Simulation Platform for Wireless Sensor Networks Based on Impulse Radio Ultra Wide Band

Impulse Radio Ultra Wide Band (IR-UWB) is a promising technology to address Wireless Sensor Network (WSN) constraints. However, existing network simulation tools do not provide a complete WSN simulation architecture, with the IR-UWB specificities at the PHYsical (PHY) and the Medium Access Control (MAC) layers. In this paper, we propose a WSN simulation architecture based on the IR-UWB technique. At the PHY layer, we take into account the pulse collision by dealing with the pulse propagation delay. We also modelled MAC protocols specific to IRUWB, for WSN applications. To completely fit the WSN simulation requirements, we propose a generic and reusable sensor and sensing channel model. Most of the WSN application performances can be evaluated thanks to the proposed simulation architecture. The proposed models are implemented on a scalable and well known network simulator: Global Mobile Information System Simulator (GloMoSim). However, they can be reused for all other packet based simulation platforms

Modélisation et simulation de réseaux locaux et personnels sans fil : intégration des couches PHY et MAC

Dans ce travail nous nous intéressons à la modélisation des couches MAC et PHY dans le cadre des réseaux sans fil à faible, portée. Il présente les techniques de modélisation utilisées pour l'intégration des couches MAC-PHYs (Medium Access Control and Physical layer) de type IR-UWB (Impulse Radio Ultra Wideband) d'une part, et des nouvelles techniques de transmission à 60GHz incluant le beamforming d'autre part, dans le simulateur GloMoSim/QualNet. La modélisation de IR-UWB est basée sur la prise en compte directe des collisions d'impulsions et de l'interférence multi-utilisateur au niveau de la couche PHY par l'introduction du concept de séquences de réception et la notion d'orthogonalité en réception. L'architecture de modélisation proposée est basée sur l'utilisation d'une matrice d'interférence, elle a été développée en deux étapes : une première modélisation basée sur des trains d'impulsions uniformément espacées et une deuxième modélisation plus complète prenant en compte l'utilisation des séquences de sauts aléatoires également appelés séquences de time hopping. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur une application typique des réseaux de capteurs dans le cadre d'une application de détection d'intrusion sur une surface protégée. La modélisation à 60 GHz à pour but la prise en compte des nouvelles techniques d'amélioration du débit, notamment l'agrégation et le beamforming. La prise en compte du beamforming est basée sur la définition, des diagrammes de rayonnement des antennes ainsi que de l'interface MAC-PHY/Antenne. La modélisation des deux protocoles de beamforming définis dans le standard 802.15.3c est également effectuée. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur un système de distribution de contenu multimédia.In this work, we focus on physical and medium access control layer modeling and simulation for short range wireless communication. In particular, the modeling of the Impulse Radio Ultra Wide Band technique for wireless sensor networks and the high data rate communication modeling which uses millimeter wave and beamforming. The first part deals with the modeling of Impulse Radio Ultra Wide Band. The proposed model takes into account the pulse collision induced by multiple concurrent transmissions at the physical layer which is also called multi user interference. This aspect is accurately introduced thanks to the concept of reception time hopping sequences of concurrent reception and their orthogonality. The simulation architecture is built using two models: the first model is based on a uniformly distributed pulse train and the second model, more complete, takes into account variable time hopping sequences. The performance evaluation of this part is based on a typical wireless sensor networks application, in which sensor nodes are scattered on a particular area to detect and report intrusion events to a base station. The second part deals with the modeling of high data rate communication using millimeter wave. The targeted goal of millimeter wave transmission is to increase the data rate using some novel techniques: beamforming and data aggregation. Beamforming is modeled on the so-called codebook beamforming defined as the new beamforming technique for high data rate wireless communication standards. A methodology is developed to take into account the radiation pattern defined by the codebook indexes. For each index the gain of the directional antenna is computed for each direction. This is used in the simulation model physical layer to determine the directional antenna gain in a particular direction during the propagation stage. The defined protocols for sector level and beam level training defined in the 802.15.3c draft are also modeled. The performance evaluation of this part is based on a multimedia distribution system

Ad-Hoc Personenlokalisierung in Drahtlosen Sensornetzwerken

In der Arbeit wird ein neues Konzept zur ad-hoc Personenlokalisierung entwickelt und untersucht. Ansätze aus dem Bereich der Lokalisierung in selbstkonfigurierenden, drahtlosen Sensornetzwerken sowie aus dem Bereich der inertialsensorbasierten Personennavigation werden verwendet und zu einem hybriden Lokalisierungsansatz kombiniert. Eine umfangreiche, experimentelle Studie wird durchgeführt. Im Ergebnis wird ein Ansatz aufgezeigt, wie sich Personen in ad-hoc Szenarien lokalisieren lassen