Thorough Performance Evaluation & Analysis of the 6TiSCH Minimal Scheduling Function (MSF)

Autor: Remous-Aris Koutsiamanis, Georgios Z. Papadopoulos, Bruno Quoitin, David Hauweele
Přispěvatelé: University of Mons [Belgium] (UMONS), Software Stack for Massively Geo-Distributed Infrastructures (STACK), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Automatique, Productique et Informatique (IMT Atlantique - DAPI), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique (IMT Atlantique - SRCD), Objets communicants pour l'Internet du futur (OCIF), RÉSEAUX, TÉLÉCOMMUNICATION ET SERVICES (IRISA-D2), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Software Stack for Massively Geo-Distributed Infrastructures (LS2N - équipe STACK), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-RÉSEAUX, TÉLÉCOMMUNICATION ET SERVICES (IRISA-D2), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Journal of Signal Processing Systems
Journal of Signal Processing Systems, Springer, 2021, ⟨10.1007/s11265-021-01668-w⟩
Journal of Signal Processing Systems, 2021, ⟨10.1007/s11265-021-01668-w⟩
ISSN: 1939-8115
1939-8018
DOI: 10.1007/s11265-021-01668-w
Popis: International audience; IEEE Std 802.15.4-2015 Time Slotted Channel Hopping (TSCH) is the de facto Medium Access Control (MAC) mechanism for industrial applications. It renders communications more resilient to interference by spreading them over the time (time-slotted) and the frequency (channel-hopping) domains. The 6TiSCH architecture bases itself on this new MAC layer to enable high reliability communication in Wireless Sensor Networks (WSNs). In particular, it manages the construction of a distributed communication schedule that continuously adapts to changes in the network. In this paper, we first provide a thorough description of the 6TiSCH architecture, the 6TiSCH Operation Sublayer (6top), and the Minimal Scheduling Function (MSF). We then study its behavior and reactivity from low to high traffic rates by employing the Python-based 6TiSCH simulator. Our performance evaluation results demonstrate that the convergence pattern of MSF is the root cause of the majority of packet losses observed in the network. We also show that MSF is prone to over-provisioning of the network resources, especially in the case of varying traffic load. We propose a mathematical model to predict the convergence pattern of MSF. Finally we investigate the impact of varying parameters on the behavior of the scheduling function.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: