Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Timing delay characterization of GNU Radio based 802.15.4 network using LimeSDR
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Massive deployment of diverse ultra-low power wireless devices necessitates the rapid development of communication protocols. Software Defined Radio (SDR) provides a flexible platform for deploying and evaluating real-world performance of these protocols. But SDR platform based communication systems suffer from high and unpredictable delays. There is a lack of comprehensive understanding of the characteristics of the delays experienced by these systems for new SDR platforms like LimeSDR. This knowledge gap needs to be filled in order to reduce these delays and better design protocols which can take advantage of these platforms.

We design a GNU Radio based IEEE 802.15.4 experimental setup, where the data path is time-stamped at various points of interest to get a comprehensive understanding of the characteristics of the delays. Our analysis shows GNU Radio processing and LimeSDR buffering delay are the major delays in these data paths. We try to decrease the LimeSDR buffering delay by decreasing the USB transfer size but it comes at the cost of increased processing overhead. The USB transfer packet size is modified to investigate which USB transfer size provides the best balance between buffering delay and the processing overhead across two different host computers.

Our experiments show that for the best-measured configuration the mean and jitter of latency decreases by 37% and 40% respectively for the host computer with higher processing resources. We also show that the throughput is not affected by these modifications. Higher processing resources help in handling higher processing overhead and can better reduce the buffering delay.

Abstract [sv]

Stora installationer av heterogena extremt energisnåla trådlösa enheter ställer krav på snabb utveckling av kommunikationsprotokoll. Mjukvarubaserad radio (Software Defined Radio, SDR) tillhandahåller en flexibel plattform för att installera och utvärdera faktisk prestanda för dessa protokoll. Men SDR-baserade system har problem med stora och oförutsägbara fördröjningar. Verklig förståelse av hur dessa fördröjningar beter sig i nya plattform som LimeSDR saknas. Dessa kunskapsbrister behöver överbryggas för att kunna minska fördröjningarna och för att mer framgångsrikt kunna designa protokoll som drar nytta av de nya plattformarna.

Vi skapar en försöksuppställning för IEEE 802.15.4 baserad på GNU Radio. Data som passerar systemet tidsstämplas för att ge underlag till att förstå fördröjningarnas egenskaper. Vår analys visar att fördröjningarna främst kommer från processande i GNU-radion och buffertider för LimeSDR. Vi försöker minska buffertiderna för LimeSDR genom att minska paketstorleken för USB-överföring, men det kommer till priset av ökade bearbetningskostnader. Paketstorleken för USB-överföring modifieras för att på två olika testdatorer undersöka den bästa balansen mellan buffertider och bearbetningskostnader.

Våra experiment visar att för att den mest noggrant undersökta försöksuppställningen så minskar medelvärdet och jittret för fördröjningarna med 37% och 40% för testdatorn med mest beräkningskraft. Vi visar också att genomströmningen inte påverkas av dessa ändringar. Med mer beräkningskraft kan de ökade bearbetningskostnader hanteras, och buffertiderna kan förkortas mer effektivt.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 93
Series
TRITA-EECS-EX ; 2018:774
Keywords [en]
Software Defined Radio; LimeSDR; GNU Radio; Latency; IEEE 802.15.4; USB Transfer Delay; USBMon
Keywords [sv]
Software Defined Radio; LimeSDR ; GNU Radio; Latency ; IEEE 802.15.4; USB Transfer Delay
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-254905OAI: oai:DiVA.org:kth-254905DiVA, id: diva2:1335929
Subject / course
Electrical Engineering
Educational program
Degree of Master
Examiners
Available from: 2019-07-08 Created: 2019-07-08 Last updated: 2019-07-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3672 kB)45 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3672 kBChecksum SHA-512
4b820520c4e0e6991d22e0245a44bda10b19b690ecd48b4650ff93e23be48dc8247e8fe1a5f45fac00e4ab177973161e5206510142498c523d0a3a3d16345c26
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 45 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 102 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf