Ubiquitous Computing Vorlesung - ibr.cs.tu-bs.de · PDF file . Michael Beigl Ubicomp, Wintersemester 06/07 1-2 Aufgabe Aufwandserstellung Für das ... 499 1,83 € 500 + 1,66

Vorlesung WiSe 2006/07Ubiquitous ComputingÜbung 3

Michael BeiglTU BraunschweigInstitute of Operating Systemsand Computer Networkswww.ibr.cs.tu-bs.de/dus

Michael Beigl Ubicomp, Wintersemester 06/07 1-2

Aufgabe

AufwandserstellungFür das Praktikum: insbesondere Entwicklungszeit beachten▫ Berechnen Sie die Ihre verfügbare Zeit während des

Praktikums▫ Berechnen Sie die Entwicklungszeit mit Docomo▫ Auswahl geeigneter Technologien, so dass die

Kalkulation aufgeht

Für ein Produkt▫ Schätzen Sie die Anzahl der Kunden▫ Berechnen Sie die benötigte Entwicklungszeit▫ Wählen Sie entsprechend geeignete Technologien aus▫ Schätzen Sie ihren Gewinn▫ Beachten Sie den Markteintritt


Aufgabe Zusammenfassung/ Hausaufgaben!

Separate ErstellungAufwand Praktikum▫ Zeiten, Kosten: SW (COCOMO), HW (HW-NRE), Laufzeit/Energiebilanz▫ Ausgewählte Technologie: Aktuell: Rechenplattform (Prozessor etc.),

Kommunikation, Energieversorgung▫ Sensorik, Bedienung nur Ansatzweise, Details später

Kosten Produkt▫ Zeiten, Kosten: SW (COCOMO), HW (HW-NRE), Laufzeit/Energiebilanz▫ Ausgewählte Technologie: Aktuell: Rechenplattform (Prozessor etc.),

Kommunikation▫ Sensorik, Bedienung nur Ansatzweise, Details später

Anleitung: Aufgabenzerteilung, Einzelberechnung für jeweilige Aufgabe (z.B. I/O, interne Logik, Sensoren, Kommunikation)

Jeweils auf Folie: Berechung pro ObjektAuflistung aller notwendigen ParameterAuflistung und Begründung der gewählten Technologie

Aufteilung der Arbeit innerhalb der Gruppe


Prozessoren Auswahl

Entscheidung: Existierendes Komplettmodul / Eigenes Modul8-Bit Microcontroller: Einfach, keine echtes OS, gut für schnelles Erstellen von I/O basierten kleinen Anwendungen, Kommunikationsanbindung unter umständen ProblematischVertreter: PIC Microchip z.B.

PIC12F683 2k Flash, 128byte RAM, 0.87$PIC18F66J15 96k Flash, 4k RAM, 2.74$www.microchip.com

16 Bit Vertreter nur interessant, wenn mehr Rechnenleistung benötigt wird32 Bit Prozessoren: ARM7, ARM9 Cores

ARM7: Supervisor-Bit:▫ Z.B. AT91SAM7S256 $8.70/100 Stück

ARM9: zusätzlich MMU▫ AT91SAM9261 $16.30/100 + ext. Memory (ca. 5-10Euro)


Module

Kabellose SensorknotenParticle: uPart (nur Trasmitter, festgelegte Sensoren): 20-35 Euro, cPart (32k 8051 Core, 19.2-38.4kbit/s): um 40-50 Euro, pPart (128k, 4kRAM, 512k ext., IO etc., 125kbit/s): 120 Euro nur 868,915,315 ISMMotes und Derivate: 160 Euro (128k, 4kRAM oder 64k und 4kRAM, 512k ext., 32kbit/s 868 oder ZigBee 250 kbit/s)

ModuleEthernet: Digi: 35-50 Euro (im Vergleich: Ethernet Controller MAC and 10BASE-T PHY Microchip ENC28J60 3 $, Software-Stack verfügbar)Linux-Embedded-Rechner: 400 Euro, customized 500 Euro (ca. 300 MHz)


Systemaufbau GerätIrComm Kommunikation

Preis MCP2140 (9600)1-25 1.17 26-99 1.17 100-999 1.17 1000-4999 1.14 *5000-9999 1.12

Preis MCP21501-25 3.69 26-99 3.69 100-999 3.69 1000-4999 3.56 *5000-9999 3.52 *

z.B. AVGO HSDL-3005 1 - 9 2,61 € 10 - 99 2,28 € 100 - 249 2,03 € 250 - 499 1,83 € 500 + 1,66 €

Nur senden: IR-LED: ab 0.10, IR-Receiver: 0.20-2 Euro


Signal processing

Mission critical Distributed Small

Computing speed

1GFLOPS 10-100MIPS 1-10MIPS 100000IPS

I/O Transfer 1Gb/Sec 10Mb/Sec 100kb/Sec 1kb/Sec

Memory Size 32 - 128 MB 16 - 32 MB 1 - 16 MB 1 KB

Units Sold 10 - 500 100 - 1000 100 - 10,000 1,000,000+

Development Cost (<NRE)

$20M - $100M $10M - $50M $1M - $10M $100K - $1M

Cost Sensitivity

$1000 $100 $10 $0.05

Initial cycle 3-5 years time 4-10 years 2-4 years 0.1-4 years

Digital Digital except forsignal I/O

~½ Digital content ~½ Digital Single digital chip; restis analog/power

Other possibleexamples in thiscategory:

Radar/SonarVideoMedical imaging

Jet enginesManned spacecraftNuclear power

High-rise elevatorsTrains/trams/subwaysAir conditioning

Automotive auxilliariesConsumer electronics”Smart” I/O

Beispiele Eingebetteter Systeme

Koo96

Interessant für Sensorknoten


Realisierung Sensorknoten-Hardware

ASIC: Application specific Integrated Circuit: Anwendungsspezifische Schaltung

+ sehr effizient, energiesparend, preiswerte Herstellung- hohe Entwicklungskosten, keine Flexiblität, zu geringe Komplexität

FPGA: Field Programmable Gate Array: Programmierbare Logic+ extrem flexibel, sehr niedrige Entwicklungskosten, schnelle Entwicklung- sehr hohe Stückkosten, wenig energiesparendBisher nur für Prototypen wegen Energie, aber neue Technologien!

Embedded-Processoren mit zusätzlicher Beschaltung+ sehr niedrige Entwicklungskosten, hohe Flexibilität, schnelle Entwicklung- Stückkosten hoch, Energieverbrauch mittelAktueller Standard für Sensorknoten

Embedded-Prozessoren mit ASIC+ mittlere Entwicklungskosten- mittlere Flexibilität, Stückkosten, Energieverbrauch mittelMögl. Alternative zu Embedded-Prozessoren mit zusätzl. Beschaltung


Realisierung Sensorknoten-Hardware 2

SoC: System on Chip, Wiederverwendung von Cores (IP-Blöcken) wie Prozessoren, RF-Chips, etc.

+ geringste Stückkosten- niedrige Flexibilität, hohe EntwicklungskostenSystem wird über Bibliotheken „zusammenkompiliert“, freie Cores verfügbar Alternative für sehr große Stückzahlen (>1 Mio)Stand der Technik

System in Package (SiP), Multi-Chip Package (MCP) + geringe Stückkosten, geringe Entwicklungskosten- Cores, gesamte Logik müssen als Waver beziehbar sein, Komplexitätsgrenzen, niedrige Flexibilität, hohe EinrichtkostenAlternative für große Stückzahlen (um 1 Mio)


Kosten und Preis


Kostenrechnung

Vereinfachte Gewinnrechnung

Produktlebensdauer = 2W, Hochpunkt bei W„Time of market“ Eintritt als Dreieck, repräsentiert AbsatzDreiecksfläche = Ertrag

On-time Delayedentry entry

Peak revenue

Peak revenue from delayed entry

Market rise Market fall

W 2W

Time

D

On-time

Delayed

Rev

enue

s ($)

Quelle:Vahid,Givargis


Kostenrechnung

Fläche = 1/2 * Basis * HöheOn-time = 1/2 * 2W * WDelayed = 1/2 * (W-D+W)*(W-D)

Prozent Ertragsverlust = (D(3W-D)/2W2)*100%Beispiel

On-time Delayedentry entry

Peak revenue

Peak revenue from delayed entry

Market rise Market fall

W 2W

Time

D

On-time

Delayed

Rev

enue

s ($)

– Lebenszeit 2W=52 wks, Verzögerung D=4 wks

– (4*(3*26 –4)/2*26^2) = 22%– Lebenszeit 2W=52 wks,

Verzögerung D=10 wks– (10*(3*26 –10)/2*26^2) =

50%Quelle:Vahid,Givargis


NRE und Kostenmetrik

KostenZusammengesetzt aus Anfangskosten (Non-Recurring Engineering costs, NRE) und Kosten für ProduktionKosten für Produktion zusammengesetzt aus Einmalkosten plus Kosten pro EinheitTotalkosten = NRE + Fix_Produktion + #Einheiten * Einheitskosten


NRE und “unit cost metrics”

$0

$40,000

$80,000

$120,000

$160,000

$200,000

0 800 1600 2400

A

B

C

$0

$40

$80

$120

$160

$200

0 800 1600 2400

Num b e r o f units (vo lu m e )

ABC

Num b e r o f units (vo lu m e )

tota

l cos

t (x1

000)

per

pro

duc

t cos

t

Vergleich Technologies pro KostenTechnology A: fix=$2,000, unit=$100Technology B: fix=$30,000, unit=$30Technology C: fix=$100,000, unit=$2

• Aber: Hohes NRE -> oft hoher time-to-market Quelle:Vahid,Givargis

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