ELEDIA

Dr. ANSELMI won the YOUNG SCIENTIST Award @ ACES-2018
The ELEDIA Research Center is pleased to announce that Dr. Nicola ANSELMI has been awarded the "YOUNG SCIENTIST AWARD" at…
Prof. Oliveri named Associate Editor of IEEE JMMCT
The ELEDIA Research Center is pleased to announce that Prof. Giacomo Oliveri has been named Associate Editor of the IEEE Journal…
R. J. Mailloux has joined ELEDIA
The ELEDIA Research Center is pleased to announce that Dr. R. J. Mailloux is member of the ELEDIA Research Staff.…

 

 

Una "Wireless Sensor Network" (WSN) è una rete di dispositivi wireless distribuiti spazialmente, i quali mediante l'impiego di sensori consentono il monitoraggio di condizioni fisiche ed ambientali particolarmente importanti in ambito civile. 
Affinchè le prestazioni della rete siano ottimali è necessario che tali dispositivi risentano il meno possibile della presenza di entità comunicative esterne, le quali, in modo involontario o intenzionale, possono disturbare le comunicazioni fra i dispositivi appartenenti alla rete. 
Una delle caratteristiche principali di una rete di sensori è quella di essere fortemente dinamica; è necessario quindi agire anche sui dispositivi dinamicamente, in modo tale che essi si adattino alle condizioni attuali della rete. 
Per fare questo si fa uso delle cosiddette "Smart Antennas", sistemi costituiti da array di singoli elementi: ciò permette di variare il diagramma di radiazione di tali antenne in modo rapido ed immediato: in particolare si vuole che ciascun diagramma presenti i massimi nelle direzioni dei dispositivi con cui comunicare, mentre i minimi nelle direzioni dei segnali interferenti. 
E' stato sviluppato un programma, denominato "Wireless Sensor Networks Simulator", che consente di simulare il funzionamento di una rete di sensori qualsiasi: definite da parte dell'utente le caratteristiche che contraddistinguono ciascun dispositivo, un software automatico, mediante un processo iterativo di ottimizzazione che sfrutta la tecnica "Particle Swarm Optimization" (PSO), permette di determinare la configurazione ottima dei diagrammi di radiazione associati ai diversi dispositivi.

MANUALE D'USO

 

  • Attendere il caricamento della demo. Si osserva come la demo sia un Applet Java: è richiesto, quindi, che sulla propria macchina sia installata correttamente la Java Virtual Machine.
    • All'interno del "Pannello di configurazione", posto in basso a destra, scegliere le caratteristiche dei diversi dispositivi appartenenti alla rete:
      • può essere variata la posizione all'interno dello scenario del dispositivo "Node 1";
      • il dispositivo "Node 2" può essere settato come "amico" o come "nemico";
      • non è possibile variare in alcun modo le caratteristiche degli altri quattro dispositivi;
      • per visualizzare le caratteristiche di un dispositivo qualsiasi è sufficiente premere con il tasto destro del mouse, all'interno del "Pannello dei diagrammi", sul nodo stesso;
      • Premere, all'interno del "Pannello di controllo" il tasto play. Ciò porta all'esecuzione delle seguenti procedure:
      • viene mostrata automaticamente passo dopo passo l'evoluzione dei diagrammi di radiazione dei diversi dispositivi, a seguito dell'esecuzione del processo di ottimizzazione mediante PSO;
      • per ciascuna configurazione si ha la visualizzazione del valore di fitness ad esso associato, rappresentato sia in termini numerici che mediante grafico;
      • per ciascuna configurazione, inoltre, si ha la visualizzazione del passo ad esso associato (step0 rappresenta la configurazione iniziale, step69 quella finale).
      • Premere il tasto stop per terminare il processo simulativo.
      • Per visualizzare il processo di ottimizzazione in modalità non automatica ma manuale, impiegare le frecce direzionali.

LEGENDA

 

  • Dispositivo "amico" o "nemico":
    • amico: diagramma di radiazione verde;
      • nemico: diagramma di radiazione rosso;
    • Pannello di configurazione: pannello attraverso cui configurare le caratteristiche dei diversi dispositivi.
      • Pannello di controllo: pannello attraverso cui far partire ed arrestare il processo di ottimizzazione.
      • Pannello dei diagrammi di radiazione: pannello che consente di visualizzare la disposizione spaziale dei diversi dispositivi all'interno della rete e i relativi diagrammi di radiazione.
      • Pannello della funzione di fitness: pannello che consente di visualizzare l'andamento della funzione di fitness associata al processo iterativo di ottimizzazione mediante PSO.

CARATTERISTICHE SCENARIO

 

  • Dimensioni: 1 metro x 1 metro.
    • Modello di propagazione del segnale: "Free Space Loss"

OSSERVAZIONI

 

  • Il processo di ottimizzazione mediante PSO è contraddistinto dalle seguenti caratteristiche:
    • vengono variati i diagrammi di radiazione associati ai dispositivi "amici", mentre quelli dei "nemici" non vengono modificati;
      • si cerca di minimizzare la potenza trasmessa dai dispositivi "amici" e ricevuta da quelli "nemici" e contemporanemante massimizzare la potenza ricevuta dagli altri dispositivi "amici" della rete;
    • Considerando le diverse configurazioni della rete disponibili è possibile osservare i seguenti aspetti:
      • i diagrammi di radiazione finali variano al variare della configurazione della rete (posizione di "Node 1" e stato di "Node 2");
      • i dispositivi contraddistinti da array di antenne riescono a direzionare il proprio di diagramma di radiazione in modo più opportuno rispetto a quelli aventi aventi semplici dipoli.