LU-BST-b13:LC

Lekciju materiāli

Visu lekciju slaidi pieejami PDF formātā. Slaidi parādīsies pēc katras lekcijas.

1. Lekcija

Lekcijas slaidi

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.

2. Lekcija

Šajā lekcijā runājām par TinyOS: par komponentiem un interfeisiem, uzdevumiem, notikumiem, komandām. Par radio un seriālā porta komunikāciju. Apskatījām Blink un RadioCountToLeds piemērus. Apskatījām kā "lasīt" TinyOS programmas un kā TinyOS koda kokā atrast un izpētīt programmās pieminētas komponentes.

Pa ceļam pieminējām "knifus" kas jāpatur prātā izstrādājot TinyOS programmas (piem., "indiāņus" -- "big endian" un "little endian").

Lekcijas slaidi

Praktiskajā daļā izmēģinājām demo programmu palaišanu un modificēšanu. Izmēģinājām datu sūtīšanu pa radio un pa seriālo portu (saņemšanot datus uz datora).

Papildus materiāli:

* http://selavo.lv/kursi/bst/slaidi13/tos-programming-web.pdf
* http://selavo.lv/kursi/bst/slaidi13/TinyOSTutorial-10-31-2011.pdf

3. Lekcija

Lekcija sastāv no divām daļām:

• 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.
• 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.

Lekcijas slaidi par bezvadu sakaru sistēmām.

Lekcijas slaidi par sensoru mezglu resursiem.

Turpinājām apskatīt TinyOS programmēšanu -- šoreiz par TinyOS līdzekļiem sensoru lasīšanai. Tika izmantoti iepriekšējā lekcijā minētie materiāli:

• 2. lekcijas slaidi -- sākot no slaida #59 "Sensoru datu lasīšana".

• http://selavo.lv/kursi/bst/slaidi13/tos-programming-web.pdf

Praktiskajā daļā apskatījām sensoru datu lasīšanas piemērus. Mēģinājām modificēt demo programmu, lai nolasītu citu sensoru (piem., gaismas sensora) rādījumus.

4. Lekcija

Atis Elsts pastāstīja par komunikācijas fizisko līmeni un problēmām radio sakaros, ar ko jārēķinās reālos apstākļos. Lekcijā izmantotie slaidi:

Lekcijas slaidi par komunikācijas fizisko līmeni.

Lekcijas slaidi par bezvadu pārraides realitāti.

Praktiskajā daļā turpinājām iepriekš uzdotos darbus. Tie, kas vēl nebija nodevuši praktisko darbu, strādāja pie PD1.

5. Lekcija

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

• Lekcijas slaidi.
  • papildus informācija ir atrodama slaidos pieminētajos rakstos.

Praktiskajā daļā notika PD1 (Morzes kods) atrādīšana.

Lekcijas ievadā runājām par jaunumiem:

• Zinoo-2 kosmisko zondi -- skat. "Vides fakti" video par Zinoo-2 palaišanu
• sensoru mezgliem kosmosā (skat. kursa "piezīmju grāmatā" pievienotos linkus)

Runājām par to cik maksā TelosB motes.

• tika atrasta lapa, kur motes var iegādāties par 77 EUR: http://www.advanticsys.com/shop/mtmcm5000msp-p-14.html

6. Lekcija

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

Lekcijas slaidi.

Lekcija beigās runājām par:

• data mules un delay-tolerant networking
• Motes internetā, IPv6 un tīmekļa servisi: "Efficient Application Integration in IP-Based Sensor Networks" -- (runājām arī par HTTP servera realizāciju motēs - skat. rakstu)

Slaidi par Data Mules (autors: Reinholds Zviedris).

7. Lekcija

Apskatījām pulksteņu sinhronizācijas problēmas, pielietojumus, BST specifiskas prasības, tipiskus protokolu piemērus: RBS, TPSN, FTSP.

Lekcijas slaidi.

Praktisko darbu nodarbībā:

• notika PD2-1 iesūtīto kursa projektu tēmu prezentācijas + apspriešana
• Reinholds Zviedris pastāstīja par sensoru tīklu projektu, kurā ir iespējams iesaistīties un taisīt kursa darbu

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 pamata pieejas lokalizācijā.

Lekcijas slaidi.

9. Lekcija

Pārrunājām kādas dažādas drošības, privātuma un sistēmu uzticamības problēmas ir sastopamas sensoru tīklos, un kā no tām izvairīties. Apskatījām kāda ir atšķirība starp drošību un privātumu.

Lekcijas slaidi.

10. Lekcija

Ievads par sensoru tīklu programmēšanas abstrakcijām: makroprogrammēšanu, aģentiem un vaicājumu bāzētām pieejām. Sīkāk apskatījām TinyDB un SwissQM vaicājumu piemērus.

Lekcijas otrajā daļā apskatījām MansOS (filozofija, realizācija, vieta citu BST OS kontekstā) un SEAL. Praktiskajā daļā izmēģinājām MansOS un SEAL piemēra programmas. Tika iedota pieeja pie EDI BST testbed.

Lekcijas slaidi:

• BST Programmēšanas abstrakcijas
• MansOS un SEAL - autors: Atis Elsts

11. Lekcija

Runājām par reģistru un steka mašīnu (datoru) uzbūvi, programmas izpildi. Apskatījām virtuālās mašīnas (VM) un to izmantošanu 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.

12. Lekcija

Runājām par enerģijas iegūšanu no vides -- par dažādiem enerģijas avotiem un to kādas izmaiņas sensoru tīklos ir nepieciešamas, lai "pārtiktu" no apkārtējās vides enerģijas. Lekcijā ar praktisko pieredzi dalījās viesis Reinholds Zviedris.

Lekcijas slaidi:

• http://selavo.lv/kursi/bst/slaidi13/bst-b-13_12-harvesting.pdf
• http://selavo.lv/kursi/bst/slaidi13/Energy_Harvesting-28.09.2012VieSenTIS.pdf

13. Lekcija

Runājām par semantiku un sensoru tīkliem. Pārrunājām kādēļ nepietiek tikai ar "plikiem" sensoru rādījumiem un diskutējām par to kādu vēl informāciju (metadatus) vajag pievienot šiem rādījumiem, lai tie būtu saprotami un izmantojam gan citiem, gan mums pašiem pēc kāda laika. Apskatījām gadījumus, kad cilvēki un sociālais tīmklis pilda sensoru tīklu funkcijas.

Lekcijas slaidi.

Izmantotie materiāli:

• "Semantics and Sensors" prezentācija (autors: Joshua Shinavier)
• Semantic Sensor Networks incubator group -- report
• Sensor Discovery on Linked Data
• #Earthquake: Twitter as a Distributed Sensor System (cilvēki un sociālie tīkli kā sensori)

14. Lekcija

Kursa noslēguma lekcija. Pārrunājām kursā apgūto un padarīto, aprunājāmies kursa iespaidiem.

Lekcijas slaidi.

Notika PD4 prezentācijas:

• MusicalHeart: A Hearty Way of Listening to Music
  • prezentē: Emil Syundyukov
  • http://fredjiang.com/papers/SenSys2012MusicalHeart.pdf
    • SenSys Conference 2012

• Structural Health Monitoring (for bridges)
  • prezentē: Iļja Gubins
  • http://www.cs.berkeley.edu/~binetude/ggb/
  • http://www.cs.berkeley.edu/~binetude/work/ipsn07_ggb.pdf
    • first presented at the Sensor Network Architecture meeting (Nov 2006).
    • authors: Sukun Kim, Shamim Pakzad, David Culler, James Demmel, Gregory Fenves, Steven Glaser, and Martin Turon