A Novel Energy-Efficient Distributed Storage System for Data Survivability in Wireless Sensor Networks

A Novel Energy-Efficient Distributed Storage System for Data Survivability in Wireless Sensor Networks. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
A_Novel_Energy_Efficient_Distributed_Storage_System_for_Data_Survivability_in_Wireless_Sensor_Networks.pdf

Download (832kB) | Preview

Arabic Abstract

يعتبر تحقيق موثوقية البيانات في تطبيقات شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs) التي يتم نشرها في ظروف عمل صعبة و بيئة قاسية تحديًا بسبب الموارد المتاحة والتي هي محدودة . وفي هذا الصدد ، تظهر قابلية بقاء البيانات المبنية على أساس كود المحو اللامركزي DEC-DS لشبكات الاستشعار اللاسلكية WSNs والتي تستخدم أنظمة التخزين الموزعة (DSSs) لتقديم موثوقية البيانات لشبكات WSNs . يتيح الإطار الأساسي لـ DEC-DS ببناء تخزين storage قائم على أساس كود المحو Erasure Code بواسطة أجهزة التحسس و الاستشعار في الشبكة وفقًا لعدد التكرار والزيادة المطلوبة والمحددة في الأجهزة والبيانات data للتسامح مع معدل محو أو عطل محدد. وعلاوة على ذلك ، تم اقتراح طريقتان هما DEC-EaD و DEC-EaF لتحسين DEC-DS من ناحية استهلاك الطاقة أثناء إنشاء الكود من خلال استخدام تشفير الشبكة الخطية العشوائية(RLNC) . وعلى الرغم من أن هذه الأنظمة تعد بأداء جيد ، إلا أنه لم يتم اختبارها تحت إعدادات الشبكة العملية. في هذا العمل ، قمنا بإجراء تقييم شامل لهذه الأنظمة باستخدام بروتوكول Zigbee MAC 802.15.4 باستخدام أداة المحاكاة ++OMNet مع إطار عمل لمحاكاة برتوكولات الشبكات اللاسلكية INET Framwork . وعلاوة على ذلك ، فإننا نقدم طريقة جديدة (DSwEE) لنشر البيانات مع توفير كبير للطاقة لتنفيذ حل DEC-DS وذلك بالاستفادة منRLNC . وأظهرت النتائج أن مخططات DEC-DS تحقق موثوقية كبيرة لشبكات WSNs خاصة التي يتم نشرها في ظروف عمل صعبة و بيئة قاسية . كما أن النتائج توضح أن الطريقة DSwEE استطاعت التفوق على الآخرين من حيث استهلاك الطاقة أثناء إنشاء الكود.

English Abstract

Achieving data reliability in Wireless Sensor Networks (WSNs) applications deployed in a harsh environment is challenging due to resource constraints of sensor nodes. In this regard, Decentralized Erasure Code-based Data Survivability (DEC-DS) for WSNs utilizing Distributed Data Storage Systems (DDSSs) had introduced the notion of data Survivability for WSNs. The fundamental framework of DEC-DS allows for building an erasure code-based storage over WSN according to redundancy in hardware and data, in order to tolerate a given erasure rate. Furthermore, two approaches: Decentralized Erasure Code Encode-and-Disseminate (DEC-EaD) and Decentralized Erasure Code Encode-and-Forward (DEC-EaF) had been proposed to enhance DEC-DS in terms of energy consumption during establishing the code by utilizing Random Linear Network Coding (RLNC). Although these systems have good performance, they have not been tested under realistic network settings. In this thesis, we conduct an evaluation of these systems over a Zigbee MAC protocol 802.15.4 using OMNeT++ simulation tool with the INET framework. Moreover, we introduce a new efficient energy dissemination approach called Data Survivability with Energy Efficiency (DSwEE) to implement the DEC-DS solution by making use of RLNC. The results confirm that DEC-DS can achieve great reliability for WSNs deployed under harsh work conditions. Moreover, results show that DSwEE achieves better performance than DEC-EaD in terms of energy consumption during building the code.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Computer
Department: College Of Computer Sciences and Engineering > Computer Engineering Dept
Committee Advisor: Sheltami, Prof. Tarek
Committee Members: Al-Awami, Dr. Louai and Al-Roubaiey, Dr. Anas
Depositing User: MOHAMMED ASIRI (g201406640)
Date Deposited: 09 May 2019 12:29
Last Modified: 31 Dec 2020 06:18
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140963