Link Layer Support For Unified Radio Power Management in Wireless Sensor Networks, Master\u27s Thesis, May 2007

Radio power management is of paramount concern in wireless sensor networks that must achieve long lifetimes on scarce amounts of energy. While a multitude of power management protocols have been proposed in the past, the lack of system support for flexibly integrating them with a diverse set of applications and network platforms has made them difficult to use. Instead of proposing yet another power management protocol, this thesis focuses on providing link layer support towards realizing a Unified Power Management Architecture (UPMA) for flexible radio power management in wireless sensor networks. In contrast to the monolithic approaches adopted by existing power management solutions, we provide (1) a set of standard interfaces that allow different power management protocols existing at the link layer to be easily implemented on top of common MAC level functionality, (2) an architectural framework for enabling these protocols to be easily swapped in and out depending on the needs of the applications that require them, and (3) a mechanism for coordinating the existence of multiple applications, each of which may have different requirements for the same underlying power management protocol. We have implemented these features on the Mica2 and Telosb radio stacks in TinyOS-2.0. Microbenchmark results demonstrate that the separation of power management from MAC level functionality incurs a negligible decrease in performance when compared to existing monolithic implementations. Two case studies show that the power management requirements of multiple applications can be easily coordinated, sometimes even resulting in better power savings than any one of them can achieve individually

Modellsysteme organischer Halbleiter: Präparation, Charakterisierung und Interpretation

In dieser kumulativen Dissertation werden Arbeiten zur Entwicklung, sowie Verwendung von Modellsystemen verschiedener organischer Halbleiter, wie Pentacen (PEN), neu synthetisierter PEN-Derivate, Perfluoropentacen (PFP), Perylen oder fluorierter Rubrene bzw. Hexabenzocoronene (HBC), vorgestellt. Ausgehend von der hohen Ladungsträgermobilität und guten Prozessierbarkeit des PEN wurden neu synthetisierte Derivate mit unterschiedlich starken statischen Dipolmomenten untersucht. Dazu wurden mittels Organic Molecular Beam Deposition (OMBD) auf verschiedenen Substraten hergestellte Dünnfilme mit Techniken, wie Röntgenbeugung (XRD), UV-Vis oder Röntgenabsorption (NEXAFS) charakterisiert. Insbesondere eine Abschätzung der Excitonbindungsenergien anhand eines dipolbasierten Ansatzes zeigt die Bedeutung der stark veränderten Kristallstrukturen für die Festkörpereigenschaften auf. Neben einer generellen Prozessierbarkeit weisen einige der neuen Verbindungen ein substratgesteuertes Wachstum auf, sodass sich die molekulare Orientierung kontrollieren lässt, was sie für richtungsaufgelöste Untersuchungen prädestiniert. Zusätzlich zu PEN zeichnet sich auch Rubren als leistungsfähiger Halbleiter aus, der jedoch durch Oxidation seine Eigenschaften verliert. Fluorierung wurde in diesem Zusammenhang zur chemischen Stabilisierung vorgestellt und die Wirkung unter anderem anhand von NEXAFS-Daten belegt. Außer auf die chemische Stabilität hat Fluorierung auch Einfluss auf das Packungsmotiv, was beispielhaft für teilfluorierte HBC-Moleküle untersucht wurde. Dabei hat eine Hirshfeldanalyse anschaulich gezeigt, dass F-H-Wasserstoffbrücken auch schon für wenige Fluoratome das beobachtete slipped-stacked-Motiv vermitteln. Darüber hinaus wird die Hirshfeldanalyse in einer weiteren Studie auf die Kristallstrukturen einer Auswahl pentacenartiger Moleküle angewendet. Aufgrund der geometrischen Ähnlichkeit der Moleküle lassen sich elektrostatische Kräfte als treibende Kraft für die Packungsmotive identifizieren und eine Vorhersage von Herringbonemotiven wird anhand elektrostatischer Konturplots (MEP) möglich. Weiterhin wird eine Arbeit vorgestellt, die polymorphselektives Wachstum von Perylen beschreibt. Durch In-plane-Messungen (XRD) an Einkristallen konnte dem Habitus kristallographische Richtungen zugeordnet werden. Dadurch wird eine kristallographische Ausrichtung der Kristalle unter dem Mikroskop möglich, was besonders für polarisationsabhängige spektroskopische Methoden wichtig ist. Neben diesen Studien, die der Entwicklung und Verbesserung von Modellsystemen dienen, werden Arbeiten vorgestellt, die solche Systeme nutzen um auf dem Gebiet der NEXAFS-Spektroskopie ein vertieftes Verständnis zu erlangen. Für die Interpretation der Spektren ist eine theoretische Beschreibung erforderlich, die hier mit dem DFT-Code StoBe realisiert wurde. Anhand der NEXAFS-Signatur des Anthracens im Bereich der Kohlenstoffkante, wurde die Genauigkeit der Rechnungen unter Verwendung eines Slater-Transition- bzw. eines ΔSCF-Ansatzes bestimmt und die Bedeutung von chemical shifts und Relaxationseffekten diskutiert. Darauf aufbauend wurde der Dichroismus des PFPs an der F1s-Kante untersucht. Durch die Präparation von liegenden Molekülen auf pyrolytischem Graphit (HOPG) und stehenden auf SiO2 konnten komplementäre Dichroismen aufgenommen werden, die in Verbindung mit einer theoretischen Analyse eine detaillierte Bestimmung der zugrundeliegenden Anregungen ermöglichten. Dabei zeigte sich für fluorierte, konjugierte Kohlenwasserstoffe eine starke Verschiebung σ-artiger Resonanzen durch Relaxation, die zu einer Mischung mit π-Resonanzen im Bereich der energetisch tiefst liegenden Signale führt. Zudem dominieren die σ-Zustände das Spektrum, da unbesetzten π-Orbitale einen systematisch geringen Überlapp mit den F1s-Ausgangszuständen haben, was zu geringen Oszillatorstärken führt. Die ausführliche Untersuchung der Winkelabhängigkeit hat des Weiteren gezeigt, dass Unterschiede im Dichroismus an der Kohlenstoff- und Fluorkante nicht, wie zuvor in der Literatur behauptet, durch einfache Regeln beschrieben werden können, sondern eine vollständige Betrachtung aller relevanten Übergangsdipolmomente nötig ist. Zusammenfassend wurden das Vorgehen, sowie die Möglichkeiten und Herausforderungen einer Dichroismusauswertung im Falle von NEXAFS-Messungen an Dünnfilmen konjugierter Moleküle, in einer reviewartigen Veröffentlichung dargestellt

A Unified Architecture for Flexible Radio Power Management in Wireless Sensor Networks

A challenge for many wireless sensor networks is to remain operational for long periods of time on a very limited power supply. While many power management protocols have been proposed, a solution does not yet exist that allows them to be seamlessly integrated into the existing systems. In this paper we study the architectural support required to resolve this issue. We propose a framework that separates sleep scheduling from the basic MAC layer functionality and provide a set of unified interfaces between them. This framework enables different sleep scheduling policies to be easily implemented on top of multiple MAC layers. Such a flexibility allows applications to choose the best sleep scheduling policy based on their own particular needs. We demonstrate the practicality of our approach by implementing this framework on top of both the mica2 and telosb radio stacks in TinyOS 2.0. Our micro-benchmark results show that at the cost of a slight increase in code size, our framework significantly eases the development of new radio power management protocols across multiple WSN platform

Towards a Unified Radio Power Management Architecture for Wireless Sensor Networks

In many wireless sensor networks, energy is an extremely limited resource. While many different power management strategies have been proposed to help reduce the amount of energy wasted, application developers still face two fundamental challenges when developing systems with stringent power constraints. First, existing power management strategies are usually tightly coupled with network protocols and other system functionality. This monolithic approach has led to standalone solutions that cannot easily be reused or extended to other applications or platforms. Second, different power management strategies make different and sometimes even conflicting assumptions about the rest of the system with which they need to interact. Without knowledge of which strategies are interoperable with which set of network stack protocols it is dificult for application developers to make informed decisions as to which strategy is most appropriate for their particular application. To address these challenges, we propose a Unified Power Management Architecture (UPMA) that supports the flexible composition of different power management strategies based on application requirements. We envision this architecture to consist of both low level programming interfaces, as well as high level modeling abstractions. These abstractions characterize the key properties of different applications, network protocols, and power management strategies. Using these properties, configuration tools can be created that match each application with the most appropriate network protocol and power management strategy suited to its needs

Link Layer Support for Unified Radio Power Management In Wireless Sensor Networks

Radio power management is of paramount concern in wireless sensor networks that must achieve long lifetimes on scarce amounts of energy. While a multitude of power management protocols have been proposed in the past, the lack of system support for flexibly integrating them with a diverse set of applications and network platforms has made them difficult to use. Instead of proposing yet another power management protocol, this paper focuses on providing link layer support towards realizing a Unified Power Management Architecture (UPMA) for flexible radio power management in wireless sensor networks. In contrast to the monolithic approaches adopted by existing power management solutions, we provide (1) a set of standard interfaces that allow different power management protocols existing at the link layer to be easily implemented on top of common MAC level functionality, (2) an architectural framework for enabling these protocols to be easily swapped in and out depending on the needs of the applications that require them, and (3) a mechanism for coordinating the existence of multiple applications, each of which may have different requirements for the same underlying power management protocol. We have implemented these features on the Mica2 and Telosb radio stacks in TinyOS-2.0. Microbenchmark results demonstrate that the separation of power management from MAC level functionality incurs a negligible decrease in performance when compared to existing monolithic implementations. Two case studies show that the power management requirements of multiple applications can be easily coordinated, sometimes even resulting in better power savings than any one of them can achieve individually

Schichtdickenbestimmung dünner Metallfilme mittels Schwingquarzwaage, Lichtabschwächung und AFM

Für die Forschung mit molekularen Halbleitern sind oftmals Substrate mit besonderen Eigenschaften nötig. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen der Arbeit mit Hilfe eines Bedampfungsverfahrens Schichten aus Silber und Gold hergestellt. Ein kritischer Faktor dabei ist die Kontrolle der Aufdampfrate, die mit einem Schwingquarz gemessen wird. Um dessen Ergebnisse kalibrieren zu können werden die Schichtdicken mit einem AFM vermessen. Zudem wird getestet, in wie weit ein Transmissionsmessgerät zur schnellen und zerstörungsfreien Überprüfung der Schichtdicken dienen kann

Human development index - the influencing factors, ways of development on the example of Russia and the countries of the former Soviet Union

According to the name of article, in it dynamics of an Human Development index over the countries of the former Soviet Union is considered. Lagging of Russia from the leading countries is especially noted, comparison is carried out them. Also Years of Life Lost index is mentioned in article, its influence on human development is specified. Much attention is paid to prospects of development of the country in all directions which influence HDI. In the conclusion a number of open questions which our state should solve is emphasized

Functional domains in the bacteriophage ø29 terminal protein for interaction with the ø29 DNA polymerase and with DNA

Deletion mutants at the amino- and carboxyl-ends of the ø29 terminal protein, as well as internal deletion and substitution mutants, whose ability to prime the initiation of ø29 DNA replication was affected to different extent, have been assayed for their capacity to interact with DNA or with the ø29 DNA polymerase. One DNA binding domain at the amino end of the terminal protein has been mapped. Two regions involved in the binding to the DNA polymerase, an internal region near the amino-terminus and a carboxyl-terminal one, have been also identified. Interaction with both DNA and ø29 DNA polymerase are required to led to the formation of terminal protein-dAMP initiation complex to start ø29 DNA replication.Peer reviewe

Dynamic Resource Management in a Static Network Operating System

We present novel approaches to managing three key resources in an event-driven sensornet OS: memory, energy, and peripherals. We describe the factors that necessitate using these new approaches rather than existing ones. A combination of static allocation and compile-time virtualization isolates resources from one another, while dynamic management provides the flexibility and sharing needed to minimize worst-case overheads. We evaluate the effectiveness and efficiency of these management policies in comparison to those of TinyOS 1.x, SOS, MOS, and Contiki. We show that by making memory, energy, and peripherals first-class abstractions, an OS can quickly, efficiently, and accurately adjust itself to the lowest possible power state, enable high performance applications when active, prevent memory corruption with little RAM overhead, and be flexible enough to support a broad range of devices and uses