RUCCO, LUIGI
WSN power-performance optimization in multi-application scenarios [Tesi di dottorato]
Politecnico di Milano, 2014-12-18

Questo lavoro descrive un approccio a più livelli per il supporto di applicazioni eterogenee ed indipendenti in reti di sensori wireless (WSN), su cui opera una clientela multipla e variegata. L'obiettivo è quello di fornire un livello di prestazioni significativo e maggiore disponibilità di risorse di calcolo e di memorizzazione, così come una migliore astrazione dai dettagli di basso livello della piattaforma, mantenendo un consumo energetico paragonabile a quello di piattaforme a basso consumo di potenza, ma con risorse computazionali fortemente limitate. L'infrastruttura da noi proposta è strutturata secondo un approccio gerarchico, che considera dapprima il livello di rete, poi quello di nodo sensore e, infine, il livello di ottimizzazione dei requisiti non-funzionali. A livello di rete, ci concentriamo su un modello di allocazione delle applicazioni, concepito per essere semplice e generale al tempo stesso, così da poter essere esteso a differenti configurazioni di rete e mappato su più formalismi. Proponiamo inoltre un modello di programmazione lineare intera, che stabilisce l'ottimo per il problema di allocazione, ed una euristica per un’allocazione veloce, semi-distribuita e prossima all'ottimo. A livello di nodo, proponiamo una piattaforma hardware e software che mira a fornire alte prestazioni e una consistente disponibilità di risorse di calcolo, così come un ambiente di sviluppo totalmente standard, in modo tale da supportare applicazioni eterogenee provenienti da fonti diverse. Il maggior consumo energetico associato alla piattaforma così potenziata è ridotto grazie a un sistema di ottimizzazione dei requisiti non-funzionali, che si pone alla base della gerarchia infrastrutturale e che è stato accuratamente progettato per minimizzare sia il consumo di potenza dinamico, che quello statico. Tale livello di ottimizzazione si compone di due moduli. Un modulo è dedicato all'accorpamento degli istanti di esecuzione di applicazioni diverse, che potrebbero inficiare l'efficienza del ciclo operativo del nodo a causa dell’eterogeneità dei requisiti. L'altro modulo è dedicato all'ottimizzazione operativa del sistema e ha il compito di selezionare la migliore configurazione elaborativa a seconda della fase corrente delle applicazioni. Tutti i modelli sono stati validati tramite un prototipo hardware/software e flussi di simulazione per l'esplorazione dei limiti teorici, ottenendo risultati conformi agli obiettivi prefissi.

diritti: info:eu-repo/semantics/closedAccess
ALIPPI, CESARE
BRANDOLESE, CARLO
ING-INF/01 - ELETTRONICA


Tesi di dottorato. | Lingua: en. | Paese: | BID: TD15092425