Capitolo 1
Introduzione
Le reti di sensori wireless ( WSN ) sono una tecnologia che si va affermando progressivamente per una vasta gamma di applicazioni che vanno dal monitoraggio di particolari fenomeni alla sorveglianza e controllo del territorio. Questo tipo di architettura offre la possibilità di disporre un gran numero di nodi sensore per coprire aree geografiche anche molto vaste e quindi sfruttare un tipo di comunicazione multihop per trasportare le informazioni raccolte dai nodi verso una stazione base che funge da punto di raccolta ed elaborazione dei dati.
Alcune applicazioni, come il monitoraggio delle condizioni climatiche ( umidità e/ o temperatura ) o del tasso di inquinamento di una zona cittadina, non necessitano di informazioni dettagliate, per cui non vi è la necessità di disporre di un gran numero di nodi sensore posti a breve distanza l'uno dall'altro. In questo scenario, la soluzione che offre il miglior compromesso tra risparmio economico e efficienza risulta essere quella di realizzare una rete di sensori sparsa, impiegando uno o più nodi mobili per la raccolta delle informazioni acquisite dai nodi statici. Alla base di questo studio sono state analizzate le applicazioni bundle-oriented. In questo tipo di applicazioni diversi utenti che dispongono di un dispositivo per la ricetrasmissione dei dati, visitano la rete per raccogliere ed elaborare localmente i dati acquisiti dai vari nodi.
I nodi statici devono, quindi, effettuare la distribuzione dei dati verso tutti i dispositivi mobili presenti all'interno della propria zona di contatto realizzando un meccanismo di trasmissione affidabile dei dati che permetta a tutti gli utenti di ricevere l'intero set di dati acquisiti dai nodi della rete.
In questo scenario i dispositivi mobili che visitano la rete vengono classificati come Mobile Sink
Figura 1.2 : Architettura di una rete con Mobile Sink
Mentre i nodi mobili hanno la possibilità di rinnovare la propria fonte energetica, i nodi statici devono cercare di minimizzare il consumo di energia, in quanto hanno vincoli energetici piuttosto stringenti; essendo la radio la principale fonte di consumo energetico dei nodi, si deve cercare di minimizzare il tempo in cui essa rimane accesa e, contemporaneamente, realizzare un'applicazione efficiente ed affidabile.
L'interazione tra un nodo statico della rete e gli elementi mobili può avvenire ad istanti di tempo predicibili a priori o completamente casuali, a seconda delle caratteristiche degli elementi mobili e del percorso che seguono.
Nel caso in cui il passaggio del nodo mobile non sia predicibile con esattezza, è necessaria la realizzazione di una fase preliminare di discovery da parte dei nodi statici; questa fase permette al nodo di individuare la presenza dei nodi mobili all'interno della propria zona di contatto prima dell'inizio della fase di comunicazione; il nodo statico deve lavorare in Duty Cycle al fine di poter identificare la presenza del nodo mobile in zona di contatto il più tempestivamente possibile e, contemporaneamente, tenere la radio accesa per il più breve tempo
possibile, senza consumare energia inutilmente.
Nell'ambito di questo lavoro di tesi sono stati definiti dei protocolli di discovery e di trasferimento dei dati che soddisfano i vincoli di risparmio energetico e di consegna affidabile ed efficiente dei dati verso i MDC, quindi implementare questi protocolli ed utilizzare nodi sensore Tmote Sky per verificarne l'efficienza. Sono stati studiati due tipi di protocolli che realizzano il trasferimento affidabile dei dati tramite l'utilizzo di messaggi di ack; la differenza sta nel fatto che il primo dei due protocolli utilizza tutta la banda disponibile per l'invio dei dati originali, mentre il secondo applica un certo livello di ridondanza e invia sul canale i dati codificati.
