A critical analysis of Contiki's network stack for integrating new MAC protocols

Analyse critique de la pile réseau de Contiki pour l'intégration de nouveaux protocoles MAC

Kévin Roussel (1, 2) , Ye-Qiong Song (3, 1)

1 MADYNES - Management of dynamic networks and services
2 UL - Université de Lorraine
3 LORIA - Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications

Recent Wireless Sensor Network (WSN) MAC protocols focus on both very low idle trafic duty-cycle and high throughput when bursts of trafic occur. It is highly desirable to be able to integrate them into a common and open platform, not only for easing their performance comparison, but also for their effective interaction with existing higher-layer protocols. As part of our work on WSN, we have implemented a new Media Access Control (MAC) protocol into the Contiki OS. When doing so, we stumbled into various limitations and quirks, relative to this system—and especially its network stack. The present report summarizes the critical issues we have faced, and gives some ideas to fix them or work around them. Considering the widespread use of Contiki and its netstack, we believe that knowing those issues will be helpful for other researchers and developers.

Les protocoles MAC récents pour réseaux de capteurs sans-fil (WSN) sont conçus pour assurer à la fois une activité radio ("duty cycle") minimale durant les périodes d'inactivité sur le médium radio, et un débit maximal quand des pointes de trafic réseau ont lieu. Il est hautement préférable d'intégrer ces protocoles dans une plate-forme commune et ouverte, non seulement pour faciliter la comparaison de leurs performances, mais aussi l'effacité de leur interaction avec les protocoles existants dans les couches supérieures de la pile réseau. Durant nos travaux sur les WSN, nous avons implémenté un nouveau protocole MAC (Media Access Control ) au sein de Contiki OS. Ce faisant, nous avons fait face à diverses limitations et diffcultés techniques propres à ce système — et notamment à sa pile réseau. Le présent rapport résumé les problèmes critiques auxquels nous avons fait face, et donne quelques idées pour les régler ou les contourner. Eu égard à l'usage généralisé qui est fait de Contiki et de sa pile réseau, nous pensons que de telles informations seront utiles aux autres chercheurs et développeurs.

Mots clés: WSN; MAC protocols; network stack

Mots clés: réseaux de capteurs sans-fi; protocoles MAC; Contiki OS; pile réseau

Domaines: Systèmes embarqués; Informatique ubiquitaire; Réseaux et télécommunications [cs.NI]; Système d'exploitation [cs.OS]

Kévin Roussel, Ye-Qiong Song. A critical analysis of Contiki's network stack for integrating new MAC protocols. [Research Report] RR-8776, INRIA Nancy. 2013, pp.13. ⟨hal-01202542⟩