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Confronto di protocolli di routing DTN in reti acustiche sottomarine

Informazioni tesi

  Autore: Giuseppe Loccisano
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2009-10
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria delle telecomunicazioni
  Relatore: Michele Zorzi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 144

Una rete di sensori sottomarini (UW-ASN, UnderWater Acoustic Sensor Network) deve essere in grado di raccogliere dati oceanografici, monitorare l'inquinamento, consentire esplorazioni off-shore, fornire assistenza alle attività di prevenzione di eventi catastrofici, alla navigazione e alle applicazioni di sorveglianza. Per raggiungere tali obiettivi è indispensabile la presenza di una tecnologia che, in generale, permetta ai dispositivi sottomarini di comunicare in tempo reale ed eseguire le operazioni coordinate. Tale tecnologia è la Wireless Underwater Acoustic Networking, la quale si ritiene possa rimpiazzare in futuro il tradizionale approccio che prevede il posizionamento della strumentazione in situ. Si è reso, pertanto, necessario investire sulla ricerca e lo sviluppo nel campo delle comunicazioni wireless sottomarine, le quali potranno notevolmente aumentare l'efficienza delle attività in tali scenari. Molti progressi sono stati fatti per quanto riguarda il livello fisico e il livello MAC, mentre le tecniche di routing in ambiente sottomarino sono divenute oggetto di studio da poco tempo. Nelle UW-ASN, caratterizzate da connettività intermittente, limitazioni di banda, alta probabilità d'errore, spesso non è possibile utilizzare i tradizionali protocolli di routing (DSDV, OLSR, AODV, DSR). E' possibile, quindi, considerare tali reti come DTN (Delay Tolerant Network), sfruttando così i risultati ottenuti dai numerosi studi effettuati negli ultimi anni in questo campo.
L'obiettivo principale di questa tesi è l'implementazione di tre diversi protocolli di routing DTN, la loro applicazione in uno scenario sottomarino, il confronto e l'analisi delle loro prestazioni.
Nel Capitolo 1 viene fatta una panoramica generale sulle UW-ASN, delle quali vengono descritte le principali caratteristiche, le differenze con le reti di sensori terrestri e le diverse topologie.
Nel Capitolo 2 viene trattato nel dettaglio il canale acustico sottomarino, con particolare attenzione ai fenomeni che rendono difficoltose le comunicazioni in tali scenari.
Il Capitolo 3 è dedicato alla descrizione dell'architettura DTN e dei suoi principi di funzionamento, confrontati con quelli della rete Internet.
La problematica del routing nelle DTN viene affrontata nel Capitolo 4, all'interno del quale vengono presentati i principali protocolli di routing DTN recentemente sviluppati. Maggiore risalto viene dato a Spray And Wait, il protocollo di riferimento scelto in questa tesi per l'applicazione in scenari sottomarini.
Nel Capitolo 5 viene presentato l'ambiente simulativo utilizzato (NS2-MIRACLE) per testare le prestazioni dei protocolli di routing DTN implementati, dei quali viene descritta la logica di funzionamento.
Infine, nel capitolo 6, vengono messe a confronto le prestazioni dei tre protocolli, analizzandone pregi, difetti e la loro utilità in ambiente sottomarino.

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Sommario Una rete di sensori sottomarini (UW-ASN, UnderWater Acoustic Sensor Network) deve essere in grado di raccogliere dati oceanografici, monitorare l'inquinamen- to, consentire esplorazioni off-shore, fornire assistenza alle attività di prevenzione di eventi catastrofici, alla navigazione e alle applicazioni di sorveglianza. Per raggiungere tali obiettivi è indispensabile la presenza di una tecnologia che, in generale, permetta ai dispositivi sottomarini di comunicare in tempo reale ed ese- guire le operazioni coordinate. Tale tecnologia è la Wireless Underwater Acoustic Networking, la quale si ritiene possa rimpiazzare in futuro il tradizionale approc- cio che prevede il posizionamento della strumentazione in situ. Si è reso, pertanto, necessario investire sulla ricerca e lo sviluppo nel campo delle comunicazioni wi- reless sottomarine, le quali potranno notevolmente aumentare l'efficienza delle attività in tali scenari. Molti progressi sono stati fatti per quanto riguarda il li- vello fisico e il livello MAC, mentre le tecniche di routing in ambiente sottomarino sono divenute oggetto di studio da poco tempo. Nelle UW-ASN, caratterizzate da connettività intermittente, limitazioni di banda, alta probabilità d'errore, spes- so non è possibile utilizzare i tradizionali protocolli di routing (DSDV, OLSR, AODV, DSR). E' possibile, quindi, considerare tali reti come DTN (Delay To- lerant Network), sfruttando così i risultati ottenuti dai numerosi studi effettuati negli ultimi anni in questo campo. L'obiettivo principale di questa tesi è l'implementazione di tre diversi protocolli di routing DTN, la loro applicazione in uno scenario sottomarino, il confronto e l'analisi delle loro prestazioni. Nel Capitolo 1 viene fatta una panoramica generale sulle UW-ASN, delle quali vengono descritte le principali caratteristiche, le differenze con le reti di sensori terrestri e le diverse topologie. Nel Capitolo 2 viene trattato nel dettaglio il canale acustico sottomarino, con particolare attenzione ai fenomeni che rendono difficoltose le comunicazioni in 1

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Parole chiave

acustico
dtn
protocollo
reti
routing
sottomarino
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