《可穿戴計算：基于人體傳感器網(wǎng)絡(luò)的可穿戴系統(tǒng)建模與實現(xiàn)》 —2.4　BSN框架需求

2.4　BSN框架需求

盡管BSN應(yīng)用多種多樣，但它們會共享一些常見的任務(wù)，而在此之上可以實現(xiàn)特定于應(yīng)用的邏輯。正確而明晰地辨識這些任務(wù)對于實現(xiàn)有效且可用的BSN編程框架至關(guān)重要。

表2.2總結(jié)了對研究項目和技術(shù)原型進行深入分析后的結(jié)果，以確定BSN應(yīng)用程序普遍需要的一組非常重要的任務(wù)集。

表2.2　BSN應(yīng)用程序的常用任務(wù)

表2.2中列出的任務(wù)應(yīng)該由框架提供，用于BSN應(yīng)用程序的開發(fā)，比如通過編程抽象和工具。此外，這樣一個框架應(yīng)該在有效性、效率和可用性等方面滿足特定（功能和非功能）要求，以便確實能夠在開發(fā)時間和應(yīng)用程序編程復(fù)雜性方面投入更少的努力的情況下，就可以開發(fā)出結(jié)構(gòu)良好且有效利用資源的應(yīng)用程序。所生成的源代碼應(yīng)該更易于重用和維護，并且支持通過工具進行應(yīng)用程序管理。對異構(gòu)傳感器平臺的支持也很重要，因此，系統(tǒng)互操作性也是一項重要的需求。最后，隱私和安全是高度重要的要求，因為保護可識別和敏感的數(shù)據(jù)很重要，例如來自生理的、可能與醫(yī)學(xué)相關(guān)的信號方面的數(shù)據(jù)。表2.3列出了上述BSN專用軟件框架的基礎(chǔ)需求。

表2.3　BSN框架需求

1.編程有效性是框架為應(yīng)用程序編程、調(diào)試和測試提供有效而特定支持的能力。在實踐中，它通過編程抽象、軟件工程方法、調(diào)試和測試工具實現(xiàn)。進一步來講：

編程抽象通過提供更高級的功能來幫助開發(fā)人員專注于核心應(yīng)用，前面已經(jīng)討論過。在BSN開發(fā)領(lǐng)域，找到以下四方面內(nèi)容是至關(guān)重要的：①可調(diào)整的傳感器驅(qū)動程序（可能在運行時調(diào)整采樣率、靈敏度和范圍，或者僅啟用/禁用多通道傳感器的某些特定通道），②靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（以處理不同的數(shù)據(jù)類型），③靈活的通信API（不同的應(yīng)用程序在數(shù)據(jù)載荷方面通常需要不同的數(shù)據(jù)包長度和結(jié)構(gòu)），④參數(shù)化處理功能（以便無須對它們的值進行硬編碼即可設(shè)置功能參數(shù)）。

軟件工程方法使用基于組件（類似對象）的方法支持快速BSN應(yīng)用原型設(shè)計。一個軟件框架應(yīng)該提供大多數(shù)應(yīng)用程序通用的預(yù)定義BSN專用組件；這將有助于開發(fā)人員在更短的時間內(nèi)完成原型設(shè)計。這種常用組件的一個例子是用于清理或放大信號的信號濾波器（例如FIR濾波器）、用于減少數(shù)據(jù)傳輸量的特征提取器（例如，平均值、方差、過零點和信號斜率）、作為決策支持工具的分類算法（例如k-NN、決策樹），以及應(yīng)用程序級通信協(xié)議（例如用于節(jié)點/

服務(wù)發(fā)現(xiàn)、故障通知和用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議）。

調(diào)試和測試工具用于驗證正在開發(fā)的應(yīng)用程序的功能是否正確。調(diào)試工具有助于定位已知的錯誤應(yīng)用程序行為的原因，而測試工具則有助于驗證軟件組件的正確性。它們可能包含在開發(fā)環(huán)境里面，并且由模擬器或單步調(diào)試器組成。

2.系統(tǒng)效率用于定性地表示系統(tǒng)在供電、存儲和計算資源管理方面的性能。內(nèi)置的可調(diào)電源管理方案允許對性能、可靠性和系統(tǒng)壽命之間的權(quán)衡進行調(diào)整。電源管理旨在提高BSN壽命，這通常是通過無線電工作周期，傳感器下采樣，或通過禁用無線數(shù)據(jù)傳輸以支持本地存儲等方式實現(xiàn)的。

3.系統(tǒng)互操作性是指利用硬件/軟件技術(shù)，在不同設(shè)備之間實現(xiàn)協(xié)作（即通信、分布式傳感和處理）的能力。舉例來說，互操作性場景包括：①基于不同的硬件架構(gòu)，但使用相同編程語言在設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造以及通信；②同類BSN協(xié)調(diào)器之間的互操作性；③一個系統(tǒng)與異構(gòu)類型設(shè)備互操作的極限能力（例如，通過套接字或XML RPC與Internet進行互通）。在實踐中，可以利用應(yīng)用程序級通信協(xié)議和支持異構(gòu)傳感器和協(xié)調(diào)器設(shè)備的通信適配器來實現(xiàn)它。

4.系統(tǒng)可用性是一種（非功能性）屬性，指的是便于設(shè)計人員、開發(fā)人員和最終用戶使用的系統(tǒng)。它通常由圖形或基于API的BSN管理工具支持，這些工具運行在遠程協(xié)調(diào)器（PC或移動設(shè)備）上。

5.隱私支持是系統(tǒng)保護用戶機密信息的能力。加密和身份驗證功能使得系統(tǒng)能夠保持此類信息機密性，并確保只有經(jīng)過授權(quán)才能擁有訪問權(quán)限。隱私保護是每個實際電子醫(yī)療應(yīng)用的必要條件，并且只有當所有系統(tǒng)層都使用隱私策略時才能有效實現(xiàn)。

至于編程抽象，基于2.3節(jié)討論過的內(nèi)容，似乎沒有任何一個抽象可以被認為是主要的。根據(jù)具體任務(wù)和/或背景，從結(jié)果來看，某種特定的解決方案相比于其他解決方案可能是更好的選擇。它們中的大多數(shù)具有針對特定應(yīng)用環(huán)境而專門設(shè)計的特殊功能，但是對更加通用的用途而言，它們?nèi)狈τ杏玫奶匦浴＠纾跀?shù)據(jù)庫方法的框架為數(shù)據(jù)聚合及查詢提供了高級服務(wù)，但無法用于定義更通用的計算。因此，以數(shù)據(jù)為中心的模型并不適用于需要通過網(wǎng)絡(luò)進行更復(fù)雜的協(xié)作式傳感器數(shù)據(jù)處理的領(lǐng)域。在基于BSN的特定系統(tǒng)環(huán)境下，大多數(shù)這類框架不允許通過網(wǎng)絡(luò)進行分布式數(shù)據(jù)流管理和處理。快速的應(yīng)用程序重配置和平***立性需要用BSN編程范式實現(xiàn)的兩個基本要求。可重編程網(wǎng)絡(luò)是支持快速而有效改變傳感器節(jié)點行為的理想特性。像Deluge［32］和TinyCubus［33］這樣的系統(tǒng)提供了通過無線電直接加載來更新代碼的功能。不過，它們需要使用同類的硬件/軟件平臺；此外，代碼傳輸是耗時且耗電的操作。VM代表實現(xiàn)與平臺無關(guān)行為的典型方法，它允許通過適當?shù)闹噶铋_發(fā)應(yīng)用程序，這些指令由傳感器節(jié)點上運行的VM進行解釋。遺憾的是，這種方法由于在解釋指令過程中的開銷，需要很高計算和存儲資源，而且性能很差。此外，使用提供的指令編寫應(yīng)用程序并不快速，也不夠直觀（例如，Maté提供了超過一百條指令），特別是在應(yīng)用程序需要頻繁更改的情況下。

網(wǎng)絡(luò) 硬件開發(fā)

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內(nèi)容，請聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網(wǎng)站將在24小時內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內(nèi)容，請聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網(wǎng)站將在24小時內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。