Seminar Kommunikation und Multimedia: "Opportunistische Netze" (Master)

Das Datenaufkommen in Mobilfunknetzen steigt stetig an, so dass die Netze bereits heute häufig an ihre Kapazitätsgrenzen stoßen. Durch die Nutzung opportunistischer Netze wird ein sogenanntes 'Offloading' möglich. Dabei werden geeignete Daten über beispielsweise WLAN-Hotspots übertragen und so die Mobilfunknetze entlastet.

In dieser Arbeit sollen Offloading-Strategien unter der Nutzung opportunistischer Netze recherchiert und dargestellt werden. Auch sollen mögliche geeignete Anwendungen aufgezeigt werden.

• Mobile Data Offloading through Opportunistic Communications and Social Participation

Unter Wasser werden akustische Netzwerke zur Datenübertragung eingesetzt, die prinzipbedingt mit einer großen Verzögerung, einer geringern Ausbreitungsgeschwindigkeit und einer geringen Datenrate zu kämpfen haben.

In diesem Seminar sollen verschiedene Verfahren zum Medienzugriff, die für solche Netze zum Einsatz kommen, betrachtet und verglichen werden.

• DOTS: A propagation Delay-aware Opportunistic MAC protocol for underwater sensor networks
• ROPA: A MAC Protocol for Underwater Acoustic Networks with Reverse Opportunistic Packet Appending
• BiC-MAC: Bidirectional-Concurrent MAC protocol with packet bursting for underwater acoustic networks
• COPE-MAC: A Contention-based medium access control protocol with Parallel Reservation for underwater acoustic networks

Seit längerem arbeiten Forscher an der praktischem Umsetzung von opportunistischen Netzen. In dieser Arbeit soll Software vorgestellt und verglichen werden, die es ermöglicht solche Netze zu realisieren.

• DTN Research Group - Code

In klassischen Netzwerken wie dem Internet, in denen (nahezu) dauerhaft bestehende Ende-zu-Ende-Verbindungen angenommen werden können, kann sowohl die Zuverlässigkeit von Übertragungen als auch die Congestion Control (Stausteuerung) vergleichsweise einfach implementiert werden. So setzt etwa das Transmission Control Protocol (TCP) Ackknowledgements (ACKs) ein, um die erfolgreiche Übertragung von Daten zum Empfänger zu bestätigen. Paketverluste durch Überlast im Netzwerk können durch ausbleibende ACKs erkannt werden.

In opportunistischen Netzwerken ist eine durchgehende Ende-zu-Ende-Verbindung die Ausnahme und Nachrichten werden oft erst über mehrere Hops (Relay-Knoten) deutlich verzögert zu ihrem Empfänger übermittelt. Dadurch sind Ende-zu-Ende-ACKs der Nachrichten zur Sicherstellung der Transfer Reliability ungeeignet und Nachrichten müssen auf den Relay-Knoten über längere Zeiten zwischengespeichert werden, bevor sie an einen weiteren Relay-Knoten oder das Ziel übermittelt werden können. Aus diesen Gründen müssen neue Methoden sowohl zur zuverlässigen Übertragung von Nachrichten als auch zur Überlastvermeidung insbesondere beim Zwischenspeichern von Nachrichen auf den Relay-Knoten angewandt werden.

In dieser Seminararbeit sollen Verfahren vorgestellt werden, die eine zuverlässige Übertragung von Daten in opportunistischen Netzen sowie die Vermeidung von Überlast sicherstellen sollen. Dazu sollen einführend die besonderen Anforderungen an solche Verfahren in opportunistischen Netzwerken dargestellt werden. Im folgenden soll eine Auswahl geeigneter Verfahren im Detail vorgestellt werden, insbesondere wie sie Transfer Reliability resp. Congestion Control erreichen, welche Einschränkungen sie aufweisen, etc.

• Transfer Reliability and Congestion Control Strategies in Opportunistic Networks: A Survey

Die ersten DTN Konzepte wurden im Rahmen von Interplanetary Networking (IPN) Projekten entwickelt. Während es inzwischen eine Vielzahl an DTN Anwendungs- und Forschungsbereichen, mit verschiedenen Anforderungen gibt, ist das IPN Anwedungsfeld immer noch eines der bedeutensten.

In dieser Arbeit sollen aktuelle IPN Konzepte vorgestellt werden. Hierbei soll auch untersucht werden, ob es integrative Konzepte gibt, welche IPN Netzwerke und das Internet verbinden.

• Communication Technologies and Architectures for Space Network and Interplanetary Internet

Fahrzeugnetze sind aufgrund ihrer herausfordernden Umgebung (hohe Relativgeschwindigkeiten, viele Störungen, Verbindungsabbrüche, etc.) per se opportunistisch. Eine weitere Herausforderung ist, dass in diesen Netzen Nachrichten häufig nicht an einen konkreten Netzknoten adressiert werden sollen. Stattdessen sind beispielsweise geographische Regionen als Zielgebiete interessant. Im Routing wird dies als Geocast bezeichnet.

In dieser Seminararbeit sollen aktuelle Geocast-Ansätze im Fahrzeugumfeld vorgestellt und verglichen werden. Dabei soll auch untersucht werden, ob diese Verfahren auch das Zurückrouten von Nachrichten an den Ersteller der ursprünglichen Nachrichten unterstützen.

• GeoDTN+Nav: Geographic DTN Routing with Navigator Prediction for Urban Vehicular Environments
• Intelligent beaconless geographical forwarding for urban vehicular environments