Σοφία Φαναριώτη

Τίτλος εκπονούμενης διατριβής:

Συγχρονισμός Μετρήσεων σε Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων

Τριμελής συμβουλευτική επιτροπή:

Κωνσταντίνος Οικονόμου (επιβλέπων)

Θεόδωρος Ανδρόνικος

Ιωάννης Σταυρακάκης

Περίληψη:

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αντιμετωπίζει το πρόβλημα του συγχρονισμού των μετρήσεων σε ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων. Συγκεκριμένα μελετά τις πτυχές της περιοχής των ασύρματων δικτύων αισθητήρων και επικεντρώνεται στην ανάπτυξη αλγορίθμων για τον καλύτερο συγχρονισμό των εκάστοτε μετρήσεων που λαμβάνουν οι κόμβοι, προκειμένου να επιτευχθεί αποτελεσματικότερη συσχέτισή τους και συνεπώς καλύτερη γνώση του συστήματος. Πιο συγκεκριμένα δεν εξετάζει το πρόβλημα μόνο από τη σκοπιά του συγχρονισμού των επί μέρους ρολογιών των αισθητήρων, αλλά και μέσα από κατανεμημένες προσεγγίσεις που πραγματοποιούν συγχρονισμό των ίδιων των χρονοσημάνσεων των μετρήσεων που λαμβάνονται από τους κόμβους. Ο συγχρονισμός είναι ένας κρίσιμος παράγοντας με μεγάλη σημασία σε δυναμικά και κατανεμημένα περιβάλλοντα. Η ανάγκη για συγχρονισμό απορρέει από την εξάρτηση συγκεκριμένων συστημάτων και υποσυστημάτων για ορθή και ακριβή χρονοσήμανση δεδομένων και μετρήσεων, με διάφορα πρωτόκολλα και μεθοδολογίες να έχουν προταθεί κατά καιρούς. Για αυτούς τους λόγους μάλιστα, η έννοια του συγχρονισμού αποκτά επιπλέον σημασία στην περίπτωση των ασύρματων δικτύων αισθητήρων, τα οποία είναι ευαίσθητα σε περιβαλλοντικές αλλαγές και επηρεάζονται εύκολα από πολλές φυσικές παραμέτρους, όπως είναι η θερμοκρασία. Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων γνώρισαν ευρεία διάδοση την τελευταία δεκαετία σε πολλές περιοχές της καθημερινότητας, της ζωής και σε πολλές δραστηριότητες (π.χ., παρακολούθηση της ρύπανσης, γεωργία ακριβείας κ.λπ.) κυρίως λόγω της ανάπτυξης συσκευών χαμηλού κόστους που υλοποιούν το δίκτυο αισθητήρων. Κάθε κόμβος-αισθητήρας ανιχνεύει ορισμένα εν- διαφέροντα δεδομένα (π.χ. υγρασία, θερμοκρασία) και οι συγκεκριμένες μετρήσεις πρέπει να αντιστοιχίζονται με τον πραγματικό χρόνο που έλαβαν χώρα, δηλ. την ακριβής χρονική στιγμή (χρονοσήμανση), προκειμένου να μπορούν να αναλυθούν περαιτέρω και να παράγουν αξιόπιστες αναλύσεις και στατιστικές. Η μέχρι τώρα έρευνα που έχει πραγματοποιηθεί στην παρούσα διδακτορική διατριβή, εστιάζει στο συγχρονισμό των επιμέρους μετρήσεων, με βάση τα άλματα (hops) που απέχουν οι κόμβοι από τον κεντρικό κόμβο (sink node), ο οποίος είναι υπεύθυνος για την τελική συλλογή όλων των μετρήσεων. Στο πλαίσιο αυτό υπάρχει ήδη σχετική δημοσίευση, η οποία ασχολείται με τη χρονοσήμανση των εκάστοτε μετρήσεων που λαμβάνονται από τους κόμβους και τον συγ- χρονισμό αυτών, καθώς αυτές προωθούνται προς τον κεντρικό κόμβο του ασύρματου δικτύου αισθητήρων, με σκοπό πάντοτε να μπορούν να συσχετιστούν και να αναλυθούν αποτελεσματικά και έγκυρα.