ETH Zurich : Computer Science : Pervasive Computing : Distributed Systems : Education : DS SS2003

Seminar zum Thema "Smart Environments" SS2004

Programmierparadigmen fuer Sensornetze

Betreuer: Kay Römer und Christian Frank
Student: Oliver Bieri

Abstract

Der technische Fortschritt ermöglicht es in zunehmendem Masse, Sensoren, Prozessoren, drahtlose Kommunikationseinheiten und autarke Energiequellen in so genannten Sensorknoten auf kleinstem Raum zu integrieren. Netze aus vielen solchen Knoten gestatten die weiträumige Beobachtung von Phänomenen der realen Welt mit grosser Genauigkeit, ohne dabei die physischen Prozesse wesentlich zu beeinflussen. Sensornetze sollen daher in vielen Anwendungsgebieten einen hohen Nutzen stiften.

Heute entwickelte Prototypen von Sensornetzen erfordern die individuelle Programmierung einzelner Sensorknoten mit low-level Programmiersprachen (z.B. C und Assembler), Betriebssysteme bieten nur unzulängliche Hilfestellung dabei. Sollen Sensornetze jedoch im grossen Stil eingesetzt werden und in bestehende Infrastrukturen wie das Internet integriert werden, so benötigt man geeignete Abstraktionsmechanismen (vergleiche Remote Procedure Calls, Shared Memory, Tuplespaces, etc. in klassischen verteilten Systemen), die den Entwickler von Sensornetz-Applikationen unterstützen und die den neuartigen Eigenschaften und Anforderungen von Sensornetzen gerecht werden.

In diesem Vortrag sollen aktuell diskutierte Programmierabstraktionen und dazugehörige Software-Frameworks für Sensornetze vorgestellt werden.

Literatur

Insbesondere sollen im Vortrag die folgenden zwei Ansätze für die Programmierung von Sensornetzen vorgestellt werden:

• C. Borcea, C. Intanagonwiwat, P. Kang, U. Kremer, L. Iftode
  Spatial Programming using Smart Messages: Design and Implementation.
  Proc. of 24th International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS). Tokyo, Japan, March 2004
  BibTeX, Paper (.pdf)
  to appear
  
  
• T. Abdelzaher, B. Blum, D. Evans, J. George, S. George, L. Gu, T. He, C. Huang, P. Nagaraddi, S. Son, P. Sorokin, J. Stankovic,, A. Wood
  EnviroTrack: Towards an environmental computing paradigm for distributed sensor networks.
  Proc. of 24th International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS). Tokyo, Japan, March 2004
  BibTeX, Paper (.pdf)
  to appear
  
  

Anbei noch eine Literaturliste weiterer existierender Programmierparadigmen für Sensornetze. Diese sind nicht explizit Teil der Seminararbeit / des Vortrags können aber einen guten Überblick geben:

• Samuel R. Madden, Joseph M. Hellerstein, Wei Hong
  TinyDB: In-network query processing in TinyOS.
  http://telegraph.cs.berkeley.edu/tinydb, September 2003
  BibTeX, Paper (.pdf)
  
  
• A. Boulis, M. B. Srivastava
  Design and implementation of a framework for efficient and programmable sensor networks.
  Proc. of the First International Conference on Mobile Systems, Applications, and Services (MobiSys 2003), San Francisco, CA, USA. USENIX, San Francisco, CA, USA, May 2003
  BibTeX, Paper (.pdf)
  
  
• Philip Levis, David Culler
  Maté: A tiny virtual machine for sensor networks.
  ACM SIGOPS Operating Systems Review, Vol. 36, No. 5, pp. 85 - 95, December 2002
  BibTeX, Paper (.pdf)
  
  
• Yong Yao, J. E. Gehrke
  The cougar approach to in-network query processing in sensor networks.
  ACM SIGMOD Record, Vol. 31, No. 2, pp. 9-18, September 2002
  BibTeX, Paper (.pdf)
  
  
• Rimon Barr, John C. Bicket, Daniel S. Dantas, Bowei Du, T.W. Danny Kim, Bing Zhou, Emin Gun Sirer
  On the need for system-level support for ad hoc and sensor networks.
  ACM SIGOPS Operating Systems Review, Vol. 36, No. 2, pp. 1-5, April 2002
  BibTeX, Paper (.pdf)