A Framework to Facilitate Wireless Sensor Network Application Development

Abstract

Sākotnējā vīzija par bezvadu sensoru tīkliem paredzēja, ka tie kļūs par vērtīgu rīku daudzām lietotāju grupām: gan dažādu jomu zinātniekiem, gan praktiķiem. Taču bezvadu sensoru tīklu programmatūras izstrāde ir sarežģīta, jo tie apvieno resursierobežotu iegulto ierīču sarežģītību ar tīklotu ierīču sarežģītību. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc sensoru tīkli vēl nav kļuvuši par plaša patēriņa tehnoloģiju. Šī problēma ir daļēji risināma, piedāvājot bezvadu sensoru tīklu programmatūras izstrādātājiem piemērotus programmizstrādes rīkus, programmēšanas valodas un bibliotēkas. Tāpēc disertācijas ietvaros ir izveidota rinda pieeju bezvadu sensoru tīklu lietojumprogrammu izstrādes atvieglošanai, ieskaitot: jaunu lietojumprogrammu izstrādes valodu, kura ļauj lietojumprogrammas definēt īsākā un mazāk sarežģītā veidā, un pieeju sensoru tīklu operētājsistēmu resursefektivitātes palielināšanai. Šīs pieejas ir integrētas vienotā programmatūras ietvarā, kopā ar citu autora un viņa pētniecības grupas izstrādāto programmatūru. Ietvars ir paredzēts divām lietotāju grupām: pirmkārt, iesācējiem programmētājiem, otrkārt, profesionāliem programmētājiem, tai skaitā arī tiem, kuriem ir tikai neliela pieredze bezvadu sensoru tīklos. Veiktie eksperimenti rāda, ka piedāvātās pieejas ļauj iegūt lietojumprogrammas ar mazāku resursu patēriņu un zemāku koda sarežģītību.

Wireless sensor networks is a technology that was originally envisioned as a tool for broad range of purposes and target audiences. However, wireless sensor network software development is complicated, because it brings together the complexity of resource-constrained embedded system software and the complexity of distributed system software. This is one of the reasons why sensor networks have not yet become an ubiquitous technology. This problem is partially solvable by decreasing the accidental software development complexity that is at the moment present in the process of sensor network application development. The sensor network application developer must be provided with appropriate development tools, languages and libraries in order to allow him to focus on the essential complexity of software development. Therefore this dissertation presents a number of approaches that facilitate sensor network application programming, including: a new application development language that allows to write applications in more concise and less complex way, and an approach to increase the resource-efficiency of sensor network operating systems. The approaches are integrated in a unified framework, along with other software designed by the author and his research group. This framework is targeted towards two categories of users: firstly, novice programmers, secondly, professional programmers, including programmers with limited experience in wireless sensor networks. The evaluation shows that these approaches lead to applications with decreased resource usage and lower code complexity.