Πειραματική Επαλήθευση Πρόκλησης Παρεμβολών Σε Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων Από Συνυπάρχοντα Δίκτυα Στη Ζώνη 2.4 Ghz Και Υλοποίηση Μεθόδου Αντιμετώπισης

Abstract

Τα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων αποτελούν ήδη εδώ και κάποια χρόνια πραγματικότητα στο χώρο των ασύρματων επικοινωνιών. Οι μεγάλες δυνατότητες που διαθέτουν αλλά ταυτόχρονα και οι διάφοροι περιορισμοί που προκύπτουν όσον αφορά τη αποδοτική χρήση και αξιοποίησή τους, τα καθιστά ως ένα πεδίο το οποίο, όσα μεγάλα βήματα κι αν έχουν γίνει ήδη, δείχνει ανεξερεύνητο μέχρι σήμερα. Οι όλο και αυξανόμενες δυνατότητες εφαρμογής τους σε διάφορες πτυχές της ανθρώπινης δραστηριότητας -από το σπίτι μέχρι τη βιομηχανία, τις υπηρεσίες υγείας και την καταγραφή φυσικών φαινομένων- καθιστά δεδομένη την ταχύτατη ανάπτυξη και εισχώρησή τους στην καθημερινότητά του αύριο. Αυτό, ωστόσο, έχει και ως άμεσο επακόλουθο την ανάγκη για συνεργασία μεταξύ των διαφορετικών δικτύων, καθώς και την αποδοτική αξιοποίηση του φάσματος συχνοτήτων το οποίο απασχολούν. Το πρόβλημα συνύπαρξης γίνεται ακόμα εντονότερο αν μιλήσουμε για έκτακτες καταστάσεις, όπως για παράδειγμα, κάποια περιβαλλοντική καταστροφή, κατά τις οποίες η κάθε ενέργεια που θα πρέπει να παρθεί οφείλει να είναι εκτός από αποτελεσματική, και άμεση χρονικά. Εισάγεται έτσι, σε συνδυασμό με την τεχνολογία των Ασύρματων Δικτύων Αισθητήρων, και ο όρος των Γνωστικών Ασύρματων Δικτύων Επικοινωνιών. Μια τεχνολογία που επιτρέπει στα συνυπάρχοντα δίκτυα αισθητήρων να αντιλαμβάνονται το περιβάλλον γύρω τους, να αξιολογούν την εκάστοτε χρησιμοποίηση του φάσματος και να δρουν με στόχο την αποδοτική αξιοποίησή του από όσο το δυνατόν περισσότερους διαφορετικούς ενδιαφερόμενους. Η χρησιμότητά τους γίνεται ακόμα εμφανέστερη σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης όπου δεν υπάρχει δυνατότητα για αναλυτική φασματική ανάλυση και οργανωμένη απόδοση συχνοτήτων σε κάθε ανταγωνιστικό ασύρματο δίκτυο. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια πρώτη εισαγωγή και αναφέρονται κάποιες γενικές πληροφορίες γύρω από τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων, την τεχνολογία των αισθητήρων, το hardware αλλά και το λογισμικό που χρησιμοποιούν. Επιπλέον, αναφέρονται παραδείγματα καταστάσεων έκτακτης ανάγκης κατά τις οποίες η αποδοτική συνύπαρξη διαφορετικών δικτύων αισθητήρων θα είναι επιβεβλημένη. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι έννοιες των γνωστικών δικτύων επικοινωνιών, της δυναμικής πρόσβασης φάσματος καθώς και αναλύεται το δεδομένο πρόβλημα της υποχρησιμοποίησης και μη αποδοτικής αξιοποίησης του φάσματος. Τέλος, αναφέρονται κάποιες βασικές τεχνικές ανίχνευσης φάσματος. Στο τρίτο κεφάλαιο, εισάγεται η έννοια των Γνωστικών Δικτύων Αισθητήρων. Γίνεται λόγος για το υπερφορτωμένο ραδιοφάσμα και το πρόβλημα της συνύπαρξης. Περιγράφονται επίσης διαφορετικές αρχιτεκτονικές γνωστικών δικτύων αισθητήρων καθώς και παραδείγματα πιθανών εφαρμογών των συγκεκριμένων δικτύων. Στο τέταρτο κεφάλαιο, περιγράφεται η σημερινή κατάσταση όσον αφορά το πρόβλημα της συνύπαρξης διαφορετικών ασύρματων δικτύων σε μια γεωγραφική περιοχή, το πώς αντιμετωπίζεται σήμερα, καθώς και οι περιορισμοί και τα ανοιχτά θέματα που υπάρχουν σχετικά με το πρόβλημα της συνύπαρξης. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρατίθεται η κεντρική ιδέα μιας ήδη υπάρχουσας προσέγγισης σχετικά με το μετριασμό των παρεμβολών ανάμεσα σε κάποια συνυπάρχοντα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων, καθώς και το κίνητρο που ώθησε σε μια τέτοια διαφορετική προσέγγιση σε σχέση με τις ήδη υπάρχουσες. Περιγράφεται η σημασία της χρήσης του Packet Error Rate (PER) ως ένδειξη της ποιότητας επικοινωνίας μεταξύ δύο κόμβων ενός δικτύου, καθώς και αναλύεται ο κύριος αλγόριθμος της συγκεκριμένης προσέγγισης. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται μια πρώτη υλοποίηση της προαναφερθείσας προσέγγισης, περιγράφεται το περιβάλλον εργασίας καθώς επίσης και ο μηχανισμός της υλοποίησης.Το έβδομο κεφάλαιο περιλαμβάνει τις μετρήσεις και τα συμπεράσματα που εξήχθησαν. Επιπλέον, παρουσιάζεται ένα σενάριο αξιολόγησης του αλγορίθμου που αναλύθηκε στο πέμπτο κεφάλαιο.