Generierung von Topologien zur Simulation von Sensornetzen

Sensornetze bestehen aus Einzelsystemen, die über Sensoren, einen Prozessor und Speicher sowie ein Funkinterface verfügen und mit Hilfe von Batterien mit Energie versorgt werden. Das Sensornetzwerk soll als Gesamtheit der Einzelsysteme komplexere Problemstellungen wie z.B. die Analyse von Bewegungen von Feuerfronten bei Waldbränden bewältigen können, obwohl die Einzelsysteme nur einfache Aufgaben wie beispielsweise Temperaturmessungen durchführen können.

In den Projekten SWARMS und SWARMNet werden Algorithmen, Protokolle und Middlewarekonzepte für Vernetzung, Betrieb und Programmierung von Sensornetzen untersucht. Dabei werden unter anderem Simulationen mit dem Simulator ns2 durchgeführt. Für die Simulation von Protokollen und Algorithmen für Sensornetze ist es nötig, Testszenarien zu generieren. Mangels Verfügbarkeit greift man dabei nicht auf real existierende Netzwerke zurück, sondern erzeugt zufällige Topologien.

Es existieren bereits mehrere Generatoren, die diese Aufgabe übernehmen. Dabei werden jedoch durchgängig sehr simple Geländeformen verwendet, etwa Rechtecke oder Ellipsen, auf denen dann Sensorknoten mit verschiedenen Mobilitätseigenschaften plaziert und simuliert werden. Beim SwarmNet-Projekt werden unbewegte Knoten betrachtet, auf denen Algorithmen laufen, die stark von der Geographie beeinflußt werden. Dafür sind die existierenden Generatoren offensichtlich ungeeignet.

In dieser Studienarbeit soll ein Programm in Java entwickelt werden, das eine Beschreibung einer Geländeform in XML als Eingabeparameter akzeptiert und daraus eine Netztopologie erzeugt und in einer XML-Datei speichert. Diese XML Datei soll dann mittels XSLT in eine ns2 Topologiedatei konvertiert werden. Konkret wird das Gelände als zweidimensionales Polygon beschrieben, in dem es "Löcher" gibt. Auch die Löcher werden durch Polygone beschrieben. Zuerst sind Knoten an Koordinaten innerhalb des Geländes zu plazieren, bis eine vorgegebene Knotenzahl oder -dichte erreicht ist. Die Plazierung erfolgt gemäß einer Gleichverteilung.

Als Zweites ist festzustellen, welche Knoten miteinander kommunizieren können. Das ist genau dann möglich, wenn sie sich innerhalb einer bestimmten Maximaldistanz befinden und die Luftlinie zwischen ihnen nicht durch ein als "blockierend" markiertes Loch führt.

Die Arbeit wird zum Teil von der Abteilung für Mathematische Optimierung der TU mitbetreut. Nach Einarbeitung und Umsetzung ist die geleistete Arbeit in der eigentlichen Studienarbeit sorgfältig zu dokumentieren.