ProFun: Programmeringsplattform för trådlösa sensornätverk
- Diarienummer
- RIT08-0065
- Start- och slutdatum
- 090101-150630
- Beviljat belopp
- 24 452 833 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Vårt forskningsmål är att bygga en programmeringsplattform för trådlösa sensornät (WSN) där sensorerna kan programmeras kollektivt snarare än individuellt, med fokus på tjänster från hela nätet snarare än på mikroprogrammering av sensorer och kommunikation. En stor utmaning är översättningen från högnivåabstraktioner i programmeringsspråken till kod som ska exekvera parallellt på flera sensorer. För att säkerställa att översättningar är korrekta kommer vi att använda erfarenheter från formella metoder. Vårt system kommer att använda sig av distribuerad "middleware" som kan ses som en infrastruktur för plattformen som tar hand om självkonfigurering, feltolerans, säkerhet och nätverksadministration. Sådana funktioner används av de flesta WSN och är i stort sett oberoende av tillämpningen. Säkerhet är ett svårt problem eftersom sensorerna har begränsad beräkningskapacitet, exponeras för en öppen trådlös omgivning och ändå måste samarbeta. Formell verifiering behövs därför alltmer för att göra tillförlitliga säkerhetsprotokoll. Andra viktiga områden är allokering av viktiga resurser som energi, kommunikations- och beräkningskapacitet. Vår demonstrator med tillämpning inom vattenrening fyller flera funktioner: dels för att motivera och inrikta forskningen mot relevanta områden, dels för att pröva och utvärdera våra resultat, och dels för att demonstrera produkter som kan kommersialiseras.
Populärvetenskaplig beskrivning
Morgondagens samhälle ställer allt högre krav på övervakningstjänster för effektivare produktion, transportsäkerhet, ekosystem, samt ökad livs- och hälsokvalitet. Nuvarande övervakningssystem är antingen arbetsintensiva, kostsamma eller är begränsade till mindre ytor på grund av kablage. Trådlösa sensornoder kommer att kunna användas i områden där kablage inte kan användas, t.ex. på rörliga delar, eller där kablage är i vägen, t.ex. vid övervakning av ekosystem. En nod består av en eller flera sensorer, en dator och en trådlös kommunikationsdel. Det är troligt att enkla trådlösa noder kommer att kosta mindre än 10 kronor per styck i framtiden vilket medför att helt nya tillämpningar med 100-tals, kanske 1000-tals noder blir kostnadseffektiva. De trådlösa sensornätverken kommer ha stor effekt på samhälle, industri och människors vardag. Vi kan inte programmera stora sensornät på samma sätt som vi programmerar våra datorer idag. Det skulle ta för lång tid. Vårt mål är att bygga en programmeringsplattform för trådlösa sensornät där sensorerna kan programmeras kollektivt snarare än individuellt, med fokus på tjänster från hela nätet snarare än på mikroprogrammering av och kommunikation mellan enskilda sensorer. Sensornätverk måste till en stor utsträckning vara självhanterande eftersom vi inte heller kan styra dem alla manuellt. En stor forskningsutmaning är översättningen från konstruktioner i programmeringsspråken till kod som ska kunna köras parallellt på flera sensorer. För att säkerställa att översättningarna är korrekta kommer vi att använda erfarenheter från formella metoder. För att knyta ihop sensorer kommer vi att använda oss av distribuerad middleware som kan ses som ett klister mellan operativsystem och programspråken. Den tar hand om självkonfigurering, feltolerans, säkerhet och nätverksadministration. Säkerhet är ett svårt problem eftersom sensorerna har begränsad beräkningskapacitet, exponeras för en öppen trådlös omgivning, och ändå måste samarbeta. Formell verifiering behövs därför alltmer för att göra tillförlitliga säkerhetsprotokoll. Andra viktiga områden för forskning är effektiv batteriutnyttjande så att man inte behöver byta batteri under sensorns livslängd. Vår kommer att demonstrera vår forskning med tillämpningar inom vattenrening, bland annat hur kan göra reningsverk effektivare, upptäcka skadliga ämnen i vattnet och hur man kan minska energibehovet.