alma mater studiorum universit`a di bologna wearable computing e body area network: android e ...

95 Pages·2014·3.28 MB·Italian

ALMA MATER STUDIORUM
`
UNIVERSITA DI BOLOGNA
CAMPUS DI CESENA
SCUOLA DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica, Informatica e delle
Telecomunicazioni
WEARABLE COMPUTING E BODY AREA
NETWORK: ANDROID E WRISTOX2 COME CASO
DI STUDIO
Elaborata nel corso di: Sistemi Operativi
Tesi di Laurea di: Relatore:
EDOARDO ALEXANDER Prof. ALESSANDRO RICCI
DEWHURST
ANNO ACCADEMICO 2013–2014
SESSIONE II

PAROLE CHIAVE
Wearable Computing
Body Area Network
Bluetooth
Android
WristOx2

Alla mia famiglia, alla mia ragazza e ai miei amici

Indice
Introduzione xi
1 Wearable Computing 1
1.1 La tecnologia wearable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Breve storia del wearable . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.2 I bearable device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.3 Distinzione fra wearable device e dispositivi portatili
in generale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.4 Perch´e i wearable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1.5 Situatedness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 Applicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1 Realt`a aumentata e diminuita . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.2 Smartphone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.3 Smartglass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.4 Smartwatch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.5 Ambito Medico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.6 Ambito Militare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 Futuro della tecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1 Requisiti per la diffusione futura . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Conclusione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 Body Area Network 15
2.1 Le BAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1.1 Differenze fra reti di sensori e BAN . . . . . . . . . . 16
2.1.2 Wireless Body Area Network . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Architettura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.1 Architettura fisica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
vii
2.2.2 I sensori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.3 Comunicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 Applicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.1 Ambito medico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.2 Fitness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.3 Ambito militare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.4 Gaming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.5 Information sharing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.6 Autenticazione e sicurezza . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4 Consumo Energetico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.5 Conclusione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3 Protocolli 31
3.1 ZigBee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1.1 Banda di trasmissione . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1.2 Utilizzo in ambito domotico ed industriale . . . . . . 34
3.1.3 Topologie di rete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2 Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2.1 Frequenza di utilizzo e onde radio . . . . . . . . . . . 37
3.2.2 Topologie di rete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.3 Bluetooth Low Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.3 Differenze fra Bluetooth e ZigBee . . . . . . . . . . . . . . . 38
4 Android 41
4.1 Introduzione ad Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.1.1 Il ciclo di vita di un’activity . . . . . . . . . . . . . . 44
4.1.2 Le risorse in Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.1.3 L’app manifest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.2 Android e Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.2.1 Permessi Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2.2 Elementi fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.3 Connessione con un dispositivo Bluetooth (lato client) . . . . 48
4.3.1 Attivazione della radio Bluetooth . . . . . . . . . . . 48
4.3.2 Ricerca dei dispositivi . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3.3 Connessione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.3.4 Lettura e scrittura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
viii
5 Caso di studio su Android e WristOx2 55
5.1 Obiettivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.1.1 Analisi dei requisiti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.1.2 Casi d’uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.1.3 Scenari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.1.4 Modello del dominio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.2 Analisi del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2.1 Struttura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2.2 Interazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2.3 Abstraction gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2.4 Struttura del pacchetto dati del WristOx2 . . . . . . 60
5.3 Progetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.3.1 Struttura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.3.2 Interazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.4 Implementazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.5 Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.6 Estendibilita` . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6 Conclusione 79
6.1 Considerazioni finali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.2 Ringraziamenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Bibliografia 83
ix
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