Distributed Debugging for Wireless Sensor Networks

1.1 Ausgangslage
Heutzutage sind immer mehr Produkte mit Sensoren ausgestattet, welche Umgebungsinformationen
messen und nahtlos in das Informationsnetz integriert sind. Die einzelnen Sensoren können untereinander Daten ausstauschen und so Synergien nutzen. Dies wird als "Internet of Things" bezeichnet. Sensornetzwerke sind jedoch kompliziert zu programmieren und zu testen, was den
technologischen Fortschritt verlangsamt.
IBM hat mit Mote Runner eine Plattform entwickelt, die es erlaubt wireless Senoren mittels einer Hochsprache (Java / C#) zu programmieren und zu debuggen. Mit der dazugehörenden Simulationsumgebung ist es bedeutend einfacher Sensornetze zu testen. Um das Debugging komfortabler zu machen, war es unsere Aufgabe die Kommunikation der verschiedenen Sensoren graphisch
darzustellen.
1.2 Vorgehen/Technologie
Die Schwierigkeit beim Debuggen grosser Sensornetzwerken besteht darin, versteckte Fehler, wie Protokollverletzungen und Deadlock, zu finden. Grund dafür ist, dass die Sensoren nebenläufig und zum Teil von einander abhängig arbeiten. Unsere Visualisierung sollte deshalb die Radionachrichten
zwischen den Sensoren in einem überschaubaren Raster darstellen. Um verschiedene Probleme der Sensornetzwerke anzugehen, haben wir Werkzeuge entwickelt, um Abstände zwischen Nachrichten zu messen und Details der Netzwerkprotokolle anzuzeigen. Für die Realisierung
eignete sich ein Eclipse Plugin, da bereits andere Teile von Mote Runner darauf aufsetzen. Des Weiteren musste eine Lösung gefunden werden, um auch eigene beziehungsweise nicht integrierte Protokolle grafisch darzustellen.
1.3 Ergebnis
Entstanden ist ein Plugin, das aus mehreren Views besteht. Zum einen werden auf einer fortlaufenden Timeline die gesendeten Pakete der Sensoren visualisiert und nach Bedarf auch deren Empfänger aufgezeigt. Zum zweiten werden nach dem Markieren eines Pakets zusätzliche Infos über den Inhalt des Pakets in einer separaten Ansicht aufgelistet. Zum dritten werden die Sensoren entsprechend ihrer räumlichen Position und Kommunikationspfaden dargestellt.
Die empfangenen Radionachrichten werden analysiert. Je nach Format der Radionachricht wird diese anders dargestellt. Der Parsebaum kann vom Benutzer konfiguriert werden und falls noch kein Parser für sein Netztwerkprotokoll vorhanden ist, kann der Benutzer selber das API für seinen Protokollparser implementieren. Dieser kann in die Applikation eingehängt werden. Mittels eines Wizards wird der Einstieg zum Erstellen des eigenen Parsers erleichtert.