Tesi di Laurea ANALISI SPERIMENTALE A LUNGO TERMINE DI CONNETTIVITA DEL SEGNALE PER RETI WIRELESS

Transcript

1 Università degli Studi di Padova Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Dell Automazione Relatore: Prof. Luca Schenato Laureando: Lunardi Luciano Anno Accademico 2007/ Dicembre 2007

2 CONTENUTO Reti Wireless Reti WSN e applicazioni Motivazioni e contributo Hardware & Software Comunicazione e compressione Analisi dei dati 14/12/2007 Lunardi Luciano 2

3 Reti Wireless Ambiente Rilevazione della misura di interesse Eventuale elaborazione del valore Trasmissione del segnale wireless PERCHE Nessun Cablaggio per la trasmissione dei dati Impieghi in ambienti non cablabili Riduzione impiego umano nel campo 14/12/2007 Lunardi Luciano 3

4 Reti WSN Data-centric Application-oriented Densita dei nodi Eterogeneita Broadcasting Limiti di potenza Gestione dell insieme di informazioni Applicazioni Scientifiche Industriali Mediche Domestiche Militari 14/12/2007 Lunardi Luciano 4

5 Motivazioni Analisi quantitativa e qualitativa del connettivita Analisi della connettivita di un ambiente eterogeneo Analisi del comportamento della rete in tempi lunghi Contributo Fusione dell algoritmo di comunicazione e di compressione Gestione memorizzazione Analisi per livelli di potenza Trattamento dei dati tramite programmi riutilizzabili in Matlab 14/12/2007 Lunardi Luciano 5

6 Hardware: Moteiv Tmote-Sky 1 Mb memoria flash, CPU 8 MHz, 10 Kb RAM Radio 2.4 GHz a 8 livelli di potenza Trasmissione a 250 Kbps Software: Tiny-OS Modello ad eventi Hardware virtualizzato Compilazione applicazioni dedicate Linguaggio NesC 14/12/2007 Lunardi Luciano 6

7 Funzionamento: Comunicazione: Comunicazioni di pacchetti di servizio tramite flooding Comunicazioni di pacchetto dati semplice BaseStation e peers E con i dati a disposizione: Compressione: Trasformazione dei dati Applicazione dell algoritmo Pacchetti ricevuti da tutti Pacchetti ricevuti solo da chi e raggiunto direttamente Maggiore compressione Maggiore disponibilita di dati 14/12/2007 Lunardi Luciano 7

8 Connettivita Qualita (RSS) Distanza Periodi Livelli di potenza Analisi dei dati 14/12/2007 Lunardi Luciano 8

9 Alta o assente Asimmetrie Corruzione dei dati Connettivita distanza ostacoli Malfunzionamenti 0 dbm Nodo trasmittente % pacchetti riceveuti Nodo ricevente 14/12/2007 Lunardi Luciano 9

10 Qualita RSS (Received Signal Strength): misura la potenza del segnale radio di ogni pacchetto ricevuto RSS [dbm] = RSSI + offset Dove RSSI e fornito dal mote Connettivita e RSS 14/12/2007 Lunardi Luciano 10

11 Distanza Influisce sull RSS e sulla connettivita In un ambiente eterogeneo, se incognita, difficile da stimare Connettivita globale e distanza RSS globale e distanza 14/12/2007 Lunardi Luciano 11

12 Periodi Differenza di connettivita fra un periodo e l altro dovuto a condizioni ambientali diverse In condizioni statiche: minore connettivita e maggiore stabilita In condizioni dinamiche: possibile maggiore connettivita ma minore stabilita Deviazione standard globale del numero di pacchetti ricevuti 14/12/2007 Lunardi Luciano 12

13 Livelli di potenza 1 A livelli di potenza inferiori, diminuisce il numero di pacchetti ricevuto Riduzione del raggio di connettivita accettabile, del singolo nodo Connessioni con pkg ricevuti >80%, 0dBm Connessioni con pkg ricevuti >80%, -10dBm 14/12/2007 Lunardi Luciano 13

14 Livelli di potenza 2 A livelli di potenza inferiori, aumenta la fascia di incertezza Corrispondenza fra densita dei nodi e connettivita accettabile Connettivita globale e distanza Differenti livelli di potenza: per la gestione del consumo di energia Per il raggio di comunicazione Per la durata della fonte di energia Connettivita globale e distanza Grafico mediato, poco preciso 14/12/2007 Lunardi Luciano 14

15 Risultati raggiunti RSS indice qualitativo buono se utilizzato in ambiente stabile Comunicazione influenzata da distanza e ostacoli ambientali statici e dinamici Distanze massime a seconda del QoS Algoritmo sviluppato efficace Sviluppi futuri Gestione intelligente dell energia Analisi dell RSS a seconda del tipo di ostacolo Analisi del comportamento con antenne direzionali Migliorie nello sviluppo dell applicazione 14/12/2007 Lunardi Luciano 15