περιέχει: διαγράμματα, εικόνες, αποσπάσματα προγραμματιστικού κώδικα, πίνακες, σχήματα και εκτυπώσεις δεδομένων εξόδου μέσω τερματικού σειριακής συνδεσιμότητας.
Δίκτυο ασύρματων αισθητήρων καλείται ένα διασυνδεδεμένο σύστημα αυτόνομων αισθητήριων διατάξεων, η επικοινωνία των οποίων επιτυγχάνεται με ασύρματα μέσα. Αξιοποιώντας αλληλοκαλυπτόμενες αισθητήριες, υπολογιστικές και δικτυακές τεχνολογίες, τα δίκτυα ασύρματων αισθητήρων υλοποιούνται έτσι ώστε να απαιτούν ελάχιστη υποδομή κατά την εγκατάσταση τους και αντίστοιχα ελάχιστη επίβλεψη μετά το πέρας αυτής. Αποτελούμενα από πλήθος διασυνδεδεμένων κόμβων, στατικών ή κινητών, και κάνοντας χρήση ειδικών τηλεπικοινωνιακών προτύπων και αλγοριθμικών τεχνικών για την επίτευξη της συνδεσιμότητας τους, συνιστούν τεχνικά μέσα για ποικίλες εφαρμογές, που αφορούν τόσο την επιτήρηση, όσο και την παρακολούθηση φυσικών φαινομένων ή/και οντοτήτων, την ψηφιοποίηση δεδομένων του περιβάλλοντος και τη μετάδοση αυτών σε σταθμούς κεντρικής επεξεργασίας για περεταίρω ανάλυση και καταγραφή. Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζονται οι ιδιαίτερες προγραμματιστικές προκλήσεις στην αξιοποίηση τέτοιων διατάξεων σε σχέση με συμβατικά κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα και επιχειρείται η σχεδίαση και υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου συστήματος παρακολούθησης και διαχείρισης δικτύου ασύρματων αισθητήρων. Αναπτύσσεται σχετικό λογισμικό για κάθε συστατικό μέρος του συστήματος, τέτοιο που να ευθυγραμμίζεται με τις ανάγκες τόσο για αυτό-οργάνωση, ευελιξία και εγγενή υπολογιστική ικανότητα, όσο και διευθέτησης αναξιόπιστων διασυνδέσεων, ελαττωματικών κόμβων και εξαιρετικά περιορισμένων πόρων. Διερευνάται κατά πόσο η σχεδίαση ενός τέτοιου συστήματος είναι εφικτή, αν δύναται να προσφέρει καινοτόμο λειτουργικότητα στην ασφαλή συλλογή δεδομένων παρακολούθησης για την κατάσταση και απόδοση κόμβων και δικτύου, κι αν εξασφαλίζει την ασφαλή διοχέτευση εντολών διαχείρισης και προσαρμογής παραμέτρων διαμόρφωσης της λειτουργίας και διασύνδεσης κόμβων και δικτύου. Η επιδιωκόμενη χρησιμότητα του έγκειται στη χρήση ιδίων κόμβων για την επίτευξη της ανωτέρω λειτουργικότητας, δίχως την ανάγκη παρεμβολής εξεζητημένων διατάξεων ειδικά για το σκοπό αυτό. Δρομολογώντας την υλοποίηση του σχεδιαζόμενου συστήματος, εξετάζεται εμπράκτως η καταλληλόλητα της προσέγγισης αυτής στο τεχνολογικό πεδίο των δικτύων ασύρματων αισθητήρων, διατυπώνεται σχετικός προβληματισμός και παρατηρήσεις.
A wireless sensor network is defined as an interconnected system of autonomous sensing devices, the communication of which is achieved by wireless means. Using overlapping sensing, computational and networking technologies, such networks are developed in order for the initial installation infrastructure and continuous supervision requirements to be kept to a minimum. Consisting of large amounts of static or mobile nodes, and leveraging key protocols and standards, their applications are varied between monitoring and tracking physical phenomena and entities, digitizing natural environmental data and transmitting them to central processing stations for further analysis and storage. We investigate the peculiar programmatic challenges and the relative software development intricacies presented in applications purposed for wireless sensor networks, in comparison with regular unconstrained distributed systems. Accordingly, we attempt to design and implement a full-stack monitoring and management system in line with both the needs for self-organization, flexibility and embedded processing capability and the less than perfect conditions for deployment of such constrained networks, causing non-reliable networking, system faults and extremely limited availability of resources. We examine the feasibility of such a system, whether it is able to provide innovative functionality in securely collecting data and distributing configurations for the sensors' and network's state, as well as for modifying several node parameters while being deployed in the field. The utilization of the actual wireless sensor nodes for achieving these goals, without the interference of specialized, unconstrained nodes to achieve the required monitoring and management functionality, is the main use case for our work, demonstrating its usefulness in both academic and industrial deployments. Following the implementation of the corresponding details of our software stack, the suitability of such an approach is investigated, resulting in the concluding discussion, elaborating on critical system choices, inherent system efficiency characteristics and noting both relevant observations and improvement suggestions.
Σχεδίαση και Υλοποίηση Συστήματος Παρακολούθησης και Διαχείρισης Δικτύου Ασύρματων Αισθητήρων