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AbstractIl software proposto permette a un utente di condivideree collaborare in tempo reale con altri utenti ad essovicin...
ScopoPermettere ad ogni utente di stabilire una comunicazionecon altri utenti presenti in un determinato raggiodazione. La...
Scenari dutilizzoContesto indoor                      Contesto outdoor● sale per conferenze                ● in generale, ...
Requisiti e problematiche● fase di configurazione semplice e automatica● tecnica di localizzazione adeguata● meccanismo di...
Wireless Mesh Newtork (WMN)Il sistema proposto è unapplicazione delle WMN. Cosa sono:● nuovo tipo di reti di comunicazione...
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Altre tecnologie di localizzazione●   GSM Multilaterarion e GSM Fingerprinting: tecnologia valida solo    per smartphone, ...
Mesh Router PlacementIl problema:●   Quanti nodi router deve avere la WMN?●   Dove dovrebbero essere posizionati?- numero ...
Mesh Client AllocationIl problema:Data una determinata topologia della WMN, e la locazionedi un nodo client in un determin...
Algoritmi per il routing dinamicoOptimized Link State Routing (OLSR e OLSR-NG)Individua un Multipoint Relay (MR) verso il ...
Altre considerazioni● Algoritmo efficiente di memorizzazione e    compressione della topologia della rete●   Utilizzo di p...
Un aspetto critico: la scalabilitàCriticità ereditata dallarchitettura delle reti mesh. Studi teorici e applicazioni reali...
Grazie per lattenzione.
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A Location Based Mobile Social Network

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Si presenta (e discute) un sistema il cui fine è quello di abilitare la connettività, comunicazione e collaborazione fra utenti che si trovano in prossimità tra di essi, anche in situazioni di mobilità.
Un sistema con infrastruttura "device-as-infrastructure".

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A Location Based Mobile Social Network

  1. 1. A LOCATION BASEDMOBILE SOCIAL NETWORKFondamenti di Localizzazione e Mobilità Di Donato Leonardo 19/12/2011
  2. 2. AbstractIl software proposto permette a un utente di condivideree collaborare in tempo reale con altri utenti ad essovicini, anche in contesti mobili. Argomenti:● Scenari dutilizzo● Requisiti e problematiche● Tecnologia di comunicazione● Tecnologia di localizzazione● Il sistema● Valutazione del sistema
  3. 3. ScopoPermettere ad ogni utente di stabilire una comunicazionecon altri utenti presenti in un determinato raggiodazione. La comunicazione è finalizzata alla condivisione di datie/o alla collaborazione in tempo reale fra utenti. Tale obiettivo è raggiungibile anche per utenti inmovimento. È auspicabile che lutilizzo sia indipendentedal dispositivo (smartphone, tablet, laptop) di cui essidispongono. 
  4. 4. Scenari dutilizzoContesto indoor Contesto outdoor● sale per conferenze ● in generale, ambienti● scuole con densità dutenti● uffici di lavoro medio-alta Tipologie di scenari:● connettività e sistema collaborativo su richiesta● sistema collaborativo flessibile e distribuito In generale, i sistemi accomunabili a quello proposto, permettono:estensione della copertura di rete, diminuizione del digital divide,aggiramento dei meccanismi di controllo centralizzati, ecc. ecc.
  5. 5. Requisiti e problematiche● fase di configurazione semplice e automatica● tecnica di localizzazione adeguata● meccanismo di suggerimento allutente delle posizioni con migliore copertura di rete● meccanismo di caching e sincronizzazione dei dati finalizzato a rendere il software indipendente dalla presenza di connettività Internet● meccanismo di condivisione della connessione a Internet Il sistema deve funzionare minimizzando il costo infrastrutturale e ildispendio energetico dei dispositivi.
  6. 6. Wireless Mesh Newtork (WMN)Il sistema proposto è unapplicazione delle WMN. Cosa sono:● nuovo tipo di reti di comunicazione wireless a topologia mesh● ogni nodo si comporta sia da client sia da router (P2P)● rete wireless distribuita, self-organizing e self-healingCosa serve:● dispositivi che supportino lo standard 802.11 (a/b/g/n)● algoritmo di routing dinamico● protocolli di comunicazione incentrati su metriche di performance della rete (packet loss ratios)
  7. 7. LocalizzazioneAnche se la localizzazione nelle reti mesh è un aspetto su cui non èstata riposta ancora molta attenzione, esso è molto importante.Conoscendo la posizione dei nodi di una rete mesh èpossibile migliorarne le sue caratteristiche ...● individuare una strategia che minimizzi il numero di Mesh Router (MR) necessari e individui le loro posizioni migliori in una data area (migliore copertura di rete)● individurare, data la posizione di un Mesh Client (MC), i migliori MR a cui collegarsi (miglior trasferimento dati)
  8. 8. LocalizzazioneRSS Fingerprinting● fase di calibrazione (offline): il nodo client misura la potenza dei segnali radio ricevuti (RSS) da vari nodi router mentre cambia posizione, raccoglie tali dati al fine di creare una mappa● fase di esercizio (online): il nodo client ricava la sua posizione confrontando (in modo deterministico o probabilistico) il valore RSS attuale con la mappaSvantaggi:● fase di configurazione offline● tecnica più adatta a reti con topologia fissa
  9. 9. LocalizzazioneMultilaterationBasato sulla metrica Time Difference of Arrival (TDoA). Vantaggi:● costo di configurazione nullo● slegato dal tempoSvantaggi:● livello di accuratezza● necessità di (almeno 3) ricevitori in posizioni conosciute Integrabile a supporto della tecnologia di localizzazione precedente. 
  10. 10. LocalizzazioneSPRA + ROL(1)● Subtle Partial Range AwareMeto di misura della distanza basato sulla corrispondenzafra intervalli di distanze e intervalli di valori RSSI ricevuti.● Ring Overlapping-Based Localization AlgorithmUtilizza le regole di mapping insieme-insieme di SPRA perindividuare lanello circostante ad ogni mesh router. Considerazioni: errore di localizzazione ~3 m, costo diROL ~ O(m2) dove m è il numero di mesh router.  (1) "A GPS-free Wireless Mesh Network Localization Approach", 2009. 
  11. 11. Altre tecnologie di localizzazione● GSM Multilaterarion e GSM Fingerprinting: tecnologia valida solo per smartphone, scarsa precisione● RFID: impatta pesantemente sullinfrastruttura● GPS: indoor è poco preciso (le onde radio dei satelliti non penetrano facilmente imuri)● A-GPS: per contesti outdoor è integrabile● Advanced Forward Link Trilateration (ALFT): usa il TDoA e le torri cellulari, richiede spesso modifiche al software del device, buon livello di precisione, usato spesso in tecniche ibride● Dead Reckoning + IMU: integrabile per ottenere maggiore precisione, insieme a algoritmi di learning (Kalman Filter o Particle Filtering) per risolvere il problema di localizzazione come un problema di ottimizzazione 
  12. 12. Mesh Router PlacementIl problema:● Quanti nodi router deve avere la WMN?● Dove dovrebbero essere posizionati?- numero di nodi router necessari VS richiesta di copertura - Grafo G=(V, E) per modellare il problema: V insieme di tutte lepossibili posizioni candidate (o nodi).● si cerca G=(V, E), con V insieme delle posizioni scelte per i nodi router, tale che questo sia un grafo di copertura minimo (MST)● fase di merging  
  13. 13. Mesh Client AllocationIl problema:Data una determinata topologia della WMN, e la locazionedi un nodo client in un determinato istante, trovare imigliori nodi router cui connettersi. Affrontato come un problema di "optimal stopping" [link].Risolto utilizzando una strategia probabilisticaconservativa che massimizza la probabilità di scegliere ilnodo migliore, in un determinato istante temporale. 
  14. 14. Algoritmi per il routing dinamicoOptimized Link State Routing (OLSR e OLSR-NG)Individua un Multipoint Relay (MR) verso il quale i nodidevono inviare informazioni di stato e da cui aspettareinformazioni di routing [link]● Hazy-Sighted Link State (HSLS) Estende il precedente ottenendo una maggiore scalabilità (fino a 1000 nodi mesh)● Better Approach To Mobile Adhoc Networking (B.A.T. M.A.N.) Decentralizza le informazioni relative al miglior percorso di routing
  15. 15. Altre considerazioni● Algoritmo efficiente di memorizzazione e compressione della topologia della rete● Utilizzo di protocolli di comunicazione incentrati su metriche che misurano la performance della rete● Caching dei dati in locale che preservi la loro consistenza● Sincronizzazione dei dati locali fra i vari nodi (necessario un server locale virtuale in ogni nodo)● Sincronizzazione con Internet, quando almeno un nodo della WMN può condividerne laccesso
  16. 16. Un aspetto critico: la scalabilitàCriticità ereditata dallarchitettura delle reti mesh. Studi teorici e applicazioni reali di applicazioni di WMN(es: OLPC) hanno dimostrato che in ogni mesh cloud, se ilnumero di nodi supera le 25 unità, le performancedegradano significativamente. È necessario implementare un meccanismo di sceltaintelligente dellalgoritmo di routing in base alladimensione e complessità raggiunta dalla topologia dellarete.Esempio: effettuare routing gerarchico fra cluster di nodicon migliori prestazioni(2). (2) "Scalable Mesh Networks and The Address Space Balancing Problem", 2010. 
  17. 17. Grazie per lattenzione.

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