Ai miei genitori
“Sarai un tecnico, girerai il mondo”
Anonimo, B11
Indice
1 Introduzione...6 2 Reti di sensori...8 2.1 Applicazioni...8 2.1.1 Applicazioni ambientali...9 2.1.2 Applicazioni mediche...10 2.1.3 Applicazioni domotiche...10 2.1.4 Applicazioni commerciali...11 2.1.5 Applicazioni militari...112.2 Struttura di una rete di sensori...11
2.3 Struttura di un singolo nodo...13
2.4 Stack dei protocolli...14
2.4.1 Management Planes...14
Power management plane...15
Mobility management plane...15
Task management plane...15
2.4.2 Livello fisico...15
2.4.3 Livello Data Link...15
Livello di accesso al mezzo (MAC)...16
Controllo degli errori...17
2.4.4 Livello network...18
Scelta del percorso...19
Stategie di routing...21
2.4.5 Livello di trasporto...23
Protocolli di trasporto per il Forward Path...24
Protocolli di trasporto per il Reverse Path...25
2.4.6 Livello middleware...26
Gestione della rete...26
Programmazione delle attività...26
Interrogazione e disseminazione delle informazioni...27
3 Schemi di Power Management...28
3.1.1 Protocolli di power management...32
3.1.2 Protocolli generali di sleep/wakeup...35
Schema On-demand...35
Schema Scheduled rendez-vous...36
Schema Asincrono...38
3.1.3 Protocolli di duty cycling a livello MAC...41
Protocolli TDMA-based...42
Protocolli Contention-based...42
Protocolli ibridi...43
4 Protocollo adattivo di Power Management...44
4.1 Descrizione generale...44
4.2 Algoritmo adattivo...45
4.3 Stima del talk interval...48
4.4 Variazione del talk interval...50
4.4.1 Diminuzione del talk interval...50
4.4.2 Aumento del talk interval...51
4.5 Fase di startup...52
4.6 Fase di recupero del beacon...53
5 Realizzazione del protocollo...55
5.1 Caratteristiche del nodo sensore...55
5.1.1 Descrizione dell'hardware...56
Sistema di alimentazione...58
Microprocessore...58
Sistema Radio...59
5.2 TinyOS...59
5.2.1 Architettura e modello computazionale...60
5.2.2 Il linguaggio nesC...63
Un esempio di applicazione TinyOS...65
5.2.3 Tossim...67
Struttura e funzionamento...68
Supporto hardware e astrazione della comunicazione...69
Strumenti per lo sviluppatore...70
5.3 Implementazione del protocollo di sleep scheduling...71
Fase di startup del protocollo...77
Fase di regime del protocollo...78
IncreaseMsg e BeaconMsg...79 5.3.2 TimeSyncC...80 5.3.3 WMEWMAMultihopRouter...83 Implementazione di WMEWMAMultiHopRouter...86 6 Analisi sperimentale...87 6.1 Protocolli comparativi...88 6.2 Indici di prestazione...89
6.3 Pianificazione degli esperimenti...90
6.3.1 Scenari...90
6.3.2 Aggregazione...92
Aggregazione MIN-MAX...93
Aggregazione Compact...93
6.4 Analisi dei risultati...94
6.4.1 Scenario in Copertura...95
6.4.2 Scenario Bilanciato...98
6.4.3 Scenario Sbilanciato...101
6.4.4 Risultati in caso di Aggregazione...105
6.4.5 Protocollo Adaptive al variare del Communication Period...108
7 Conclusioni...110
Ringraziamenti...111
Bibliografia...112
Elenco delle figure...114
Elenco dei listati...116
