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Tecniche per la consistenza temporale di misure effettuate tramite reti di sensori radio

Informazioni tesi

  Autore: Andrea Mingardo
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2010-11
  Università: Università degli Studi di Ferrara
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Informatica
  Relatore: Leonardo Badia
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 71

Questa tesi ha voluto illustrare la realizzazione di un applicativo Web in grado di monitorare il traffico di una rete di sensori, principalmente con lo scopo di diagnosticare eventuali guasti o anomalie nella rete, ma anche osservare le tempistiche degli scambi di pacchetti, ed eventualmente intervenire sulla rete per migliorare le perfomance dell’intero sistema. Il sistema, riferendosi ad un unico tempo globale, permette all’utente di capire l’ordine cronologico di ricezione o trasmissione dei pacchetti, quale pacchetto è arrivato prima e quale dopo. Inoltre, tra le informazioni riportate nel database, è possibile avere una stima abbastanza precisa della qualità del segnale (tramite l’LQI - Link Quality Signal, o l’RSSI - Received Signal Strength Indicator ). Ciò che ho cercato di dimostrare nel capitolo 3, con i test dimostrativi di rilevazione dei dati, è che il programma (completo della sua interfaccia grafica), può essere utilizzato anche per altre applicazioni pratiche, ad esempio il monitoraggio della temperatura, l’umidità di un ambiente, il livello del segnale dei sensori, la tensione, e altri dati fisici rilevanti. Inoltre, ho cercato di evidenziare l’utilità dell’azione di sincronizzazione. Quest’operazione infatti fornisce due diversi tipi di informazione sulla rete di sensori:  Permette di sapere in che sequenza temporale la rete si è ”auto-scoperta”. Cioè, in quali tempi i sensori ricevitori hanno ”percepito” i trasmettitori adiacenti, e in quali tempi le informazioni per la ”percezione” sono state inviate.  Permette di sapere in quali tempi sono state effettuate le misurazioni.

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Capitolo 1 Introduzione La nascita e la diffusione di Internet, nonché il contemporaneo sviluppo globale delle telecomunicazioni e del personal computer, hanno cambiato radicalmente il nostro modo di comunicare. Strumenti tecnologici quali antenne e satelliti, radio, computer desktop e palmari, cellulari, ci permettono di interagire tra noi anche da un capo all’altro del pianeta, idea impensabile fino a solo trent’anni fa. Chiaramente questo processo non si è arrestato, anzi, sono sempre di più i dispositivi che necessitano di connettività con il resto del mondo, e con Internet in particolare. Pensiamo ai moderni elettrodomestici, e a quelli dei prossimi dieci, venti anni. E’ nel mezzo di questa sbalorditiva evoluzione che trovano un grande interesse le reti di sensori, o in inglese Wireless Sensor Network, WSN [3] . Pensare alla possibilità di controllare un determinato ambiente (ed intervenire a seconda delle circostanze), stando nel proprio ufficio o abitazione, aggiungendo il fatto che i due ambienti si possono trovare a centinaia di chilometri di distanza, è la premessa che ha reso possibile l’ideazione delle WSN. Tuttavia altri fattori stanno tuttora contribuendo alla diffusione delle WSN. La miniaturizzazione dei processi produttivi dei chip consente di progettare sensori sempre più evoluti, e con maggiore capacità computazionale. Lo sviluppo di nuovi protocolli, e di sistemi di comunicazione senza fili (o wireless), ha permesso di pensare a reti non più vincolate da mezzi di trasmissione fisici (quali sono i cavi), ma a reti mobili, che possono così raggiungere luoghi prima irraggiungibili. Una WSN [1] [3] [4] in sintesi è un gruppo di sensori, in grado di operare appunto senza mezzi di trasmissione fisici o infrastrutture tradizionali (canalette e cavi), che possono essere distribuiti in un ambiente e posti anche a grandi distanze tra loro, allo scopo di raccogliere dati, condividerli, e sulla base di questi dati, effettuare dei calcoli per fornire dei risultati. Solitamente i singoli sensori vengono definiti “nodi” della rete, e questi nodi quasi sempre sono di dimensioni ridottissime, basso consumo e costo . Un nodo è un dispositivo particolarmente semplice, il quale possiede un unità di elaborazione, un modulo radio per la comunicazione , e diversi sensori (per l’umidità, la temperatura, la luminosità, taluni anche dei moduli per l’acustica). Nonostante il processo vari a seconda della tipologia della rete, solitamente lo scopo di un sensore è spedire i dati raccolti verso un sensore adiacente nella rete, il quale successivamente può inoltrarli a sua volta ad un altro ancora, oppure, se è connesso 1

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