Risparmio Energetico in Reti TSCH Multi-Hop = Energy Saving in TSCH Multi-Hop Networks

Uno dei requisiti principali delle reti di sensori wireless (WSN) è il risparmio energetico. La modalità operativa TSCH dello standard IEEE 802.15.4, grazie al meccanismo di accesso time slotted, permette di ridurre consistentemente i consumi energetici, dando ai dispositivi la possibilità di mantenere l'interfaccia di comunicazione spenta e di riattivarla solo nei timeslot riservati alla trasmissione o ricezione di frame di dati. Tuttavia, una considerevole quantità di energia viene comunque sprecata a causa dell'idle listening. Questo fenomeno si verifica ogni volta che il dispositivo attiva il modulo wireless per ascoltare il canale in attesa di un frame dati, ma non viene effettuata nessuna trasmissione. PRIL è una delle tecniche sviluppate per limitare lo spreco di energia causato dall'idle listening. La sua prima implementazione, PRIL-F, permette di ridurre i consumi sui nodi della rete che si trovano sul primo hop e, pertanto, è in grado di offrire ottimi risultati solo per reti con topologia a stella o con alcune caratteristiche specifiche. Il lavoro svolto in questa tesi consiste nella progettazione, e successivo sviluppo, di una tecnica PRIL in grado di superare i limiti di PRIL-F. In particolare, è stata ideata la tecnica PRIL-MH, che offre un meccanismo di riduzione della quantità di energia sprecata a causa del fenomeno di idle listening in reti di sensori wireless multi-livello. La versione PRIL-MHB rappresenta l'implementazione base della tecnica e fornisce ottimi risultati in termini di energia risparmiata, ma ha lo svantaggio di peggiorare le latenze di comunicazione. Per tale motivo, a partire da PRIL-MHB, sono state sviluppate due ulteriori versioni di PRIL-MH (PRIL-MHI e PRIL-MHI2) che offrono dei meccanismi in grado di limitare l'aumento delle latenze, pur mantenendo i consumi ridotti. I risultati ottenuti dalle simulazioni in topologie multi-livello mostrano che, in condizioni tipiche, le tecniche PRIL-MH sono molto efficaci e permettono di ridurre l'energia totale sprecata della rete a causa del fenomeno di idle listening fino a tre ordini di grandezza rispetto a PRIL-F.