Wireless Networking Lab -- Praktikum Wireless Sensor Networks *Spezial*

Erfolgreiche Teilnahme an der Veranstaltung Computernetze 1

Weitere Voraussetzung sind Kenntnisse mit der Programmiersprache C oder die Bereitschaft, sich diese vor dem Praktikum anzueignen.

Jeder Teilnehmer braucht einen gültigen y-Account des GITZ

Die Anmeldefrist ist am 06.04.2017 abgelaufen.

Motivation

In diesem Semester orientiert sich das Wireless Networking Lab stark an einer praxisnahen Anwendung von Sensortechnik, dem so genannten Precision agriculture. In diesem Szenario werden u.a. Sensornetze eingesetzt, welche diverse Umweltparameter wie Temperatur, Boden- und Luftfeuchte verteilt messen. Sensornetze sind dabei ideal, denn auf Landwirtschaftlichen Anbauflächen gibt es keinerlei Infrastruktur wie Strom- oder Kommunikationsnetze. Allerdings ist ein robuster Betrieb von Sensornetzen über einen langen Zeitraum (Monate/Jahre) gefordert, was besondere Anforderung an die Programmierung der Knoten stellt, denn Knoten müssen mit geringen Energieressourcen auskommen und sind starken Umwelteinflüssen (Regen, Kälte, Hitze, ...) ausgesetzt.

Praktikumsbeschreibung

Das Szenario in diesem Praktikum sieht vor, dass Sensorknoten auf einem realen Kartoffelfeld ausgebracht werden, um Parameter wie Boden- und Lufttemperaturen zu erfassen. Die Reichweite der Sensorknoten ist begrenzt, sodass Daten an eine Leistungsfähigeren Relais-Knoten weitergeleitet werden, welcher somit als Cluster-Head fungiert. Der Relais Knoten versendet die Daten letztlich zu einer zentralen Senke.

Zunächst steht der Bau eines solchen Relais-Knotens im Vordergrund, welcher anschließend sowohl als Cluster-Head für die Sensorknoten INGA, als auch zur Weiterleitung der Daten in das PotatoNet integriert werden soll. Hierfür wird zunächst in Gruppen, bestehend aus maximal drei Personen, die notwendige Hardware zusammengebaut. Alle benötigten Materialien werden der Gruppe zur Verfügung gestellt.

Ist der Sensorknoten montiert, muss dieser noch konfiguriert werden werden. Die Knoten bestehen aus zwei verschiedenen Plattformen, einem Mikroprozessor, der leichtgewichtige Aufgaben übernehmen kann, und einem RaspberryPi, der zur Datenübertragung und zur Berechnung verwendet werden soll. Da der Sensorknoten autark arbeiten soll und nur über ein Solarpanel und einer Batterie mit Energie versorgt werden kann, muss die Implementierung entsprechend die zur Verfügung stehenden Ressourcen berücksichtigen. Ein dauerhafter Betrieb des RaspberryPis ist daher nicht zu empfehlen.

Jede Gruppe bekommt zusätzlich 2 INGA Sensorknoten, welche für das angestrebte Szenario (Messdaten auf dem Kartoffelfeld aufzeichen) programmiert werden müssen. Hierfür soll auf das Betriebssystem Contiki OS zurückgegriffen werden. Als Kommunikationsstack kommt auf den Sensorknoten µDTN zum Einsatz.

Während des Praktikums ist ein Tagesausflug nach Dethlingen vorgesehen (Anreise mit Bahn/Bus oder privat PKW), an dem die Sensorknoten in das PotatoNet integriert und in Betrieb genommen werden sollen.

Das Praktikum schließt mit einer Auswertung der Messdaten und einem Vergleich der Effizienz der einzelnen Sensorknoten der Gruppen in der vorlesungsfreien Zeit.

• Folien der Kick-off Veranstaltung
• WSN Tutorial (Links in den Folien nicht aktuell)
• WSN Tutorial II
• Aufgabe 1
• Aufgabe 2
• Aufgabe 3
• Aufgabe 4

• Aktivierung von y-Accounts für den CIP-Pool
• WSN-Mailingliste