Wireless Sensor &Wireless Sensor &Actuator NetworksActuator Networks

Michele ZorziMichele Zorzi

Cosa sono le WSAN ?Cosa sono le WSAN ?

Dispositivi dotati diDispositivi dotati di Controllore, MemoriaControllore, Memoria Wireless radioWireless radio Sensori e attuatoriSensori e attuatori Batterie Batterie

EconomiciEconomici

Comunicazione multi-hopComunicazione multi-hop

Programmabili (miniPC)Programmabili (miniPC)BASE

STATION

sensor node

Possibili applicazioniPossibili applicazioni

monitoraggio ambientalemonitoraggio ambientale

sorveglianzasorveglianza

controllo ambientalecontrollo ambientale

automazione industrialeautomazione industriale

beni culturalibeni culturali

CodeBlue (Harvard)

Great Duck Island (Berkeley)

Macroscope in Redwoods (Berkeley)

Smart Kindergarden

(UCLA)

SF Bridge

Contesto internazionaleContesto internazionale

Centri interdisciplinari world-wide:Centri interdisciplinari world-wide: CHESS (UC Berkeley): 20 docentiCHESS (UC Berkeley): 20 docenti WSAN, WSL (Stanford): interdisciplinareWSAN, WSL (Stanford): interdisciplinare CENS (UCLA): 50 docenti, interdipartimentaleCENS (UCLA): 50 docenti, interdipartimentale CSNC (BU, Maryland, Harvard): InteruniversitarioCSNC (BU, Maryland, Harvard): Interuniversitario Convergence Lab (Urbana)Convergence Lab (Urbana) WCGWCL (EPFL)WCGWCL (EPFL) CoopNets (KTH)CoopNets (KTH)

Gruppi di ricerca specifici in grosse aziendeGruppi di ricerca specifici in grosse aziende INTEL, MICROSOFT, Terminodes (consorzio INTEL, MICROSOFT, Terminodes (consorzio

svizzero univ+industria)svizzero univ+industria)

trend internazionale verso interdisciplinareita’ trend internazionale verso interdisciplinareita’

Stato dell’arte ( e limiti): Stato dell’arte ( e limiti): aspetti scientifici-metodologiciaspetti scientifici-metodologici

Molti problemi ancora aperti (vedi WiSeNts, Molti problemi ancora aperti (vedi WiSeNts, rapporto UE su WSANs e rapporto di ON World rapporto UE su WSANs e rapporto di ON World su WSANs) su WSANs) connettivita’connettivita’ Instradamento pacchettiInstradamento pacchetti Elaborazione distribuita segnaliElaborazione distribuita segnali ModelizzazioneModelizzazione Progettazione dispositivi elettronici a basso consumoProgettazione dispositivi elettronici a basso consumo Sfruttamento fonti alternative di energiaSfruttamento fonti alternative di energia SicurezzaSicurezza ……....

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

Gruppi\aree DEI interessateGruppi\aree DEI interessate Calibration and Data ValidationCalibration and Data Validation

Data Management AlgorithmsData Management Algorithms

Adaptive SystemsAdaptive Systems

System IntegrationSystem Integration

ScalabilityScalability

Energy EfficiencyEnergy Efficiency

SecuritySecurity

Quality of ServiceQuality of Service

Embedded software designEmbedded software design

Gruppi promotori del progetto Gruppi promotori del progetto

Protocolli ed algoritmi di rete

WSANsAlgoritmi

intelligenti eadattivi di stima

e controllo

CalibrazioneModellizzazione e Certificazione

Dispositivi a basso consumoe lunga autonomia

Obiettivi del ProgettoObiettivi del Progetto

Lungo termine: Lungo termine: centro di eccellenza richiede arco temporale centro di eccellenza richiede arco temporale

5-10 anni5-10 anni Assunzione di personale strutturatoAssunzione di personale strutturato

Breve-medio termineBreve-medio termine Idee concrete, obiettivi verificabili entro 3-5 Idee concrete, obiettivi verificabili entro 3-5

annianni

Obiettivi a lungo termineObiettivi a lungo termine

Creare presso il DEI un Centro di Creare presso il DEI un Centro di Eccellenza interdisciplinare su WSANEccellenza interdisciplinare su WSAN Sviluppare e mantenere uno o piu’ Sviluppare e mantenere uno o piu’ testbed a livello di dipartimentotestbed a livello di dipartimento Offerta didattica Offerta didattica Corsi per LS e Ph.d.Corsi per LS e Ph.d. Argomenti di tesiArgomenti di tesi

Creare ambiente favorevole al Creare ambiente favorevole al trasferimento tecnologico e alla creazione trasferimento tecnologico e alla creazione d’impresad’impresa

Obiettivi lungo termine: Obiettivi lungo termine: (I) scientifici e metodologici(I) scientifici e metodologici

Ricerca multisciplinare ed “olistica”Ricerca multisciplinare ed “olistica” Fonti energetiche alternative per WSANsFonti energetiche alternative per WSANs Modellizzazione, caratterizzazione e Modellizzazione, caratterizzazione e

certificazionecertificazione Algoritmi intelligenti di comunicazione, stima e Algoritmi intelligenti di comunicazione, stima e

controllocontrollo Protocolli di reteProtocolli di rete Elaborazione distribuita dei datiElaborazione distribuita dei dati

Numerose problematiche scientifiche Numerose problematiche scientifiche legate in particolare a scalabilita’, legate in particolare a scalabilita’, complessita’ ed efficenza energetica complessita’ ed efficenza energetica

Obiettivi del progetto (lungo termine):Obiettivi del progetto (lungo termine):(II) tecnologici(II) tecnologici

Sviluppo di applicazioni concrete come stimolo Sviluppo di applicazioni concrete come stimolo per la ricerca piu’ metodologicaper la ricerca piu’ metodologica

Ambient intelligence:Ambient intelligence: Monitoraggio e controllo di edifici o aree di interesseMonitoraggio e controllo di edifici o aree di interesse Misure e controlli periodici, basso consumo Misure e controlli periodici, basso consumo

energeticoenergetico

Security and Surveillance: Security and Surveillance: Individuazione, riconoscimento ed inseguimento di Individuazione, riconoscimento ed inseguimento di

persone od oggetti (aereoporti, ospedali, fabbriche..)persone od oggetti (aereoporti, ospedali, fabbriche..) Misure e controlli ad evento, limitati ritardi, alta Misure e controlli ad evento, limitati ritardi, alta

robustezza e affidabilita’ robustezza e affidabilita’

Obiettivi del progetto (lungo termine): Obiettivi del progetto (lungo termine): (III) educativi(III) educativi

Creazione di corsi specifici su WSANsCreazione di corsi specifici su WSANs

Creazione di corsi per progettazione di Creazione di corsi per progettazione di sistemi piuttosto di singoli elementi del sistemi piuttosto di singoli elementi del sistemasistema

Creazione di corsi con forte contenuto Creazione di corsi con forte contenuto tecnologico ed applicativo tecnologico ed applicativo

Obiettivi del progetto (lungo termine): Obiettivi del progetto (lungo termine): (IV) implementativi e sperimentali(IV) implementativi e sperimentali

Attualmente: piccole reti di sensori Attualmente: piccole reti di sensori dispositivi presenti nei nostri lab (~10-40 dispositivi presenti nei nostri lab (~10-40 nodi)nodi)

Creazione di un apparato sperimentale di Creazione di un apparato sperimentale di ~100-400 nodi eterogenei) accessibile non ~100-400 nodi eterogenei) accessibile non solo a ricercatori ma anche a studenti ed solo a ricercatori ma anche a studenti ed eventualmente dall’esternoeventualmente dall’esterno

Fondi per acquisizione HW disponibili Fondi per acquisizione HW disponibili attraverso progetto CARIPARO attraverso progetto CARIPARO recentemente approvatorecentemente approvato

Obiettivi del progetto (lungo termine): Obiettivi del progetto (lungo termine): (V) imprenditoriali(V) imprenditoriali

Attualmente molto interesse su WSANs ma Attualmente molto interesse su WSANs ma pochi prodotti commerciali (moltissimi pochi prodotti commerciali (moltissimi evaluation-kits da differenti aziende) evaluation-kits da differenti aziende)

Tecnologia radicalmente diversa e quindi Tecnologia radicalmente diversa e quindi diffidenzadiffidenza

Mancanza di conoscenze specifiche Mancanza di conoscenze specifiche nell’industria (non solo locale)nell’industria (non solo locale)

Grosse opportunita’ per trasferimento di Grosse opportunita’ per trasferimento di tecnologia, start-ups/spin-offs, inserimento degli tecnologia, start-ups/spin-offs, inserimento degli studenti con elevate competenze specifichestudenti con elevate competenze specifiche

Disponibilita’ di finanziamento (UE e industria)Disponibilita’ di finanziamento (UE e industria)

Obiettivi del progetto (breve termine): Obiettivi del progetto (breve termine): modelizzazione sensori e reti di sensorimodelizzazione sensori e reti di sensori

Caratterizzazione di sensori e reti di sensoriCaratterizzazione di sensori e reti di sensori Interferenza, calibrazione, misure di QoS, sensor Interferenza, calibrazione, misure di QoS, sensor

fusion, validazione, certificazione fusion, validazione, certificazione

Efficienza e gestione energeticaEfficienza e gestione energetica Cross-layer design, elettronica a basso consumo, Cross-layer design, elettronica a basso consumo,

MAC e routing energy-aware, sorgenti alternativeMAC e routing energy-aware, sorgenti alternative

Algoritmi e protocolli intelligenti per la gestione Algoritmi e protocolli intelligenti per la gestione datidati Stima e controllo distribuiti, consensus, network Stima e controllo distribuiti, consensus, network

coding, localizzazione e tracking, routing intelligentecoding, localizzazione e tracking, routing intelligente

Integrazione del sistema e dimostratori Integrazione del sistema e dimostratori Campagne di misure, demo, testbed semipermanenteCampagne di misure, demo, testbed semipermanente

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

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

Proponenti Proponenti

Responsabile progetto:Responsabile progetto: Michele Zorzi Michele Zorzi

Responsabili settori disciplinariResponsabili settori disciplinari Michele Zorzi, Sandro Zampieri, Giorgio Spiazzi, Michele Zorzi, Sandro Zampieri, Giorgio Spiazzi,

Claudio NarduzziClaudio Narduzzi

Altri partecipanti:Altri partecipanti: Docenti: Docenti: A. Zanella, M. Rossi, L. Schenato, A. Beghi, M.E. A. Zanella, M. Rossi, L. Schenato, A. Beghi, M.E.

Valcher, R. Frezza, L. Rossetto, L. Benettazzo, M. Bertocco, A. Valcher, R. Frezza, L. Rossetto, L. Benettazzo, M. Bertocco, A.

Sona (+P. Mattavelli e S. Buso da Vi)Sona (+P. Mattavelli e S. Buso da Vi) Dottorandi ed assegnisti: Dottorandi ed assegnisti: P. Cesari, E. Fasolo, F. Zorzi, S. P. Cesari, E. Fasolo, F. Zorzi, S.

DelFavero, R. Carli, L. Corradini, E. Orietti, G. Giorgi, P. DelFavero, R. Carli, L. Corradini, E. Orietti, G. Giorgi, P. Zanchetta, G. GambaZanchetta, G. Gamba

Punti Budget Richiesti Punti Budget Richiesti

Ricercatore ING-INF/01 Ricercatore ING-INF/01

Ricercatore ING-INF/03Ricercatore ING-INF/03

Ricercatore ING-INF/04Ricercatore ING-INF/04

Ricercatore ING-INF/07Ricercatore ING-INF/07

Tutti i posti cofinanziati per il 50% dai Tutti i posti cofinanziati per il 50% dai gruppi di ricerca e per il 50% dal gruppi di ricerca e per il 50% dal dipartimentodipartimento

Obiettivi e metriche di valutazione Obiettivi e metriche di valutazione

Produzione scienfica data da Produzione scienfica data da pubblicazionipubblicazioni con autori di aree di con autori di aree di ricerca differentiricerca differenti Evidenza che approccio Evidenza che approccio multisciplinaremultisciplinare porta dei vantaggi porta dei vantaggiProduzione di ricerca non solo strettamente Produzione di ricerca non solo strettamente metodologicametodologica, ma , ma anche anche sperimentale e di progettazionesperimentale e di progettazioneProgrammi di scambioProgrammi di scambio con prestigiose centri di ricerca con prestigiose centri di ricerca internazionali per Ph.D, pubblicazioni congiunteinternazionali per Ph.D, pubblicazioni congiuntePresentazione di proposte finanziamento interdisciplicare a UE Presentazione di proposte finanziamento interdisciplicare a UE Creazione Creazione Centro di EccellenzaCentro di Eccellenza::

Creazione e mantenimento sito web in cui esporre risultati ma anche Creazione e mantenimento sito web in cui esporre risultati ma anche creare delle risorse per chi interessato a WSANscreare delle risorse per chi interessato a WSANs

Creazione di serie di seminari aperti al dipartimento Industrial and Creazione di serie di seminari aperti al dipartimento Industrial and Open-Lab Days aperti all’esterno per pubblicizzare ricerca ed attrarre Open-Lab Days aperti all’esterno per pubblicizzare ricerca ed attrarre indistria e la societa’ civileindistria e la societa’ civile

Creazione di 1 corso per Ph.D. e 1 per Laurea SpecialisticaCreazione di 1 corso per Ph.D. e 1 per Laurea SpecialisticaCreazione e mantenimento di Creazione e mantenimento di testbedtestbed su grande scalasu grande scala (~100-400 (~100-400 nodi su 500x500metri) per raccolta dati e test scientificinodi su 500x500metri) per raccolta dati e test scientificiSostegno alla creazione di eventuali Sostegno alla creazione di eventuali start-upstart-up fornendo supporto fornendo supporto tecnico e auito amministrativotecnico e auito amministrativo

Domande e discussione Domande e discussione