Seminar: Sensornetze (WS2011/12)

In dieser Einführungsveranstaltung werden einige, für das Seminar wesentliche Begriffe (z.B. Eingebettetes System, Sensornetzwerk, ...) kurz erläutert, sowie die bereitgestellten Themen vorgestellt. Eine Themenreservierung ist ebenso möglich, wie die Erörterung des organisatorischen Ablaufs.

Eines der häufigsten Einsatzszenarien drahtloser Sensornetze ist die Positionsbestimmung ausgewählter Objekte oder Personen. Eine Möglichkeit zur Positionsbestimmung besteht in der Auswertung der Signalstärke empfangener Radiopakete. In diesem Vortrag soll eine Methode und deren   experimentelle Auswertung zur Positionsbestimmung von Personen mit Hilfe eines drahtlosen Sensornetzes vorgestellt werden.

Ebenfalls eine wichtige Grundlage für zahlreiche Sensornetzapplikationen bildet die Entfernungsmessung zwischen zwei Sensorknoten. In diesem Vortrag soll daher ein Schema vorgestellt werden, das die Entfernung zwischen zwei Sensorknoten aufgrund der Flugzeit eines Funkpaketes von einem Knoten zum anderen - und wieder zurück - bestimmt. 

Neben der Entfernung zweier Knoten lässt sich nun aber durch entsprechend angeordnete Antennen auch die Richtung, aus der ein empfangenes Funkpaket versandt wurde, bestimmen. In diesem Vortrag soll ein Verfahren vorgestellt werden, das   Winkelmessungen mittels Radiointerferenzen durchführt.   

Auch wenn sich Radiointerferenzen zur Richtungsbestimmung verwenden lassen, so sind Radiointerferenzen eigentlich unerwünscht, da sie im Grunde als Kollisionen und somit in Form von fehlerhaft empfangenen Daten registriert werden. In diesem Vortrag soll eine Methode vorgestellt werden, die den Effekt von Radiointerferenzen durch eine RSSI-basierte Behebung von Übertragungsfehlern abmildern kann.

Radiointerferenzen richten allerdings nicht bei jedem MAC-Protokoll denselben Schaden an. Daher lassen sich Mechanismen in MAC-Protokollen identifizieren, die robuster gegenüber Radiointerferenzen sind als andere. Dieser Vortrag soll die Schwachstellen existierender MAC-Protokolle erläutern und Schlussfolgerungen für ein robusteres MAC-Protokoll daraus erarbeiten.   

Da die Sensorknoten eines drahtlosen Sensornetzes um den (exklusiven) Zugriff auf das geteilte Kommunikationsmedium konkurrieren, benötigen fast alle Anwendungen sog. MAC-Protokolle. Dieser Vortrag soll das Mehrkanal MAC-Protokoll MuChMAC vorstellen, dessen zusätzlicher Overhead aufgrund des Mehrkanal-Betriebs gering ist.  

Das verwendete MAC-Protokoll regelt den Zugriff auf das Kommunikationsmedium, allerdings sagt das noch nichts über die vorhandene Netzwerk-Topologie aus. Um nun untersuchen zu können, wie sich die Topologie des Netzes auf die Performanz der Datenkollektion auswirkt, bedarf es erst einmal einer geeigneten Metrik. In diesem Vortrag soll eine derartige Metrik erarbeitet und anhand von ausgewählten Topologien erprobt werden, um die Performanz einer Netzwerktopologie bzgl. der Datenkollektion begreifbar zu machen. 

Nach obigem Vortrag kann man nun also die Performanz der Topologie bzgl. der Datenkollektion bestimmen. Aber wie sammelt man Sensordaten denn eigentlich ein? Und das Ganze am besten noch Energie-effizient? Mit diesen Fragen beschäftigt sich dieser Vortrag, indem er ein derartiges Verfahren vorstellt.

Gerade im Bereich der Home Automation hat sich zum Sammeln von Sensordaten der IPFIX Standard etabliert. In diesem Vortrag soll der IPFIX Standard vorgestellt sowie die effiziente Übertragung von Daten, die mit Hilfe dieses Standards gewonnen wurden, untersucht werden.

Die genauesten sensordaten nützen allerdings nichts, wenn man sie nicht in die richtige zeitliche Korrelation bringen kann. Besonders Sensorknoten fehlt meist eine Echtzeit-Uhr (RTC), d.h. nach einem Reboot starten die Timer wieder bei Null. Daher soll dieser VOrtrag das System PHOENIX vorstellen, das sich um eine Offline-Zeitrekonstruktion in Sensornetzen bemüht und dabei robust gegen neustartende Knoten ist. 

Manchmal benötigt man aber auch schon eine Online-Zeitsynchronisation. Aufgrund von Umgebungseigenschaften (Temperatur!) kann allerdings die Frequenz eines Oszillators variieren. Dieser Vortrag soll ein Verfahren zur netzwerkweiten Zeitsynchronisation vorstellen, das sogar eine Garantie zur deterministischen Synchronisationsgenauigkeit abgeben kann. 

Body Area Networks (BANs) haben vor allem im Gesundheitsbereich eine Fülle von Anwendungsgebieten. Allerdings beeinflußt der menschliche Körper die Stärke der zu empfangenden Funksignale. In diesem Vortrag sollen einerseits die Auswirkungen des menschlichen Körpers auf den RSSI Wert präsentiert und andererseits auf Grundlage dieser Ergebnisse ein daran angepasstes Schedulingverfahren entwickelt werden.

Gerade in biomedizinischen Anwendungen kann man deren Netzwerkarchitektur durch z.B. implizite Synchronisation weiter verbessern. Dieser Vortrag soll das sog. PeriodicMAC Protokoll analysieren, das eben diese implizite Synchronisation verwendet.

bei der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation herrschen wieder andere Bedingungen: hier besitzt das System eine hohe Dynamik, d.h. die Netzwerktopologie ändert sich permanent. Um dennoch eine kollisions-arme Kommunikation zu erzeilen, stellt dieser Vortrag das Periodic Broadcast-Timing Reservation Multiple Access Protokoll (PB-TRMA) vor.