Application interface for wireless sensor networks

Abstract

Low-power Wireless Sensor Networks (WSN) are an emerging ad-hoc technology targeted for measuring physical environment. A low-power WSN consists of a large number of small devices with computing, sensing and wireless communication capabilities. These WSN nodes are inherently resource-constrained in the sense that they are battery operated and have limited processing power, memory and communication bandwidth. The nodes organize themselves autonomously to a multihop communication network, after which they operate independently sensing, processing, and exchanging data as well as acting according to the collected data content. WSN users are entities outside the WSN, who access the network through specific gateway nodes using client devices that execute external WSN applications. WSNs have numerous potential application domains including environmental monitoring, precision agriculture, surveillance, building automation, traffic and parking monitoring and healthcare. WSN is an active research topic. In the thesis, the design and implementation of an application interface for wireless sensor networks was presented. The design consists of two interfaces and a transport layer protocol for WSNs. The implementation and application cases showed that the design is feasible on low-power, resource-constrained TUTWSN nodes. The implementation provided a well-defined interface to TUTWSN, which facilitated the development of external applications. Attribute-based queries were enabled by making each node aware of its location and capabilities using a set of profiles. Further, the implementation made TUTWSN extensible with new sensor types and application software, while maintaining compatibility with existing ones.

AB3:Pientehoiset, langattomat sensoriverkot ovat uusi, kehittymässä oleva ad-hoc-verkkoteknologia, joka on suunnattu ympäristön mittaukseen. Ne koostuvat suuresta määrästä pieniä laitteita, joissa on sulautettu tietokone, antureita ja radiolähetin langattomaan kommunikointiin. Nämä sensoriverkon asemat ovat rajoittuneita kyvyiltään. Ne toimivat paristoilla, niiden laskentateho on pieni, muistia on vähän ja tiedonsiirron kaistanleveys on kapea. Asemat järjestäytyvät automaattisesti usean hypyn tietoliikenneverkoksi, minkä jälkeen ne toimivat itsenäisesti aistien, käsitellen ja vaihtaen dataa. Ne voivat myös reagoida ympäristön tapahtumiin. Langattoman sensoriverkon käyttäjät ottavat yhteyden verkkoon erityisten gateway-asemien kautta erillisellä päätelaitteella ja ulkoisella sovellusohjelmalla. Langattomilla sensoriverkoilla on lukuisia mahdollisia sovellusalueita, kuten ympäristön monitorointi, maanviljelys, taloautomaatio, tilojen valvonta, liikenne- ja pysäköinninvalvonta ja terveydenhuolto. Diplomityössä esitellään langattomien sensoriverkkojen sovellusrajapinnan suunnittelu ja toteutus. Suunnitelma koostui kahdesta rajapinnasta ja siirtokerroksen protokollasta langattomille sensoriverkoille.