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Wireless Sensor & Actuator Networks Michele Zorzi.

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Presentazione sul tema: "Wireless Sensor & Actuator Networks Michele Zorzi."— Transcript della presentazione:

1 Wireless Sensor & Actuator Networks Michele Zorzi

2 Cosa sono le WSAN ? Dispositivi dotati di Controllore, Memoria Controllore, Memoria Wireless radio Wireless radio Sensori e attuatori Sensori e attuatori Batterie BatterieEconomici Comunicazione multi-hop Programmabili (miniPC) BASE STATION sensor node

3 Possibili applicazioni monitoraggio ambientale monitoraggio ambientale sorveglianza sorveglianza controllo ambientale controllo ambientale automazione industriale automazione industriale beni culturali beni culturali CodeBlue (Harvard) Great Duck Island (Berkeley) Macroscope in Redwoods (Berkeley) Smart Kindergarden (UCLA) SF Bridge

4 Contesto internazionale Centri interdisciplinari world-wide: Centri interdisciplinari world-wide: CHESS (UC Berkeley): 20 docenti CHESS (UC Berkeley): 20 docenti WSAN, WSL (Stanford): interdisciplinare WSAN, WSL (Stanford): interdisciplinare CENS (UCLA): 50 docenti, interdipartimentale CENS (UCLA): 50 docenti, interdipartimentale CSNC (BU, Maryland, Harvard): Interuniversitario CSNC (BU, Maryland, Harvard): Interuniversitario Convergence Lab (Urbana) Convergence Lab (Urbana) WCGWCL (EPFL) WCGWCL (EPFL) CoopNets (KTH) CoopNets (KTH) Gruppi di ricerca specifici in grosse aziende INTEL, MICROSOFT, Terminodes (consorzio svizzero univ+industria) INTEL, MICROSOFT, Terminodes (consorzio svizzero univ+industria) trend internazionale verso interdisciplinareita

5 Stato dellarte ( e limiti): aspetti scientifici-metodologici Molti problemi ancora aperti (vedi WiSeNts, rapporto UE su WSANs e rapporto di ON World su WSANs) connettivita connettivita Instradamento pacchetti Instradamento pacchetti Elaborazione distribuita segnali Elaborazione distribuita segnali Modelizzazione Modelizzazione Progettazione dispositivi elettronici a basso consumo Progettazione dispositivi elettronici a basso consumo Sfruttamento fonti alternative di energia Sfruttamento fonti alternative di energia Sicurezza Sicurezza ….. …..

6 Stato dellarte ( e limiti): aspetti tecnologici-implementativi Pochi laboratori al mondo possiedono testbed stabili con piu di qualche decina di nodi Pochi laboratori al mondo possiedono testbed stabili con piu di qualche decina di nodi Rare applicazioni commerciali, per la maggior parte demo sviluppati in ambito accademico Rare applicazioni commerciali, per la maggior parte demo sviluppati in ambito accademico Molte start-up e interesse di grosse aziende…ma pochi prodotti Molte start-up e interesse di grosse aziende…ma pochi prodotti Ancora forti difficolta implementative in termini di scalabilita e robustezza Ancora forti difficolta implementative in termini di scalabilita e robustezza

7 Gruppi\aree DEI interessate Calibration and Data Validation Calibration and Data Validation Data Management Algorithms Data Management Algorithms Adaptive Systems Adaptive Systems System Integration System Integration Scalability Scalability Energy Efficiency Energy Efficiency Security Security Quality of Service Quality of Service Embedded software design Embedded software design

8 Gruppi promotori del progetto Protocolli ed algoritmi di rete WSANs Algoritmi intelligenti e adattivi di stima e controllo Calibrazione Modellizzazione e Certificazione Dispositivi a basso consumo e lunga autonomia

9 Obiettivi del Progetto Lungo termine: Lungo termine: centro di eccellenza richiede arco temporale 5-10 anni centro di eccellenza richiede arco temporale 5-10 anni Assunzione di personale strutturato Assunzione di personale strutturato Breve-medio termine Idee concrete, obiettivi verificabili entro 3-5 anni Idee concrete, obiettivi verificabili entro 3-5 anni

10 Obiettivi a lungo termine Creare presso il DEI un Centro di Eccellenza interdisciplinare su WSAN Creare presso il DEI un Centro di Eccellenza interdisciplinare su WSAN Sviluppare e mantenere uno o piu testbed a livello di dipartimento Sviluppare e mantenere uno o piu testbed a livello di dipartimento Offerta didattica Offerta didattica Corsi per LS e Ph.d. Corsi per LS e Ph.d. Argomenti di tesi Argomenti di tesi Creare ambiente favorevole al trasferimento tecnologico e alla creazione dimpresa Creare ambiente favorevole al trasferimento tecnologico e alla creazione dimpresa

11 Obiettivi lungo termine: (I) scientifici e metodologici Ricerca multisciplinare ed olistica Ricerca multisciplinare ed olistica Fonti energetiche alternative per WSANs Fonti energetiche alternative per WSANs Modellizzazione, caratterizzazione e certificazione Modellizzazione, caratterizzazione e certificazione Algoritmi intelligenti di comunicazione, stima e controllo Algoritmi intelligenti di comunicazione, stima e controllo Protocolli di rete Protocolli di rete Elaborazione distribuita dei dati Elaborazione distribuita dei dati Numerose problematiche scientifiche legate in particolare a scalabilita, complessita ed efficenza energetica

12 Obiettivi del progetto (lungo termine): (II) tecnologici Sviluppo di applicazioni concrete come stimolo per la ricerca piu metodologica Sviluppo di applicazioni concrete come stimolo per la ricerca piu metodologica Ambient intelligence: Ambient intelligence: Monitoraggio e controllo di edifici o aree di interesse Monitoraggio e controllo di edifici o aree di interesse Misure e controlli periodici, basso consumo energetico Misure e controlli periodici, basso consumo energetico Security and Surveillance: Individuazione, riconoscimento ed inseguimento di persone od oggetti (aereoporti, ospedali, fabbriche..) Individuazione, riconoscimento ed inseguimento di persone od oggetti (aereoporti, ospedali, fabbriche..) Misure e controlli ad evento, limitati ritardi, alta robustezza e affidabilita Misure e controlli ad evento, limitati ritardi, alta robustezza e affidabilita

13 Obiettivi del progetto (lungo termine): (III) educativi Creazione di corsi specifici su WSANs Creazione di corsi specifici su WSANs Creazione di corsi per progettazione di sistemi piuttosto di singoli elementi del sistema Creazione di corsi per progettazione di sistemi piuttosto di singoli elementi del sistema Creazione di corsi con forte contenuto tecnologico ed applicativo Creazione di corsi con forte contenuto tecnologico ed applicativo

14 Obiettivi del progetto (lungo termine): (IV) implementativi e sperimentali Attualmente: piccole reti di sensori dispositivi presenti nei nostri lab (~10-40 nodi) Attualmente: piccole reti di sensori dispositivi presenti nei nostri lab (~10-40 nodi) Creazione di un apparato sperimentale di ~ nodi eterogenei) accessibile non solo a ricercatori ma anche a studenti ed eventualmente dallesterno Creazione di un apparato sperimentale di ~ nodi eterogenei) accessibile non solo a ricercatori ma anche a studenti ed eventualmente dallesterno Fondi per acquisizione HW disponibili attraverso progetto CARIPARO recentemente approvato

15 Obiettivi del progetto (lungo termine): (V) imprenditoriali Attualmente molto interesse su WSANs ma pochi prodotti commerciali (moltissimi evaluation-kits da differenti aziende) Attualmente molto interesse su WSANs ma pochi prodotti commerciali (moltissimi evaluation-kits da differenti aziende) Tecnologia radicalmente diversa e quindi diffidenza Tecnologia radicalmente diversa e quindi diffidenza Mancanza di conoscenze specifiche nellindustria (non solo locale) Mancanza di conoscenze specifiche nellindustria (non solo locale) Grosse opportunita per trasferimento di tecnologia, start-ups/spin-offs, inserimento degli studenti con elevate competenze specifiche Disponibilita di finanziamento (UE e industria) Disponibilita di finanziamento (UE e industria)

16 Obiettivi del progetto (breve termine): modelizzazione sensori e reti di sensori Caratterizzazione di sensori e reti di sensori Caratterizzazione di sensori e reti di sensori Interferenza, calibrazione, misure di QoS, sensor fusion, validazione, certificazione Interferenza, calibrazione, misure di QoS, sensor fusion, validazione, certificazione Efficienza e gestione energetica Efficienza e gestione energetica Cross-layer design, elettronica a basso consumo, MAC e routing energy-aware, sorgenti alternative Cross-layer design, elettronica a basso consumo, MAC e routing energy-aware, sorgenti alternative Algoritmi e protocolli intelligenti per la gestione dati Stima e controllo distribuiti, consensus, network coding, localizzazione e tracking, routing intelligente Stima e controllo distribuiti, consensus, network coding, localizzazione e tracking, routing intelligente Integrazione del sistema e dimostratori Integrazione del sistema e dimostratori Campagne di misure, demo, testbed semipermanente Campagne di misure, demo, testbed semipermanente

17 Benefici per il dipartimento Creazione di un gruppo di eccellenza su WSANs e conseguente visibilita internazionale Creazione di un gruppo di eccellenza su WSANs e conseguente visibilita internazionale Attrazione di studenti e realta imprenditoriali non solo locali ma nazionali ed internazionali Attrazione di studenti e realta imprenditoriali non solo locali ma nazionali ed internazionali Trarre beneficio da attivita su WSANs gia avviate in alcuni gruppi proponenti, ma di carattere settoriale Trarre beneficio da attivita su WSANs gia avviate in alcuni gruppi proponenti, ma di carattere settoriale Cofinanziamento nuovo personale docente fondamentale per creare il necessario collegamento tra i gruppi (differenziazione con realta attuali) Cofinanziamento nuovo personale docente fondamentale per creare il necessario collegamento tra i gruppi (differenziazione con realta attuali) Maggiore facilita ad attrarre finanziamento dalla UE e industria

18 Fattibilita del progetto Alcune competenze gia disponibili al DEI Alcune competenze gia disponibili al DEI Fondi per acquisto HW disponibili Fondi per acquisto HW disponibili Contatti con centri di eccelleza internazionali gia avviati Contatti con centri di eccelleza internazionali gia avviati Forte entusiasmo e motivazione dei proponenti al successo del progetto Forte entusiasmo e motivazione dei proponenti al successo del progetto

19 Proponenti Responsabile progetto: Responsabile progetto: Michele Zorzi Michele Zorzi Responsabili settori disciplinari Responsabili settori disciplinari Michele Zorzi, Sandro Zampieri, Giorgio Spiazzi, Claudio Narduzzi Michele Zorzi, Sandro Zampieri, Giorgio Spiazzi, Claudio Narduzzi Altri partecipanti: Docenti: A. Zanella, M. Rossi, L. Schenato, A. Beghi, M.E. Valcher, R. Frezza, L. Rossetto, L. Benettazzo, M. Bertocco, A. Sona (+P. Mattavelli e S. Buso da Vi) Docenti: A. Zanella, M. Rossi, L. Schenato, A. Beghi, M.E. Valcher, R. Frezza, L. Rossetto, L. Benettazzo, M. Bertocco, A. Sona (+P. Mattavelli e S. Buso da Vi) Dottorandi ed assegnisti: P. Cesari, E. Fasolo, F. Zorzi, S. DelFavero, R. Carli, L. Corradini, E. Orietti, G. Giorgi, P. Zanchetta, G. Gamba Dottorandi ed assegnisti: P. Cesari, E. Fasolo, F. Zorzi, S. DelFavero, R. Carli, L. Corradini, E. Orietti, G. Giorgi, P. Zanchetta, G. Gamba

20 Punti Budget Richiesti Ricercatore ING-INF/01 Ricercatore ING-INF/01 Ricercatore ING-INF/03 Ricercatore ING-INF/03 Ricercatore ING-INF/04 Ricercatore ING-INF/04 Ricercatore ING-INF/07 Ricercatore ING-INF/07 Tutti i posti cofinanziati per il 50% dai gruppi di ricerca e per il 50% dal dipartimento

21 Obiettivi e metriche di valutazione Produzione scienfica data da pubblicazioni con autori di aree di ricerca differenti Produzione scienfica data da pubblicazioni con autori di aree di ricerca differenti Evidenza che approccio multisciplinare porta dei vantaggi Evidenza che approccio multisciplinare porta dei vantaggi Produzione di ricerca non solo strettamente metodologica, ma anche sperimentale e di progettazione Programmi di scambio con prestigiose centri di ricerca internazionali per Ph.D, pubblicazioni congiunte Presentazione di proposte finanziamento interdisciplicare a UE Creazione Centro di Eccellenza: Creazione e mantenimento sito web in cui esporre risultati ma anche creare delle risorse per chi interessato a WSANs Creazione e mantenimento sito web in cui esporre risultati ma anche creare delle risorse per chi interessato a WSANs Creazione di serie di seminari aperti al dipartimento Industrial and Open-Lab Days aperti allesterno per pubblicizzare ricerca ed attrarre indistria e la societa civile Creazione di serie di seminari aperti al dipartimento Industrial and Open-Lab Days aperti allesterno per pubblicizzare ricerca ed attrarre indistria e la societa civile Creazione di 1 corso per Ph.D. e 1 per Laurea Specialistica Creazione e mantenimento di testbed su grande scala (~ nodi su 500x500metri) per raccolta dati e test scientifici Sostegno alla creazione di eventuali start-up fornendo supporto tecnico e auito amministrativo

22 Domande e discussione


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