Architettura cloud per lo sviluppo multi-piattaforma di Sistemi Operativi: Applicazioni specifiche

Il mondo dell���Internet of Things e del single board computing sono settori in forte espansione al giorno d���oggi e le architetture ARM sono, al momento, i dominatori in questo ambito. I sistemi operativi e i software si stanno evolvendo per far fronte a questo cambiamento e ai nuovi casi d���uso che queste tecnologie introducono. In questa tesi ci occuperemo del porting della distribuzione Linux Sabayon per queste architetture, la creazione di un infrastruttura per il rilascio delle immagini e la compilazione dei pacchetti software.

Leap Aided Modelling (LAM) in Blender

L'evoluzione tecnologica e l'utilizzo crescente della computer grafica in diversi settori stanno suscitando l'interesse di sempre pi�� persone verso il mondo della modellazione 3D. I software di modellazione, tuttavia, si presentano spesso inadeguati all'utilizzo da parte di utenti senza esperienza, soprattutto a causa dei comandi di navigazione e modellazione poco intuitivi. Dal punto di vista dell'interazione uomo-computer, questi software devono infatti affrontare un grande ostacolo: il rapporto tra dispositivi di input 2D (come il mouse) e la manipolazione di una scena 3D. Il progetto presentato in questa tesi �� un addon per Blender che consente di utilizzare il dispositivo Leap Motion come ausilio alla modellazione di superfici in computer grafica. L'obiettivo di questa tesi �� stato quello di progettare e realizzare un'interfaccia user-friendly tra Leap e Blender, in modo da potere utilizzare i sensori del primo per facilitare ed estendere i comandi di navigazione e modellazione del secondo. L'addon realizzato per Blender implementa il concetto di LAM (Leap Aided Modelling: modellazione assistita da Leap), consentendo quindi di estendere le feature di Blender riguardanti la selezione, lo spostamento e la modifica degli oggetti in scena, la manipolazione della vista utente e la modellazione di curve e superfici Non Uniform Rational B-Splines (NURBS). Queste estensioni sono state create per rendere pi�� veloci e semplici le operazioni altrimenti guidate esclusivamente da mouse e tastiera.

Detection e Classificazione di Jammer in Protocolli Random Access

Con il crescente utilizzo delle reti wireless la sicurezza e l'affidabilit�� del servizio stanno diventando requisiti fondamentali da garantire. Questo studio ha come obiettivi il rilevamento di un attacco jammer e la classificazione della tipologia dell'attacco (reattivo, random e periodico) in una rete wireless in cui gli utenti comunicano con un access point tramite il protocollo random access slotted Aloha. La classificazione degli attacchi �� infatti fondamentale per attuare le dovute contromisure ed evitare cali di performance nella rete. Le metriche estratte, fra cui la packet delivery ratio (PDR) e la rispettiva analisi spettrale, il rapporto segnale rumore medio e la varianza dell'rapporto segnale rumore, sono risultate essere efficaci nella classificazione dei jammers. In questo elaborato �� stato implementato un sistema di detection e classificazione di jammer basato su machine learning, che ha permesso di ottenere una accuratezza complessiva del 92.5% nella classificazione ed una probabilit�� di detection superiore al 95% per valori di PDR inferiori o uguali al 70%.

Modellazione e analisi energetica di tecnologie wireless per reti di sensori

Nella tesi viene svolto un lavoro di modellazione del protocollo MAC 802.15.4 Wireless Personal Area Network (WPAN), per reti di sensori; dopodich�� esso viene sottoposto ad una serie di analisi energetiche attraverso simulazioni nell'ambiente OMNeT++. Numerosi sono i parametri che sono stati considerati per caratterizzare al meglio le analisi effettuate, nonch�� le diverse condizioni iniziali. Il profilo energetico ottenuto �� stato messo a confronto con quello del protocollo 802.15.4m per TVWS. I dati ottenuti sono stati elaborati con un algoritmo power control con l'obiettivo di raggiungere la massima ottimizzazione energetica.

Sicurezza nelle reti di sensori wireless UWB: generazione di chiavi simmetriche da parametri fisici

Le reti di oggetti intelligenti costituiscono una realt�� che si sta affermando nel mondo quotidiano. Dispositivi capaci di comunicare tra loro, oltre che svolgere la propria funzione primaria, possono comporre una nuvola che faccia riferimento al legittimo proprietario. Un aspetto fondamentale di questo scenario riguarda la sicurezza, in particolar modo per garantire una comunicazione protetta. Il soddisfacimento di questo requisito �� fondamentale anche per altri punti come l'integrit�� dell'informazione condivisa e l'autenticazione. Lo strumento pi�� antico e tutt'ora adatto alla riservatezza di una comunicazione �� costituito dalla crittografia. Una tecnica crittografica �� schematicamente composta da un algoritmo che, a seconda di una chiave e del messaggio in ingresso, restituisce in uscita un messaggio cifrato, il crittogramma. Questo viene poi inviato e al legittimo destinatario che, essendo in possesso della chiave e dell'algoritmo, lo converte nel messaggio originale. L'obiettivo �� rendere impossibile ad un utente malevolo - non dotato di chiave - la ricostruzione del messaggio. L'assunzione che l'algoritmo possa essere noto anche a terze parti concentra l'attenzione sul tema della chiave. La chiave deve essere sufficientemente lunga e casuale, ma soprattutto deve essere nota ai due utenti che intendono instaurare la comunicazione. Quest'ultimo problema, noto come distribuzione della chiave, �� stato risolto con il sistema RSA a chiave pubblica. Il costo computazionale di questa tecnica, specialmente in un contesto di dispositivi non caratterizzati da grandi potenze di calcolo, suggerisce per�� la ricerca di strade alternative e meno onerose. Una soluzione promettente ed attualmente oggetto di studio sembra essere costituita dalle propriet�� del canale wireless. Un ponte radio �� caratterizzato da una funzione di trasferimento che dipende dall'ambiente in cui ci si trova e, per il teorema di reciprocit��, risulta essere lo stesso per i due utenti che l'hanno instaurato. Oggetto della tesi �� lo studio ed il confronto di alcune delle tecniche possibili per estrarre una chiave segreta da un mezzo condiviso, come quello del canale wireless. Si presenter�� il contesto in cui verr�� sviluppato l'elaborato. Si affronteranno in particolare due casi di interesse, costituiti dalla attuale tecnologia di propagazione del segnale a banda stretta (impiegata per la maggior parte delle trasmissioni senza fili) per passare a quella relativamente pi�� recente della banda Ultra-larga (UWB). Verranno poi illustrate delle tecniche per ottenere stringhe di bit dai segnali acquisiti, e saranno proposti dei metodi per la loro correzione da eventuali discordanze. Saranno infine riportate le conclusioni sul lavoro svolto e le possibili strade future.

Misure sperimentali per il monitoraggio e la sorveglianza di aree e strutture mediante reti di sensori wireless

Studio e realizzazione di una rete Wireless Sensor Network per il monitoraggio ambientale di area archeologica. Trasmissione dati raccolti su server tcp. Misure sperimentali su rete di sensori radar UWB per la localizzazione di un target in ambiente indoor

Sviluppo di una interfaccia per l'integrazione della piattaforma inerziale X-Nucleo con una rete di sensori wireless

Questo elaborato presenta il progetto di una interfaccia per l'aggiunta di sensori inerziali ad un nodo di una WSN (Wireless Sensor Network) ���finalizzato al monitoraggio delle frane. Analizzando i vantaggi che avrebbe portato l'utilizzo di ulteriori sensori, si ���e cercato di fornire un valido approccio di progettazione; in particolare l'idea ���e quella di integrarli con un giroscopio ed un accelerometro aventi applicazioni in altri settori. Con questo particolare utilizzo, essi possono portare ad un miglior monitoraggio riuscendo a rilevare i movimenti in modo dettagliato ed a riconoscere i falsi allarmi. Nell'approccio che si intende suggerire verranno sfruttate schede per la prototipazione rapida, user-friendly e con costi decisamente accessibili, adatte alla sperimentazione elettronica e per lo sviluppo di nuovi dispositivi. Attraverso l'utilizzo di ambienti di sviluppo appositamente creati, si sono simulate le comunicazioni tra nodo e scheda di sensori, mettendo in evidenza i vantaggi ottenuti. Buona parte del progetto ha riguardato la programmazione in linguaggio C/C++, con una particolare attenzione al risparmio energetico.

Le reti di distribuzione idrica nella sicurezza antincendio - Verifiche con il codice INFOWORKS WS

Le reti di distribuzione idrica conservano un ruolo importante ed irrinunciabile nella sicurezza antincendio, ma diversi fattori sul piano normativo e strutturale limitano la loro potenzialit���� nelle fasi di estinzione dell'incendio. Ma in che modo si �� evoluta in Italia negli ultimi anni la lotta all'incendio? E' ormai noto che non esistono incendi standard, quelli per i quali �� possibile definire procedure d'intervento e modalit���� di estinzione; non �� quindi banale identificare le portate antincendio necessarie (Needed Fire Flow) e il tempo per il quale esse devono essere garantite. In certi contesti �� possibile ipotizzare un certo standard d'incendio ma ci�� presuppone che edifici, strutture e tutto ci�� che �� sottoposto ad incendio, possano essere considerati fabbricati a "regola d'arte", ovvero realizzati attraverso procedure esecutive aventi standard di qualit���� certificata. Ci�� �� stato affrontato nei criteri di realizzazione delle nuove costruzioni, ma le vecchie costruzioni, soprattutto gli edifici presenti nei centri storici, sono evidentemente pi�� vulnerabili e sfuggono alla possibilit���� di identificare affidabili valori del NFF. Il quadro che si presenta coinvolge quindi carenze normative, contesti urbani con differente vulnerabilit���� e una sostanziale disomogeneit���� prestazionale delle reti di distribuzione idrica presenti nel territorio nazionale, legata non solo alla disponibilit���� idrica ma, anche e soprattutto, alla conformazione della rete, ai livelli di pressione ed alla specifica capacit���� della rete nel sostenere incrementi di flusso dovuto al prelievo dagli idranti stradali. La scarsa conoscenza di questi aspetti, piuttosto che tradursi in miglioramenti della rete idrica e della sua efficienza ai fini antincendio, ha portato nel tempo ad adottare soluzioni alternative che agiscono principalmente sulle modalit�� operative di utilizzo dei mezzi dei VV.F. e sul fronte dei dispositivi antincendio privati, quali una migliore protezione passiva, legata all'uso di materiali la cui risposta all'incendio fosse la minore possibile, e protezioni attive alternative, quali impianti sprinkler, di tipo aerosol o misti. Rimangono tutte le problematiche legate alla caratterizzazione nell'area urbanizzata in termini di risposta al prelievo per incendio dagli idranti pubblici sui quali la normativa vigente non impone regole circa le prestazioni e la loro dislocazione sul territorio. Questa incertezza spesso si traduce in un maggiore dispiego di mezzi rispetto all'entit�� dell'incendio ed ad una scarsa possibilit���� di ottimizzare l'allocazione delle unit���� operative dei VV.F., con un evidente incremento del rischio nel caso in cui si verifichino pi�� eventi di incendio contemporaneamente. La simulazione numerica avanzata, su modelli opportunamente calibrati delle reti di distribuzione, pu�� consentire una maggiore comprensione quantitativa del livello di sicurezza antincendio offerto da una rete di distribuzione idrica.

Una rassegna di protocolli di routing per reti radio cognitive ad hoc

Questa tesi si propone di presentare e classificare per caratteristiche simili i protocolli di routing che ad oggi sono utilizzati nelle Cognitive Radio Ad Hoc Networks. Pertanto dapprima nel Capitolo 1 si introdurranno le radio cognitive con i concetti che sono alla base di questa tecnologia e le principali motivazioni che hanno portato alla loro nascita e poi al loro sviluppo. Nel Capitolo 2 si parler�� delle cognitive networks o meglio delle cognitive radio networks, e delle loro peculiarit��. Nel terzo e nel quarto capitolo si affronteranno le CRAHNs e in particolare quali sono le sfide a cui devono far fronte i protocolli di routing che operano su di essa, partendo dall'esaminare quali sono le differenze che distinguono questa tipologia di rete da una classica rete wireless ad hoc con nodi in grado di muoversi nello spazio (una MANET). Infine nell'ultimo capitolo si cercher�� di classificare i protocolli in base ad alcune loro caratteristiche, vedendo poi pi�� nel dettaglio alcuni tra i protocolli pi�� usati.

Connessione di sitemi a microcontrollore con reti geografiche

Fra le varie ragioni della crescente pervasivit�� di Internet in molteplici settori di mercato del tutto estranei all���ICT, va senza dubbio evidenziata la possibilit�� di creare canali di comunicazione attraverso i quali poter comandare un sistema e ricevere da esso informazioni di qualsiasi genere, qualunque distanza separi controllato e controllore. Nel caso specifico, il contesto applicativo �� l���automotive: in collaborazione col Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell���Universit�� di Bologna, ci si �� occupati del problema di rendere disponibile a distanza la grande quantit�� di dati che i vari sotto-sistemi componenti una automobile elettrica si scambiano fra loro, sia legati al tipo di propulsione, elettrico appunto, come i livelli di carica delle batterie o la temperatura dell���inverter, sia di natura meccanica, come i giri motore. L���obiettivo �� quello di permettere all���utente (sia esso il progettista, il tecnico riparatore o semplicemente il proprietario) il monitoraggio e la supervisione dello stato del mezzo da remoto nelle sue varie fasi di vita: dai test eseguiti su prototipo in laboratorio, alla messa in strada, alla manutenzione ordinaria e straordinaria. L���approccio individuato �� stato quello di collezionare e memorizzare in un archivio centralizzato, raggiungibile via Internet, tutti i dati necessari. Il sistema di elaborazione a bordo richiede di essere facilmente integrabile, quindi di piccole dimensioni, e a basso costo, dovendo prevedere la produzione di molti veicoli; ha inoltre compiti ben definiti e noti a priori. Data la situazione, si �� quindi scelto di usare un sistema embedded, cio�� un sistema elettronico di elaborazione progettato per svolgere un limitato numero di funzionalit�� specifiche sottoposte a vincoli temporali e/o economici. Apparati di questo tipo sono denominati ���special purpose���, in opposizione ai sistemi di utilit�� generica detti ���general purpose��� quali, ad esempio, i personal computer, proprio per la loro capacit�� di eseguire ripetutamente un���azione a costo contenuto, tramite un giusto compromesso fra hardware dedicato e software, chiamato in questo caso ���firmware���. I sistemi embedded hanno subito nel corso del tempo una profonda evoluzione tecnologica, che li ha portati da semplici microcontrollori in grado di svolgere limitate operazioni di calcolo a strutture complesse in grado di interfacciarsi a un gran numero di sensori e attuatori esterni oltre che a molte tecnologie di comunicazione. Nel caso in esame, si �� scelto di affidarsi alla piattaforma open-source Arduino; essa �� composta da un circuito stampato che integra un microcontrollore Atmel da programmare attraverso interfaccia seriale, chiamata Arduino board, ed offre nativamente numerose funzionalit��, quali ingressi e uscite digitali e analogici, supporto per SPI, I2C ed altro; inoltre, per aumentare le possibilit�� d���utilizzo, pu�� essere posta in comunicazione con schede elettroniche esterne, dette shield, progettate per le pi�� disparate applicazioni, quali controllo di motori elettrici, gps, interfacciamento con bus di campo quale ad esempio CAN, tecnologie di rete come Ethernet, Bluetooth, ZigBee, etc. L���hardware �� open-source, ovvero gli schemi elettrici sono liberamente disponibili e utilizzabili cos�� come gran parte del software e della documentazione; questo ha permesso una grande diffusione di questo frame work, portando a numerosi vantaggi: abbassamento del costo, ambienti di sviluppo multi-piattaforma, notevole quantit�� di documentazione e, soprattutto, continua evoluzione ed aggiornamento hardware e software. �� stato quindi possibile interfacciarsi alla centralina del veicolo prelevando i messaggi necessari dal bus CAN e collezionare tutti i valori che dovevano essere archiviati. Data la notevole mole di dati da elaborare, si �� scelto di dividere il sistema in due parti separate: un primo nodo, denominato Master, �� incaricato di prelevare dall���autovettura i parametri, di associarvi i dati GPS (velocit��, tempo e posizione) prelevati al momento della lettura e di inviare il tutto a un secondo nodo, denominato Slave, che si occupa di creare un canale di comunicazione attraverso la rete Internet per raggiungere il database. La denominazione scelta di Master e Slave riflette la scelta fatta per il protocollo di comunicazione fra i due nodi Arduino, ovvero l���I2C, che consente la comunicazione seriale fra dispositivi attraverso la designazione di un ���master��� e di un arbitrario numero di ���slave���. La suddivisione dei compiti fra due nodi permette di distribuire il carico di lavoro con evidenti vantaggi in termini di affidabilit�� e prestazioni. Del progetto si sono occupate due Tesi di Laurea Magistrale; la presente si occupa del dispositivo Slave e del database. Avendo l���obiettivo di accedere al database da ovunque, si �� scelto di appoggiarsi alla rete Internet, alla quale si ha oggi facile accesso da gran parte del mondo. Questo ha fatto s�� che la scelta della tecnologia da usare per il database ricadesse su un web server che da un lato raccoglie i dati provenienti dall���autovettura e dall���altro ne permette un���agevole consultazione. Anch���esso �� stato implementato con software open-source: si tratta, infatti, di una web application in linguaggio php che riceve, sotto forma di richieste HTTP di tipo GET oppure POST, i dati dal dispositivo Slave e provvede a salvarli, opportunamente formattati, in un database MySQL. Questo impone per�� che, per dialogare con il web server, il nodo Slave debba implementare tutti i livelli dello stack protocollare di Internet. Due differenti shield realizzano quindi il livello di collegamento, disponibile sia via cavo sia wireless, rispettivamente attraverso l���implementazione in un caso del protocollo Ethernet, nell���altro della connessione GPRS. A questo si appoggiano i protocolli TCP/IP che provvedono a trasportare al database i dati ricevuti dal dispositivo Master sotto forma di messaggi HTTP. Sono descritti approfonditamente il sistema veicolare da controllare e il sistema controllore; i firmware utilizzati per realizzare le funzioni dello Slave con tecnologia Ethernet e con tecnologia GPRS; la web application e il database; infine, sono presentati i risultati delle simulazioni e dei test svolti sul campo nel laboratorio DIE.

Progettazione e implementazione di applicazioni context-aware su dispositivi mobili

Il progetto descritto in questo documento consiste fondamentalmente nell'integrazione di applicazioni context-aware su dispositivi mobili con reti di sensori e nello studio delle problematiche derivanti, vantaggi e potenziali utilizzi. La rete �� stata costruita sfruttando l'insieme di protocolli per comunicazioni via radio Zigbee, particolarmente adatti per interazione tra dispositivi a basso consumo energetico e che necessitano di uno scarso tasso di trasferimento di dati. Le informazioni ottenute da sensori di varia natura sono processate da microcontrollori Arduino, scelti per la loro versatilit�� di utilizzo e design open source. Uno o pi�� dispositivi sono designati per aggregare i dati rilevati dai singoli nodi in un unico pacchetto di informazioni, semanticamente correlate tra loro, quindi emetterle in broadcast su una diversa interfaccia di rete, in modo che diverse applicazioni esterne in ascolto possano riceverle e manipolarle. Viene utilizzato un protocollo specifico per la comunicazione tra i microcontrollori e le applicazioni che si interfacciano con la rete, costruito su misura per dispositivi con risorse limitate. L'applicazione context-aware che interagisce con la rete �� stata sviluppata su piattaforma Android, la cui particolare flessibilit�� favorisce una migliore capacit�� di gestire i dati ottenuti. Questa applicazione �� in grado di comunicare con la rete, manipolare i dati ricevuti ed eventualmente intraprendere azioni specifiche in totale indipendenza dal suo utilizzatore. Obiettivo del progetto �� quello di costruire un meccanismo di interazione tra le tecnologie pi�� adattivo e funzionale possibile.

Una rassegna delle tecnologie di rete wireless WRAN IEEE 802.22 e mobile WiMAX IEEE 802.16e

Lo scopo di questa tesi e�� quello di illustrare gli standard IEEE 802.22 WRAN e IEEE 802.16e Mobile WiMAX. Di questi standard verranno analizzate le caratteristiche principali, i metodi di funzoinamento ed alcuni protocolli. Nel primo capitolo viene fatta una breve spiegazione delle tecnologie wireless con un focus sullo spettro radio, sulle tecniche di modulazione dell���onda radio, sugli scenari operativi LOS, nLOS ed NLOS, sulle tecniche di duplexing e le tecniche di accesos multiplo, inoltre vengono brevente illustrate alcune delle problematiche che affliggono le trasmissioni senza fili ed infine vengono illustrate i quattro piu�� comuni livelli di QoS. Nel secondo capitolo viene illustrato lo standard IEEE 802.22 con un focus sullo stato dell���arte della tecnologia WRAN, come si e�� sviluppato lo standard e per quali motivi e�� stato redatto, lo spettro di frequeza utilizzato e come, il funzionamento delle Cognitive Radio, i dispositivi che caratterizzano le reti WRAN e la topologia di rete utilizzata. In seguito sono spiegati nello specifico i livelli fisico e MAC e le loro caratteristiche e metodi di funzionamento. Nel terzo capitolo vengono illustrate le caratteristiche dello standard IEEE 802.16e cercando di riprendere gli stessi punti toccati nel capitolo precedente con una caratterizzazione dello standard nei suoi particolari.

Integrating wireless sensor networks and internet of things: A coap-based approach

L'obiettivo su cui �� stata basata questa Tesi di Laurea �� stato quello di integrare la tecnologia delle Wireless Sensor Networks (WSN) al contesto dell'Internet delle cose (IoT). Per poter raggiungere questo obiettivo, il primo passo �� stato quello di approfondire il concetto dell'Internet delle cose, in modo tale da comprendere se effettivamente fosse stato possibile applicarlo anche alle WSNs. Quindi �� stata analizzata l'architettura delle WSNs e successivamente �� stata fatta una ricerca per capire quali fossero stati i vari tipi di sistemi operativi e protocolli di comunicazione supportati da queste reti. Infine sono state studiate alcune IoT software platforms. Il secondo passo �� stato quindi di implementare uno stack software che abilitasse la comunicazione tra WSNs e una IoT platform. Come protocollo applicativo da utilizzare per la comunicazione con le WSNs �� stato usato CoAP. Lo sviluppo di questo stack ha consentito di estendere la piattaforma SensibleThings e il linguaggio di programmazione utilizzato �� stato Java. Come terzo passo �� stata effettuata una ricerca per comprendere a quale scenario di applicazione reale, lo stack software progettato potesse essere applicato. Successivamente, al fine di testare il corretto funzionamento dello stack CoAP, �� stata sviluppata una proof of concept application che simulasse un sistema per la rilevazione di incendi. Questo scenario era caratterizzato da due WSNs che inviavano la temperatura rilevata da sensori termici ad un terzo nodo che fungeva da control center, il cui compito era quello di capire se i valori ricevuti erano al di sopra di una certa soglia e quindi attivare un allarme. Infine, l'ultimo passo di questo lavoro di tesi �� stato quello di valutare le performance del sistema sviluppato. I parametri usati per effettuare queste valutazioni sono stati: tempi di durata delle richieste CoAP, overhead introdotto dallo stack CoAP alla piattaforma Sensible Things e la scalabilit�� di un particolare componente dello stack. I risultati di questi test hanno mostrato che la soluzione sviluppata in questa tesi ha introdotto un overheadmolto limitato alla piattaforma preesistente e inoltre che non tutte le richieste hanno la stessa durata, in quanto essa dipende dal tipo della richiesta inviata verso una WSN. Tuttavia, le performance del sistema potrebbero essere ulteriormente migliorate, ad esempio sviluppando un algoritmo che consenta la gestione concorrente di richieste CoAP multiple inviate da uno stesso nodo. Inoltre, poich�� in questo lavoro di tesi non �� stato considerato il problema della sicurezza, una possibile estensione al lavoro svolto potrebbe essere quello di implementare delle politiche per una comunicazione sicura tra Sensible Things e le WSNs.