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Analisi sperimentale di algoritmi di sincronizzazione per reti di sensori wireless basati su regressione lineare

Nel primo capitolo vengono descritte le motivazioni che giustificano la necessità di una sincronizzazione temporale nelle reti di sensori wireless, le problematiche tipiche di questa tipologia di reti ed i principi di progettazione dei protocolli di sincronizzazione, i quali devono rispondere alla richiesta di minimizzazione del consumo di risorse da parte dei dispositivi di una WSN.
Nel secondo capitolo viene descritto il protocollo FTSP così come è stato ideato dagli autori, insieme con un sintetico confronto con altri protocolli di sincronizzazione sviluppati tenendo conto delle particolari esigenze delle reti di sensori.
Nel terzo capitolo viene descritta la stazione di misura realizzata per effettuare le prove sperimentali volte a valutare le prestazioni dell’algoritmo nelle diverse implementazioni proposte, nonché forniti i dettagli circa la scelta della strumentazione e la modalità di valutazione delle prestazioni dell’algoritmo.
Nel quarto capitolo vengono presentate le prove sperimentali eseguite per caratterizzare le prestazioni dell’algoritmo in diverse condizioni di drift e di latenza di comunicazione.
Nel quinto capitolo, infine, è stata presentata un’ottimizzazione dell’algoritmo ed è stato effettuato il confronto tra le sue due implementazioni, il quale ha dimostrato che l’implementazione proposta garantisce le medesime prestazioni di quella originale con una significativa riduzione del tempo di risincronizzazione e del consumo energetico.

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Introduzione II Introduzione Le reti di sensori wireless (WSN, acronimo di Wireless Sensor Network) rappresentano la migliore soluzione dinamica a basso costo degli ultimi anni per tutte quelle applicazioni in cui le reti wired risultano una scelta impraticabile o inefficiente: si pensi ad esempio al controllo di ambienti ostili o fisicamente inaccessibili, oppure al monitoraggio dei parametri vitali di un paziente all’interno di un ospedale e alla domotica. Per ottenere un risultato significativo, tuttavia, non è sufficiente che i singoli nodi sensore di una rete acquisiscano dati utili, ma è necessario che il set di informazioni raccolte da ogni dispositivo venga combinato con gli altri mediante un’operazione di fusione dati. Tale fusione è possibile solo grazie ad un coordinamento tra i nodi della rete e, di conseguenza, ad una correlazione fra i dati nel dominio del tempo. Come in tutti i sistemi distribuiti, quindi, la sincronizzazione temporale è una componente fondamentale nelle reti di sensori wireless, ed impone che tutti i dispositivi appartenenti alla rete condividano il medesimo riferimento temporale. A causa delle peculiari limitazioni in termini di energia, memoria, capacità computazionale e banda di trasmissione di queste reti, tuttavia, gli schemi di sincronizzazione tradizionali non risultano adatti all’impiego nelle WSN; questo ha attirato l’interesse di numerosi ricercatori a sviluppare nuovi protocolli di sincronizzazione. Una classe di protocolli che sta assumendo un’importanza crescente nel panorama della sincronizzazione nelle WSN è quella basata sulla regressione lineare. Il più semplice di questa categoria di protocolli è il Flooding Time Synchronization Protocol (FTSP). La sua progettazione è nata con l’obiettivo di raggiungere la sincronizzazione temporale di un’intera rete di nodi sensore con errori dell’ordine del µs e scalabilità fino a centinaia di nodi, insieme con la robustezza ai cambiamenti di topologia della rete ed

Tesi di Laurea Magistrale

Facoltà: Ingegneria

Autore: Alessia Zinetti Contatta »

Composta da 107 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 492 click dal 17/04/2013.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.