Mobile Agents in Wireless Sensor Networks to Improve the Coordination of Emergency Response Teams

Abstract

En aquesta tesis, hi ha proposat un sistema automàtic de monitorització de víctimes en grans catàstrofes. Les noves sol·lucions d’interconnexió de dispositius, com les Xarxes Tolerants a Retards (DTNs) i les Xarxes de Sensors Sense Fils (WSNs), ofereixen un ample ventall d’oportunitats en entorns hostils on l’accés a les comunicacions és, o bé inexistent o bé inaccessible. Gràcies a la flexibilitat de les WSNs, i la seva facilitat de desplegament, poden fàcilment accedir a zones inexplorades o de difícil accés i monitoritzar els seus voltants per retornar informació valuosa. Les DTNs per la seva banda, poden suplir la mancança d’una xarxa de comunicacions rudimentària sense la necessitat d’aixecar una infrastructura de comunicacions, senzillament fent servir els recursos propers de manera oportunista. En aquest estudi, fem servir aquestes dues tecnologies per crear una arquitectura híbrida per ajudar al triatge de víctimes en escenaris d’emergència. L’habitual falta d’una infrastructura de comunicacions, i els escassos recursos fan d’aquest tipus d’escenari el lloc perfecte per treure tot el potencial de les DTNs i de les WSNs. En aquesta tesi, primer fem una mirada general a l’arquitectura, com les dues tecnologies funcionaran juntes, i com s’intercanviaran dades fent servir tecnologies d’Agents Mòbils (MA). Després, agafarem la construcció d’itinerari explícit dels MAs tradicionals i l’aplicarem als MAs funcionant sobre WSNs, amb les seves restriccions de còmput i de bateria. En tercer lloc, extendrem aquesta estructura d’itinerari explícit per funcionar amb clústers de WSNs, xarxes totalment autònomes amb els seus serveis de monitorització, amb l’única limitació de no poder ser més grans de 32 nodes. Tot això recolzat per proves i resultats que demostren la seva viabilitat i utilitat. Per acabar, presentem dues propostes teòriques, una per accedir i recuperar serveis remots en WSNs grans, i una altra per proporcionar control d’accés als nodes d’aquest tipus de xarxes.

In this thesis, we propose an automated real-time monitoring system for victims in Mass Casualty Incidents (MCIs). New networking solutions like Delay and Disruption Tolerant Networks (DTNs) or Wireless Sensor Networks (WSNs) offer a wide array of opportunities in hostile environments where access to communications is either non-existent or broken. Due to the flexibility of WSNs, and their almost effortless field deployment, they can easily reach unexplored or unfriendly areas, monitor their surroundings and send back useful information. DTNs on their hand, can substitute a slow and high latency infrastructure based network without needing it, just using nearby resources opportunistically. In this study, we use this two technologies to create an hybrid architecture to help in the triaging of victims in emergency scenarios. The, usually, lack of a communication’s infrastructure, and the scarcity of resources, make this kind of scenarios a perfect place to obtain the most of DTNs and WSNs. In this thesis, we firstly present an overview of the architecture, how the two technologies are going to work together, and how they will exchange data using Mobile Agent (MA) technologies. Then, we take the explicit itinerary construction from traditional MAs and apply it to MAs working on wireless sensor nodes, with their resource restrictions and battery issues. Thirdly, we extend this itinerary structure to support WSNs clusters, fully autonomous networks with their own monitoring services, with the only limitation of not being larger than 32 nodes. This contributions are supported by tests and results which prove their feasibility and usability. Finally, we present two theoretical approaches, one to retrieve remote services in large WSNs, and another to provide access control for the nodes used in this kind of networks.