The thesis focuses on enabling the communication between Wireless Sensor Networks and Internet-of-Things applications.  In order to achieve this goal, the first step has been to investigate the concept of the Internet-of-Things and then to understand how this scenario could be used to interconnect multiple Wireless Sensor Networks in order to develop context-aware applications which could handle sensor data coming from this type of network.  The second step was to design and implement a communication stack which enabled Wireless Sensor Networks to communicate with an Internet-of-Things platform. The CoAP protocol has been used as application protocol for the communication with the Wireless Sensor Networks. The solution has been developed in Java programming language and extended the sensor and actuator layer of the Sensible Things platform.  The third step of this thesis has been to investigate in which real world applications the developed solution could have been used. Next a Proof of Concept application has been implemented in order to simulate a simple fire detection system, where multiple Wireless Sensor Networks collaborate to send their temperature data to a control center. The last step was to evaluate the whole system, specifically the responsiveness and the overhead introduced by the developed communication stack.

Wireless technology has been advancing a lot over the years and it has become mature enough to be used in industrial process control. Wireless sensor networks have overtaken the wired devices and are vastly adapted across the industry. Using wireless technologies in industrial process control results in easy installation and configuration of network and helps in reduction of overall cost. Applying wireless technologies has greater benefits but on the other hand it provides challenges due to harsh industrial environments. Nowadays, wireless sensor devices are smart enough to detect the problems within the network and are capable of producing health reports. To use the capabilities of these smart devices a centralized management is required.  A centralized network manager can manage these smart devices to improve the overall network. Network manager plays a pivotal role because it is a central part of the network and a bad network manager results in network performance degradation. This thesis work addresses the need of centralized network management and proposes a design for the network manager based on the WirelessHART standard. Several algorithms are developed based on the layered architecture of WirelessHART  and a user-friendly graphical user interface is designed for the network manager which is capable of displaying real-time performance and statistics of the network, adding and configuring the nodes, creating routes for the nodes, showing routing tables and neighbour tables and display the network topology. Any change in the network is reflected and displayed by the GUI at run time. The designed network manager is implemented and tested using both simulated packets and real hardware and the work is evaluated using Average Packet Delivery Ratio, Average End to End Delay and by comparing the work to already designed network managers.

<p>Wireless Sensor nodes fall somewhere in between the single application devices that do</p><p>not need an operating system, and the more capable, general purpose devices with the</p><p>resources to run a traditional embedded operating system. Sensor node operating system</p><p>such as TinyOS, Contiki, MantisOS and SOS which is discussed in this paper exhibit</p><p>characteristics of both traditional embedded systems and general-purpose operating systems</p><p>providing a limited number of common services for application developers linking</p><p>software and hardware.</p><p>These common services typically include platform support, hardware management of sensors,</p><p>radios, and I/O buses and application construction etc. They also provide services</p><p>needed by applications which include task coordination, power management, adaptation</p><p>to resource constraints, and networking. The evaluation was concentrated on TinyOS</p><p>including an analysis on version 1.x and 2.x resource management and flexibility and its</p><p>operation with the other wireless sensor node operating systems.</p>

Τα δίκτυα ασύρματων αισθητήρων είναι ένα διαρκώς εξελισσόμενο πεδίο έρευνας και εφαρμογών καθώς και μια αναπτυσσόμενη βιομηχανία. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό τους είναι ότι αποτελούνται από πολυάριθμους κόμβους και ενώ κάθε ένας από αυτούς ξεχωριστά έχει περιορισμένους πόρους και ελάχιστες δυνατότητες, η χρήση πολλών κόμβων μαζί και η καθώς και η δικτυακή τους σύνδεση οδηγούν σε τεράστιες δυνατότητες. Η γκάμα εφαρμογών τους μπορεί να επηρεάσει κάθε πτυχή της ανθρώπινης ζωής και το μόνο σίγουρο είναι ότι θα παίζουν βασικό ρόλο στην καθημερινότητα του ανθρώπου στο μέλλον. Στην παρούσα διπλωματική εργασία λοιπόν αναπτύσσεται ένα δίκτυο ασύρματων αισθητήρων μικρής κλίμακας που αφουγκράζεται τις συνθήκες του περιβάλλοντος σε μια οικεία και στη συνέχεια λαμβάνονται αυτόματα ενέργειες βασισμένες σε αυτές τις συνθήκες. Οι ενέργειες αυτές αφορούν τον έλεγχο βασικών οικιακών συσκευών προκειμένου να αυτοματοποιηθεί η χρήση τους με βάση τα κριτήρια που δίνονται από το χρήστη μέσω ενός Web interface. Η διπλωματική εργασία χωρίζεται σε 4 κεφάλαια. Στο πρώτο γίνεται μια σύντομη ανάλυση της συνεισφοράς των δικτύων ασύρματων αισθητήρων και παρουσιάζεται η δομή της εφαρμογής που κατασκευάστηκε. Στο δεύτερο γίνεται μια εισαγωγή στα δίκτυα ασύρματων αισθητήρων και μια πιο λεπτομερής επισκόπηση των εφαρμογών τους, καθώς και των λειτουργικών συστημάτων που χρησιμοποιούνται για τον προγραμματισμό τους. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τεχνικός εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε στα πλαίσια της εφαρμογής αυτής. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος λειτουργίας της εφαρμογής και των δυνατοτήτων της μέσω μιας γενική περιγραφής του κώδικα που γράφτηκε για την υλοποίηση της. Τέλος παρατίθεται μια σύντομη αξιολόγηση της εφαρμογής, καθώς και μελλοντικές κατευθύνσεις στον τομέα αυτόν. Στο παράρτημα είναι διαθέσιμος ο κώδικας της εφαρμογής καθώς και η βιβλιογραφία στην οποία βασίστηκε η συγγραφή αυτής της εργασίας. / Wireless sensors networks is a constantly growing field of research and applications as well as a growing industry. Their special feature is that they consist of numerous nodes and while each of them has very limited resources and capabilities, the usage of many nodes combined along with their interconnection leads to enormous potential. Their range of applications can affect every aspect of human life and it is only sure that they will play a key role in the everyday life of mankind in the future. In this dissertation, a small scale wireless sensors network is developed, that senses the environmental conditions of a house and then automatically take actions based on these conditions. These actions are taken on basic home devices in order to automate their usage based on criteria given by the user through a web interface This dissertation consists of four chapters. The first chapter is a brief analysis of the wireless sensors network contribution and a brief look on the application’s structure. The second chapter is an introduction to wireless sensors networks and a more detailed overview of their applications, along with the operating systems used to program them. The third chapter is a presentation of the hardware used in this application. The fourth chapter presents the way this application works along with its capabilities through a general description of the code that was written for its implementation. Finally, there is a brief synopsis and evaluation of the application as well as ideas for future development in this field. The appendix section provides the full code of the application along with the bibliography on which the writing of this dissertation was based.

Wireless Sensor nodes fall somewhere in between the single application devices that do not need an operating system, and the more capable, general purpose devices with the resources to run a traditional embedded operating system. Sensor node operating system such as TinyOS, Contiki, MantisOS and SOS which is discussed in this paper exhibit characteristics of both traditional embedded systems and general-purpose operating systems providing a limited number of common services for application developers linking software and hardware. These common services typically include platform support, hardware management of sensors, radios, and I/O buses and application construction etc. They also provide services needed by applications which include task coordination, power management, adaptation to resource constraints, and networking. The evaluation was concentrated on TinyOS including an analysis on version 1.x and 2.x resource management and flexibility and its operation with the other wireless sensor node operating systems.

No description available.

Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων αποτελούν μία πρωτοποριακή τεχνολογία που ήρθε στο προσκήνιο πριν από μία περίπου δεκαετία. Η καινοτομία της τεχνολογίας αυτής έγκειται στη συνεργασία μεγάλου αριθμού κόμβων περιορισμένων πόρων χαμηλής κατανάλωσης ισχύος σε μία μόνο εφαρμογή. Η εργασία αυτή ασχολείται με θέματα ενδιάμεσου λογισμικού σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Συγκεκριμένα, μελετάται το πρωτόκολλο Deluge που αποτελεί τη βασική επιλογή για ασύρματο προγραμματισμό δικτύων αισθητήρων που «τρέχουν» το λειτουργικό σύστημα πραγματικού χρόνου TinyOS. Παρέχοντας έναν αξιόπιστο και αποδοτικό μηχανισμό διάδοσης δεδομένων μέσω της δυαδικής εικόνας του κώδικα, το Deluge κατέχει ρόλο-κλειδί στη βαθμίδα ενδιάμεσου λογισμικού των ασύρματων δικτύων αισθητήρων. Η μελέτη και κατανόηση του πρωτοκόλλου αυτού επέτρεψε την υλοποίηση σε nesC ενός απλούστερου πρωτοκόλλου που αξιοποιεί τα βασικά χαρακτηριστικά του μηχανισμού μετάδοσης δεδομένων του Deluge. Σε συνέχεια αυτής της υλοποίησης, αξιολογήθηκε εκ νέου η διαδικασία μετάδοσης πραγματοποιώντας δοκιμές τόσο σε πραγματικές τοπολογίες κόμβων αισθητήρων (motes) που υποστηρίζουν το πρότυπο ασύρματης επικοινωνίας IEEE 802.15.4 όσο και σε περιβάλλον προσομοίωσης (TOSSIM). Τα προκύπτοντα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την αποδοτική μετάδοση δεδομένων σε δίκτυα αισθητήρων αξιοποιώντας το πρωτόκολλο Deluge. Η παρούσα εργασία αποτελείται από έξι κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο παρέχει πληροφορίες για το γνωστικό αντικείμενο της εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται μία μελέτη στην ερευνητική περιοχή των ασύρματων δικτύων αισθητήρων και στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά ενός κόμβου αισθητήρων που υποστηρίζει το πρότυπο IEEE 802.15.4. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η έννοια του ασύρματου προγραμματισμού στα δίκτυα αισθητήρων και μελετάται εκτενώς το πρωτόκολλο Deluge. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η υλοποίηση που έλαβε χώρα και η αξιολόγηση αυτής με τους μηχανισμούς που αναφέρθηκαν παραπάνω. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο παρατίθενται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από την εκπόνηση της εν λόγω εργασίας και δίνονται ορισμένες κατευθύνσεις για μελλοντική ενασχόληση με το Deluge και με το ενδιάμεσο λογισμικό στα δίκτυα αισθητήρων γενικότερα. / Wireless sensor networks (WSNs) emerged about a decade ago, representing a new class of computing with large numbers of resource-constrained computing nodes cooperating on a single application. This thesis deals with middleware issues in wireless sensor networks. Specifically, we study Deluge that suggests the de facto over-the-air programming protocol for WSNs working under TinyOS. Providing a reliable and efficient data dissemination mechanism via the binary image of the program code, Deluge plays a key role in the middleware layer of WSNs. Gaining insight into Deluge, we implemented in the nesC programming language a simplified protocol that incorporates the main features of Deluge data dissemination mechanism. This implementation allowed us to evaluate further the propagation procedure of Deluge using a two-mechanism evaluation framework. Carrying out experiments both in real-world deployments being compatible with IEEE 802.15.4 radio and in a simulation environment (TOSSIM), we verified the efficient data propagation in WSNs, using Deluge. This dissertation follows a structure of six chapters. In the first chapter, we give a piece of information about the subject field of this thesis. In the second chapter, we present an overall survey of the research area of WSNs and in the third chapter we examine the basic features of a sensor node (mote) whose wireless communication is based on an IEEE 802.15.4 compliant radio. In the fourth chapter, we discuss network programming in WSNs and we analyze the data dissemination mechanism of Deluge. In the fifth chapter, we discuss our implementation and its evaluation. Finally, in the sixth chapter, we conclude the thesis emphasizing the experience derived from that and we give some directions for future work with Deluge and middleware in WSNs generally.