1 / 22

Feladatszervezés RF-MEMS hálózatokban

Feladatszervezés RF-MEMS hálózatokban. MEMS. „Micro Electro Mechanical Systems” Korlátozott memória, energifelhasználás és számítási kapacitás Vezeték nélküli kommunikáció „Smart Dust”: olcsó, kisméretű szenzorok Gyártók: CrossBow, Intel, MoteIV. Eszközök: Crossbow. Szenzorok. Ultrahang

amity-riley
Download Presentation

Feladatszervezés RF-MEMS hálózatokban

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Feladatszervezés RF-MEMS hálózatokban Szabó Attila, 2007

  2. MEMS • „Micro Electro Mechanical Systems” • Korlátozott memória, energifelhasználás és számítási kapacitás • Vezeték nélküli kommunikáció • „Smart Dust”: olcsó, kisméretű szenzorok • Gyártók: CrossBow, Intel, MoteIV Szabó Attila, 2007

  3. Eszközök: Crossbow Szabó Attila, 2007

  4. Szenzorok • Ultrahang • Fényérzékelő • Mikorfon • Hőmérő • 2D-s gyorsulásmérő • stb. Szabó Attila, 2007

  5. nesC, TinyOS • nesC • C nyelv kiterjesztése esemény alapú fejlesztőkörnyezetté • TinyOS • Néhány kilobyte-os operációs rendszer szenzor hálózatokhoz • Megszakítások, többszálú programok vezérlése Szabó Attila, 2007

  6. Alkalmazások írása • A nesC programok komponensekből állnak, ezek lehetnek: • konfigurációk • modulok • A nesC számítási absztrakciói: • események (event) • taszkok (task) • parancsok (command) Szabó Attila, 2007

  7. Példa: Blink 1. Blink.nc configuration Blink {}implementation {  components Main, BlinkM, SingleTimer, LedsC;  Main.StdControl -> BlinkM.StdControl;  Main.StdControl -> SingleTimer.StdControl;  BlinkM.Timer -> SingleTimer.Timer;  BlinkM.Leds -> LedsC;} • Konfiguráció: megvalósítások (modulok) rendelése interfészekhez • Main komponens a futtatásra kerülő „főprogram” Szabó Attila, 2007

  8. Példa: Blink 2. StdControl.nc interface StdControl {  command result_t init();  command result_t start();  command result_t stop();} Timer.nc interface Timer {  command result_t start(char type, uint32_t interval);  command result_t stop();  event result_t fired();} • Kétirányú interfészek: parancsokat deklarálnak és eseményeket váltanak ki (ezek kezelése a használó modul feladata) Szabó Attila, 2007

  9. Példa: Blink 3. BlinkM.nc module BlinkM {  provides {    interface StdControl;  } uses {    interface Timer;    interface Leds;  }} • A modulok interfész(eke)t valósítanak meg, ehhez esetleg más interfészeket használnak Szabó Attila, 2007

  10. Példa: Blink 4. (BlinkM.nc) implementation {  command result_t StdControl.init() {    call Leds.init();    return SUCCESS;  }  command result_t StdControl.start() {    return call Timer.start(TIMER_REPEAT, 1000) ;  }  command result_t StdControl.stop() {    return call Timer.stop();  }  event result_t Timer.fired()  {    call Leds.redToggle();    return SUCCESS;  }} Szabó Attila, 2007

  11. MEMS alkalmazások • Fejegér gyorsulásmérővel • Hőmérséklet mérés (pl. üvegházakban) • Távolságmérés ultrahanggal • Négyzetmilliméteres, bőr alá ültethető érzékelők fejlesztése folyik gyógyászati alkalmazásokhoz Szabó Attila, 2007

  12. Feladatszervezés Szabó Attila, 2007

  13. Survivable Pipeline Protocol • P2P protokoll önszervező pipeline-ok létrehozásához, fenntartásához • skálamentes kisvilág tulajdonságú hálózatokhoz • Feladat részfeladatokra (Pipeline Operations) bontását és ezek fenntartását oldja meg • A részfeladatok erőforráshoz rendelése megbízhatósági skála alapján történik (weblog) • a számítási kapacitás az erőforrások mennyiségével lineárisan arányos Szabó Attila, 2007

  14. SPP: szerepek • Processzor: számol • Disztribútor: adatot továbbít a processzornak (több disztribútor iskiszolgálhat 1 processzort) • Manager: számon tartja a disztribútor-processzor kapcsolatokat • egy hálózati entitásnak egyidőben több szerepe is lehet Szabó Attila, 2007

  15. SPP: kommunikáció • SPP Pipe: e., m., ezen érkezik a feladat • Data Pipe: e., u., ezen kapja az adatot a processzor • Disztribútor Pipe: e., m., információk továbbítása a managertől a disztribútoroknak • Task Pipe: e., m., taszkon belüli rendszerüzenetek számára • Manager Pipe: k., u., résztaszkok delegálásához • TaskManager: k., u., rendszer állapotával kapcsolatos üzeneteknek • k: kétirányú, e: egyirányú, u: unicast, m: multicast Szabó Attila, 2007

  16. Demo alkalmazás: helymeghatározás • Crossbow MICA2 alapú Cricket kütyükkel • Érzékelő: ultrahang adó-vevő távolságméréshez (néhány centiméter pontosságú) • Frekvenciamodulált rádió adó-vevő: egyszerre egy cricket rádiózhat, az egyszerre küldött üzenetek a zavarás miatt elvesznek Szabó Attila, 2007

  17. Helymeghatározás: szerepek • A helymeghatározás feladatának dekompozíciója 4 PO-ból áll: • három bázis ~ ( origó, x, y irányok ) • egy helyzetmeghatározó ~ • Egy, az SPP Pipe-on érkező üzenet idítja a feladatot, a cricketek ezután csatlakozhatnak a PO-khoz • A 4. PO-ban lévők számon tartják egymás weblog értékeit és sorrendet alakítanak ki • A PO-k pipe-okon keresztül kommunikálnak Szabó Attila, 2007

  18. Bázisok • A bázisok PO-iba egy-egy cricket tartozhat • Minden bázis „jelzőfényt” (rádiójelet) ad, ami tartalmazza a koordinátáit • A PO-k sorrendje értelemszerűen a következő: origó, bázisx, bázisy, helyzetmeghatározó • Fél másodpercenként fut le egy ilyen kör Szabó Attila, 2007

  19. Helyzetmeghatározó • A PO-hoz csatlakozáshoz a PO méretének felével megegyező számú „engedély” kell • A PO-hoz csatlakozás ideje a PO méretével exponenciálisan nő • A hallott három koordináta és a három mért távolság alapján háromszögeléssel kiszámolja saját koordinátáit • Az összes cricket helyének meghatározásához a negyedik PO elemszámával egyező számú ciklus kell Szabó Attila, 2007

  20. Eredmények 1. • Az alkalmazás a helyzetmeghatározó „motorjától” függően 2D/3D koordináták meghatározására alkalmas • A rendszer központi irányítás/adatgyűjtés nélkül képes meghatározni a résztvevők helyzetét • A folyamatos működést garantálja a rosszul működő elemek kizárása/cseréje Szabó Attila, 2007

  21. Eredmények 2. • Az ábrán látható, hány másodperc alatt áll fel 10/15/20/25 cricketből álló rendszer (az összes cricket csatlakozik valamelyik PO-hoz) • 15-15 kísérlet eredményének átlagai és szórásai • A redszer stabil marad, ha egy vagy több cricket kiesik a helyzetmeghatározó PO-ból, ill. újraszerveződik bázis PO kiesésekor Szabó Attila, 2007

  22. Irodalom • A. Meretei, Z. Palotai, A. Lorincz: „Systems and methods for sensing physiologic parameters of the human body and achieving a therapeutic effect” - United States Patent 20070043591 • Zia, T.A., and Zomaya, A.Y., „An Analysis of Simulations and Programming in Wireless Sensor Networks”, In the proceedings of the International Workshop on Sensor Networks and Applications • Alec Woo„The Mica Sensing Platform”, Jan 15th, 2002NEST Retreat Szabó Attila, 2007

More Related