1 / 12

Wireless Sensor Networks: Sensor Network Platforms & Tools

Wireless Sensor Networks: Sensor Network Platforms & Tools. Marko Wallin, TiTe 4 Jani Kaminen, TiTe 4. Sensorisolmujen laitteisto. Yleiskäyttöiset tietokoneet Sulautetut PC:t, custom-design PC:t, PDA:t WIN CE, Linux; Bluetooth, WLAN Prosessointikyky, laaja sensorivalikoima, sähkönkulutus

sabin
Download Presentation

Wireless Sensor Networks: Sensor Network Platforms & Tools

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. Wireless Sensor Networks: Sensor Network Platforms & Tools Marko Wallin, TiTe 4 Jani Kaminen, TiTe 4

  2. Sensorisolmujen laitteisto • Yleiskäyttöiset tietokoneet • Sulautetut PC:t, custom-design PC:t, PDA:t • WIN CE, Linux; Bluetooth, WLAN • Prosessointikyky, laaja sensorivalikoima, sähkönkulutus • Sulautetut sensorisolmut • Berkeley motes, UCLA Medusa, MIT mikroAMP • Kaupallisia piirejä, tuki C-kielelle (tai vastaava) • Rautataso, ei juurikaan käyttöjärjestelmän tukea • TinyOS ja nesC • System-on-chip (SoC) solmut • Smart Dust, BWRC picoradio solmu, PASTA solmu • Uudelleenajateltu laitteistoarkkitehtuuri • Uusia tapoja integroida CMOS, MEMS ja RF tekniikat • Kehitysasteella

  3. Berkeley Motes • Sulautettujen sensorisolmujen –perhe • Jakaa suunnilleen saman arkkitehtuurin • MICA mote arkkitehtuuri • 512KB flash ja 4KB data muisti, • Lisäksi erillinen 512KB flash-muisti • 40kbps datarate, 300 jalkaa (~100m) kantama, • I/O liitäntä • Sensorit, ”actors”, sarja- ja rinnakkais I/O kortit • Huomattavat erot aktiivisen, idlen ja suspend tilojen välillä -> suspendiin aina kun mahdollista

  4. SN:n ohjelmoinnin haasteet • SN-sovelluksen ohjelmointi eroaa hajaute-tusta systeemi- tai tietokantaohjelmoinnista • Otettava huomioon useita tekijöitä: • Energian kulutus, kaistanleveys, laskenta, tallennustila ja reaaliaikaisuus • Infrastruktuurin (epä)luotettavuus • Suunnittelussa huomioitava epävarmuus: • Signaalien kohina, yhtäaikaiset tapahtumat, kommunikointi- ja laskenta-aika, epäluotettava kommunikointi jne.

  5. SN:n ohjelmoinnin haasteet • perinteiset ohjelmointiteknologiat luottavat käyttöjärjestelmän tarjoamiin palveluihin • Prosessointi, I/O, verkkotoiminnat, käyttäjän interaktio laitteiston kanssa • sensoriverkoissa sovellusohjelmoijien pitää tarkasti käsitellä: • Viestien liikkuminen, tapahtumien synkronointi, keskeytysten hallinta, sensorien lukeminen • sulautettu käyttöjärjestelmä paljastaa yleensä ohjelmoijalle enemmän laitteistotasoa • Ei sovellu sensoriverkkojen ohjelmointiin

  6. SN:n ohjelmoinnin haasteet • Sensoriverkot ovat hajautettuja järjestelmiä • Hajautetut algoritmit vaikeita toteuttaa • Rajatut ominaisuudet (virta, muisti, kaista) • Vastetarve useisiin samanaikaisiin virikkeisiin • Ei yleistä suunnittelumetodia sovelluksille • Erilaiset tehtävät ja sensorien organisointi vaikuttavat metodien ja alustojen paremmuuteen • Client-server malli, puu-rakenne, liikkuva kohde... • parempia suunnittelumalleja tarvitaan

  7. Solmutason ohjelmistoalustat • Tyypilliset käyttöjärjestelmät tarjoavat palveluita sovelluksille • Tiedostonhallinta, muistinvaraus, tehtävien ajoitus, laiteajurit ja verkkotoiminnot • Sulautetuissa järjestelmissä kompromissejä palveluiden tarpeen mukaan • Jos tiedostonhallintaa ei tarvita, sitä ei ole • Jos dynaamista muistinvarausta ei tarvita, voidaan muistinvarausta yksinkertaistaa

  8. Käyttöjärjestelmä: TinyOS • Tukee SN-sovelluksia resurssirajatussa laitteistoympäristössä (Berkeley motes) • Rajatut ominaisuudet • Ei tiedostojärjestelmää, staattinen muistinhallinta, yksinkertainen tehtävä-malli, minimaaliset laite- ja verkkotoiminnot • komponenttien kerrostus ja uniikki komponenttiarkkitehtuuri • Useimmat komponentit: • Koteloivat ohjelmatoimintoja • Ohut pinta laitteistotason päällä

  9. Käyttöjärjestelmä: TinyOS • Sovelluksella on kaksi kontekstia: tehtävä ja tapahtuma • Tehtävien suoritus lisäysjärjestyksessä • Tehtävät ovat keskeytyksemättömiä (nonpreemptive) • CPU uni-tilaan jos jono tyhjä • Tapahtumat voivat keskeyttää tehtäviä ja muita tapahtumia • Tapahtumien jako pieniin suoritusosiin • Split-phase operaatiot • Metodin kutsu palautuu takaisin, toiminto ajoitetaan suoritettavaksi myöhemmin • TinyOS:n suunnittelu pohjautuu erittäin kevyeen järjestelmään • Kompromissit jäävät sovellusohjelmoijan huoleksi

  10. Imperative Language: nesC • Laajennus C-kieleen • Tukemaan ja kuvaamaan TinyOS v.1.0:n suunnittelua • Tarjoaa kielirakenteita ja rajoitteita TinyOS:n komponenttien ja sovellusten toteuttamiseen • nesC komponentit luokiteltu rajapintoihin: • ”tarjoaa”: metodeja ylemmälle kerrokselle • ”käyttää”: piilottaa alemman kerroksen • Rajapintojen välillä: • ”tapahtuma” ja ”käsky” -kutsut

  11. Imperative Language: nesC • Kaksi komponettia riippuen käytöstä: • Moduulit: käytetään sovelluskoodissa • käsky / tapahtuma ”bar” rajapinnassa ”foo”; foo.bar • Konfiguraatiot: rajapintojen yhdistäminen olemassaoleviin komponentteihin • kilpailutilanteen estämiseksi koodi voi olla • Asynkroninen koodi (AC): • saavutettavissa vähintään yhdestä keskeytyksen käsittelijästä • Synkroninen koodi (SC): • koodi on saavutettavissa vain tehtävistä

  12. Dataflow-Style Language: TinyGALS • Datavirtakielet omiaan kuvaamaan toisiinsa liittyvien datayksikköjen laskentaa • Globaalisti asynkroninen ja paikallisesti synkroninen (GALS) mekanismi • Keino toteuttaa tapahtumasta-laukeava samanaikainen tehtävänsuoritus • TinyGALS on tälläinen kieli TinyOS:lle • Vastaa samanaikaisuuteen systeemitasolla • nesC komponenttitasolla

More Related