Desarrollo de aplicaciones para redes de sensores inalámbricas: un enfoque dirigido por modelos

Abstract

[SPA] El desarrollo de software para redes de sensores inalámbricas implica que las personas que lo lleven a cabo dispongan de unos determinados conocimientos sobre esta tecnología. Como consecuencia, se restringe el conjunto de desarrolladores potenciales a sólo los programadores que se hayan formado adecuadamente para este fin. Esto impide que las personas que hacen uso de las redes de sensores como medio auxiliar para la realización de estudios científicos o relacionados con la Productividad de un proceso (éstos suelen tener unos conocimientos más enfocados hacia áreas como por ejemplo la biología, la geología o la agricultura) puedan desarrollar sus propias aplicaciones software. La propuesta que esta Tesis hace al respecto consiste en un nuevo método de desarrollo de software para redes de sensores, basado en el Desarrollo de Software Dirigido por Modelos (DSDM), el cual permite la descripción de aplicaciones mediante conceptos sencillos y la generación de código ejecutable a partir de las descripciones. Gracias a esto, para el desarrollo de software para redes de sensores, no sólo se elimina la necesidad de dar formación adicional al personal implicado sino que además se simplifica considerablemente su elaboración. El DSDM, también conocido como MDE (Model Driven Engineerieng), se basa en el uso de modelos como pieza fundamental de todo el proceso de desarrollo de software. Haciendo uso de él, la descripción de una aplicación realizada a alto nivel de abstracción genera un modelo que se va transformando sucesivamente a modelos con un nivel de abstracción menor. Cuando finalmente se obtiene un modelo con un nivel de abstracción similar al de una plataforma de ejecución concreta (por ejemplo un sistema operativo con su propio lenguaje de programación) se ejecuta una nueva transformación que, a partir de cada uno de los elementos del modelo, obtiene código ejecutable por la plataforma. En esta Tesis se ha implementado una herramienta que lleva a cabo este enfoque. Cuenta con un lenguaje gráfico que permite modelar aplicaciones basadas en redes de sensores, así como con niveles intermedios a los que automáticamente se transforman las descripciones de las aplicaciones. El código se genera para el sistema operativo TinyOS haciendo uso de su lenguaje de programación nesC, para el que se pueden obtener aplicaciones que permiten desde la monitorización de datos (y respuesta ante determinadas situaciones) hasta otras como por ejemplo seguimiento de objetos.

[ENG] Developing software for wireless sensor networks is a task that requires certain technical knowledge about this technology. As a consequence, the potential pool of developers is constrained to those programmers who have the proper formation. This fact prevents people making use of sensor networks as an auxiliary tool for their scientific or production-related studies (who typically have a formation focused on areas such as biology, geology or agriculture) from being able to develop their own software applications. To this regard, the proposal of this PhD Thesis consists in a new software development method for wireless sensor networks, based on MDE (Model Driven Engineering), which enables the description of applications by using simple concepts and the generation of executable code form these descriptions. With this approach, there is no need of acquiring additional technical skills and, also, the development of applications is considerably simplified. Model Driven Engineering is based on the use of models as the key artefact in the whole software development process. By using MDE, the high-level description of an application generates a model which is successively transformed to models with a lower abstraction level. When a model with an abstraction level equal to a concrete execution platform (for example an operating system with its own programming language) is finally achieved, a new transformation is run which, for each of the elements in this last model, obtains executable code for the target platform. Among the results of this PhD Thesis, a tool following this approach for sensor networks software development has been implemented. This tool disposes of a graphical language for describing sensor network based applications, as also of several intermediate levels of models to which the descriptions are automatically transformed. It generates code for the TinyOS operating system in the form of programs written with its programming language nesC. These programs may perform tasks varying from data acquisition and monitoring (as also the execution of responses to certain situations) to some others such as object tracking.