Wireless Multimedia Sensor Network Platform For Low Rate Image/Video Streaming

Abstract

Aplikasi Wireless Sensor Network (WSN) konvensional secara umumnya mengendalikan data yang bersifat skala seperti suhu, kelembapan, tekanan dan cahaya yang mana ianya sesuai untuk teknologi perhubungan rangkaian yang mempunyai kadar data dan penggunaan kuasa yang rendah seperti piawaian IEEE 802.15.4. Kebolehsediaan kamera complementary metal–oxide semiconductor (CMOS) di pasaran yang memungkinkan selesaian serpih tunggal telah menarik minat pengkaji untuk memajukan WSN. Keunikan penghantaran data multimedia mewujudkan suatu cabaran baru kepada nod penderia yang mempunyai kekangan sumber. Proses penghantaran data secara mentah adalah sangat mahal manakala keupayaan pemprosesan nod penderia meletakkan had yang serius untuk sebarang pemprosesan data multimedia yang sofistikated. Projek ini mencadangkan suatu platform baru untuk aplikasi Wireless Multimedia Sensor Network (WMSN) yang dinamakan nod penderia TelG dan sistem pengendalian WiseOS untuk menyokong operasi nod penderia tersebut. Reka bentuk nod penderia untuk aplikasi WMSN terdiri daripada mikro pengawal model ATmega644PV dari Atmel Co. sebagai unit pemproses, modul XBee sebagai unit komunikasi dan kamera CMOS C328R sebagai unit penderia. Untuk menyembunyikan selok–belok aras rendah nod penderia TelG seperti pengurusan pemproses, ingatan, peranti, polisi penjadualan dan tugas berbilang, WiseOS yang dibangunkan menyediakan application programming interface (API) yang jelas kepada pengembang aplikasi. WiseOS direka bentuk dengan seni bina monolit, terpacu peristiwa dan menggunakan polisi penjadualan first–in first–out (FIFO). Aplikasi kadar data rendah penjurusan video/imej yang dibangunkan menunjukkan bahawa komunikasi berbilang hop untuk kandungan multimedia didalam WMSN menggunakan nod penderia TelG yang disokong oleh WiseOS praktikal untuk digunakan. Kata kunci: Rangkaian penderia tanpa wayar; rangkaian penderia multimedia tanpa wayar; kamera CMOS; sistem pengendalian operasi terbenam; IEEE 802.15.4 Conventional Wireless Sensor Network (WSN) application mainly deals with scalar data such as temperature, humidity, pressure and light, which are very suitable for low rate and low power networking technology such as IEEE 802.15.4 standard. The availability of commercially off the shelf (COTS) complementary metal–oxide semiconductor (CMOS) camera has made a single chip solution possible and consequently fostered researchers to push WSN a step further. Multimedia data delivery unique properties posed new challenges for resourceconstrained sensor networks. Transferring raw data is very expensive while sensor nodes processing power put a serious limitation on it for any sophisticated multimedia processing. This project proposed a new platform for wireless multimedia sensor network (WMSN) namely TelG mote and WiseOS operating system to support the mote operation. The mote design for WMSN consists of ATmega644PV microcontroller from Atmel Co. as its processing unit, XBee module as its communication unit and C328R CMOS camera as its sensing unit. To hide lowlevel details of TelG motes such as processor management, memory management, device management, scheduling policies and multitasking, the developed WiseOS provides a clear application programming interface (API) to the application developer. WiseOS is designed to be monolithic, event–driven and using first–in first–out (FIFO) scheduler policy. The low rate video/image streaming application that was developed shows that multi–hop communication for multimedia content in WMSN using TelG mote supported by WiseOS proved to be practical. Key words: Wireless sensor network; wireless multimedia sensor network; CMOS camera; embedded operating system; IEEE 802.15.4