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

SEP'10 Lastenheft
Verteilte Kontextverarbeitung

Einleitung

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. Hierzu verfügt ein Sensorknoten in der Regel über einen oder mehrere Sensoren, die verschiedene physikalische Phänomene aufnehmen können. Typische Beispiele sind die Temperatur, Helligkeit, Luftfeuchtigkeit oder auch komplexere Datenströme wie Audio bzw. Video.
Für Anwendungen im Bereich der ubiquitären Systeme allerdings steht nicht das reine Beobachten der Umgebung im Vordergrund. Vielmehr ist man daran interessiert, Anwendungen auf die durch die Sensoren beobachtbare Situation reagieren zu lassen. Um dies zu erreichen, muss aus den Sensordaten Information über den Zustand der Umwelt, den Kontext, abgeleitet werden. Diese Ableitungsprozessen können komplexe Berechnungen erfordern. Eine Möglichkeit, um Kommunikationsoverhead zu vermeiden und Reaktivität und Robustheit des Gesamtsystems zu gewährleisten, ist, den Ableitungsmechanismus als verteiltes System zu implementieren. In einem solchen System können Sensorknoten ohne Kommunikation mit einem zentralen Server direkt, lokal und in veränderbarer Konstellation auf Ereignisse reagieren.
Im SEP soll Lokation als Beispiel für einen wichtigen Kontextparameter untersucht werden. Ziel ist es, eine Anwendung zu erstellen, in der Sensorknoten eine Reaktion produzieren in Abhängigkeit davon, wie weit im Netzwerk sie von einem messbaren Ereignis sind.

Zielsetzung

Im Rahmen des SEP soll eine Anwendung zur verteilten Lokationsbestimmung aus Sensordaten realisiert werden.

Ziele des Projektes:

  • Realisierung eines verteilten Systems auf einem realen oder simulierten Netz von Sensorknoten
  • Implementation eines gegebenen Algorithmus zur Lokationsbestimmung in dem verteilten System
  • Programmierung einer Interaktionsschnittstelle
  • detaillierte Validierung des Systems
Zur Konkretisierung fokussieren wir das folgende einfache Szenario, wobei die Endanwendungen nicht zur Zielsetzung gehören
  • Sensorknoten mit Erschütterungssensor werden in einem Raum oder auf einer Fläche ausgelegt
  • Derjenige Sensorknoten, der der Quelle einer Erschütterung am nächsten ist, sendet seine ID als Lokation der Quelle
  • Endanwendungen (Aktuatoren) nahe der Quelle werden aktiviert.

Einsatz

Ubiquitäre Technologie folgt der Idee für jeden immer und überall einsetzbar zu sein. Daraus ergibt sich eine große Bandbreite von Einsatzgebieten.

  • Anwendungsbereiche: Alltag
  • Zielgruppen: Benutzer der Endanwendungen ohne technische Sachkenntnis, Benutzer der Testumgebung sind Studenten
  • Betriebsbedingungen: wenig vorhersehbar

Vorgaben

Zur Bearbeitung der Aufgaben stellt das Institut die folgenden Möglichkeiten zur Verfügung, wobei die Teilnehmer sich zu Beginn des SEP für eine der zwei Varianten entscheiden. Die Ziele und Interaktionsmöglichkeiten sind dementsprechend auch leicht verschieden.

Hardware

  • Sensorknoten mit Jennic 5139
  • Voraussetzung: gute Kenntnisse in C
  • Interaktion: manuelle Interaktion mit Knoten
  • Ziel: Lokationsbestimmung durch Knoten

Simulation

  • Simulatoren: JiST/SWANS oder OPNET
  • Voraussetzung: gute Kenntnisse in: Java (JiST) oder C (OPNET), GUI-Programmierung
  • Interaktion: graphische Interaktion
  • Ziel: Lokationsbestimmung mit graphischer Interaktion

Aufgaben im Detail

Umsetzung der Lokationsbestimmung

  • Definition des verteilten Systems auf Basis eines vorgegebenen Algorithmus
  • Spezifikation des Testszenarios
  • Definition eines Kommunikationsprotokolls zum Austausch von Daten zwischen den Knoten
  • Implementation von Kommunikations-Modulen
  • Implementation des verteilten Algorithmus

Realisierung von Interaktionstools

  • Entwurf eine Interaktionsschnittstelle für das systematische Testen:
    • Hardware: Experiment-Vorstudie, experimentelle Untersuchung von Randbedingungen, Sammeln von Testdaten
    • Simulator: Spezifikation und Implementation einer graphischen Oberfläche zum Testen, Erstellen/Importieren von Testdaten
  • Entwurf geeigneter Experimente zum Testen von Kommunikation, Reaktivität und Robustheit
  • Speichern und Laden von Testserien, Annotationen, und Statistiken

Evaluation

  • Experimentelle Verifikation der entwickelten Software
  • Dokumentation der ermittelten Ergebnisse


aktualisiert am 08.03.2010, 19:27 von Dr. Hedda Schmidtke
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