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Protocollo di controllo

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Protocollo di controllo

Nella fase di inizializzazione tutte le radio sono accese e pronte per comunicare coi nodi vicini. Il server esegue un protocollo di controllo inviando messaggi nella rete per analizzarne la topologia e creare tabelle di routing per ogni nodo.

32 bit

  64 bit

  In figura 7 è mostrato il primo messaggio inviato: è un messaggio broadcast di tipo SETCLOCK nel quale il server scrive un timestamp (valore di 64 bit) e alla ricezione del quale ogni sensore corregge il suo clock interno in base al dato ricevuto. Grazie a questa sincronizzazione, che si ripete periodicamente, gli orologi dei singoli nodi si mantengono sincronizzati tra loro e con il server rendendo possibile effettuare in seguito il protocollo di energy efficiency. La sincronizzazione tra i nodi non è stretta in quanto la latenza del messaggio introduce una piccola differenza di temporizzazione. Dato che MaD-WiSe è progettato per applicazioni a basso rate questo errore di sincronizzazione non è considerato un problema.

Figura 7: messaggio di tipo SETCLOCK

Il protocollo vero e proprio comincia con l'invio di un pacchetto broadcast di tipo ND_START, composto soltanto dall'header: alla ricezione è sufficiente l'analisi del tipo del messaggio perchè ogni nodo faccia partire la fase di neighbor discovery per conoscere i propri vicini.

32 bit

Figura 8: messaggio di tipo ND_START

Questo pacchetto provoca l'avvio di un timer di durata casuale alla cui scadenza vengono programmati invii periodici (di default sono tre) di pacchetti contenenti i vicini del nodo: questi pacchetti hanno tipo HELLO e contengono una lista di identificatori dei nodi dai quali il nodo può ricevere via radio. Ogni volta un nodo invia un HELLO in broadcast e nella lista Neighbors[] inserisce gli identificatori dei nodi che hanno emesso i pacchetti HELLO ricevuti nel frattempo. Al momento della ricezione di tali pacchetti il nodo aggiorna una tabella di identificatori di nodi vicini: questa indica una prima topologia di rete, anche se limitata localmente al nodo.

32 bit

Figura 9: messaggio di tipo HELLO

Dopo un periodo di tempo prefissato, il server invia al sink un pacchetto broadcast di tipo BUILDTREE: anche questo non ha un payload e in base al tipo il nodo costruisce un messaggio da inviare verso il server con le informazioni locali che possiede sulla rete.

32 bit

Figura 10: messaggio di tipo BUILD_TREE

Alla ricezione ogni nodo costruisce un pacchetto di tipo NEIGHBOR_REPORT da inviare verso il server: esso contiene la lista degli identificatori dei nodi vicini con i quali esiste un link attivo e bidirezionale. Il formato è analogo a quello del pacchetto di tipo HELLO. Non esistendo ancora una rotta sicura e valida, si invia verso il server attraverso il nodo "parent", ovvero il primo da cui era stato ricevuto un BUILDTREE.

Completata questa fase il server riceve da tutti i nodi collegati una lista di link affidabili sulla rete e può creare una tabella di routing per ognuno di essi. La tabella è calcolata usando l'algoritmo di Dijkstra per i cammini minimi su un grafo.

32 bit

Il pacchetto successivo è la ROUTINGTABLE e il server lo invia ai singoli nodi separatamente, attendendo poi un ack di risposta e schedulando l'eventuale ritrasmissione; questo succede perché senza la tabella delle rotte un nodo non saprebbe inoltrare i pacchetti ai suoi vicini e i canali non potrebbero funzionare.

L'array RT contiene una lista di coppie:

<identificatore destinazione, prossimo_hop>.

Da questo momento ogni nodo conosce un percorso verso qualsiasi destinazione e può inoltrare i messaggi usando il campo prossimo_hop.

32 bit

Figura 12: messaggio di tipo ROUTINGTABLE

L'operazione conclusiva del protocollo di controllo è l'invio di un EE_START in broadcast. Pure questo pacchetto non ha un payload e il comando che attiva viene riconosciuto soltanto dal tipo del messaggio. Si avvia così il meccanismo di risparmio energetico e ogni nodo analizza gli istanti in cui la radio deve stare accesa a causa di invii/ricezioni di dati sui canali che gestisce.

32 bit

Figura 13: messaggio di tipo EE_ START

Da questo momento il server e la rete sono sincronizzati e i sensori aspettano soltanto la richiesta di esecuzione di una query per costruire le eventuali connessioni e inviare i dati rilevati.

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