• adattivo
• csma-ca
• delivery ratio
• multihop
• protocollo MAC 802.15.4
• singlehop

Le reti di sensori costituiscono un'interessante tecnologia per un ampio range di applicazioni, come il monitoraggio ambientale, la domotica, il monitoraggio in ambito ospedaliero, industriale e commerciale. Applicazioni diverse richiedono diversi tipi funzionamento della rete di sensori in termini di frequenza di campionamento dei dati e di consumo energetico. Per prolungare la vita della rete è tuttavia quasi sempre necessario minimizzare il consumo energetico dei nodi sensori, intaccando meno possibile le prestazioni desiderate.

Per questo motivo, spesso accade che i sensori debbano esser posti in stato di sleep spengendo la circuiteria radio, responsabile della maggior parte del consumo del sensore. Fra le soluzioni per far comunicare i nodi alla luce di quanto detto, una molto diffusa è quella di far lavorare i nodi secondo un duty cycle: all'inizio del ciclo tutti i nodi sono attivi e comunicano fra loro, mentre per il resto del periodo rimangono inattivi. Inoltre, anche in assenza di duty cycle, il traffico può esser sincronizzato in conseguenza di un evento esterno recepito contemporaneamente da tutti i sensori, come per esempio un evento luminoso, chimico o climatico. Infine l'attività di nodi spazialmente vicini può essere sincronizzata in topologie multihop per consentire la comunicazione padre-figlio. In tutti questi casi, il traffico che ne risulta è fortemente sincronizzato e per i nodi la probabilità di successo di trasmettere con successo i propri pacchetti può essere bassa. Anche se il numero di pacchetti è limitato può accadere che, data la forte sincronizzazione dei nodi, il numero di pacchetti correttamente ricevuti rispetto a quelli inviati può essere basso.

L'obiettivo di questa tesi è quello di valutare le prestazioni in termini di affidabilità per reti di sensori dello standard IEEE 802.15.4. Per mezzo di simulazioni, vengono valutate le prestazioni del protocollo MAC dello standard in topologie sia single-hop che multi-hop, per caratteristiche di traffico variabili (numero dei nodi, numero e dimensione dei pacchetti,...). I risultati sono nettamente scadenti. Il problema delle scarse prestazioni in situazioni tutto sommato molto realistiche viene studiato e spiegato con un cattivo settaggio dei parametri del protocollo di accesso al mezzo utilizzato dai nodi. Vengono quindi valutate le influenze di ciascun parametro del CSMA-CA sulle prestazioni, prima singolarmente, poi in modo aggregato. I risultati mostrano che una scelta opportuna dei parametri può risolvere il problema. Risultati ancora migliori si ottengono se i valori dei parametri sono scelti fuori dal range di valori ammessi dallo standard. Come ultima estensione, viene proposto un algoritmo adattivo di regolazione dei parametri MAC che consenta di raggiungere il livello desiderato di affidabilità, con il minor consumo energetico, anche in caso di variazioni delle caratteristiche del traffico.