View
58
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
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 - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Szabó Attila, 2007 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.ncconfiguration 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.ncinterface StdControl {
command result_t init(); command result_t start(); command result_t stop();}
Timer.ncinterface 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 is kiszolgálhat 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, 2002 NEST Retreat
Recommended