ArchWiSeN: uma estratégia baseada em modelos para desenvolvimento de aplicações para redes de sensores e atuadores sem fio

Wireless Sensor and Actuator Networks (WSAN) are a key component in Ubiquitous Computing Systems and have many applications in different knowledge domains. Programming for such networks is very hard and requires developers to know the available sensor platforms specificities, increasing the learning curve for developing WSAN applications. In this work, an MDA (Model-Driven Architecture) approach for WSAN applications development called ArchWiSeN is proposed. The goal of such approach is to facilitate the development task by providing: (i) A WSAN domain-specific language, (ii) a methodology for WSAN application development; and (iii) an MDA infrastructure composed of several software artifacts (PIM, PSMs and transformations). ArchWiSeN allows the direct contribution of domain experts in the WSAN application development without the need of specialized knowledge on WSAN platforms and, at the same time, allows network experts to manage the application requirements without the need for specific knowledge of the application domain. Furthermore, this approach also aims to enable developers to express and validate functional and non-functional requirements of the application, incorporate services offered by WSAN middleware platforms and promote reuse of the developed software artifacts. In this sense, this Thesis proposes an approach that includes all WSAN development stages for current and emerging scenarios through the proposed MDA infrastructure. An evaluation of the proposal was performed by: (i) a proof of concept encompassing three different scenarios performed with the usage of the MDA infrastructure to describe the WSAN development process using the application engineering process, (ii) a controlled experiment to assess the use of the proposed approach compared to traditional method of WSAN application development, (iii) the analysis of ArchWiSeN support of middleware services to ensure that WSAN applications using such services can achieve their requirements ; and (iv) systematic analysis of ArchWiSeN in terms of desired characteristics for MDA tool when compared with other existing MDA tools for WSAN.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Redes de Sensores e Atuadores sem Fio (RSASF) são um dos principais componentes de Sistemas de Computação Ubíqua e possuem aplicações em diferentes domínios do conhecimento humano. Devido à complexidade de programar para este tipo de rede, é necessário que os desenvolvedores conheçam especificidades das plataformas de sensores disponíveis, aumentando a curva de aprendizado para o desenvolvimento de aplicações. Neste trabalho, é proposta uma abordagem de Desenvolvimento Dirigido a Modelos, mais especificamente, baseada em Arquitetura Dirigida a Modelos (MDA, do inglês Model-Driven Architecture), para o desenvolvimento de aplicações para RSASF chamada de ArchWiSeN. Essa abordagem visa facilitar a tarefa dos desenvolvedores, através de: (i) uma linguagem específica de domínio para RSASF; (ii) um processo para o desenvolvimento de aplicações para RSASF; e (iii) uma infraestrutura de software composta de artefatos MDA (PIM, PSM e transformações) para dar suporte a este processo. A ArchWiSeN permite a contribuição direta dos especialistas de domínio no desenvolvimento de aplicações para RSASF, sem a necessidade de conhecimento específico de programação nessas redes, e, ao mesmo tempo, permite que especialistas em redes foquem nas características da sua área de especialidade sem a necessidade de conhecimento do domínio da aplicação. Além disso, a ArchWiSeN tem como objetivo permitir que os desenvolvedores possam expressar e validar, em tempo de projeto, os requisitos funcionais e não funcionais (requisitos de desempenho) de suas aplicações, incorporar serviços oferecidos por plataformas de middleware para RSASF e promover o reúso dos artefatos de software desenvolvidos. Dessa forma, propõe-se nesta Tese uma abordagem que compreende todas as etapas de desenvolvimento para RSASF nos cenários atuais e emergentes através de uma infraestrutura MDA. Por fim, foram realizadas avaliações através de: (i) uma prova de conceito, composta de três cenários distintos, realizada através da infraestrutura MDA e do processo de engenharia de aplicação; (ii) execução de um experimento controlado para comparar a ArchWiSeN com os métodos tradicionais para o desenvolvimento de aplicações para RSASF; (iii) análise do suporte a serviços de middleware para garantir que aplicações para RSASF que utilizam tais serviços possam atingir os seus requisitos através do uso das plataformas de middleware suportadas na ArchWiSeN; e (iv) análise sistemática da ArchWiSeN em termos de características desejadas para uma ferramenta MDA além da comparação com outras ferramentas MDA para RSASF existentes.