Ανάπτυξη Αλγορίθμων Ελέγχου για Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων

Ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων (ΑΔΑ / Wireless Sensor Network - WSN ) αποτελείται από ασύρματα διασυνδεδεμένους αισθητήριους κόμβους που έχουν τις δυνατότητες να καταγράφουν την κύμανση φυσικών μεταβλητών, να επεξεργάζονται τα σχετικά δεδομένα  και να επικοινωνούν μεταξύ τους ή/και με άλλα δίκτυα.  Παρ' ότι το αρχικό κίνητρο για την ανάπτυξη των ασύρματων δικτύων με αισθητήρες ήταν η χρησιμοποίησή τους σε  στρατιωτικές εφαρμογές,  σήμερα τέτοια δίκτυα χρησιμοποιούνται σε ένα  διαρκώς αυξανόμενο εύρος εφαρμογών που εκτείνεται από τον οικιακό αυτοματισμό έως τη βιομηχανία, τη γεωργία, την κτηνοτροφία και την υγεία. Έτσι, τα ΑΔΑ συγκαταλέγονται στις τεχνολογίες αιχμής του 21ου αιώνα.

Παρ' όλα αυτά, προβλήματα που είναι εγγενή γενικά στις δικτυακές επικοινωνίες ή ειδικότερα  στις  ασύρματες επικοινωνίες, είτε άλλα που σχετίζονται με την ετερογένεια ή την κινητικότητα των κόμβων, τη μεγάλη κλιμάκωση της χρήσης τους ή τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους θέτουν την ανάπτυξη των ΑΔΑ αντιμέτωπη με μια σειρά από σημαντικές επιστημονικές και τεχνολογικές προκλήσεις.

Για παράδειγμα, οι κόμβοι στα ΑΔΑ υπόκεινται σε αυστηρούς ενεργειακούς περιορισμούς καθώς η τροφοδοσία τους γίνεται συνήθως από μπαταρίες που συνήθως είναι δύσκολο ή /και αδύνατο να αντικατασταθούν.  Για το λόγο η εξοικονόμηση ενέργειας είναι θεμελιώδης επιδίωξη στο σχεδιασμό των ΑΔΑ και κυρίως στην επικοινωνία τους. Επίσης, για να είναι λειτουργικό ένα ΑΔΑ είναι επιτακτική ανάγκη να διατηρεί τη συνδεσιμότητα μεταξύ των κόμβων του. Η μεγιστοποίηση της κάλυψης είναι εξίσου  ζητούμενο κατά τη σχεδίαση ενός ΑΔΑ. Η ορθολογική διαχείριση του φόρτου επικοινωνίας είναι  πολύ σημαντική για να παραμένει λειτουργικό ένα ΑΔΑ. Η διασφάλιση των πληροφοριών και η επίτευξη υψηλής ποιότητας υπηρεσιών είναι επίσης αναγκαίες όπως συμβαίνει και στις ενσύρματες επικοινωνίες.

 Σκοπός της προτεινόμενης έρευνας στο πλαίσιο της εν λόγω διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη σχημάτων ελέγχου που αποσκοπούν στη βελτίωση της δυναμικής συμπεριφοράς των ασυρμάτων δικτύων αισθητήρων.  Σχήματα αυτού του είδους αποσκοπούν, μεμονωμένα ή συνδυαστικά, σε δράσεις, όπως για παράδειγμα είναι η εξοικονόμηση ενέργειας, η διασφάλιση της συνδεσιμότητας, η μεγιστοποίηση της κάλυψης (coverage), η αποφυγή και ο έλεγχος της συμφόρησης, ή/και η μεγιστοποίηση της ποιότητας υπηρεσιών.