주기 및 비주기 태스크의 효율적인 관리를 위한 실시간 센서 노드 플랫폼의 설계

Abstract

본 논문에서는 주기 및 비주기 태스크의 효율적인 관리를 제공하는 실시간 센서 노드 플랫폼을 설계하고 구현하였다. 기존 센서 노드의 소프트웨어 플랫폼은 제한된 센서 노드의 자원을 효율적으로 사용하기 위하여 메모리 및 전력 소비량의 최소화에만 초점을 두었기 때문에 태스크의 실시간성과 빠른 평균 응답시간을 보장하는 실시간 센서 노드의 소프트웨어 플랫폼에는 적합하지 않다. 이에 본 논문에서는 센서 노드의 소프트웨어 플랫폼으로 많이 사용되고 있는 TinyOS 기반에서 태스크의 실시간성과 빠른 평균 응답시간을 보장할 수 있는 기법과 한계를 분석하였으며, 모든 주기 태스크가 마감시한 내에 실행이 완료되는 것을 보장하고 비주기 태스크의 응답시간을 최소화하는 실시간 센서 노드 플랫폼을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 플랫폼은 Atmel사의 초경량 8비트 마이크로프로세서인 Atmega128L이 탑재된 센서 보드에서 구현되었다. 구현된 실시간 센서 플랫폼의 성능을 분석한 결과, 모든 주기 태스크의 마감시한 보장을 제공함과 동시에 향상된 비주기 태스크의 평균 응답시간과 낮은 시스템의 평균 처리기 이용률을 확인할 수 있었다. In this paper, we propose a real-time sensor node platform that efficiently manages periodic and aperiodic tasks. Since existing sensor node platforms available in literature focus on minimizing the usage of memory and power consumptions, they are not capable of supporting the management of tasks that need their real-time execution and fast average response time. We first analyze how to structure periodic or aperiodic task decomposition in the TinyOS-based sensor node platform as regard to guaranteeing the deadlines of ail the periodic tasks and aiming to providing aperiodic tasks with average good response time. Then we present the application and efficiency of the proposed real-time sensor node platform in the sensor node equipped with a low-power 8-bit microcontroller, an IEEE802.15.4 compliant 2.4GHz RF transceiver, and several sensors. Extensive experiments show that our sensor node platform yields efficient performance in terms of three significant, objective goals: deadline miss ratio of periodic tasks, average response time of aperiodic tasks, and processor utilization of periodic and aperiodic tasks.