Adaptive and quality driven approach to data management for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) are attracting great interest in a number of application domains concerned with monitoring and control of physical phenomena, as they enable dense and untethered deployments at low cost and with unprecedent flexibility. Nevertheless, due to the sensors size, their associated resources, in terms of memory and energy, are limited. Compression data algorithms address this issue by aggregating similar input values and sending to the base station the value generated by the compression, reducing, in this way, the number of packet transmissions. MAC layer protocols, though, handle the activity period of the devices, affecting the direct proportion between number of sent packets and energy consumption. For this reason, reducing the number of transmissions by itself, results to be insufficient for the energy saving goal. Furthermore, different monitored phenomena call for different network quality requirements. The purpose of this work is, starting from an existing aggregation algorithm, to create a system that, at run-time, adapts a set of parameters, such as MAC layer and aggregation algorithm ones, in order to enhance a set of quality dimensions, according to the network quality requirements.

Negli ultimi anni le reti di sensori wireless (Wireless Sensor Networks) hanno riscosso grande interesse in diversi generi di applicazioni riguardanti il monitoraggio e il controllo di fenomeni fisici, grazie alla loro facilità di installazione a basso costo e ad una flessibilità senza precedenti. Ciononostante, a causa delle ridotte dimensioni dei sensori, le loro risorse, in termini di memoria ed energia, sono limitate. Per risolvere questo problema, vengono adottati algoritmi di compressione dati che, aggregando valori in ingresso simili tra loro, riducono così il numero di pacchetti trasmesso. L'introduzione di protocolli a livello MAC, però, impatta sulla proporzionalità diretta tra il numero di pacchetti inviati e il consumo energetico, poiché tali protocolli, gestiscono in maniera arbitraria i periodi di attività dei dispositivi. Per questa ragione, la semplice riduzione del numero di trasmissioni risulta non più sufficiente nelle politiche di risparmio energetico. Inoltre, diversi fenomeni fisici, richiedono diversi requisiti di qualità della rete. Partendo da un algoritmo di aggregazione dati esistente, il presente elaborato si pone di creare un sistema che adatti il comportamento del MAC layer e dell'algoritmo di aggregazione (modificandone alcuni parametri) per migliorare un insieme di dimensioni di qualità imposto dai requisiti di qualità della rete.