Dynamischer Austausch von Komponenten in TinyOS

Sensornetze und Sensornetzanwendungen sind ein sehr aktives Forschungsgebiet, das von zahlreichen Forschergruppen in verschiedenen Arbeitsbereichen vorangetrieben wird. Mit der fortschreitenden Entwicklung der verfugbaren Hard- und Softwarelosungen wird eine wachsende Anzahl unterschiedlichster Anwendungen moglich. Die zunehmende Komplexitat der Anwendungen und gleichzeitig steigende Erwartungen an die Laufzeit der Systeme sorgen dabei fur einen steigenden Bedarf an Losungen, die dynamische Aktualisierungen der Anwendungsprogramme wahrend des Betriebs ermoglichen. Ansatze zur Aktualisierung des Anwendungscodes mussen schonend mit den beschrankten Ressourcen der Sensorknoten umgehen. Gleichzeitig sollten die Update-Mechanismen eine moglichst einfache und flexible Umgestaltung der Funktionalitat der Sensorknoten ermoglichen. In dieser Arbeit wird mit FlexCup ("FLEXible Code UPdates") ein System vorgestellt, das als Teil des TinyCubus-Projektes den dynamischen Austausch von Komponenten in Sensornetzen ermoglicht, die auf dem TinyOS-Betriebssystem aufbauen. Anstatt im Falle von Aktualisierungen den vollstandigen Anwendungscode neu zu ubertragen, zerteilt FlexCup die Anwendungen in mehrere Komponenten und ubertragt nur den Programmcode geanderter Komponenten. Die Integration geanderter Komponenten in die Anwendungen geschieht mit Hilfe von Metadaten, die auf den Sensorknoten gespeichert und zusammen mit neuen Komponenten ubertragen werden. Die Funktionalitat von FlexCup wird von mehreren Einzelanwendungen realisiert, die in dieser Arbeit ausfuhrlich vorgestellt werden. Der FlexCup-Analyzer analysiert die Komponenten der Anwendungen und generiert die benotigten Metadaten. Der FlexCup-Linker ist fur die dynamische Integration der Komponenten in den Programmcode der Sensorknoten zustandig. Die Aufgabe des FlexCup-Bootloaders ist anschliesend die Installation des geanderten Anwendungscodes. Ein Vergleich von FlexCup mit zwei verwandten Ansatzen aus der Literatur zeigt, dass FlexCup identische Codeaktualisierungen bis zu achtmal schneller erledigt und dabei in manchen Fallen mit nur einem Achtel des Energieverbrauchs der anderen Ansatze auskommt. Am Ende dieser Ausarbeitung werden die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst, und es erfolgt ein Ausblick auf mogliche Erweiterungen und zukunftige Entwicklungsmoglichkeiten des FlexCup-Systems.