Formal QoS Validation Approach on a Real-Time MAC Protocol for Wireless Sensor Networks

Several wireless sensor network applications are currently popping up, in various domains. Their goal is often to monitor a geographic area. When a sensor detects a monitored event, it informs a sink node using alarm messages. The area surveillance application needs to react to such an event with a finite, bounded and known delay: these are real-time constraints. The network being linear, routing becomes unnecessary. This work proposes a new real-time MAC protocol with realistic assumptions on sensor networks. We present a formal validation of this protocol, and explicit the worst case times for the services offered by the protocol (initialization and alarm transmission using different modes). Key-words: Wireless sensor networks, MAC protocol, hard real-time constraints, formal modeling and validation. ∗ CITI Laboratory, INSA Lyon, France. in ria -0 00 70 23 9, v er si on 1 19 M ay 2 00 6 Protocole temps-réel pour réseaux de capteurs: une approche de validation formelle de QdS Résumé : De nombreuses applications pour réseaux de capteurs sans fils émergent actuellement dans de nombreux domaines. Leur but est souvent de surveiller une zone géographique. Lorsqu’un capteur détecte un évènement redouté, il informe un noeud puits en utilisant des messages d’alarme. L’application de surveillance de la zone géographique doit répondre à cet évènement avec un temps borné et connu à l’avance: ce sont des contraintes tempsréel. Le réseau étant linéaire, le routage devient non nécessaire. Ce travail propose un nouveau protocole MAC temps-réel avec des hypothèses réalistes sur le réseau de capteurs. Nous présentons une validation formelle de ce protocole et explicitons les temps pires pour les services offerts par ce protocole (initialisation et remontée d’alarmes selon différents modes). Mots-clés : Réseaux de capteurs sans fils, protocole MAC, contraintes temps-réel dur, modélisation formelle et validation. in ria -0 00 70 23 9, v er si on 1 19 M ay 2 00 6 Real-Time MAC Protocol for Wireless Sensor Networks: Formal Validation 3