Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας
Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών

Συστήματα Ασύρματων Δικτυών Αισθητήρων (ΜΔΕ-621)

Ακαδημαϊκό έτος 2019-2020, Χειμερινό εξάμηνο

Διδάσκων: Σπύρος Λάλης (lalis@uth.gr), Γραφείο Ε9
Βοηθοί: Μάνος Κουτσουμπέλιας (emkouts@uth.gr), Νάσος Γρηγορόπουλος (athgrigo@uth.gr)

Διαλέξεις: Τετάρτη 09:00-11:00, εργαστήριο Α1 (Γκλαβάνη)
Εργαστήριο: Τρίτη 16:00-19:00 & Τετάρτη 17:00-20:00, Α2 (Γκλαβάνη)

Λίστα επικοινωνίας: http://inf-server.inf.uth.gr/mailman/listinfo/ce520

Το μάθημα είναι πλέον (καθαρά) μεταπτυχιακό.
Η πρώτη διάλεξη θα γίνει την Τετάρτη 9/10, οπότε και θα ανακοινωθεί η έναρξη του εργαστηρίου.


Περιγραφή

Σκοπός του μαθήματος είναι η γνωριμία με τον προγραμματισμό σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Το μάθημα είναι εργαστηριακό, και εστιάζει στην υλοποίηση πρωτοκόλλων για την αποδοτική διάδοση αιτήσεων και αποτελεσμάτων σε ένα δίκτυο αισθητήρων, καθώς και την ευέλικτη υποστήριξη εφαρμογών χωρίς επαναπρογραμματισμό των κόμβων του δικτύου, μέσω τεχνολογίας εικονικής μηχανής και μεταφέρσιμου κώδικα.

Το μάθημα είναι δομημένο γύρω από μια σειρά από εργασιών στο λειτουργικό σύστημα TinyOS και την γλώσσα προγραμματισμού NesC, που θα οδηγήσουν σε μια ολοκληρωμένη πλατφόρμα διάδοσης και εκτέλεσης εφαρμογών σε ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήτων. Η ανάπτυξη θα γίνει σε περιβάλλον προσομοίωσης TOSSIM, ενώ πραγματικές δοκιμές θα γίνονται τακτικά χρησιμοποιώντας ενσωματωμένους κόμβους.

Επίσης, κατά την διάρκεια του εξαμήνου, κάθε φοιτητής θα παρουσιάσει από μια εργασία που θα επιλέξει ο ίδιος, με βάση μια ενδεικτική λίστα που θα δοθεί στην αρχή του μαθήματος.

Απαιτήσεις - Συμμετοχή

Οι φοιτητές θα πρέπει να έχουν πολύ καλές γνώσεις προγραμματισμού σε C. Οι εργασίες απαιτούν σοβαρή προσπάθεια με σημαντική και συστηματική προσωπική ενασχόληση, πολύ πέρα από την βοήθεια που θα δίνεται στις διαλέξεις. Επίσης, οι φοιτητές θα πρέπει να έχουν παρακολουθήσει επιτυχώς τα μαθήματα "Ταυτόχρονος Προγραμματισμός" και "Κατανεμημένα Συστήματα" εφόσον είναι μέρος του προγράμματος σπουδών τους στο Τμήμα ή να έχουν παρακολουθήσει αντίστοιχα μαθήματα σε άλλα Τμήματα.

Η παρακολούθηση του μαθήματος και η παράδοση όλων των εργασιών είναι υποχρεωτική. Το μάθημα είναι ανοιχτό και σε μεταπτυχιακούς φοιτητές. Λόγω της εργαστηριακής φύσης του μαθήματος, η συμμετοχή είναι περιορισμένη. Σε περίπτωση μεγάλης ζήτησης, η επιλογή των φοιτητών θα γίνει με βάση τα μαθήματα που έχουν παρακολουθήσει και τυχόν συναφείς εργασίες που έχουν κάνει στις σπουδές τους.

Εργασίες - Wiki

Αναλυτικές περιγραφές των εργασιών, και όλη η πληροφορία για τα εργαλεία/βοηθήματα ανάπτυξης προγραμμάτων σε περιβάλλον nesC/TinyOS, βρίσκονται στο wiki του μαθήματος:

http://soft-lab.inf.uth.gr/wsnlab

Η πρόσβαση στο wiki είναι ελεγχόμενη (login και passwords θα δοθούν στο μάθημα).

Ενδεικτικά επιστημονικά άρθρα

  1. D. B. Johnson, D. A. Maltz. Dynamic Source Routing in Ad Hoc Wireless Networks, Mobile Computing, Kluwer, 1996.
  2. C. E. Perkins, E. M. Royer. Ad-hoc On-Demand Distance Vector Routing, Proc. 2nd IEEE Workshop on Mobile Computing Systems and Applications, 1997.
  3. W. R. Heinzelman, A. Chandrakasan, H. Balakrishnan. An Application-Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks, IEEE Transactions on Wireless Communications, 1(4), 2002.
  4. O. Younis, S. Fahmy. Distributed Clustering in Ad-hoc Sensor Networks: A Hybrid, Energy-Efficient Approach, INFOCOM 2004.
  5. T. He, J. A. Stankovic, C. Lu, T. Abdelzaher. SPEED: A Stateless Protocol for Real-Time Communication in Sensor Networks, Proc. 23rd International Conference on Distributed Computing Systems, 2003.
  6. P. Levis, D. Culler. Mate: A Tiny Virtual Machine for Sensor Networks, Proc. 10th International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, 2002.
  7. D. Simon, C. Cifuentes, D. Cleal, J. Daniels, D. White. Java on the Bare Metal of Wireless Sensor Devices - The Squawk Java Virtual Machine, Proc. 2nd International Conference on Virtual Execution Environments, 2006.
  8. P. Levis, N. Patel, D. Culler, S. Shenker. Trickle: A Self Regulating Algorithm for Code Propagation and Maintenance in Wireless Sensor Networks, Proc. 1st Symposium on Networked System Design and Implementation, 2004.
  9. A. Dunkels, B. Gronvall, T. Voigt. Contiki - A Lightweight and Flexible Operating System for Tiny Networked Sensors, Proc. 29th Annual IEEE International Conference on Local Computer Networks, 2004.
  10. Y. Yao, J. Gehrke. The Cougar Approach to In-Network Query Processing in Sensor Networks, ACM SIGMOD Record, 31(3), 2002.
  11. S. R. Madden, M. J. Franklin, W. Hong. TinyDB: An Acquisitional Query Processing System for Sensor Networks, ACM Transactions on Database Systems, 30(1), 2005.
  12. R. Muller, G. Alonso, D. Kossmann. A Virtual Machine for Sensor Networks, Proc. 2nd ACM SIGOPS/EuroSys European Conference on Computer Systems, 2007.
  13. C.-C. Han, R. Kumar, R. Shea, E. Kohler, M. Srivastava. A Dynamic Operating System for Sensor Nodes, Proc. 3rd International Conference on Mobile Systems, Applications and Services, 2005.
  14. S. Bhatti, J. Carlson, H. Dai, J. Deng, J. Rose, A. Sheth, B. Shucker, C. Gruenwald, A. Torgerson, R. Han. MANTIS OS: an embedded multithreaded operating system for wireless micro sensor platforms, Mobile Networks and Applications, 10(4), 2005, Springer.
  15. C.-L. Fok, G.-C. Roman, C. Lu. Rapid Development and Flexible Deployment of Adaptive Wireless Sensor Network Applications, Proc. 24th International Conference on Distributed Computing Systems, 2005.
  16. C.-L. Fok, G.-C. Roman, C. Lu. Enhanced Coordination in Sensor Networks through Flexible Service Provisioning, Proc. 11th International Conference on Coordination Models and Languages, 2009.
  17. A. Boulis, C.-C.Han, R. Shea, M. B. Srivastava. SensorWare: Programming Sensor Networks beyond Code Update and Querying, Pervasive and Mobile Computing Journal, 3(4), 2007, Elsevier.
  18. J. Domaszewicz, M. Roj, A. Pruszkowski, M. Golanski, K. Kacperski. ROVERS: Pervasive Computing Platform for Heterogeneous Sensor-Actuator Networks, Proc. International Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia, 2006.
  19. P. Kang, C. Borcea, G. Xu, A. Saxena, U. Kremer, L. Iftode. Smart Messages: A Distributed Computing Platform for Networks of Embedded Systems, The Computer Journal, 47(4), 2004, British Computer Society, Oxford University Press.
  20. P. Costa, L. Mottola, A. L. Murphy, G.-P. Picco. TeenyLIME: Transiently Shared Tuple Space Middleware for Wireless Sensor Networks, Proc. International Workshop on Middleware for Sensor Networks, 2006.
  21. U. Ramachandran, R. Kumar, M. Wolenetz, B. Cooper, B. Agarwalla, J. Shin, P. Hutto, A. Paul. Dynamic Data Fusion for Future Sensor Networks, ACM Transactions on Sensor Networks, 2(3), 2006.
  22. H. Liu, T. Roeder, K. Walsh, R. Barr, E. Sirer. Design and Implementation of a Single System Image Operating System for Ad Hoc Networks, Proc. 3rd International Conference on Mobile Systems, Applications and Services, 2005.
  23. B. Sheng, Q. Li, W. Mao. Optimize Storage Placement in Sensor Networks, IEEE Transactions on Mobile Computing, 9(10), 2010.
  24. N. Ramanathan, K. Chang, R. Kapur, L. Girod, E. Kohler, D. Estrin. Sympathy for the Sensor Network Debugger, Proc. 3rd ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems, 2005.

Άρθρα γενικότερου ενδιαφέροντος

  1. L. Mottola, G.P. Picco. "Programming Wireless Sensor Networks: Fundamental Concepts and State of the Art", ACM Computing Surveys, 43(3), April 2011.
  2. R. Sugihara, R.K. Gupta. "Programming Models for Sensor Networks: A Survey", ACM Transactions on Sensor Networks, 4(3), March 2008.
  3. G. Simon, M. Mar?ti, ?. L?deczi, G. Balogh, B. Kusy, A. N?das, G. Pap, J. Sallai, K. Frampton, Sensor Network-Based Countersniper System, Proc. 2nd International Conference on Embedded Networked Sensor Systems, 2004.
  4. A. Mainwaring, J. Polastre, R. Szewczyk, D. Culler, J. Anderson. Wireless Sensor Networks for Habitat Monitoring, Proc. 1st ACM International Workshop on Wireless Sensor Networks and Applications, 2002.
  5. T. Harms, B. Banks, S. S. Sarvestani, F. Bastianini. Design and Testing of a Low-Power Wireless Sensor Network for Structural Health Monitoring of Bridges, Proc. 16th International SPIE Symposium on Smart Structures and Materials and Nondestructive Evaluation and Health Monitoring, 2009.
  6. M. Gauger, D. Minder, P. J. Marr?n, A. Wacker, A. Lachenmann. Prototyping Sensor-Actuator Networks for Home Automation, Proc. Workshop on Real-World Wireless Sensor Networks, 2008.