FTSP tidssynkronisering for trådløs sensornettverk - evaluering og tilpasning

Abstract

Trådløse sensornettverk (WSN) har mange potensielle nyttige anvendelser både i militær sammenheng og i det sivile samfunn. Eksempler på dette er overvåking og perimetersikring, helserelaterte sensornettverk eller sensornettverk i industrielle systemer. I anvendelser der sensordata fra multiple sensorer kombineres (datafusjon), vil det være nødvendig at alle noder i nettverket har en felles forståelse av tiden for å kunne danne et riktig og helhetlig bilde av situasjonen og hendelsesforløpet. Et eksempel er ved målfølging av fiendtlige inntrengere, hvor bruk av multiple tidssynkroniserte sensorer er avgjørende for å presist kunne tracke og gjengi bevegelsesmønsteret. Siden et sensornettverk er et distribuert system, vil det være nødvendig å bruke en protokoll som ivaretar synkronisering av tiden. Flooding Time Synchronization Protocol (FTSP) er et eksempel på en slik protokoll som er spesielt utviklet for bruk i et sensornettverk. Denne rapporten evaluerer ytelsen til FTSP samt utforsker muligheter for forbedring av protokollen. Motivasjonen er å vurdere om protokollen er egnet som tidssynkroniseringsprotokoll for generell bruk i militære anvendelser og mer spesifikt i to ulike konkrete scenarioer som perimetersikring og overvåking av veiakse. Disse scenarioene er benyttet i Situational Awareness Sensor Systems (SASS) prosjektet som denne rapporten er en del av.

Wireless sensor networks (WSN) have many potential useful applications both in military and civilian context. Examples include battlefield surveillance and perimeter security, health care and sensor networks in industrial systems. In a number of applications, where data from multiple sensors are combined (datafusion), a common notion about the time among the sensor nodes is critical in order to render a correct picture of the situation and the course of events. A typical example is target tracking of hostile intruders, where the usage of multiple sensors that are synchronized is critical in order to precisely track and render the movement pattern. Since a WSN is basically a distributed system, it is necessary to apply a synchronization protocol in order handle time synchronization in the network. Flooding Time Synchronization Protocol (FTSP) is an example of such a protocol with this capability, specifically designed for use in WSN. This report evaluates the performance of FTSP, and explores the possibility to improve the protocol. The motivation is to determine whether this protocol is a valid candidate as a time synchronization protocol for general usage in military application, as well as in two specific scenarios i.e. perimeter security and road surveillance. These scenarios are related to the Situational Awareness Sensor Systems (SASS) project in which this report is part of.