CSE 521S Final Review Set up and test your demo in - PDF document

Final ¡Demo ¡  This ¡Thursday, ¡4-­‑7 ¡  Cupples ¡I ¡Room ¡218 ¡  15 ¡min ¡per ¡team ¡ CSE ¡521S ¡Final ¡Review ¡  Set ¡up ¡and ¡test ¡your ¡demo ¡in ¡advance ¡  All ¡expected ¡to ¡aEend ¡the ¡whole ¡session ¡ Chenyang ¡Lu ¡  Return ¡equipment ¡to ¡Greg ¡ Computer ¡Science ¡and ¡Engineering ¡  It’ll ¡be ¡fun! ¡  ¡ 2 ¡ Final ¡Report ¡ Suggested ¡Report ¡Outline ¡  Abstract ¡  Submit ¡report/materials ¡to ¡Greg ¡by ¡11:59pm, ¡12/12. ¡  IntroducWon ¡  Report ¡  Goals ¡(Problem ¡formulaWon) ¡ Style: ¡Follow ¡conference ¡papers ¡in ¡the ¡reading ¡list. ¡   Design ¡ 6 ¡pages, ¡double ¡column, ¡10 ¡pts ¡fonts. ¡  Use ¡templates ¡on ¡the ¡class ¡web ¡page. ¡ Hardware ¡    Materials ¡ Sobware ¡design ¡  ImplementaWon ¡  Slides ¡of ¡your ¡final ¡presentaWon ¡   Experiments ¡ Source ¡code ¡  Documents: ¡README, ¡INSTALL, ¡HOW-­‑to-­‑RUN ¡  Related ¡Works ¡  Video ¡(if ¡any) ¡   Lessons ¡Learned ¡  Conclusion ¡and ¡Future ¡Works ¡ 3 ¡ 4 ¡ Peer ¡Review ¡ Now ¡let ¡the ¡fun ¡begin! ¡  ¡  Goal ¡is ¡to ¡encourage ¡fairness ¡in ¡projects. ¡  PracWce ¡and ¡set ¡up ¡your ¡demo ¡before ¡your ¡turn. ¡  Email ¡me ¡on ¡12/13 ¡  Grab ¡your ¡snack ¡and ¡soda ¡and ¡sit ¡back. ¡ EsWmated ¡percentage ¡of ¡contribuWons ¡of ¡each ¡team ¡member. ¡  Greg ¡starts ¡the ¡Wmer ¡now. ¡  Brief ¡jusWficaWon. ¡   Return ¡equipment ¡to ¡Greg. ¡ 5 ¡ 6 ¡

Syllabus ¡ Smart ¡Grid ¡  Hardware ¡plaform: ¡Motes ¡  Enables ¡both ¡wired ¡and ¡wireless ¡communicaWon ¡between ¡ Sobware ¡plaform: ¡TinyOS ¡  uWlity ¡companies ¡and ¡household ¡devices ¡ Low-­‑power ¡wireless ¡networking ¡   Home ¡Area ¡Network ¡ Link ¡properWes ¡  Power ¡meters, ¡smart ¡thermostats, ¡home ¡appliances. ¡  MAC ¡protocols ¡and ¡architecture: ¡MLA ¡  Topology ¡control: ¡ART ¡  Real-­‑Wme ¡scheduling: ¡RTQS ¡  Industrial ¡standard: ¡WirelessHART ¡   Programming ¡models ¡ Mobile ¡agents: ¡Agilla ¡  Service ¡Oriented ¡CompuWng: ¡Servilla ¡   ApplicaWons ¡ Smart ¡energy ¡  Healthcare: ¡Clinical ¡monitoring ¡  Civil ¡infrastructure: ¡Structural ¡health ¡monitoring ¡  8 ¡ 7 ¡ 8 ¡ Clinical ¡Monitoring ¡ Structural ¡Health ¡Monitoring ¡  First ¡deployment ¡of ¡clinical ¡monitoring ¡  Co-­‑design ¡of ¡wireless ¡sensor ¡ system ¡based ¡on ¡wireless ¡sensor ¡ networks ¡and ¡structural ¡engineering ¡ networks. ¡ ¡ algorithms ¡ Wireless ¡pulse ¡oximeter ¡   Successful ¡damage ¡localizaWon ¡on ¡ Low-­‑power ¡mesh ¡network ¡  lab ¡structures ¡ Barnes-­‑Jewish ¡Hospital ¡Deployment ¡   Advantages ¡over ¡centralized ¡ Orders ¡of ¡magnitude ¡higher ¡frequency ¡ approach ¡  than ¡current ¡pracWce ¡ reduce ¡latency ¡by ¡88% ¡  • 1 ¡reading/min ¡vs. ¡several ¡readings/day. ¡ x3.4 ¡increase ¡in ¡baEery ¡life ¡under ¡  Highly ¡reliable ¡network ¡  an ¡hourly ¡schedule ¡ Developing ¡early ¡detecWon ¡system ¡of ¡   NSF ¡CPS ¡grant ¡(>$1M) ¡ clinical ¡deterioraWon ¡  CollaboraWon ¡with ¡BJH ¡and ¡WUSM. ¡ G. ¡Hackmann, ¡W. ¡Guo, ¡G. ¡Yan, ¡C. ¡Lu, ¡S. ¡Dyke, ¡Cyber-­‑Physical ¡Codesign ¡of ¡Distributed ¡ Funded ¡by ¡ICTS ¡(NIH ¡CTSA ¡and ¡BJH) ¡  Structural ¡Health ¡Monitoring ¡with ¡Wireless ¡Sensor ¡Networks, ¡ICCPS'10. ¡ G. ¡Hackmann, ¡F. ¡Sun, ¡N. ¡Castaneda, ¡C. ¡Lu ¡and ¡S. ¡Dyke, ¡A ¡HolisWc ¡Approach ¡to ¡ Decentralized ¡Structural ¡Damage ¡LocalizaWon ¡Using ¡Wireless ¡Sensor ¡Networks, ¡ RTSS’08. ¡ 9 ¡ 10 ¡ Mica2 ¡Mote ¡ Hardware ¡EvoluGon ¡  Processor ¡  Miniature ¡devices ¡manufactured ¡economically ¡  Microcontroller: ¡7.4 ¡MHz, ¡8 ¡bit ¡ Microprocessors ¡  Sensors/actuators ¡  Memory: ¡4KB ¡data, ¡128 ¡KB ¡program ¡  Wireless ¡chips ¡   Radio ¡  Max ¡38.4 ¡Kbps ¡  Sensors ¡  Light, ¡temperature, ¡acceleraWon, ¡acousWc, ¡magneWc… ¡  Power ¡  <1 ¡week ¡on ¡two ¡AA ¡baEeries ¡in ¡acWve ¡mode ¡  >1 ¡year ¡baEery ¡life ¡on ¡sleep ¡modes! ¡ 4.5’’X2.4’’ 1’’X1’’ 1 mm 2 1 nm 2 11 ¡ 12 ¡

Hardware ¡Constraints ¡ SoHware ¡Challenges ¡  Small ¡memory ¡footprint ¡ Severe ¡constraints ¡on ¡power, ¡size, ¡and ¡cost ¡  ¡  Efficiency ¡-­‑ ¡power ¡and ¡processing ¡  slow ¡microprocessor ¡  Concurrency-­‑intensive ¡operaWons ¡  low-­‑bandwidth ¡radio ¡  Diversity ¡in ¡applicaWons ¡& ¡plaform ¡  ¡efficient ¡modularity ¡ Support ¡reconfigurable ¡hardware ¡and ¡sobware ¡  limited ¡memory ¡   limited ¡hardware ¡parallelism ¡  ¡CPU ¡hit ¡by ¡many ¡interrupts! ¡  manage ¡sleep ¡modes ¡in ¡hardware ¡components ¡ 13 ¡ 14 ¡ TinyOS ¡SoluGons ¡ Example: ¡Surge ¡  Efficient ¡modularity ¡ ApplicaWon ¡= ¡scheduler ¡+ ¡graph ¡of ¡components ¡  Compiled ¡into ¡one ¡executable ¡  Only ¡needed ¡components ¡are ¡complied/loaded ¡ ¡   Concurrency: ¡event-­‑driven ¡architecture ¡ Main (includes Scheduler) Application (User Components) Actuating Sensing Communication Communication Hardware Abstractions Modified from D. Culler et. Al., TinyOS boot camp presentation, Feb 2001 15 ¡ 16 ¡ Two-­‑level ¡Scheduling ¡ Coverage ¡of ¡a ¡Radio ¡in ¡Jolley ¡  Events ¡handle ¡interrupts ¡  Interrupts ¡trigger ¡lowest ¡level ¡events ¡ RSS predictions using wall − class model (Jolley) Coverage using wall − class model (Jolley) − 0 9  Events ¡can ¡signal ¡events, ¡call ¡commands, ¡or ¡post ¡tasks ¡ 0 − 10 − 90  Tasks ¡perform ¡deferred ¡computaWons ¡ 9 0 − 85 8 5 − 20 − − 1 1 0 9 − 9 − 85 − − 30 9 0 0 − 80 − 90 − −  Interrupts ¡preempt ¡tasks ¡and ¡interrupts ¡ 8 − 80 1 − 80 1 1 5 0 9 8 − 0 − 85 5 − 40 − 8 5 8 1 − 70 − 1 1 − − 80 − 50 − 1 8 − 80 Preempt Tasks 0 − 85 1 0 9 − 85 − 70 − 60 POST 8 0 1 − − 80 7 0 − 60 FIFO − − 7 0 6 − 0 − 70 − − 70 5 0 events − − 8 − 70 − 80 0 commands − 50 − 90 commands  Not ¡ circles! ¡ Interrupts  Visible ¡impact ¡of ¡walls ¡on ¡predicted ¡coverage ¡areas ¡ Time Hardware 17 ¡ 18 ¡