ПауВау

PowWow (Power Optimized Hardware and Software Framework for Wireless Motes) — это беспроводной сенсорной сети (WSN), мотик разработанный командой Cairn из IRISA / INRIA . В настоящее время платформа основана на IEEE 802.15.4 стандарта радиоприемопередатчике и MSP430 микропроцессоре . В отличие от других доступных систем мотовездехода, PowWow предлагает особые функции для очень высокой энергоэффективности : ^[1]

уровень MAC основан на асинхронной схеме встречи, инициированной получателем,
Были выполнены оптимизации на уровне архитектуры и схемы, такие как управление питанием , масштабирование частоты и напряжения , а также FPGA для снижения энергопотребления, совместная обработка
программный стек очень легкий (5 кбайт), использует событийно-ориентированное программирование и в настоящее время является производным от библиотеки Protothread компании Contiki .

Аппаратное обеспечение ^[2]

Аппаратная платформа PowWow состоит из материнской платы, включающей микроконтроллер MSP430 , и других дочерних плат, таких как плата радиоприемопередатчика, плата сопроцессора, а также некоторые платы датчиков и сбора энергии .

Обработка материнской платы

Микроконтроллер TI MSP430 с низким энергопотреблением
Версия MSP430F1612, тактовая частота 8 МГц
55 КБ флэш-памяти , 5 КБ встроенной оперативной памяти
330 мкА при 1 МГц и 2,2 В в активном режиме, 1,1 мкА в режиме ожидания
Разъемы P1, P2 для расширения
Интерфейсы JTAG, RS232 и I2C

Радио Совет

Радиочастотный трансивер TI CC2420
- Цифровой с расширенным спектром прямой последовательности основной полосы частот модем
- Однокристальный, 2,4 ГГц, соответствующий стандарту IEEE 802.15.4
- Коэффициент расширения 9 дБ, скорость передачи данных 250 кбит/с.
Аппаратная поддержка обработки пакетов, буферизации данных , пакетной передачи , шифрования данных , аутентификации данных, оценки свободного канала, индикации качества канала и информации о синхронизации пакетов.

Совет по совместной обработке

Плату сопроцессора можно добавить к материнской плате на разъемах P1, P2. Эта плата обеспечивает динамическое масштабирование напряжения и аппаратное ускорение для повышения энергоэффективности сети.

Управление режимом электропитания (PMM)
- Программируемый таймер с низким энергопотреблением для периода пробуждения
- MAX6370, 8мкА
Динамическое масштабирование напряжения и частоты (DFVS)
- Программируемые часы
  - LTC6930, 490мкА
  - 8 МГц разделить на 1 до 128
- Программируемый преобразователь постоянного тока в постоянный
  - ТПС62402/ТПС61030
Совместная обработка FPGA
- Маломощная FPGA Igloo от Actel
- AGL125: 130 нм, 125 кгс, 32 кбит встроенной оперативной памяти, 1 кбит флэш-памяти, PLL для управления тактовой частотой.
- Напряжение питания от 0 до 1,65 В
- Потребляемая мощность: 2,2 мкВт, 16 мкВт, от 1 до 30 мВт в режимах сна, стоп-кадра, работы.
- например декодер Витерби для канального уровня, реализованный на FPGA, потребляет 5 мВт

сеть

Уровень MAC: протокол выборки преамбулы

PowWow использует RICER ^[3] протокол, предложенный Калифорнийским университетом в Беркли для сокращения времени, проведенного в режиме радиоприема (RX). Этот протокол заключается в циклическом рандеву, инициируемом сигналом пробуждения от потенциальных приемников. Благодаря этому методу узлы большую часть времени спят, что позволяет экономить энергию.

Многоскачковая маршрутизация
Географическая маршрутизация

PowWow использует простой протокол географической маршрутизации.

- Каждый узел имеет координаты (x,y).
- Следующий узел для прыжковой передачи выбирается из соседей как ближайший к пункту назначения.

в смысле евклидова расстояния

Управление соседними таблицами
- Сосед — узел в радиодиапазоне узла
- Соседи обнаруживаются при включении питания и в обычный период времени.
Режимы передачи
- Транслировать
  - Прямая передача {соседям}, без ACK
- Наводнение
  - Широковещательная рассылка пакета на все узлы сети, без подтверждения
- Прямой переход с/без ACK
  - Прямая передача конкретным соседям с/без ACK
- Надежный многопереходный режим
  - Многоскачковая передача к определенному узлу в сети
  - Каждый переход с ACK
  - Использует адрес узла

Программное обеспечение

Распространение программного обеспечения PowWow предоставляет API, организованный по уровням протоколов (PHY, MAC, LINK, NET и APP). Программное обеспечение основано на протопотоков библиотеке Contiki , которая обеспечивает последовательный поток управления без сложных конечных автоматов или полной многопоточности.

Эффективность памяти: 6 Кбайт (уровни протокола) + 5 Кбайт (приложение)
Перепрограммирование по беспроводной сети (и вскоре реконфигурация)

Инструменты разработки

В настоящее время основано на IAR Embedded Workbench.
компиляция с помощью gcc для MSP430. Также возможна
Методика оценки энергии ^[4]

Доступность

Первая версия PowWow была выпущена в июле 2009 года. PowWow V1 включает в себя материнскую плату, радиоплату и программное обеспечение. Первый прототип платы сопроцессора в настоящее время доступен, но еще не распространен. PowWow V2 находится в стадии разработки.

PowWow поставляется как аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом и программное обеспечение с открытым исходным кодом по лицензии GPL.

Внешние ссылки

Официальный сайт

Источники

^ О. Бердер и О. Сентийс. Powwow: оптимизированная по мощности аппаратно-программная платформа для беспроводных мотов. В Proc. семинара по сенсорным сетям сверхмалой мощности (WUPS), организованного совместно с Int. Конф. по архитектуре вычислительных систем (ARCS 2010), страницы 229–233, Ганновер, Германия, февраль 2010 г.
^ «Аппаратное обеспечение ПауВау» . Архивировано из оригинала 25 августа 2011 г. Проверено 26 марта 2011 г.
^ Лин, Э.-Я, Рабай, Дж. М., Волиш, А.: Энергоэффективные схемы рандеву для плотных беспроводных сенсорных сетей. В Proc. IEEE Int. Конф. по коммуникациям, Париж, Франция, июнь 2004 г.
^ М. М. Алам, О. Бердер, Д. Менар, Т. Ангер и О. Сентийс. Гибридная модель для точного энергетического анализа узлов WSN. Журнал EURASIP по встраиваемым системам, 2011.

[1] О. Бердер и О. Сентийс. Powwow: оптимизированная по мощности аппаратно-программная платформа для беспроводных мотов. В Proc. семинара по сенсорным сетям сверхмалой мощности (WUPS), организованного совместно с Int. Конф. по архитектуре вычислительных систем (ARCS 2010), страницы 229–233, Ганновер, Германия, февраль 2010 г.

[2] «Аппаратное обеспечение ПауВау» . Архивировано из оригинала 25 августа 2011 г. Проверено 26 марта 2011 г.

[3] Лин, Э.-Я, Рабай, Дж. М., Волиш, А.: Энергоэффективные схемы рандеву для плотных беспроводных сенсорных сетей. В Proc. IEEE Int. Конф. по коммуникациям, Париж, Франция, июнь 2004 г.

[4] М. М. Алам, О. Бердер, Д. Менар, Т. Ангер и О. Сентийс. Гибридная модель для точного энергетического анализа узлов WSN. Журнал EURASIP по встраиваемым системам, 2011.

[1]

[2]

[3]

[4]

v т и Беспроводная сенсорная сеть
Операционная системы	Контики ЭРИКА Предприятие LiteOS НаноКплюс Нано-РК OpenTag БУНТ TinyOS OpenWSN
Связь протоколы	6LoWPAN ИЭЭЭ 802.15.4 НА Bluetooth Bluetooth с низким энергопотреблением (Wibree) ДАШ7 ИСА100.11а МиВи Связь ближнего радиуса действия ругать One-Net ОСИАН Тротуар Нить ТИБУМАК ЦМП Беспроводной протокол HART Зигби Z-Wave
Программирование языки	С ЛабВЬЮ
Аппаратное обеспечение	Ардуино Ирис Моут Позвонить в СПОТ XBee
Программное обеспечение	НС-2 LinuxMCE ОПНЕТ TinyDB-TOSSIM
Приложения	Распределение ключей Оценка местоположения Процессор запросов сенсорной сети Сенсорная сеть Беспроводной датчик линии электропередачи Телеметрия
Маршрутизация протоколы	Специальная дистанционная векторная маршрутизация по требованию (AODV) Динамическая маршрутизация источника (DSR)
Конференции , журналы	Европейская конференция по беспроводным сенсорным сетям (EWSN) Международная конференция по обработке информации в сенсорных сетях (IPSN) Конференция по встроенным сетевым сенсорным системам (SenSys)

Аппаратное обеспечение [2]