A Technical Review of Real-Time QoS Protocols for Wireless Sensor Networks

Real-time wireless sensor networks become more and more important in emerging new applications as message delivery timeliness is highly concerned. However, supporting real-time QoS in sensor networks has faced many challenges due to their wireless nature, limited resource, dynamic network topology, and the demand of distributed architecture. There are tradeoffs between different application requirements including energy efficiency and delay performance. This paper studies the state of the art of current real-time solutions including MAC protocols, routing protocols, data aggregation strategies, and cross-layer designs. Some research challenges and design favors are also identified. The discussion may offer a reference for future investigations. Key-words: real-time, quality of service, wireless sensor networks, medium access control, routing protocol, data aggregation, cross-layer design. in ria -0 01 92 61 5, v er si on 1 28 N ov 2 00 7 Un état de l’art sur la qualité de service temps réel des réseaux de capteurs sans fil Résumé : Le déploiement des applications temps réel mergentes sur des réseaux de capteurs sans fil exige la garantie en terme de la qualité de service. La fourniture de la qualité de service temps réel dans un réseau de capteurs sans fil pose des problèmes de recherche non triviaux à cause de la nature de la transmission sans fil, de la limitation de ressources, du changement dynamique de la topologie et le besoin d’une architecture distribuée. En particulier nous devons trouver un bon compromis entre des différentes exigences telles que la faible consommation de l’énergie et les performances temporelles. Ce papier fait une analyse technique sur l’état de l’art des solutions incluant les protocoles MAC et de routage, les stratégies de l’agrégation de données et les approches de conception inter-couches. Nous identifions les défis et les approches courantes. Cette analyse devrait fournir une référence de départ pour des investigations plus approfondies. Mots-clés : temps réel, qualité de service, réseaux de capteurs sans fil, protocoles d’accès au médium, protocoles de routage, agrégation de données, conception inter-couches in ria -0 01 92 61 5, v er si on 1 28 N ov 2 00 7 A Technical Review of Real-Time QoS Protocols for Wireless Sensor Networks 3