Συντάχθηκε 22-07-2016 11:51
από Esthir Gelasaki
Email συντάκτη: egelasaki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
22-07-2016 11:51
Ιδιότητα: υπάλληλος.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΤΟΥΝΤΑ
με θέμα
Ανάλυση Απόδοσης, Middleware και Υλικό για Διστατικά, Δίκτυα Οπισθοσκέδασης Χαμηλής Κατανάλωσης
Performance Analysis, Middleware & Hardware for Bistatic, Ultra-low Power Scatter Radio Networks
Εξεταστική Επιτροπή
Αναπληρωτής Καθηγητής Άγγελος Μπλέτσας (επιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Καρυστινός
Αναπληρωτής Καθηγητής Αντώνιος Δεληγιαννάκης
Περίληψη
Τα ραδιόφωνα οπισθοσκέδασης είναι κατάλληλα για πυκνά δίκτυα αισθητήρων σε περιβαλλοντικές εφαρμογές· η δημιουργία front-end χαμηλού κόστους και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας είναι εφικτή, καθώς η αποστολή δεδομένων επιτυγχάνεται με ανάκλαση. Παρόλα αυτά η χρήση των ραδιοφώνων οπισθοσκέδασης σε δίκτυα αισθητήρων είναι περιορισμένη και χρησιμοποιούνται κυρίως σε εμπορικές εφαρμογές Radio Frequency Identification (RFID), λόγω μικρής εμβέλειας της τάξης των μερικών μέτρων. Η εργασία αυτή συγκρίνει τις δύο πιο σημαντικές αρχιτεκτονικές ραδιοφώνων οπισθοσκέδασης, την μονοστατική και την διστατική, χρησιμοποιώντας βασική θεωρία τηλεπικοινωνιών και μικροκυμάτων. Η σύγκριση γίνεται με βάση την πιθανότητα σφάλματος ανίχνευσης bit και την τάξη διαφορισμού κανόνα μέγιστης πιθανοφάνειας για την περίπτωση του ενός χρήστη και την πιθανότητα διακοπής για την περίπτωση πολλαπλών χρηστών, σε περιβάλλον διάλειψης Rayleigh. Επιπλέον, υπολογίζονται όρια πιθανότητας διακοπής ανεξάρτητα της τοπολογίας των αισθητήρων, και για τις δύο αρχιτετκτονικές. Δείχνεται ότι η διστατική αρχιτεκτονική βελτιώνει την κάλυψη και την αξιοπιστία του συστήματος σε σχέση με την μονοστατική αρχιτεκτονική. Με βάση αυτή την παρατήρηση, σχεδιάζεται και υλοποιείται ένα ολοκληρωμένο, ψηφιακό δίκτυο αισθητήρων χαμηλού κόστους και κατανάλωσης, ίσως το πρώτο του είδους του, με κάλυψη 3500 τετραγωνικά μέτρα, διαμόρφωσης συχνότητας και πολυπλεξίας στην συχνότητα και στον χρόνο. Η εργασία αυτή ίσως είναι ένα σημαντικό βήμα προς την ευρεία υιοθέτηση δικτύων αισθητήρων οπισθοσκέδασης μεγάλης κλίμακας σε εφαρμογές περιβαλλοντικής παρακολούθησης χαμηλού κόστους.
Abstract
For environmental sensing applications that require dense deployments, scatter radio is a promising communication scheme; since modulation is achieved by means of reflection, ultra low-cost and ultra-power RF front-ends are possible. However, scatter radio utilization in sensor networks has been limited, since commercial scatter radio applications, like Radio Frequency Identification (RFID), are limited to ranges of a few meters. This work compares the two most prominent scatter radio architectures, namely the monostatic and the bistatic, exploiting both communication and microwave theory basics. The comparison metrics include the bit error rate (BER) under maximum-likelihood detection for the single-user case, the diversity order and the outage probability for the multi-user (network) case. Exact BER and tight, tag/sensor topology-independent outage probability bounds are derived for Rayleigh fading, in both monostatic and bistatic scatter radio networks/architectures. It is shown that the bistatic architecture improves field coverage and system reliability, compared to monostatic, for scatter wireless sensor networks (WSNs). Based on this observation, a complete, low-cost, embedded, digital, bistatic scatter radio sensor network, perhaps the first of its kind, covering an area of 3500 square meters, is implemented and demonstrated, with frequency-shift keying (FSK) modulation and frequency division multiplexing (FDM), along with randomized time division multiplexing (TDM). This work is perhaps a concrete step towards ultra large-scale, scatter radio sensor networks and relevant low-cost environmental monitoring applications.
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 145Π-42
Έναρξη: 25/07/2016 12:30
Λήξη: 25/07/2016 13:30
