パウワウ

PowWow（Power Optimized Hardware and Software Framework for Wireless Motes）は、IRISA / INRIAのCairnチームによって開発された無線センサーネットワーク（WSN）モートです。このプラットフォームは現在、 IEEE 802.15.4規格の無線トランシーバーとMSP430 マイクロプロセッサをベースにしています。他のモートシステムとは異なり、PowWowは非常に高いエネルギー効率を実現する独自の機能を備えています。^[¹^]

MAC層は、受信側によって開始される非同期ランデブー方式に基づいている。
電力管理、周波数と電圧のスケーリング、低消費電力のためのFPGAコプロセッシングなどのアーキテクチャおよび回路レベルの最適化が実行されました。
ソフトウェアスタックは非常に軽量 (5 KB) で、イベント駆動型プログラミングを使用しており、現在は Contikiの Protothread ライブラリから派生しています。

ハードウェア

出典: ^{[ 2 ]}

PowWow ハードウェアプラットフォームは、MSP430マイクロコントローラを含むマザーボードと、無線トランシーバボード、コプロセッシングボード、いくつかのセンサーおよびエネルギーハーベスタボードなどのその他のドーターボードで構成されています。

処理マザーボード

TI MSP430低消費電力マイクロコントローラ
MSP430F1612バージョン、8MHzクロック
55 KBのフラッシュメモリ、5 KBのオンチップRAM
アクティブモードでは1 MHz、2.2 Vで330uA、スタンバイモードでは1.1uA
延長用のP1、P2コネクタ
JTAG、RS232、I2Cインターフェース

ラジオボード

TI CC2420 RFトランシーバー
- デジタル直接拡散スペクトル拡散ベースバンドモデム
- シングルチップ 2.4 GHz IEEE 802.15.4 準拠
- 拡散利得9 dB、データレート250 kbit/s
パケット処理、データバッファリング、バースト転送、データ暗号化、データ認証、クリアチャネル評価、リンク品質表示、パケットタイミング情報のハードウェアサポート

コプロセッシングボード

マザーボードのP1、P2コネクタにコプロセッシングボードを追加できます。このボードは、動的な電圧スケーリングとハードウェアアクセラレーションを提供し、ネットワークのエネルギー効率を向上させます。

電源モード管理（PMM）
- ウェイクアップ期間用の低消費電力プログラマブルタイマー
- MAX6370、8uA
動的電圧および周波数スケーリング（DFVS）
- プログラム可能なクロック
  - LTC6930、490uA
  - 8MHzを1/128で割る
- プログラマブルDC/DCコンバータ
  - TPS62402/TPS61030
FPGAコプロセッシング
- Actelの低消費電力 Igloo FPGA
- AGL125: 130 nm、125 kgate、32 kbits オンチップ RAM、1 kbits フラッシュ、クロック管理用の PLL。
- 供給電圧0～1.65V
- 消費電力: スリープ、フリーズ、実行モードで 2.2 uW、16 uW、1 ～ 30 mW
- 例えば、FPGAに実装されたリンク層用のビタビデコーダは5mWを消費する。

ネットワーキング

MAC層: プリアンブルサンプリングプロトコル

PowWowは、カリフォルニア大学バークレー校が提案したRICER ^{[ 3 ]}プロトコルを用いて、無線受信（RX）モードでの時間を短縮します。このプロトコルは、潜在的な受信機からのウェイクアップビーコンによって開始される周期的なランデブーで構成されています。この方法により、ノードはほとんどの時間スリープ状態になり、消費電力を節約できます。

マルチホップルーティング
地理的ルーティング

PowWow はシンプルな地理的ルーティングプロトコルを使用します。

- 各ノードは（x,y）座標を持つ
- ホップ伝送の次のノードは、宛先に最も近い隣接ノードから選択される。

ユークリッド距離の意味で

隣接テーブル管理
- 隣接ノードとは、あるノードの無線範囲内にあるノードである。
- 近隣住民は電源投入時と定期的に発見される
伝送モード
- 放送
  - {neighbors}への直接送信、ACKなし
- 洪水
  - すべてのネットワークノードにパケットをブロードキャストする（ACKなし）
- ACK あり/なしの直接ホップ
  - ACKの有無にかかわらず特定の近隣に直接送信する
- 堅牢なマルチホップ
  - ネットワーク内の特定のノードへのマルチホップ伝送
  - 各ホップはACK付き
  - ノードアドレスを使用する

ソフトウェア

PowWowソフトウェアディストリビューションは、プロトコル層（PHY、MAC、LINK、NET、APP）に体系化されたAPIを提供します。このソフトウェアは、複雑なステートマシンや完全なマルチスレッドを必要とせずに、シーケンシャルな制御フローを提供する Contikiのプロトスレッドライブラリに基づいています。

メモリ効率: 6 KB (プロトコル層) + 5 KB (アプリケーション)
無線による再プログラミング（そしてすぐに再構成）

開発ツール

現在はIAR Embedded Workbenchをベースにしている
MSP430用のgccによるコンパイルも可能
エネルギー推定方法論^{[ 4 ]}

可用性

PowWowの最初のバージョンは2009年7月にリリースされました。PowWow V1には、マザーボード、無線ボード、ソフトウェアが含まれています。コプロセッシングボードの最初のプロトタイプは現在入手可能ですが、まだ配布されていません。PowWow V2は現在開発中です。

PowWow は、GPL ライセンスに基づくオープンソースハードウェアおよびオープンソースソフトウェアとして提供されます。

外部リンク

公式サイト

出典

^ O. Berder、O. Sentieys. Powwow：無線モート向け電力最適化ハードウェア／ソフトウェアフレームワーク。超低消費電力センサーネットワーク（WUPS）ワークショップ論文集（コンピューティングシステムアーキテクチャ国際会議（ARCS 2010）併催）、229～233ページ、ドイツ、ハノーバー、2010年2月。
^ 「PowWow Hardware」。 2011年8月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年3月26日閲覧。
^ Lin, E.-YA, Rabaey, JM, Wolisz, A. : 高密度無線センサーネットワークのための電力効率の高いランデブー方式. IEEE国際通信会議論文集, パリ, フランス, 2004年6月.
^ MM Alam、O. Berder、D. Menard、T. Anger、O. Sentieys. WSNノードの正確なエネルギー分析のためのハイブリッドモデル。EURASIP Journal on Embedded Systems、2011年。

[1] O. Berder、O. Sentieys. Powwow：無線モート向け電力最適化ハードウェア／ソフトウェアフレームワーク。超低消費電力センサーネットワーク（WUPS）ワークショップ論文集（コンピューティングシステムアーキテクチャ国際会議（ARCS 2010）併催）、229～233ページ、ドイツ、ハノーバー、2010年2月。

[2] 「PowWow Hardware」。 2011年8月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年3月26日閲覧。

[3] Lin, E.-YA, Rabaey, JM, Wolisz, A. : 高密度無線センサーネットワークのための電力効率の高いランデブー方式. IEEE国際通信会議論文集, パリ, フランス, 2004年6月.

[4] MM Alam、O. Berder、D. Menard、T. Anger、O. Sentieys. WSNノードの正確なエネルギー分析のためのハイブリッドモデル。EURASIP Journal on Embedded Systems、2011年。

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