Koordination von TSCH- und RPL-Protokollen in der Aufbauphase eines Multi-Hop-Netzwerkes

In der digitalen und realen Welt können wir die täglich zunehmende Verbreitung von eingebetteten Computern feststellen. Diese sind mit einer Vielzahl an verschiedenen Sensoren bestückt und werden somit zur Messung von anwendungsbezogenen Daten verwendet. Diese Anwendungen sind in diversen Bereichen und Branchen möglich, wie Wettermessungen über den militärischen Einsatz und der industriellen Verwendung. Diese rasante Ausbreitung und die immer höhere Leistungsfähigkeit führten zu dem momentanen Trend, all diese Geräte vollständig miteinander zu vernetzen und an bestehende Netzwerke, wie das Internet, anzubinden. Damit will man im globalen Maßtab den Übergang vom benutzerbezogenen Internet zum Internet der Dinge erreichen. Die kommunikationstechnische Grundlage dieser Vernetzung haben nach signifikaten Forschungs- und Standartisierungsmühen die beiden Protokolle IEEE802.15.4e-2015 Timeslotted Channel Hopping (TSCH) und Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) übernommen. Beide Technologien behandeln dabei Lower-Power and Lossy Networks LLN, eine Klasse an Netzwerken, in der Router und Knoten unter Beschränkungen agieren. Diese Beschränkungen sind typischerweise reduzierte Rechenleistung, Speicher, batteriebetriebene Energieversorgung und Fluktuation im Vergleich zu Standard-Netzwerken. Die Knoten der beliebig großen Netzwerke sind zusätzlich instabil und weisen hohe Trafficverluste und geringe Datenraten auf. Aufgrund dieser Eigenschaften bilden die Knoten häufig Multi-Hop Netzwerke mit Peer-to-Peer Mechanismen, um eine höhere Netzwerkstabilität zu erreichen. Daher muss ein besonderer Fokus auf die Aufbauphase solcher Netzwerke gerichtet werden. Dafür ist gerade die Kombination von TSCH und RPL entscheidend, da ein unabhängiges Handeln voneinander die Topologie negativ beeinflussen kann.