Simulazione, sperimentazione e validazione di una WSN con Omnet++ per applicazioni di localizzazione nell?ambito della robotica e dell?Ambient Assisted Living.

I

Indice

Introduzione

1

1. Descrizione problema e obiettivi

3

1.1. Premessa 3

1.2. Obiettivo, descrizione sistema e prime

definizioni 6 Riferimenti CAPITOLO 1 10

2.

Sperimentazione: ambiente e

metodologia

11

2.3.2.1. Elaborazione durata ciclo

localizzazione 20 2.4. Descrizione configurazioni 22 2.4.1. Diretta 22 2.4.2. Invertita 24 2.4.3. Multicast 27 2.4.4. Diretta+ 30

II

2.4.5. Ibrida 31

2.4.6. Ibrida Invertita 34

3.

Introduzione alla simulazione

41

3.1. Sistemi e ambiente del sistema 43

3.1.1. Componenti di un sistema 44

3.1.2. Sistemi discreti e continui 44

3.1.3. Modello di un sistema 46

3.2. Simulazione ad eventi discreti 47

3.2.1. Passi di uno studio di simulazione 48

3.2.2. Meccanismi di avanzamento del tempo 52

3.2.3. Elementi ed organizzazione di un modello di

simulazione ad eventi discreti 55

Riferimenti CAPITOLO 3 61

4.

OMNeT++

62

4.1. Descrizione generale 63

4.1.1. Punti di forza 65

4.2. Architettura di OMNeT++ 66

4.2.1. Simple & Compound Modules 67

4.2.2. Gates, connections, channels 68

4.2.3. Parametri (file NED e ini) 72

4.2.3.1. File NED 73

4.2.3.2. Modello di programmazione 75

III

4.2.3.4. Esecuzioni batch 78

4.2.4. File msg 78

4.2.5. Metadata e XML 79

4.3. Componenti di una simulazione 80

4.4. Principali frame work 82

Riferimenti CAPITOLO 4 85

5.

MiXiM

86

5.1. Descrizione generale 86

5.1.1. Struttura di un nodo 89

5.1.2. Modellazione della connessione

Wireless 90

5.2. Architettura del physical layer 93

5.2.1. BasePhyLayer 94 5.2.2. ChannelInfo 95 5.2.3. RadioModels e AnalogueModels 97 5.2.4. Decider 99 5.2.4.1. Valutazione AirFrame 100 5.2.4.2. Channel sensing 101

5.3. Localization & mobility models 102

5.4. Modifiche realizzate sui moduli di

MiXiM 103

5.4.1. Gestione delle configurazioni 104

5.4.2. Algoritmo calcolo durata del ciclo 107

IV

6.

Campagna

simulazioni

110

6.1. Descrizione campagna di simulazione 110

6.1.1. Confronto e validazione

Diretta vs Diretta+ 111

6.1.2. Confronto e validazione Diretta+ con

waitTime decrescenti 115

6.1.3. Scelta del waitTime 119

6.2. Configurazioni simulate 121

6.2.1. Ibrida1 121

6.2.1.1. Scelta ShiftTime 122

6.3. Confronto Diretta+ vs Ibrida1 125

6.4. Simulazione frequenza di localizzazione

massima 127 6.4.1. Ibrida1 Invertita 129 6.5. Conclusioni 130

7.

Sviluppi

futuri

133

Appendici

A – Breve introduzione al network layer Ember 138