Rubriek: <column> 18/12/2009 12:25:24

Opdracht: eenvoudig modelleren van sensornetwerken

Afdrukken  |  E-mailen  |  Delen   |  Bericht aan redactie

Stefano Olivieri van The Mathworks over een simulatie- en modelleringsplatform voor Wireless Sensor Networks ontwikkeld door STMicroelectronics, Politecnico di Torino en The MathWorks .

ENGINEERINGNET -- Draadloze sensornetwerken (wireless sensor networks, oftewel WSN) winnen steeds meer aan populariteit. Denk hierbij aan toepassingen op het gebied van milieu, zorg, defensie, transport, entertainment en crisisbeheer. De sensoren kunnen hierbij op afstand - en zelfs in een vijandige omgeving - zonder toezicht werken.

Belangrijke uitdagingen
Een WSN kan op commercieel gebied tal van voordelen bieden. Helaas kent het ontwikkelen van draadloze netwerken nog een aantal belangrijke belemmeringen. Engineers kunnen voor het maken van functionele analyses momenteel werken met twee typen softwarepakketten.
De ene groep richt zich nadrukkelijk op specifieke platformen (bijvoorbeeld TOSSIM) terwijl de andere categorie niet veel meer omvat dan een reeks generieke netwerksimulatoren.

Beide groepen kennen belangrijke nadelen als het gaat om het ontwikkelen van applicaties voor sensornetwerken. Zo is het lastig om een applicatie naar een ander platform over te zetten - bijvoorbeeld van TinyOS naar MANTIS of naar een ZigBee-compatibel platform.

In de praktijk betekent een dergelijke omzetting veelal dat de programmacode ingrijpend aangepast en uitgebreid moet worden, met alle debugging van dien. Of er zal veel platformafhankelijke programmacode moeten worden ontwikkeld en getest. Als men bovendien een softwarefout ontdekt aan het einde van het ontwikkelings- en integratieproces, kost het veel tijd en geld om dit alsnog op te lossen.

Om dit soort problemen op te lossen, kunnen systeemingenieurs applicaties beter op een hoger abstractieniveau modelleren en simuleren. Hiermee kunnen zij de functionaliteit van hun sensorapplicatie scheiden van de technische implementatie per platform.

Bovendien zullen zij over tools moeten beschikken waarmee de specifieke applicatiecode automatisch kan worden gegenereerd voor de verschillende platformen waarop de applicatie moet worden geplaatst. STMicroelectronics, Politecnico di Torino en The MathWorks hebben hiervoor nu een framework ontwikkeld.

Gebruik van het framework
System engineers kunnen met dit framework applicaties modelleren en simuleren en vervolgens de programmacode genereren voor de platforms waarop hun WSN-toepassing moet worden gebruikt. De tools die samen het framework vormen, leveren applicatieontwikkelaars uitgebreide bibliotheken voor het simuleren van het gedrag van digitale signaalverwerkings- en controlealgoritmes.

Bovendien beschikken ze over een ruime selectie aan tools voor testen en voor het maken van analyses. Denk hierbij aan het weergeven van geanimeerde statecharts, scopes en plots.

Daarnaast kunnen gebruikers met dit framework vanuit een en hetzelfde gesimuleerde en getest model op automatische wijze de volledige applicatiecode genereren voor de platformen en besturingssystemen waarvoor de applicatie is bedoeld. Hierbij hoeft verder geen rekening meer te worden gehouden met de details van het implementeren op het beoogde platform.

Uit de resultaten van het implementeren van een typisch WSN-algoritme op bijvoorbeeld een TinyOS-platform blijkt dat de toename van de hoeveelheid programmaregels als gevolg van automatische codegeneratie slechts vijf procent bedraagt ten opzichte van manuele codegeneratie. Het voordeel van dit framework tegenover het handmatig schrijven van een WSN-toepassingscode, is dat het slechts enkele uren duurt om een nieuwe toepassing te laten draaien.

Applicatieontwikkelaars kunnen zich dan ook volledig concentreren op het ontwikkelen van functionele modellen en op het simuleren daarvan. Het genereren van de code, het compileren en het uitvoeren hiervan op twee geheel verschillende platforms is volledig geautomatiseerd en verloopt daardoor nu uiterst snel.

ACHTERGROND
Stefano Olivieri is senior application engineer bij The MathWorks. Co-auteur Mostafizur Mozumdar is doctoraalstudent, Politecnico di Torino, Italië en Luciano Lavagno is professor aan de Politecnico di Torino in Italië. Laura Vanzago werkt voor STMicroelectronics, Agrate Brianza, Italië. <<

Klik hier voor gelijkaardige artikels

NIEUWS