Multi-Hop Synchronization at the Application Layer of Wireless and Satellite Networks

Time synchronization is a key issue in wireless and satellite networks; time-stamping collected data, tasks scheduling or efficient communications are just some applications. From all the existing techniques to achieve synchronization, those that work at the MAC layer and can precisely timestamp sync messages are the most accurate. However, working with standard protocols, usually prevents the user from accessing lower layers and consequently reduces accuracy. Receiver—receiver schema improves time-stamping performance because it eliminates the biggest non-deterministic error at the sender side; the medium access time. Nevertheless, utilization of these methods in multihop networks usually requires an extra amount of traffic. In this paper we present a method which allows accurate synchronization of large multi-hop networks such as satellite networks working at the application layer while keeping the message exchange to the minimum. Through an exhaustive experimentation, we show the protocol’s performance and analyze the factors that influence synchronization accuracy the most.Ministerio de Ciencia y Tecnología TIN2006-15617-C03-0

A survey on Bluetooth multi-hop networks

Bluetooth was firstly announced in 1998. Originally designed as cable replacement connecting devices in a point-to-point fashion its high penetration arouses interest in its ad-hoc networking potential. This ad-hoc networking potential of Bluetooth is advertised for years - but until recently no actual products were available and less than a handful of real Bluetooth multi-hop network deployments were reported. The turnaround was triggered by the release of the Bluetooth Low Energy Mesh Profile which is unquestionable a great achievement but not well suited for all use cases of multi-hop networks. This paper surveys the tremendous work done on Bluetooth multi-hop networks during the last 20 years. All aspects are discussed with demands for a real world Bluetooth multi-hop operation in mind. Relationships and side effects of different topics for a real world implementation are explained. This unique focus distinguishes this survey from existing ones. Furthermore, to the best of the authors’ knowledge this is the first survey consolidating the work on Bluetooth multi-hop networks for classic Bluetooth technology as well as for Bluetooth Low Energy. Another individual characteristic of this survey is a synopsis of real world Bluetooth multi-hop network deployment efforts. In fact, there are only four reports of a successful establishment of a Bluetooth multi-hop network with more than 30 nodes and only one of them was integrated in a real world application - namely a photovoltaic power plant. © 2019 The Author

Evaluación de tecnologías inalámbricas de área personal.

La enorme evolución que se ha producido en la última década en el campo de las comunicaciones inalámbricas y de las plataformas de computación para electrónica de consumo, ha convertido el denominado Internet de las cosas (IoT) en una realidad tangible cuya eclosión parece inminente. En este marco, las tecnologías inalámbricas de área personal se configuran como el tejido base que va a permitir la conexión de diversos objetos inteligentes, muchos de ellos con limitaciones de consumo y capacidad de proceso, a una red única de área global. Así pues, la capacidad de las tecnologías WPAN existentes para ofrecer una respuesta adecuada a las diferentes necesidades puede condicionar el éxito de la IoT y ser determinante en el desarrollo de su potencial para el soporte de aplicaciones novedosas. En esta Tesis se lleva a cabo un estudio y evaluación de las prestaciones en términos de consumo y retardo de varias tecnologías inalámbricas para redes de área personal. En concreto, se analizan las tecnologías estándares que en el momento actual cuentan con un amplio despliegue e implantación en dispositivos y sistemas comerciales, y son estándares abiertos cuya especificación se puede consultar y para los que hay diversas herramientas de desarrollo disponibles: Bluetooth, Bluetooth low energy y ZigBee. Las aportaciones de esta tesis no han estado encaminadas a una comparativa entre las tecnologías estudiadas, ya que en la situación actual cada una de ellas tiene su nicho de aplicación y en la práctica no deben considerarse como rivales. Para cada una de ellas se realiza un análisis de las distintas versiones de las especificaciones a nivel de arquitectura de protocolos y topologías de red, así como un estudio del estado del arte. Este análisis establece la base para poder desarrollar modelos analíticos del comportamiento energético de las citadas tecnologías, lo que constituye uno de los principales objetivos de la Tesis. Estos modelos han sido validados experimentalmente mediante la caracterización de diversas implementaciones de dispositivos comerciales para las tecnologías evaluadas. Durante el desarrollo de las pruebas experimentales, se ha hecho uso de herramientas ya disponibles para las pilas de protocolos de cada una de las tecnologías, así como de otras herramientas personalizadas creadas ex profeso. La metodología de trabajo desarrollada, basada en pruebas sobre sistemas reales, permite también comprobar hasta qué punto se aproxima su comportamiento al previsto en casos más ideales, así como determinar las principales limitaciones que pueden encontrarse en el funcionamiento de la tecnología actual. Además, constituye una de las aportaciones frente a otros estudios realizados sobre las mismas tecnologías y presentes en la literatura científica. En este sentido cabe destacar que el estudio del estado del arte llevado a cabo para las diferentes tecnologías muestra que aunque los estudios teóricos y las evaluaciones realizadas mediante simulación siguen siendo necesarios, convenientes, y ampliamente utilizados, existe un creciente interés por contrastar los resultados mediante pruebas en plataformas basadas en dispositivos comerciales en los casos en los que es posible. La evaluación de las tecnologías ZigBee y Bluetooth low energy ha demostrado que poseen cierto potencial para ofrecer el soporte necesario para conectar objetos inteligentes a la Internet de las cosas. No obstante, ambas tecnologías presentan todavía ciertas limitaciones que están intentando vencer mediante la incorporación de nuevas características a sus especificaciones, lo que deja abierta la puerta a nuevos estudios tal y como se plantea en las líneas futuras de esta Tesis

Robust Topology Formation using BTnodes Abstract

Research of the past years has brought about many new developments and proposals for wireless sensor networks, mostly in the areas of algorithms and theory, backed up by extensive simulation work. In order to fully understand the complexity of these issues from a system perspective we will highlight the idiosyncracies of multi-hop networking implemented on real devices. The BTnode is an autonomous wireless communication and computing platform based on a Bluetooth radio and a microcontroller aimed at fast prototyping and research in mobile computing. The TreeNet example implements a self-healing, distributed Bluetooth Scatternet formation on the BTnode platform. We will discuss our example implementation including devices used, prerequisites, limitations, algorithmic ideas and implementation results