Automatic Energy Saving (AES) Model to Boost Ubiquitous Wireless Sensor Networks (WSNs)

We deploy BT node (sensor) that offers passive and active sensing capability to save energy. BT node works in passive mode for outdoor communication and active for indoor communication. The BT node is supported with novel automatic energy saving (AES) mathematical model to decide either modes. It provides robust and faster communication with less energy consumption. To validate this approach, network simulator-2 (ns2) simulation is used to simulate the behavior of network with the supporting mathematical model. The main objective of this research is to remotely access different types of servers, laptops, desktops and other static and moving objects. This prototype is initially deployed to control MSCS [13] & [14] from remote place through mobile devices. The prototype can further be enhanced to handle several objects simultaneously consuming less energy and resources.http://arxiv.org/abs/1309.450

Projeto unificado de componentes em hardware e software para sistemas embarcados

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2013.O crescente aumento na complexidade dos sistemas embarcados está ocasionando uma migração para técnicas de projeto em níveis mais altos de abstração, o que tem levado a uma convergência entre as metodologias de desenvolvimento de hardware e software. Este trabalho tem como objetivo principal contribuir nesse cenário propondo uma estratégia de desenvolvimento unificada que possibilita a implementação de componentes em hardware e software a partir de uma única descrição na linguagem C++. As técnicas propostas se baseiam em conceitos de programação orientada a objetos (do inglês Object-oriented Programming - OOP) e programação orientada a aspectos (do inglês Aspect-oriented Programming - AOP) para guiar uma estratégia de engenharia de domínio que facilita a clara separação entre a estrutura e comportamento-base de um componente das características que são específicas de implementações em hardware ou software.Certos aspectos de um componente, como, por exemplo, alocação de recursos e a interface de comunicação, são modelados de maneiras distintas dependendo da implementação-alvo (hardware ou software). Este trabalho mostra como tais aspectos podem ser fatorados e encapsulados em programas de aspecto que são aplicados às descrições iniciais apenas quando o particionamento final entre hardware e software é definido. Os mecanismos de aplicação de aspectos são definidos via metaprogramação estática utilizando os templates do C++. Dessa forma, a extração de implementações em hardware ou software a partir de uma implementação unificada em C++ é direta e se dá através de transformações no nível da linguagem suportadas por uma grande gama de compiladores e ferramentas de síntese de alto-nível (do inglês High-level Synthesis - HLS). Para avaliar a abordagem proposta, foi desenvolvida uma plataforma flexível para implementação de System-on-Chips (SoCs) em dispositivos lógico programáveis. A infraestrutura de hardware/software desenvolvida utiliza uma arquitetura baseadas em Network-on-Chips (NoCs) para prover um mecanismo de comunicação transparente entre hardware e software. A avaliação dos mecanismos propostos foi feita através da implementação de um SoC para aplicações PABX. Os resultados mostraram que a estratégia proposta resulta em componentes flexíveis e reusáveis com uma eficiência muito próxima a de componentes implementados especificamente para software ou hardware.Abstract : The increasing complexity of current embedded systems is pushing their design to higher levels of abstraction, leading to a convergence between hardware and software design methodologies. In this work we aim at narrowing the gap between hardware and software design by introducing a strategy that handles both domains in a unified fashion. We leverage on Aspect-oriented Programming (AOP) and Object-oriented Programming (OOP) techniques in order to provide unified C++ descriptions of embedded system components. Such unified descriptions can be obtained through a careful design process focused on isolating aspects that are specific of hardware and software scenarios. Aspects that differ significantly in each domain, such as resource allocation and communication interface, were isolated in aspect programs that are applied to the unified descriptions before they are compiled to software binaries or synthesized to dedicated hardware using High-level Synthesis (HLS) tools. Furthermore, we propose a flexible FPGA-based SoC platform for the deployment of SoCs in a HLS-capable environment. The proposed hardware/software infrastructure relies on a Network-on-Chip-based architecture to provide transparent communication mechanisms for hardware and software components. The proposed unified design approach and its transparent communication mechanisms are evaluated through the implementation of a SoC for digital PABX systems. The results show that our strategy leads to reusable and flexible components at the cost of an acceptable overhead when compared to software-only C/C++ and hardware-only C++ implementations

Integração do protocolo SIP à norma IEEE 1451 para redes de sensores sem fio

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação.Redes de sensores sem fio (RSSF) são compostas por dispositivos chamados nós sensores, os quais são capazes de monitorar alguns fenômenos do meio ambiente que os rodeia, tais como informações escalares (temperatura, aceleração) ou multimídia (áudio, vídeo), transformando-os em sinais digitais e comunicando-se com outros nós da rede. A fim de padronizar o acesso e o comportamento das diversas plataformas existentes, a família de padrões IEEE 1451 foi desenvolvida. Esta padronização introduz conceitos interessantes, como a divisão do sistema em duas partes principais, NCAP (Network Capable Application Processor) e TIM (Transducer Interface Module), e a definição dos TEDS (Transducer Electronic Data Sheet). Porém, o padrão não trata eficientemente os requisitos das RSSF atuais, tal como a necessidade dos sensores executarem de forma eficiente e energeticamente consciente, permitindo economizar sua energia, fator crítico em grande parte destes dispositivos. Assim, este trabalho apresenta um novo modo de execução chamado TIM-IM (TIM Initiated Message), o qual permite que TIMs reportem seus dados sempre que houver novas leituras sensoriadas, ao invés de aguardar por polling originado pelo NCAP, evitando permanecer com o módulo de comunicação ligado grande parte do tempo. Adicionalmente, o padrão IEEE 1451 limita-se às redes de sensores que captam informações escalares. Assim, a presente dissertação visa, também, a integração de sensores multimídia à norma, apresentando algumas modificações tanto nos TEDS quanto nas mensagens trafegadas entre NCAP e TIM. A fim de permitir o acesso aos sensores através da rede do usuário, foi utilizado o protocolo SIP (Session Initiation Protocol). SIP vem sendo bastante utilizado atualmente junto à tecnologia VoIP (Voice over Internet Protocol), sendo responsável por estabelecer, modificar e finalizar uma sessão. Devido ao seu tamanho, torna-se inviável seu uso em muitos sistemas embarcados com restrição de recursos. Logo, este trabalho apresenta uma miniaturização do mesmo, alcançada através da eliminação de algumas requisições e campos de cabeçalho (do inglês header fields). Por fim, é apresentada a integração do protocolo SIP ao IEEE 1451. Para isto, foi utilizado o estabelecimento de sessões, assim como o esquema de notificação de presença presente no SIP e a extensão relativa à transferência de mensagens instantâneas. Assim, com a união de ambas as normas, permite-se que sensores sejam acessados por usuários remotos utilizando SIP phones, através da Internet, independentemente de sua localização física.Wireless sensor networks (WSN) are formed by devices called sensor nodes capable of monitoring some phenomena around them, such as scalar information (temperature, acceleration) or multimedia (audio, video), transforming them into digital signals and communicating with other nodes. In order to standardize the access and behavior of the various platforms available, the IEEE 1451 standards family was developed. This standardization introduces interesting concepts, such as splitting the system into two major parts, NCAP (Network Capable Application Processor) and TIM (Transducer Interface Module), and the definition of TEDS (Transducer Electronic Data Sheet). However, the standard does not address efficiently the requirements of current WSN, such as the need for sensors perform efficiently and energyconscious, saving its energy, which is critical for most of these devices. This work presents a new execution mode called TIM-IM (TIM Initiated Message), which allows TIMs to report its data whenever there are new sensed readings, rather than wait for polling originated by NCAP, avoiding remain with the communication module connected all the time. Additionally, IEEE 1451 is limited to sensor networks that collect scalar information. Thus, this thesis also aims at the integration of multimedia sensors to the standard, presenting some modifications in TEDS and in the messages sent between NCAP and TIM. In order to allow the access to sensors via user#s network, it was used the SIP (Session Initiation Protocol) protocol. SIP has been widely used today by the VoIP (Voice over Internet Protocol) technology and it is responsible to establish, modify and terminate a session. Due to its size, its use is not feasible in many resource-constrained embedded systems. Thus, this work presented a miniaturization of the protocol, achieved through the elimination of some requests and header fields. Finally, it was presented the integration of SIP to IEEE 1451. For this, it was used the session establishment, as well as the presence notification scheme of the SIP protocol and the extension for the transfer of instant messages. Thus, with the union of both standards, sensors can be accessed by remote users using SIP phones through the Internet, regardless of their physical location