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“ Is su es i n D es ig n in g M id d le w ar e fo r W ir el es s S en so r N et w o rk s ”

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

Is su es i n D es ig n in g M id d le w ar e fo r W ir el es s S en so r N et w o rk s G U O .Y u q in g

(2)

T h e au th o rs

This presentation is based on:

“ Is su es i n D es ig n in g M id d le w ar e fo r W ir el es s S en so r N et w o rk s ”

(writen by : Yang Yu, Bhashkar Krishnamachari, Viktor K.Prasanna) Depratment of EE-systems University of Southern California http://ceng.usc.edu/`prasanna http://ceng.usc.edu/`anrg

(3)

P la n In tr o d u ct io n o f W ir el es s S en so r N et w o rk s M id d le w ar e M id d le w ar e D es ig n P ri n ci p le s C lu st er -b as ed M id d le w ar e A rc h it ec tu re D es ig n I ss u es a n d C h al le n g es A n i ll u st ra ti v e T ec h n iq u e fo r E n er g y -E ff ic ie n t R es o u rc e A ll o ca ti o n C o n cl u si o n

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W ir el es s S en so r N et w o rk s( W S N ) C o n si st s o f h u n d re d s to t h o u sa n d s o f ti n y se n so r n o d es t h at c o m m u n ic at e o v er w ir el es s ch an n el s an d p er fo rm d is tr ib u te d s en si n g a n d co ll ab o ra ti v e d at a p ro ce ss in g .

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W ir el es s S en so r N et w o rk s( W S N ) D ev el o p ed f o r a w id e ra n g e o f ci v il a n d m il it ar y a p p li ca ti o n s, su ch a s: In fr as tr u ct u re m o n it o ri n g B at tl ef ie ld s u rv ei ll an ce O b je ct t ra ck in g C h ar ac ti ri st ic A g re at n u m b er o f n o d es L im it ed b at te ry R ap id c h an g es i n e n v ir em m en t d y n am ic s

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M id d le w ar e M id d le w ar e is r eq u ir ed t o p ro v id e:

A runtime environment that can support and coordinate multiple applications. Standardized system services to diverse applications. Mechanisms to achieve adaptive and efficient utilization of system resources.

T ra d it io n al d is tr ib u te d m id d le w ar es a re h ea v y w ei g h t an d n o t su it ab le f o r W S N s

(7)

A p p li ca ti o n C h al le n g es K n o b s- -- T o c o n se rv e en er g y , se n so r n o d es c an o p er at e in s ev er al w o rk in g m o d es .

Mechanisms for Selectively activate sleeping nodes with appropriate positions around the target and most remaining energy. Activated nodes need to cooperate together for distributing the required signal processing tasks, aggregating the results and routing the final decision to the base station. QoS requirements must be satisfied. The management can be complicated due to sensor heterogeneity.

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D es ig n p ri n ci p le s

The middleware shoud provide data-centric mechanisms for data processing and querying within the network. Application knowledge can be used to tailor the design and implementation of softwares. Localized algorithms should be used to collectively achieve a desired global objective while providing good system scalability and robustness. Lightweight, in terms of the computation and communication requirements. Smartly trade the Qos of various applications against each other.

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C lu st er -B as ed M id d le w ar e A rc h it ec tu re

Cluster---a set of spatially adjacent sensor nodes that reside around the target phenomena and are capable of detecting and/or processing the data of interest. Pic fromBase Station Cluster Formation

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C lu st er -B as ed M id d le w ar e A rc h it ec tu re

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D es ig n I ss u es a n d C h al le n g es C lu st er C o n tr o l

A cluster needs to change its location so that moving phenomena can be tracked. The key problem is to dynamically determine the membership of nodes in the cluster as the phenomena moves. Efficient mechanisms for maintaining the cluster information at the cluster head and hide control messages from the head to cluster members.

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D es io n I ss u es a n d C h al le n g es R es o u rc e m an ag em en t

Periodically gather and update the cluster information. Developement of a formalized general specification for representing the input information from application. Establish accurate time/energy cost models for various CCS operations. Identify appropriate optimization metrics and near-optimal algorithms for resource allocation and adaptation.

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D es io n I ss u es a n d C h al le n g es In te r- cl u st er c o o rd in at io n :

Detecting the existence of overlapped clusters to avoid unfairness, starvation or deadlock during resource competition. Cluster combination can increase resource utilization. Cluster splitting is needed when two close objects tracked by a single cluster begin to move toward opposite directions.

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A n i ll u st ra ti v e te ch n iq u e fo r en er g y -e ff ic ie n t re so u rc e al lo ca ti o n P ro b le m D es cr ip ti o n A 3 -P h as e H eu ri st ic

Ordered Task-groups Assign task-groups, miminized the maximal energy dissipation. Voltage and modulation settings.

S im u la ti o n R es u lt s

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C o n cl u si o n

For the WSNs middleware, Application knowledge direct the operations, distributed algorithms are needed to self-configure, resource management effect efficient tradeoffs between performance of applications. Further , an open problem is the validation and evaluation of the design concept and implementation techniques of the middleware in real WSN environments.

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T h an k s fo r y o u r at te n ti o n A n y q u es ti o n ?

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