Self-organizing Routing Algorithm fo Wireless Sensors Networks (WSN) using Ant Colony Optimization (ACO) with Tinyos.

This paper describes the basic tools to work with wireless sensors. TinyOShas a componentbased architecture which enables rapid innovation and implementation while minimizing code size as required by the severe memory constraints inherent in sensor networks. TinyOS's component library includes network protocols, distributed services, sensor drivers, and data acquisition tools ? all of which can be used asia or be further refined for a custom application. TinyOS was originally developed as a research project at the University of California Berkeley, but has since grown to have an international community of developers and users. Some algorithms concerning packet routing are shown. Incar entertainment systems can be based on wireless sensors in order to obtain information from Internet, but routing protocols must be implemented in order to avoid bottleneck problems. Ant Colony algorithms are really useful in such cases, therefore they can be embedded into the sensors to perform such routing task

Wireless sensor networks for active vibration control in automobile structures

International audienceWireless Sensor Network (WSN) are nowadays widely used in monitoring and tracking applications. This paper presents the feasibility of using Wireless Sensor Networks in active vibration control strategy. The active control method used is an active-structural acoustic control using piezoelectric sensors distributed on the car structure. This system aims at being merged in wireless sensor network whose head node collects data and process control law so as to command piezoelectric actuators wisely placed on the structure. We will study the feasibility of implementing WSN in active vibration control and introduce a complete design methodology to optimize hardware/software and control law synergy in mechatronic systems. A design space exploration will be conducted so as to identify the best Wireless Sensor Network platform and the resulting impact on control

Kablosuz algılayıcı ağlar için hibrit kayıp telafi mekanizmasına dayanan yeni bir taşıma protokolü tasarımı

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Kablosuz Algılayıcı Ağ (KAA)’lar, bakım gerektirmeden uzun yıllar çalışabilmeleri ve çok çeşitli alanlarda kullanılabilmeleri sebebiyle hem endüstriyel uygulamalarda hem de akademik çalışmalarda çok popüler bir alan haline gelmiştir. KAA’ları meydana getiren düğümler, düşük fiyatlı, sınırlı enerjiye ve basit radyoya sahip cihazlardır. Ancak, maliyeti düşürmek için kablosuz algılayıcı düğümlerinde düşük kaliteli radyo alıcı/vericilerin kullanılması, düğüm iletişimlerinin ortam koşullarından kolaylıkla etkilenmesine ve paket kayıplarının ciddi manada fazla olmasına yol açabilmektedir. KAA’larda güvenilir iletişim gerçekleştirmek birçok uygulama için son derece önemlidir. Özellikle de askeri ve tıbbi alanlardaki kritik uygulamalarda paket kayıpları ciddi sorunlara yol açabilir. Ayrıca, bu gibi uygulamalarda paketlerin düşük gecikmeler ile hedeflere iletilmesi de son derece önemlidir. Bu sebeple, birçok KAA uygulamasında yüksek güvenirlik sağlayan ve gecikmeye-duyarlı bir taşıma katmanının bulunması gerekmektedir. Bu çalışmada, yukarıda bahsedilen bu gereksinimler doğrultusunda KAA’lar için Hibrit Kayıp telafi Mekanizmasına dayanan yeni bir Taşıma (HİKMET) protokolünün tasarımı gerçekleştirilmiştir. Önerilen protokol, ortam koşullarına göre adaptif olarak kullandığı kayıp telafi mekanizmasını değiştirerek uygun güvenirlik ve gecikme sağlayabilmektedir. HİKMET’in başarım değerlendirmesi için Paket Başarım Oranı, Uçtan Uca gecikme, Enerji Maliyeti ve Paket Maliyeti olmak üzere dört farklı kıstas kullanılmıştır. Gerçekleştirilen detaylı benzetim sonuçlarına göre HİKMET, PSFQ ve DTC gibi iki önemli protokolden daha yüksek performans sağlamıştır.Wireless Sensor Networks (WSNs) has become a very popular topic in academic research and industrial applications since they can work without maintenance for many years. Sensor nodes building a WSN are generally low-cost devices which have a simple radio and limited energy sources. However, the use of low-quality radio in sensor nodes to reduce the cost may cause the node communications to be affected by environmental conditions and this may result in serious packet losses. The reliable communication in WSN is extremely important for many applications. Packet losses can lead to serious problems, particularly on critical applications such as military and medical fields. In addition, the transmission of packets with low endto-end delay is extremely important in some applications. Therefore, delay-sensitive transport layer must be used to provide high reliability in many WSN applications. In this thesis, hybrid loss recovery mechanism transport layer protocol is designed to meet the requirements mentioned above for WSNs. The proposed transport protocol provides optimum reliability and end-to-end delay by changing loss recovery mechanism according to environmental conditions adaptively. For performance evaluation of proposed algorithm, four different criterions are used. They are packet delivery ratio, end to end delay, energy cost and packet overhead. According to the performance results of a detailed simulation, proposed protocol has better performance characteristic than PSFQ and DTC which are one of the major protocols

Kablosuz algılayıcı ağlar için hibrit kayıp telafi mekanizmasına dayanan yeni bir taşıma protokolü tasarımı

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Kablosuz Algılayıcı Ağ (KAA)’lar, bakım gerektirmeden uzun yıllar çalışabilmeleri ve çok çeşitli alanlarda kullanılabilmeleri sebebiyle hem endüstriyel uygulamalarda hem de akademik çalışmalarda çok popüler bir alan haline gelmiştir. KAA’ları meydana getiren düğümler, düşük fiyatlı, sınırlı enerjiye ve basit radyoya sahip cihazlardır. Ancak, maliyeti düşürmek için kablosuz algılayıcı düğümlerinde düşük kaliteli radyo alıcı/vericilerin kullanılması, düğüm iletişimlerinin ortam koşullarından kolaylıkla etkilenmesine ve paket kayıplarının ciddi manada fazla olmasına yol açabilmektedir. KAA’larda güvenilir iletişim gerçekleştirmek birçok uygulama için son derece önemlidir. Özellikle de askeri ve tıbbi alanlardaki kritik uygulamalarda paket kayıpları ciddi sorunlara yol açabilir. Ayrıca, bu gibi uygulamalarda paketlerin düşük gecikmeler ile hedeflere iletilmesi de son derece önemlidir. Bu sebeple, birçok KAA uygulamasında yüksek güvenirlik sağlayan ve gecikmeye-duyarlı bir taşıma katmanının bulunması gerekmektedir. Bu çalışmada, yukarıda bahsedilen bu gereksinimler doğrultusunda KAA’lar için Hibrit Kayıp telafi Mekanizmasına dayanan yeni bir Taşıma (HİKMET) protokolünün tasarımı gerçekleştirilmiştir. Önerilen protokol, ortam koşullarına göre adaptif olarak kullandığı kayıp telafi mekanizmasını değiştirerek uygun güvenirlik ve gecikme sağlayabilmektedir. HİKMET’in başarım değerlendirmesi için Paket Başarım Oranı, Uçtan Uca gecikme, Enerji Maliyeti ve Paket Maliyeti olmak üzere dört farklı kıstas kullanılmıştır. Gerçekleştirilen detaylı benzetim sonuçlarına göre HİKMET, PSFQ ve DTC gibi iki önemli protokolden daha yüksek performans sağlamıştır.Wireless Sensor Networks (WSNs) has become a very popular topic in academic research and industrial applications since they can work without maintenance for many years. Sensor nodes building a WSN are generally low-cost devices which have a simple radio and limited energy sources. However, the use of low-quality radio in sensor nodes to reduce the cost may cause the node communications to be affected by environmental conditions and this may result in serious packet losses. The reliable communication in WSN is extremely important for many applications. Packet losses can lead to serious problems, particularly on critical applications such as military and medical fields. In addition, the transmission of packets with low endto-end delay is extremely important in some applications. Therefore, delay-sensitive transport layer must be used to provide high reliability in many WSN applications. In this thesis, hybrid loss recovery mechanism transport layer protocol is designed to meet the requirements mentioned above for WSNs. The proposed transport protocol provides optimum reliability and end-to-end delay by changing loss recovery mechanism according to environmental conditions adaptively. For performance evaluation of proposed algorithm, four different criterions are used. They are packet delivery ratio, end to end delay, energy cost and packet overhead. According to the performance results of a detailed simulation, proposed protocol has better performance characteristic than PSFQ and DTC which are one of the major protocols

Integração M2M de sistemas embebidos em gestão de activos industriais

Tese de doutoramento em Física (Pré-Bolonha), Especialidade de Física Tecnológica, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraEsta dissertação apresenta um estudo de um modelo para o exercício da gestão de activos industriais, baseado na integração de sistemas embebidos de medida e controlo com módulos de comunicação sem fios de baixo consumo, num quadro de comunicações Máquina-a-Máquina (M2M), e subsequentes realizações para aplicações industriais diversas . São aqui apresentados e discutidos os aspectos que caracterizam sistemas de informação locais e remotos, para aplicações industriais de manutenção preditiva de activos, segurança de pessoas e activos, e optimização da produção. São apresentados sistemas realizados para cenários e aplicações industriais com características bem distintas: subestações da rede eléctrica, perímetros de processo químico, e minas subterrâneas. É aqui demonstrado que os sistemas embebidos têm capacidade para conduzir aplicações simples de disgnóstico e reduzir o volume de dados desde a origem, sem perder a qualidade da informação, constituindo-se assim como agentes de suporte à decisão, em tempo útil. O trabalho conclui também que uma autonomia energética necessária à viabilidade dos sistemas é conseguida com a simplificação da sua programação, com o exacto dimensionamento da sua memória interna, e com a correcta selecção da frequência de operação

Convergência de redes sem fios para comunicações M2M e internet das coisas em ambientes inteligentes

Actualmente, os Ambientes Inteligentes (AmI) estão a emergir através da convergência entre as redes de comunicação sem fios, a microelectrónica e a Internet. Este tipo de aplicações cria novas perspectivas no âmbito da partilha de informação dentro das sociedades humanas, ao mesmo tempo que surgem ideias inovadoras envolvendo espaços, objectos e entidades físicas com as quais lidamos diariamente. Com os AmI e as redes de comunicação, a partilha de informação passa a englobar coisas físicas que geram e disponibilizam dados sobre si mesmas. Nesta dissertação foram enquadradas as tecnologias de informação e a convergência entre redes de comunicação sem fios heterogéneas que suportam as aplicações dos AmI. Daqui surgem dois conceitos extremamente relevantes: a Internet of Things (IoT) e as comunicações Machine-to-Machine (M2M). A IoT, além de fornecedora de serviços virtuais, integra objectos físicos com representação virtual, interligados em rede para partilharem informação sobre vários factores. As comunicações M2M resultam da convergência de redes heterogéneas que permitem a comunicação directa entre dispositivos e objectos sem qualquer intervenção humana. A IoT é no fundo a base principal para a interligação das várias redes M2M entre objectos. As comunicações M2M são formadas por dois tipos de sub-redes: redes capilares e redes celulares. As redes capilares são compostas pelos dispositivos e os objectos embutidos nos ambientes inteligentes, que geram e difundem dados. As redes celulares são a espinha dorsal para a partilha destes dados através da Internet e centros de dados. As redes de sensores sem fios (RSSF), em conjunto com a norma IEEE 802.15.4, foram abordadas nesta dissertação para integrarem as redes capilares. As RSSF são redes com ritmos de transmissão e potência reduzida, que possibilitam o desenvolvimento de uma vasta variedade de aplicações AmI. Foi elaborado um estudo sobre a eficiência energética dos dispositivos RSSF disponíveis no mercado. A interligação das RSSF com a Internet é possível através da atribuição de endereços IPv6 aos dispositivos das RSSF. A camada de adaptação 6LoWPAN possibilita a atribuição de endereços IPv6 com overheads bastante reduzidos. Para permitir a máxima eficiência das RSSF, integradas com a IoT, foi adoptado o protocolo de encaminhamento RPL, desenvolvido no âmbito das redes 6LoWPAN. A contribuição principal desta dissertação centra-se na identificação e resolução de problemas ao nível do encaminhamento nas RSSFs, e no estudo de algumas métricas utilizadas para calcular o custo dos encaminhamentos entre nós. O protocolo RPL foi implementado no simulador OMNeT++ com o objectivo de analisar os resultados e os comportamentos das métricas de custo ETX, HOP-COUNT e RSSI. O ETX atingiu os melhores resultados para o débito binário útil, entre 75 % e 95 %, enquanto o HOP-COUNT tem resultados abaixo do 50 %. Contudo, o HOP-COUNT tem tempos de convergência superiores e latências inferiores. Com o RSSI obtêm-se resultados modestos e provou-se ser esta uma métrica de custo bastante precisa e equilibrada em todos os resultados.Nowadays, Ambient Intelligent (AmI) applications are emerging from the convergence between wireless networks, microelectronics, and Internet. The development of this kind of applications creates new perspectives on information sharing inside human societies, while new innovative ideas arise, involving spaces, objects and physical entities, which we deal with every day. With AmI and communication networks, information sharing is no longer only between and for the people, to encompass physical things that generate and provide data and information of themselves. One of the objectives of this thesis is to address the information technologies as well as the convergence between heterogeneous wireless networks that support the AmI applications. In this context two extremely important concepts arise: the Internet of Things (IoT) and the Machine-to-Machine (M2M) communications. The IoT is, beyond a virtual service provider, the integration of physical objects with virtual representation, networked together to share information about various factores of the surrounding environment. In turn, M2M communications result from the convergence of heterogeneous networks that allow direct communication between devices and objects, with no human intervention. The IoT is basically the main base for the interconnection between objects of M2M networks. M2M communications are composed by two types of sub-networks: capillary and cellular networks. Capillary networks are composed of devices and objects that are embedded in the AmI, while generate and disseminate relevant data about themselves. Cellular networks participate, as the necessary backbone, to share this data over the Internet and data centers. Wireless Sensor Networks (WSN) ate low rate and low power networks that enable the development of a wide variety of AmI applications. In this thesis, the adoption of WSN and IEEE 802.15.4 standard for the capillary networks were assumed. A study was conducted on the energy efficiency and lifetime of the WSN devices available on the market. The interconnection of WSNs with the Internet is possible by assigning IPv6 addresses to lowpower devices. The 6LoWPAN adaption layer enables the IPv6 addresses assignment with low levels of overhead. To facilitate maximum efficiency of WSN, integrated with IoT, the routing protocol RPL was adopted, developed to be compatible with 6LoWPAN networks. The main contribution of this thesis is on identifying and solving problems at the level of routing in WSN, and a study of specific metrics used to calculate the forwarding cost between nodes. The RPL protocol was implemented on OMNeT++ simulator with the objective of analyze the results and behaviors of ETX, HOP-COUNT and RSSI routing metrics. ETX achieved the highest goodput results, between 75 % and 95 %, while HOP-COUNT has results above 50 %. However, HOP-COUNT has the fastest convergence times and the shortest latencies. In turn, RSSI has modest results but proved to be very accurate and a balanced metric for every set of results