Simulazione di reti di sensori: Simulazione di reti di sensori: sviluppo di uno strumento di sviluppo di uno strumento di

posizionamento basato su dati posizionamento basato su dati territorialiterritoriali

Candidato:Candidato:Paolo Somaglia (708683)Paolo Somaglia (708683)

Relatore: Prof. William FornaciariRelatore: Prof. William FornaciariCorrelatore: Ing. Enrico FrumentoCorrelatore: Ing. Enrico Frumento

POLITECNICO DI MILANO

Paolo Somaglia 2

• Introduzione sulle reti di sensori

• Scopo del lavoro

• Decisioni preliminari di progetto

• Soluzione implementata– Panoramica sul workflow realizzato– Modello di propagazione– Architettura

• Casi di studio

• Conclusioni

SommarioSommario

Paolo Somaglia 3

• Cos’è una rete di sensori?Una Wireless Sensor Network è un sistema composto da un insieme di dispositivi autonomi, chiamati ‘nodi sensori’ (sensor nodes), che cooperano al conseguimento di un comune obiettivo il quale, tipicamente, prevede la misurazione di qualche grandezza fisica dell’ambiente circostante.

(T. Haenselmann. Sensornetworks. April 2006.)

Elevata integrazione nel territorio!

Introduzione sulle reti di sensoriIntroduzione sulle reti di sensori

Paolo Somaglia 4

Scopo del lavoroScopo del lavoro

• Simulazione congiunta a cinque livelli di astrazione– Per la valutazione dell’effetto del territorio sulle prestazioni di

rete

– Strumento rivolto a esperti di dominio applicativo (geologi, ...)

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Programmazione Simulaz. intranodo

Simulaz. internodo

Evoluz. tempor.

Deploy- ment

Flusso di simulazione

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Decisioni preliminari di progettoDecisioni preliminari di progetto

• Approccio iniziale: soluzione basata sul riuso…– Uno strumento per livello– “Middleware” usabile come front-end

• … ma di quali componenti?– Analisi esaustiva dei ~40 simulatori gratuiti per reti di sensori

al momento disponibili• Bassissima interoperabilità

– Si sceglie un solo simulatore• Gestisce primo e terzo livello (il secondo con estensione)• Integrazione con uno strumento progettato da zero per il quarto• Si lascia il quinto livello come sviluppo futuro

– Simulatore scelto: TOSSIM• Integrazione agevole: si calcolano esternamente le potenze

ricevute

strumenti

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• Modello di propagazione:

• Contributi innovativi: e

Implementazione (1) – Il modelloImplementazione (1) – Il modello

Dati raster Google Earth

Distanza tra src e dst

Qu

ota

1°, (2°), 3°4° livello

Nodo sorgente

Nodo destinaz.

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Implementazione (2) - ArchitetturaImplementazione (2) - Architettura

Paolo Somaglia 8

• Valutare l’adeguatezza dei dati geografici utilizzati

• Mostrare l’effetto del territorio circostante in due contesti operativi differenti: terreno pianeggiante e suolo frastagliato– Rispetto al modello “free-space piano” (FSP)

Casi di studioCasi di studio

Costone roccioso a ridosso del mt. Gran Zebrù

Terreno agricolo in Puglia

Paolo Somaglia 9

• Il modello proposto è equivalente al

FSP se il terreno è pianeggiante

Esito del primo caso di studioEsito del primo caso di studio

[% coppie sul totale]

[% pacchetti ricevuti rispetto al FSP]

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• Differenti ma… simili!

Esito del secondo caso di studioEsito del secondo caso di studio

[% coppie sul totale]

[% pacchetti ricevuti rispetto al FSP]

Paolo Somaglia

• Problema– Risoluzione dati geografici = 90 m– Massima gittata nodi ≈ 90 m

• Possibili soluzioni:– Acquisire dati geografici a maggiore risoluzione $$– Generare algoritmicamente la morfologia del territorio– Aumentare la potenza trasmessa

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Osservazioni sul secondo caso di studioOsservazioni sul secondo caso di studio

≈ 90 m ≈ 90 m

= 90 m

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• Pregi– Stima più accurata dell’effetto del territorio sulla

propagazione rispetto agli approcci tradizionali– Si nasconde all’utente la complessità della simulazione– Elevato riscontro visivo di “dove” si sta installando la rete

• Riproducibilità della topologia simulata

– Flessibilità (accoppiamento debole con TOSSIM)

• Sviluppi futuri– Inserimento di un modulo di validazione dei dati geografici– Miglioramenti prestazionali– Miglioramenti di accuratezza del modello di propagazione

• Disporre (altri) ostacoli nel territorio e modellarne l’effetto• Includere altri effetti nel modello (riflessione, …)

– Integrazione con SWORDFISH (in corso)

ConclusioniConclusioni

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Fine presentazioneFine presentazione

Grazie per l’attenzione!