Progetto di una rete ZigBee orientata ad applicazioni di tecnologie assistive

Terminata la fase esplorativa, è stato proposto un primo approccio alla localizzazione basato su fingerprint offline. Per quel che concerne il firmware, ciò comporta alcune variazioni di rilievo rispetto alla situazione delle misure preliminari: innanzitutto sono stati impiegati, oltre a coordinator ed end point, anche due router, anch’essi con il compito di accogliere i messaggi dell’end point per poterne estrarre i valori di LQI (la RSSI verrà trascurata per motivi esposti nel capitolo 5). A tal pro, si è reso necessario l’invio in modalità broadcast, passaggio indispensabile per raggiungere tutti i nodi della rete.
Nella realizzazione di un firmware che consentisse di inviare dal nodo mobile 100 messaggi di help in broadcast, che potessero essere ricevuti dagli FFD in modo tale da estrarre da tutti i nodi fissi le statistiche di LQI, sono stati riscontrati alcuni inconvenienti elencati di seguito, con relative soluzioni.
- Overflow del buffer di ricezione: per effetto dell’implementazione della procedura di broadcast in ZigBee, che prevede ack passivi da parte di ogni nodo ricevente il messaggio, la rete si congestiona rapidamente a seguito dell’invio di più messaggi in sequenza, ed il tutto scala esponenzialmente con il numero dei nodi fissi, tanto da risultare molto critico già con un coordinator e due router. Il problema è stato aggirato accrescendo la dimensione del buffer di ricezione: ciò risolve la questione contingente, ma non può nulla in riferimento alla scalabilità della rete; realisticamente, in uno scenario composto da decine di nodi fissi, la saturazione della rete non sarebbe risolvibile con il semplice ampliamento del buffer, vista anche la modesta disponibilità di memoria dei nodi della rete. A tal proposito sarebbe necessario ricercare un meccanismo che regoli l’invio dei 100 messaggi sfruttando meccanismi degli strati inferiori dello stack, in modo tale da inibire l’invio dei messaggi da parte dell’end point nel caso in cui i nodi fissi non fossero nelle condizioni di riceverli; in questo modo, verrebbe raggiunta una comunicazione affidabile, e al contempo tale da garantire la massima velocità di scambio dati compatibilmente con lo stato di congestione della rete. Il problema di overlow è stato differito anche grazie all’introduzione di una temporizzazione più rilassata dell’invio dei messaggi: è stato imposto all’end point di entrare in fase di sleep dopo l’invio di ogni messaggio, per poi risvegliarsi per l’usuale polling dati verso il coordinator. In questo modo, la fase di invio dei 100 messaggi richiede un consistente ammontare di tempo (circa 1 secondo per ogni messaggio, per un totale che eccede il minuto e mezzo per ogni punto di fingerprint da rilevare, interrogazione dei nodi fissi esclusa), ma assicura l’arrivo dei messaggi a tutti i nodi fissi. Una soluzione scalabile e definitiva non è stata realizzata, poiché le elaborazioni che hanno seguito le misure hanno fornito risultati tali da consigliare un cambio di rotta, come verrà mostrato nel capitolo 5.