Computing Science

Bezprzewodowe Bezprzewodowe sieci sieci ad-hoc: ad-hoc: tanie, tanie, skuteczne, skuteczne, na na wszelkie wszelkie okazje okazje Paweł Gburzyński Department of Computing Science University of Alberta & Olsonet Communications, Ottawa

MIMUW, 24 czerwca 2008

1

Computing Science

1982

MIMUW, 24 czerwca 2008

2

Computing Science

Bezprzewodowe sieci czujników Tanie Tanie Potencjalnie Potencjalnie wielka wielka (z (z góry góry nieokreślona) nieokreślona) liczba liczba węzłów węzłów Samokonfigurowalne, Samokonfigurowalne,samoskalowalne samoskalowalne Samowystarczalne Samowystarczalne(pod (podwzględem względemenergii) energii)

MIMUW, 24 czerwca 2008

3

Computing Science

Bezprzewodowe sieci czujników Tanie Tanie Potencjalnie Potencjalnie wielka wielka (z (z góry góry nieokreślona) nieokreślona) liczba liczba węzłów węzłów Samokonfigurowalne, Samokonfigurowalne,samoskalowalne samoskalowalne Samowystarczalne Samowystarczalne(pod (podwzględem względemenergii) energii) Ideałem Ideałem byłoby byłoby coś coś ww rodzaju rodzaju lemowskich lemowskich mikropów mikropów (Pokój (Pokój na na Ziemi). Ziemi). Modny Modny termin: termin: “inteligentny “inteligentny kurz” kurz” (smart (smartdust). dust).Nadużywany Nadużywanywprost wprostbezczelnie. bezczelnie. MIMUW, 24 czerwca 2008

4

Computing Science

Typowy reprezentant (Crossbow)

MIMUW, 24 czerwca 2008

5

Computing Science

Typowy reprezentant (Crossbow)

Lepiej Lepiejwszystko wszystkopołączyć połączyćdrutem drutem

MIMUW, 24 czerwca 2008

6

Computing Science

Typowy reprezentant (Crossbow)

Lepiej Lepiejwszystko wszystkopołączyć połączyćdrutem drutem Jak Jaksie sienie nieda, da,to tomoże może......11hop hop......

MIMUW, 24 czerwca 2008

7

Computing Science

Typowy reprezentant (Crossbow)

Lepiej Lepiejwszystko wszystkopołączyć połączyćdrutem drutem Jak Jaksie sienie nieda, da,to tomoże może......11hop hop...... “Drobinka” “Drobinka” tego tego “kurzu” “kurzu” posiada posiada 64MB 64MB pamięci, pamięci, ii kosztuje kosztuje$500-$2000. $500-$2000. MIMUW, 24 czerwca 2008

8

Computing Science

To jest Arturo, szef naszego CEOS

MIMUW, 24 czerwca 2008

9

Computing Science

To jest Arturo, szef naszego CEOS Dwa Dwa miesiące miesiące temu, temu, Arturo Arturo kupił kupił od od Crossbow Crossbow sprzęt sprzęt za za $10K $10K ww celu celu monitorowania monitorowanialasów lasówAmazonii. Amazonii.

MIMUW, 24 czerwca 2008

10

Computing Science

To jest Arturo, szef naszego CEOS Dwa Dwa miesiące miesiące temu, temu, Arturo Arturo kupił kupił od od Crossbow Crossbow sprzęt sprzęt za za $10K $10K ww celu celu monitorowania monitorowanialasów lasówAmazonii. Amazonii. Po Po czym czym wydało wydało się, się, że że od od biedy biedy pokryłby pokryłbykawalek kawalek20x20m 20x20m.... ....

MIMUW, 24 czerwca 2008

11

Computing Science

To jest Arturo, szef naszego CEOS Dwa Dwa miesiące miesiące temu, temu, Arturo Arturo kupił kupił od od Crossbow Crossbow sprzęt sprzęt za za $10K $10K ww celu celu monitorowania monitorowanialasów lasówAmazonii. Amazonii. Po Po czym czym wydało wydało się, się, że że od od biedy biedy pokryłby pokryłbykawalek kawalek20x20m 20x20m.... .... ...... pod pod warunkiem, warunkiem, że że siedziałby siedziałby tam tam cały cały czas czas zz laptopem laptopem(i(imałą małąelektrownią). elektrownią).

MIMUW, 24 czerwca 2008

12

Computing Science

To jest Arturo, szef naszego CEOS Dwa Dwa miesiące miesiące temu, temu, Arturo Arturo kupił kupił od od Crossbow Crossbow sprzęt sprzęt za za $10K $10K ww celu celu monitorowania monitorowanialasów lasówAmazonii. Amazonii. Po Po czym czym wydało wydało się, się, że że od od biedy biedy pokryłby pokryłbykawalek kawalek20x20m 20x20m.... .... ...... pod pod warunkiem, warunkiem, że że siedziałby siedziałby tam tam cały cały czas czas zz laptopem laptopem(i(imałą małąelektrownią). elektrownią). Teraz, Teraz, używamy używamy Arturo Arturo jako jako “rzecznika” “rzecznika” ww sytuacjach, sytuacjach, gdy gdy musimy musimy wymownie wymownie ii krótko krótko naświetlić naświetlić defekty defektyrozwiązań rozwiązańkonkurencji. konkurencji. MIMUW, 24 czerwca 2008

13

Computing Science

Co ci ludzie robią źle? W Wdzisiejszych dzisiejszychczasach czasachtrudno trudnozrobić zrobićcoś cośmałego małego podproblemy, podproblemy,warstwy warstwy standardy standardy komitety, komitety,zespoły, zespoły,outsourcing outsourcing Java, Java,zintegrowane zintegrowaneśrodowiska środowiskaprogramowania programowania Czy Czy ktoś ktoś pamięta pamięta jak jak programowaliśmy programowaliśmy Giera? Giera? To To było było “małe” “małe”ii(na (naowe oweczasy) czasy)całkiem całkiemdo dorzeczy. rzeczy.Ileż Ileżdało dałosię się na natym tymzrobić zrobić...... MIMUW, 24 czerwca 2008

14

Computing Science

Małe ciągle istnieje Typowy Typowytaniutki taniutkimikroprocesor: mikroprocesor:MSP430F148 MSP430F148(TI) (TI) Cena: Cena:P ?

Do Do kogo kogo wysłać wysłać pakiet pakiet wwnastępnym następnymkroku? kroku?

MIMUW, 24 czerwca 2008

43

Computing Science

TARP P->P P->P

?

TARP TARP

?

? ? ?

Do Do kogo kogo wysłać wysłać pakiet pakiet Czy Czy mam mam retransmitować retransmitować wwnastępnym otrzymany następnymkroku? kroku? otrzymany pakiet? pakiet? Czy Czy moja moja retransmisja retransmisja ma ma szansę szansę pomóc? pomóc? MIMUW, 24 czerwca 2008

44

Computing Science

Decyzje sterowane łańcuchem reguł jestem jestem ostatecznym ostatecznym odbiorcą? odbiorcą?

TAK

NIE

reguła reguła11

ignoruj

niestety reguła reguła22

ignoruj

niestety odbierz, odbierz, pakiet pakietzzgłowy głowy

reguła regułann

ignoruj

niestety retransmituj retransmituj

MIMUW, 24 czerwca 2008

45

Computing Science

Decyzje sterowane łańcuchem reguł jestem jestem ostatecznym ostatecznym odbiorcą? odbiorcą?

TAK

odbierz, odbierz, pakiet pakietzzgłowy głowy

NIE za zadużo dużo hopów? hopów?

reguła reguła11 niestety reguła reguła22

widziałem widziałem już jużten ten pakiet? pakiet?

ignoruj

ignoruj

niestety

reguła regułann

ignoruj

niestety retransmituj retransmituj

MIMUW, 24 czerwca 2008

46

Computing Science

S

Przykład skutecznej reguły: SPD

MIMUW, 24 czerwca 2008

K

D

47

Computing Science

S

Przykład skutecznej reguły: SPD K

D

S->D S->D H h

MIMUW, 24 czerwca 2008

48

Computing Science

S

Przykład skutecznej reguły: SPD K

D

[S, hSK, CSK] S->D S->D H h

MIMUW, 24 czerwca 2008

49

Computing Science

S

Przykład skutecznej reguły: SPD

MIMUW, 24 czerwca 2008

K [S, hSK, CSK]

[D, hDK, CDK]

h H SD H h

D

50

Computing Science

S

Przykład skutecznej reguły: SPD

MIMUW, 24 czerwca 2008

K [S, hSK, CSK]

[D, hDK, CDK]

h H SD H h

D

51

Computing Science

S

Przykład skutecznej reguły: SPD K [S, hSK, CSK]

[D, hDK, CDK]

h H SD H h

HH--hh PicOS -> VUE

2

SMURPH SMURPH== ==system systemsymulacji symulacjiiispecyfikacji specyfikacji SIDE SIDE== ==SMURPH SMURPH++interfejs interfejsdo doświata świata zewnętrznego zewnętrznego PicOS PicOS== ==SMURPH SMURPHlingo lingozastosowane zastosowanedo do całościowego całościowegoprogramowania programowaniasystemów systemówreaktywnych reaktywnych 2 VUE VUE2== ==zestaw zestawmakrosów makrosówiifunkcji funkcjiprzerabiających przerabiających program programwwPicOS'ie PicOS'iena namodel modelwwSMURPH-ie SMURPH-ie MIMUW, 24 czerwca 2008

77

Computing Science

Struktura oprogramowania węzła praxis (application)

other plugins

TARP

API

plugs VNETI phy

PicOS kernel

driver

driver

RF module

other network devices

microcontroller UART

MIMUW, 24 czerwca 2008

... GPIO, ADC, DAC

78

Computing Science

Struktura oprogramowania węzła praxis (application)

other plugins

TARP

API

plugs VNETI phy

PicOS kernel

driver

driver

microcontroller bezwarstwowy do implementacji bezwarstwowymoduł moduł do implementacji ... GPIO, ADC , DAC UART protokołów protokołów RF module

MIMUW, 24 czerwca 2008

other network devices

79

Computing Science

Przykład niefunkcjonalności warstw SS

MIMUW, 24 czerwca 2008

AA

BB CC

DD

80

Computing Science

Przykład niefunkcjonalności warstw SS

AA

BB CC

DD

Gdy Gdy AA sądzi, sądzi, że że pakiet pakiet znajduje znajduje się się na na ścieżce ścieżce optymalnej, optymalnej,ustawia ustawiamu muspecjalny specjalnybit bitwwnagłówku nagłówku(F). (F).

MIMUW, 24 czerwca 2008

81

Computing Science

Przykład niefunkcjonalności warstw SS

AA

BB CC

DD

Gdy Gdy AA sądzi, sądzi, że że pakiet pakiet znajduje znajduje się się na na ścieżce ścieżce optymalnej, optymalnej,ustawia ustawiamu muspecjalny specjalnybit bitwwnagłówku nagłówku(F). (F). Jeśli Jeśli BB (lub (lub C) C) podsłucha podsłucha pakiet pakiet zz ustawionym ustawionym F, F, który który odpowiada odpowiada jednemu jednemu zz pakietów pakietów oczekujących oczekujących na na transmisję, transmisję, ii jego jego liczba liczba hopów hopów jest jest >= >= liczbie liczbie hopów hopów podsłuchanego podsłuchanego pakietu, pakietu, BB (lub (lub C) C) wycofa wycofa zz transmisji transmisji własną własnąkopię. kopię. MIMUW, 24 czerwca 2008

82

Computing Science

2

Model w VUE praxis (application)

other plugins

TARP

API

plugs VNETI

Channel model

phy

Virtual network VUEE = Virtual Underlay Emulation Engine

Virtual I/O pins

Virtual UART

Interface daemon

MIMUW, 24 czerwca 2008

Other virtual hardware

Virtual RF module

Remote agents

83

Computing Science

Podsumowanie

Nazywamy Nazywamy to to podejściem podejściem “holistycznym”: “holistycznym”: nie nie ma ma ww tym tymwarstw. warstw.TARP TARPnie niejest jest“usprawniany” “usprawniany”sam samwwsobie. sobie. Nie można usprawnić czegoś, co jest Nie można usprawnić czegoś, co jest doskonałe .. doskonałe Nie Nie znaczy znaczy to, to, że że nie nie uwzględniamy uwzględniamy jego jego modyfikacji modyfikacji wwkontekscie konteksciekonkretnych konkretnychaplikacji. aplikacji. To Tosamo samodotyczy dotyczyPikusia: Pikusia:esencja esencjapozostaje pozostajebez bezzmian zmian (trudno (trudnotam tamzresztą zresztącoś cośpoprawić). poprawić).

MIMUW, 24 czerwca 2008

84

Computing Science

Podsumowanie

Nazywamy Nazywamy to to podejściem podejściem “holistycznym”: “holistycznym”: nie nie ma ma ww tym tymwarstw. warstw.TARP TARPnie niejest jest“usprawniany” “usprawniany”sam samwwsobie. sobie. Nie można usprawnić czegoś, co jest Nie można usprawnić czegoś, co jest doskonałe .. doskonałe Nie Nie znaczy znaczy to, to, że że nie nie uwzględniamy uwzględniamy jego jego modyfikacji modyfikacji wwkontekscie konteksciekonkretnych konkretnychaplikacji. aplikacji. To Tosamo samodotyczy dotyczyPikusia: Pikusia:esencja esencjapozostaje pozostajebez bezzmian zmian (trudno (trudnotam tamzresztą zresztącoś cośpoprawić). poprawić). 2 VUE VUE2 pozwala pozwala nam nam budowac budowac aplikacje aplikacje błyskawicznie. błyskawicznie. Możemy Możemy je je wnikliwie wnikliwie testować testować przed przed “wypaleniem” “wypaleniem” ww rzeczywiste rzeczywistewęzły. węzły. MIMUW, 24 czerwca 2008

85

Computing Science

Koniec

http://econet.cs.ualberta.ca/

MIMUW, 24 czerwca 2008

86