterative process. Our aim is to stop this process at the minimum error with less number of communication cycles; since the error curve of each node for this protocol has two regions: Dip and Steady State regions, where the minimum errors; locate in the dip region. So, we propose a stopping creation that consists from filtration stage that tracks the local time values and detects the minimal value, and then stops at this value for each node. We present an evaluation of this strategy on a testbed setup including 9 and 16 Micaz sensor nodes to highlight the benefits of this approach in terms of improved dip error and scalability as compared to existing synchronization protocols. We show through real-world experiments and MATLAB simulations that AP protocol has multiple advantages over the previous protocols that mentioned in the literature, as using only local information, simple with little communication overhead, the code size of this protocol is independent on the network size and topology, scalable, power efficient and less error value with less communication cycle.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Shaikhi, Ali
Committee Members:	Masoud, Ahmed and Al-Ghadban, Samir
Depositing User:	IBRAHIM AH NEMER (g201206960)
Date Deposited:	24 Jun 2015 10:33
Last Modified:	01 Nov 2019 16:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139666