Seminar Kommunikation und Multimedia: "Advanced Topics in Wireless Sensor Networks"

Die Entwicklung von VANETs wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, u.a. dem Wunsch nach fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystemen und Sicherheitsanwendungen wie Unfallvermeidung. Aufgrund der teilweise sehr unterschiedlichen Anwendungsziele gibt es keine einheitlichen Anforderungen fuer die Fahrzeugkommunikation. In der Forschung werden daher oft generische Metriken zur Bewertung der Verbindungsqualitaet, z.B. Paketankunftsraten, eingesetzt. Diese sind jedoch moeglicherweise ungeeignet oder ergeben nur in bestimmten Faellen eine brauchbare Bewertungsgrundlage.

In dieser Arbeit soll ein Ueberblick ueber den Stand der Forschung bzgl. spezifischer Kommunikationsanforderungen an VANETs gegeben werden und mit typischen, generischen Metriken verglichen werden.

• Communication Requirements for Crash Avoidance

In dieser Arbeit sollen verschiedene Verfahren zur Synchronisierung von Uhren auf Sensorknoten vorgestellt werden. Dabei ist zu erläutern, welche Vor- bzw. Nachteile die jeweiligen Verfahren mit sich bringen und in welchen Szenarien diese eingesetzt werden können.

• Clock Synchronization for Wireless Sensor Networks: A Survey

Verschlüsselung von Daten bei der Übertragung gehört im täglichen Leben mittlerweite zum Standardvorgehen. Grundlegende Schlüsselaustauschmechanismen zur asynchronen Verschlüsselung wurden jedoch für Desktop- bzw. Server-Systeme entwickelt und basieren meistens auf der aufwändigen Berechnung von möglichst großen Primzahlen. In drahtlosen Sensornetzen können solche Verfahren aufgrund der beschränkten Rechenleistung nicht oder nur mit verhältnismäßig großem Aufwand (Zeit, Energie) verwendet werden.

In dieser Arbeit sollen Ansätze und aktuelle Forschung zu Verschlüsselungsmechanismen in drahtlosen Sensornetzen präsentiert werden, wobei auch auf dem Schlüsselaustausch eingegangen werden soll.

• TinyKey: A light-weight architecture for Wireless Sensor Networks securing real-world applications
• Design of robust and secure encryption scheme for WSN using PKI (LWT-PKI)
• An improved AES-ECC hybrid encryption scheme for secure communication in cooperative diversity based Wireless Sensor Networks

Ein Ziel der WSN Commuity sind größere Netze: Mehr Geräte, mehr Anwendungen, Netzwerkknoten überall. Mehr Nodes auf engen Raum liefern potentiell mehr Informationen. Aber die Kommunikation wird schwieriger. Das Aufteilend es Kanals via T/C/FDMA etc. wird schwieriger, und irgendwann ist der Punkt erreicht, wo sich auf diese Weise kaum noch sinnvolle Daten in hinreichender Zeit von allen Knoten übertragen lassen. Was tun? Ein Ansatz ist, alle gleichzeitig senden zu lassen, aber die Modulation so geschickt zu wählen, dass das kombinierte Signal sinnvolle Informationen enthält.

• Collective Communication for Dense Sensing Environments

Es ist geplant, dass drahtlose Sensornetzwerke insbesondere zur Überwachung und Beobachtung der Umgebung eingesetzt werden. Zum diesem Zweck ist es in der Regel erforderlich, dass die von den Sensoren gesammelten Daten zu einem oder mehreren zentralen Punkten (sog. Senken) übermittelt werden. Dort werden sie dann je nach Anwendungszweck gespeichert, ausgewertet oder einem menschlichen Operator zur Begutachtung vorgelegt. In abgelegenen Netzen ist die Verbindung der Sensoren mit der Senke unter Umständen mit vielen Zwischenknoten (Intermediate Nodes) verbunden, diese Kosten Geld und Energie.

Sog. Data Mules (Mobile Ubiquitous LAN Extensions) sammeln Daten an einem Punkt ein und bewegen sich dann zu einem anderen Punkt, wo sie die Daten wieder abliefern. Die Bewegung kann dabei explizit (ein Robotor) oder parasitär (in der Tasche eines Menschen) erfolgen. Diese Technik erlaubt es, weit entfernte Netze an Senken anzubinden ohne viel Infrastruktur installieren zu müssen.

In dieser Arbeit soll es darum gehen, wie der Stand der Dinge im Bereich Data Mules in drahtlosen Sensornetzwerken (WSNs) ist. Zunächst soll erarbeitet werden, was Data Mules genau tun. Anschließend ist zu erarbeiten, welche Entwicklungen es zum Thema Data Mules gegeben hat. Abschließend ist eine Übersicht über Projekte und praktische Erfahrungen mit Data Mules zu geben.

• Data MULEs: Modeling a Three-tier Architecturefor Sparse Sensor Network
• DTN - The State of the Art