LU-BST-B11:LC

Lekciju materiāli

Visu lekciju slaidi pieejami PDF formātā. Slaidi parādīsies pēc katras lekcijas. Pieejami arī iepriekšējā gada slaidi, bet šogad tie tiks modificēti pēc vajadzības.

1. Lekcija

Šī bija ievadlekcija par bezvadu sensoru tīkliem - kas tie tādi, ko ar tādiem var izdarīt, kādas ir tipiskās BST problēmas. Tika īsi pastāstīts par vairākiem BST pielietojumiem.

Lekcijas otrajā pusē studenti tika iepazīstināti ar kursa formālajām prasībām.

Lekcijas slaidi

2. Lekcija

Lekcija sastāvēja no divām daļām:

• Radio sakaru sistēmas - par datu pārraidi pa bezvadu kanāliem, populārākajām modulācijām, spread spectrum metodēm, tai skaitā, frekvenču lēkāšanu un DSSS. Apskatījām, kādi frekvenču diapazoni pieejami bezmaksas lietošanai. Apskatījām Nīkvista un Šenona formulas datu pārraides ātruma maksimālo limitu noteikšanai.
• Sensoru mezglu resursi un daži tipiski pārstāvji. Apskatījām, no kādiem komponentiem sastāv tipiska mote, kādi ir tipiskie parametri katram komponentam: CPU, atmiņai, radio utt. Apskatījām sensoru savienošanas iespējas ar mikrokontrolieri: UART, SPI, I2C. Noskaidrojām sensoru mezgla aplikācijas sastāvdaļas, uzlādes procesu uz iekārtas un aplikācijas dzīves ciklu. Lekcijas noslēgumā apskatījām divus tipiskus sensoru mezglus: TMote Sky un EcoMote.

Lekcijas slaidi par bezvadu sakaru sistēmām.

Lekcijas slaidi par sensoru mezglu resursiem.

3. Lekcija

Šajā lekcijā runājām par TinyOS: par komponentiem un interfeisiem, uzdevumiem, notikumiem, komandām. Par radio un seriālā porta komunikāciju. Apskatījām Blink un RadioCountToLeds piemērus. Izmēģinājām rakstīt paši savas programmas, par pamatu ņemot demo kodu. Izmēģinājām datu sūtīšanu no motes pa seriālo portu un saņemšanu uz datora, izmantojot Javas klasi net.tinyos.tools.Listen. Pa ceļam izrunājām arī tehniskas lietas: kas ir "big endian" un "little endian", kā C kodā izveikt bitu operācijas.

Lekcijas slaidi

4. Lekcija

Tika runāts par komunikācijas fizisko līmeni un problēmām radio sakaros, ar ko jārēķinās reālos apstākļos. Lekciju vadīja Atis Elsts. Lekcijā izmantoti slaidi, kuru autori ir Atis Elsts un Leo Seļāvo.

Lekcijas slaidi par komunikācijas fizisko līmeni.

Lekcijas slaidi par bezvadu pārraides realitāti (2008. gada slaidi).

5. Lekcija

Lekcijā runājām par galvenajiem MAC līmeņa uzdevumiem, TDMA un CSMA protokolu klasēm.

Lekcijas slaidi.

6. Lekcija

Apskatījām maršrutizācijas protokolus, to klasiskās īpašības, bezvadu sensoru tīklu protokolu specifiskās prasības. Apskatījām maršrutizācijas protokolu piemērus: DSDV, AODV, DSR, GPSR.

Praktiskajā daļā taisījām savu maršrutizācijas protokolu, izmantojot kā sagatavi MansOS aplikāciju.

Lekcijas slaidi.

Maršrutizācijas aplikācijas sagatave.

7. Lekcija

Apskatījām pulksteņu sinhronizācijas problēmas, pielietojumus, BST specifiskas prasības, tipiskus protokolu piemērus: RBS, TPSN, FTSP. Lekcija notika virtuāli: studenti paši lasa materiālu par laika sinhronizācij: lekcijas slaidus un slaidu aprakstu.

Lekcijas slaidi.

Slaidu apraksts.

8. Lekcija

Apskatījām sensoru mezglu lokalizācijas pielietojumus un problēmas. Izrunājām, kas ir svērtā un nesvērtā (range-based un range-free) pieejas, nedaudz par GPS tehnoloģijām. Apskatījām dažus konkrētus protokolus, kas reprezentē dažas pamata pieejas lokalizācijā.

Lekcijas slaidi.

9. Lekcija

Lekcijas sākumā pārrunājām vidus semestra KD1 rezultātus un tipiskās kļūdas. Lekcijas otrajā daļā apskatījām konkrētu sensoru tīkla piemēru: veselības uzraudzības sistēma cilvēkiem pansionātā/slimnīcā. Pārrunājām, kādas dažādas drošības un privātuma problēmas šeit sastopamas, kādi ir iespējamie risinājumi. Izrunājām, kāda ir atšķirība starp drošību un privātumu.

Lekcijā slaidi netika izmantoti. Tēmas atkārtošanai var izmantot 2010. gada slaidus par drošību un privātumu.

10. Lekcija

Runājām par populārākajām sensoru tīklu programmēšanas abstrakcijām: vaicājumu bāzētām pieejām, makro programmēšanu un aģentu bāzētu pieeju. Makro programmēšanai un aģentiem tikai nedaudz pieskārāmies, dziļāk apskatījām vaicājumu bāzētas pieejas, par piemēru ņemot TinyDB.

Lekcijas slaidi.

11. Lekcija

Runājām par reālas mašīnas (datora) uzbūvi, programmas izpildi. Par virtuālajām mašīnām (VM) - kāpēc tādas izmanto PC datoros, un kāpēc tādas izmantot bezvadu sensoru tīklos (BST). Apskatījām divus BST VM piemērus: Mate un SwissQM.

Lekcijas slaidi.

Izmantotās publikācijas:

• Mate: P. Levis and D. Culler, “Mate: A tiny virtual machine for sensor networks,” ACM SIGARCH Computer Architecture News, vol. 30, no. 5, pp. 85–95, 2002.
• SwissQM: R. Muller, G. Alonso, and D. Kossmann, “A virtual machine for sensor networks,” in Proceedings of the 2nd ACM SIGOPS/EuroSys European Conference on Computer Systems 2007, pp. 145–158, ACM, 2007.

13. Lekcija

Tika pastāstīts par pieredzi, reālos apstākļos testējot savvaļas dzīvnieku (lūšu) novērošanas bezvadu sensoru tīklu LynxNet. Praktisko darbu laikā Rihards Balašs pastāstīja par pieredzi, būvējot sensoru mezglus klimata novērošanai augļu dārzos.

Meža dzīvnieku monitorings ar bezvadu sensoru tīklu (autors: Reinholds Zviedris).