Μελέτη, ανάπτυξη και αξιολόγηση επικοινωνιακών πρωτοκόλλων ασύρματων δικτύων αισθητήρων για περιβαλλοντικές εφαρμογές ευρείας κλίμακας

• Main Author: Σαφάκα, Ίρις
• Other Authors: Κουμπιάς, Σταύρος
• Language: gr
• Published: 2009
• Subjects: Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων; Επικοινωνιακά πρωτόκολλα; 681.2; Wireless sensor networks; Routing protocols
• Online Access: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/2083

Ο ανερχόμενος κλάδος των ασύρματων δικτύων αισθητήρων (Wireless Sensor Networks - WSNs) συνδυάζει δυνατότητα αίσθησης, υπολογισμού και επικοινωνίας σε μια μικρή συσκευή. Ενώ οι δυνατότητες ενός και μόνο κόμβου – αισθητήρα (mote) είναι ελάχιστες, η συνύπαρξη πολλών τέτοιων συσκευών δικτυακά συνδεδεμένων μπορεί να οδηγήσουν σε νέες τεχνολογικές δυνατότητες. Κύριος στόχος αυτών των μικρών συσκευών – κόμβων είναι η δειγματοληψία διάφορων φυσικών μεγεθών, η επεξεργασία αυτών των μεγεθών – μετρήσεων και τέλος, η επικοινωνία του κάθε κόμβου με άλλους με στόχο την μετάδοση αυτών των μετρήσεων – πληροφορίας ασφαλώς και αξιόπιστα. Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών των κόμβων όπως, μικρό μέγεθος, χαμηλό κόστος, αυτονομία και δυνατότητα επικοινωνίας είναι που τα κάνουν τόσο ευέλικτα προσδίδοντας έτσι τη δυνατότητα για ανάπτυξη και υλοποίηση χιλιάδων εφαρμογών. Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων μπορούν να συμβάλουν σε κρίσιμες εφαρμογές που δεν περιορίζονται αποκλειστικά στον ερευνητικό και επιστημονικό χώρο αλλά επεκτείνονται και στον χώρο της υγείας και της ασφάλειας, όπως παρακολούθηση και επίβλεψη ασθενών, πρόβλεψη και αντιμετώπιση φυσικών καταστροφών, οικιακές εφαρμογές, και στοχεύουν στην βελτίωση της ποιότητας ζωής του ατόμου και της κοινωνίας ως σύνολο. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας έγινε προσπάθεια προσέγγισης μιας ανεξερεύνητης έως τώρα σε βάθος εφαρμογής Ασυρμάτων Δικτύων Αισθητήρων, των λεγόμενων «έξυπνων» πόλεων, ως προς τις επικοινωνιακές απαιτήσεις και τους περιορισμούς που θέτει και μια προσπάθεια καταγραφής και αξιολόγησης της απόδοσης και της συμπεριφοράς WSN τεχνολογιών υλικού και επικοινωνιακών τεχνικών σε σχέση με τις απαιτήσεις και τους περιορισμούς αυτούς. Παρουσιάζονται πειραματικά δεδομένα από μετρήσεις που διεξήχθησαν σε εξωτερικό περιβάλλον και εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με μελλοντικές κατευθύνσεις. === The increasingly interesting research field of Wireless Sensor Networks combines the possibility of sensing, computing and networking in a small device. While the capabilities of a single sensor node are limited, the combination of multiple such devices communicating over a network may lead to new technological possibilities and challenges. The main goal of these device nodes is the sampling of several physical values, their processing and the communication of the results to other nodes in a safe and reliable way. The main characteristics of wireless sensor nodes such as the small size, the low cost, autonomy and communication capacity render them flexible and suitable for the development of thousands of applications. Wireless sensor networks are most popular for critical applications that go beyond the research and scientific domain expanding to health, environment and security application classes, like surveillance, patient monitoring, natural disaster prediction and home applications, targeted to improve the quality of life of a single person and of society in general. In the context of this master thesis, the state of the art of a WSN application has been investigated, namely smart cities application field, with respect to the imposed networking requirements and communicational restrictions as well as the analysis and evaluation of the behavioral performance of WSN hardware and communication technologies as far as these requirements and limits are concerned. Finally, experimental results are presented based on measurements conducted outdoors and useful conclusions are extracted forming a future roadmap.