Design development and assessment of a multi-interface IoT platform

The Internet of Things is the network of physical objects that contain embedded technology to communicate and sense or interact with their internal states or the external environment. Any object can thus become interactive thanks to the internet. This master thesis project proposes a network prototype Contiki-based and 6LoWPAN-based that implements a multi-interface Border-Router that can be used in some Internet of Things (IoT) scenarios. This prototype wants to enable new interoperability scenarios among nodes belonging to a WSN, which would be allowed to utilize more than one communication interface. Possible scenarios include home automation and industrial field, where the border-router node would collect and route different subnets data traffic and where every subnets would utilize a different communication technology. This project analyzes the different issues that arises with this network prototype, such the nodes and network configuration and the packet routing. The proposed solution: - has been implemented in Contiki, the de-facto standard OS for low-power/memory-constrained IoT devices - is based on 6LoWPAN protocol, the IETF's standard that introduces IPv6 in the IoT - uses and integrates the already existing Operating System (OS)'s routing protocols and OS data structures - it's scalable: it's possible to add as many interfaces as needed to the border-router without having to modify the kernel - it has been tested in a real-case scenario, that is in a network based on two communication technologies: a sub-1 GHz RF radio channel and a power-line - introduces a low overhead on the application footprint - has low impact on system general performances

Internet of Things è la rete degli oggetti fisici che contengono tecnologia embedded utilizzata per comunicare, avvertire o interagire con i loro stati interni o con l'ambiente esterno. Tutti gli oggetti dunque possono potenzialmente acquisire un ruolo attivo grazie al collegamento alla Rete. Questo lavoro di tesi propone un prototipo di rete basato su Contiki e su 6LoWPAN che implementa un nodo border-router multi-interfaccia utilizzabile nel mondo dell'Internet of Things (IoT). Tale prototipo vuole aprire nuovi scenari di interoperabilità tra i nodi di una rete WSN, la quale sarebbe così svincolata dall'avere una sola interfaccia di comunicazione tra nodi. Possibili scenari di utilizzo comprendono la domotica e l'ambito industriale, nei quali il nodo border-router raccoglierebbe ed instraderebbe il traffico dati di diverse sottoreti, ognuna afferente una tecnologia di comunicazione differente. In questa tesi sono state studiate le differenti problematiche afferenti questo prototipo di rete, quali la configurazione dei nodi e i meccanismi di instradamento dei pacchetti. La soluzione proposta: - è stata implementata su Contiki, l'OS standard de-facto nel mondo dei dispositivi low-power/memory-constrained dell'IoT - è basata sul protocollo 6LoWPAN, lo standard IETF che introduce l'utilizzo dell'IPv6 nell'IoT - sfrutta e integra i protocolli di routing e le strutture dati già esistenti nell'OS - è scalabile: è possibile aggiungere al border-router un numero arbitrario di interfacce senza dover apportare modifiche al kernel - è stata testata in un caso reale di utilizzo, cioè in una rete che sfrutta due tecnologie di comunicazione: una radio sub-1 GHz RF ed un powerline modem - introduce un basso overhead sul footprint del programma - ha basso impatto sulle performance generali del sistema