TU BRAUNSCHWEIG
| Carl-Friedrich-Gauß-Fakultät | Informatik
Informatikzentrum

Softwareentwicklungspraktikum - Collaborative transmission in wireless sensor networks

Semester Sommersemester 2009 [ Andere Semester: Sommer 10 · Sommer 08 · Sommer 07 ]
IBR Gruppe(n) DUS (Prof. Beigl)
Art Praktikum
Dozent
Photo Prof. Dr.-Ing. Michael Beigl
Ehemaliger Abteilungsleiter
michael[[at]]teco.edu
+49 721/608417-00
Assistent
Photo Dr. Stephan Sigg
Researcher DAAD
sigg[[at]]ibr.cs.tu-bs.de
+49 531 3913249
Beginn 30.03.2009
Scheinerwerb Das Praktikum gilt als erfolgreich bestanden, wenn ein - nach der Aufgabenstellung - lauffähiges Programm und eine angemessene Dokumentation (Javadoc/Doxygen) abgegeben wurden. Der Quellcode ist mit Kommentaren zu versehen, so dass jederzeit eine aktualisierte Version generiert werden kann.
Inhalt In dieser Lehrveranstaltung soll das strukturierte Vorgehen bei der Implementierung eines kleinen Projekts erlernt werden. Die Grundlagen der Vorlesung Software Engineering (=Softwaretechnik) sind dabei anzuwenden.
Termin(e)
[ Kalender abonnieren | Kalender herunterladen ]
Datum Beschreibung
30.03.2009, 16:00 Uhr Einführung in die Aufgaben, Organisatorisches, etc. (IZ Raum 119)

Motivation

Netze aus drahtlos kommunizierenden Sensorknoten (Wireless Sensor Nets - WSNs) können Messdaten aus einer überwachten Region bereitstellen. Ein Sensorknoten nimmt Daten zu Umgebungsparametern auf und publiziert diese. Die Reichweite der Knoten ist jedoch durch die verwendete Hardware und insbesondere durch durch eingeschränkte Energie-ressourcen stark eingeschränkt. Um die Reichweite eines Sensornetzes trotzdem auszuweiten, können strategien zum kollaborativen Senden zwischen den Knoten in einem Sensornetz implementiert werden. Die sendenden Knoten nutzen dabei die konstruktive Interferenz aller Sendesignale um eine höhere Reichweite zu ermöglichen. Erste Arbeiten hierzu haben gezeigt, dass es möglich ist, einfache Informationen wie die Anzahl der sendenden Knoten auch über ein Vielfaches der üblichen Sendereichweite hinaus zu übertragen. Es ist leicht einsichtig, dass kollaboratives Senden ein Black-Box-Optimierungsproblem ist, welches mit evolutionären Verfahren gelöst werden kann. Bereits ein sehr einfacher evolutionärer Algorithmus, der (1+1)-EA (Populationsgröße und Nachkommenpopulationsgröße jeweils 1) ist geeignet, das Optimierungsproblem auch unter realen Bedingungen (Mehrwegeausbreitung, Pfadverlust, Rauschen) zu lösen.

Verwendete Hard- und Software

USRP Software defined radio

Das 'Universal Software Radio Peripheral' (USRP) ist ein Board zur Entwicklung von software defined radio hardware. Über dieses Board können verschiedene Tochterboards (daughtherboards) angesprochen werden, die die eigentlichen Sende- und Empfangs- Funktionen implementieren.
Jedes USRP-Board kann maximal zwei Tochterboards steuern. Die Sendesignale können unter Anderem bezüglich Frequenz, Amplitude, Phase aber auch bezüglich der verwendeten Modulation modifiziert werden. Die möglichen Frequenzbereiche werden jedoch durch die verwendeten Tochterboards vorgegeben.
Über eine USB-Schnittstelle kann das USRP von einem Rechner aus gesteuert, sowie die empfangenen Daten ausgewertet werden.

GNU radio

Die USRP-Platform kann über die GNU Radio software angesprochen und gesteuert werden. Mit Hilfe von GNU radio soll es einem Programmierer mit vergleichsweise geringen Vorkenntnissen auf dem Bereich der Funkübertragung ermöglicht werden, das Frequenzspektrum auf intelligente Weise zu nutzen.
Durch eine umfangreiche Dokumentation zum Zusammenspiel mit der USRP-Hardware wird der Einstieg zum Programmieren eines software defined radio erleichtert.
Als Programmiersprache wird C++ verwendet.

Aufgabenstellung

Im Rahmen des SEP im Sommersemester 2009 werden die Studenten die kollabrorative Übertragung zwischen einem Sensornetz und einem entfernten Empfänger umsetzen. Für die Implementierung wird ein am Lehrstuhl vorhandenes software defined radio (Ein über Software ansteuerbarer Sender/Empfänger) mittels gnu radio programmiert.

Die fertige Implementierung soll

  • in der Lage sein, identisches Sendesignal von beliebig vorsynchronisierten Sendern zu einem beliebig und nicht bekannt positionierten entfernten Empfänger synchronisieren
  • Synchronisierung ausschließlich anhand eines Empfänger-Feedbacks erlauben
  • zur Synchronisation keine Kommunikation zwischen den sendenden Knoten erfordern
  • Bewegung des Empfängers durch Anpassen der einzelnen Sendesignale ausgleichen

Organisatorisches

  • Sämtliche Abgaben (abgesehen von Quellcodes) bitte sowohl in schriftlicher Form (Ausdruck), als auch per Email (sigg@ibr.cs.tu-bs.de) abgeben.
  • Zudem ist eine entsprechende Version im SVN abzulegen
  • Eine Mailingliste zum SEP wird eingerichtet.

SEP Dokumente


aktualisiert am 01.03.2010, 11:20 von Dr. Stephan Sigg
printemailtop