Algoritmi per il controllo della topologia per reti di sensori wireless zigbee veicolari

I progressi nelle comunicazioni radio e nella microelettronica, ottenuti a livello globale negli ultimi decenni, hanno permesso la realizzazione di dispositivi miniaturizzati in grado di osservare l’ambiente in cui vengono introdotti, elaborare localmente i dati acquisiti e trasmetterli via etere in modo efficiente ed affidabile all'interno di capillari reti di telecomunicazione.
Le reti formate da questi dispositivi, dette Wireless Sensor Networks, realizzano la piattaforma distribuita ed adattativa di raccolta, fusione ed aggregazione dei dati relativi al processo osservato e, grazie al loro elevato potenziale in termini di ubiquità e pervasività, rappresentano uno degli ambiti più interessanti in grado di generare innovazione nel settore dell’ ICT.
Gli scenari applicativi di tali tecnologie sono numerosi ed investono settori quali: il monitoraggio ambientale indoor ed outdoor, la biometria, i trasporti, la domotica, l’automazione industriale ed il settore militare.
Grazie a questi scenari fortemente innovativi, su tale tecnologia si stanno polarizzando, negli ultimi anni, enormi interessi di ricerca di base ed applicata in ambito sia industriale che accademico.
Data la vastità degli ambiti applicativi e le differenti esigenze/problematiche che li caratterizzano, è evidente che le scelte progettuali e le cifre di merito su cui valutare le prestazioni per tali sistemi saranno fortemente dipendenti dallo scenario di riferimento.
Una prima importante distinzione viene fatta fra reti statiche e dinamiche: mentre nelle prime i sensori, una volta collocati nello scenario, non modificheranno la loro posizione se non a causa di agenti esterni, nelle seconde la posizione dei nodi è proprio uno dei parametri da monitorare.
Sebbene per le reti di tipo statico si siano già fatti numerosi passi avanti in termini di definizione dei modelli analitici e simulativi e valutazione delle prestazioni, e si sia già arrivati alla messa in esercizio di numerose soluzioni ad-hoc, per quanto riguarda le reti dinamiche il terreno è ancora scosceso e le problematiche da risolvere sono numerose.
Questa tesi è il proseguimento di un’attività mirata a studiare reti che prevedano il posizionamento dei nodi sensori su veicoli in movimento (Vehicular WSNs, VWSNs).
Gli scenari applicativi anche in questo caso sono numerosi: si va dal monitoraggio e gestione del traffico in ambiente urbano, portuale ed aereoportuale, fino a servizi di vehicular security.
Nell’ambito di tale progetto il presente lavoro si è proposto un duplice obiettivo: da un lato la realizzazione di un simulatore tempo-discreto, in linguaggio C++, per la “Cluster Formation “e “Manteinance” di una rete di sensori veicolari, all’interno del quale sono state implementate funzioni in linea con le specifiche degli standard di comunicazione ZigBee, e dall’altro l’implementazione , il testing, ed il confronto di diversi algoritmi di Adaptive Clustering compatibili con l’ambiente VWSN (Comunicazione di tipo VTI “Vehicle To Infrastructure”).
Le simulazioni sono state effettuate su diverse tipologie di scenari e facendo variare le variabili di progetto più significative per questo tipo di sistemi.
I grafici ottenuti per via simulativa hanno permesso la comparazione dei diversi approcci di Clustering proposti, e suggerito le linee guida per la progettazione di Algoritmi efficienti per tali sistemi.