PACW
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Inhaltsverzeichnis |
Positionsabhängige Ad-hoc Collaboration über WLAN
Vorstellung des Problems mit anschließendem Brainstorming
Problem
- Personen in einem Raum wollen sich möglichst einfach ?finden? - ein ad-hoc Netzwerk aufbauen
- Wir wollen Vorhandene (WLAN-)Strukturen nutzen und kein AdHoc-Netzwerk im WLAN-Sinne aufbauen.
- Keine Wartung (Geopositionen pflegen, o.ä.)
- Invariant gegenüber Topologieänderungen: Ausfall oder hinzufügen eines Accesspoints erfordert keinen Eingriff in das System.
Idee
- Clients ermitteln die Signalstärken aller Accesspoints in ihrer Nähe und senden diese an zentralen Server
- Server vergleicht Signalstärken aller Clients und teilt Clients dadurch in Gruppen.
- Clients einer Gruppe nehmen Kontakt untereinander auf
Probleme
- Zentraler Server
- Signalstärken(-verhältnisse) wirklich hinreichend genau?
- Was wenn nur ein oder zwei Accesspoints in der Nähe?
- Brauchen Internetverbindung, wenn Clients aus verschiedenen Netzen um zentralen Server zu erreichen?
- Bewertungsfunktion/Metrik zum Vergleich der Signalstärken?
Neue Erkenntnisse aus dem Brainstorming
- Klare Abgrenzung des Problems: Es soll nur um die Positionsbestimmung gehen. Keine Authentifizierung oder ähnliches betrachten.
- Gehen von dem Uni-WLAN aus
- Signalstärken der Peers sollen mit in die Berechnung eingehen. Wir müssen also untersuchen ob und wie wir die Peers erreichen. Eventuell durch periodisches Schalten in den Peer-Modus der WLAN-Geräte
- ... Brauche Mindmapping (war jetzt erstmal on-the-fly aus dem Kopf)
Wir haben in unserem Vortrag kurz über das Zoo-Projekt gesprochen, welches als Anwendungsszenario dienen könnte. Wer interessiert ist, kann sich darüber auf unserer Projektseite informieren.
[Wiki.jsp?page=Pibach Pibach] (08.06.04): Bis hierher schon mal sehr vielversprechend! Bin gespannt ob das klappt. ("PACW" kann nur keiner aussprechen.) Für die weitere Arbeit: Jetzt könnte vielleicht eine Liste mit den Einflußgrößen in unterschiedlichen Einsatzumgebungen folgen und die empirisch durchprobieren. Ansonsten noch ein paar Referenzen auf WLAN Technik und verwandte Ansätze zur Positionierung? Dazu bitte Abstimmung mit Positionierungsteam! Schon Idee zum Clusterverfahren? Den zentralen Server finde ich erst mal nicht problematisch. Wenn das läuft kann man ggf. um ein peer-to-peer Konsensprotokoll erweitern.
Problem-Statement
Der Wissenschaftsstandort Berlin-Adlershof verfügt über ein sehr gut ausgebautes WLAN, welches derzeit von vielen Studenten mit Laptops oder anderen WLAN-fähigen Geräten für Studienzwecke genutzt wird. Der Gebrauch dieses Netzes geschieht zur Zeit fast ausschließlich auf individueller Basis. Ein gemeinschaftliches Arbeiten über diese WLAN-Strukturen könnte stark vereinfacht werden durch einen Mechanismus, der das Bilden von Gruppen und das Nutzen gemeinsamer Anwendungen ermöglicht.
In dieser Seminararbeit soll untersucht werden, wie sich räumlich nahe Geräte auf einfache Weise mit möglichst geringem Interaktionsaufwand zu Gruppen zusammenfinden können. Die angestrebte Lösung sollte ohne Modifikation der bestehenden Hardware auskommen, wartungsfrei und gegenüber Änderungen der Netzwerktopologie resistent sein. Das Feststellen der räumlichen Nähe soll mittels der umgebenen Access Points und deren Signalstärken erfolgen.
WLAN-Karten suchen nach Access Points innerhalb der Reichweite und stellen deren Signalstärken fest. In der Regel können diese Informationen über eine Treiberschnittstelle abgefragt werden. Es soll untersucht werden, ob die Signalstärken und die Verhältnisse der Signalstärken von Access Points, die verschiedene Clients sehen, ein ausreichendes Kriterium bilden, um auf eine räumliche Nähe schließen zu können.
Die Auswertung der Signalstärken soll auf einem zentralen Server erfolgen. Auf diesem Server haben alle Clients Zugriff. Der Server entscheidet anhand der übermittelten Daten, welche Geräte eine Gruppe bilden und teilt dies den jeweiligen Clients mit. Folgende Probleme sind näher zu untersuchen:
- Wie können die auftretenden Signalstärkenschwankungen (Mittelwertbildung, Rundungen) kompensiert werden?
- Ein geeignetes Verfahren für die Bestimmung des Abstandes zweier Clients ist noch zu finden. Das Ziel hier ist eine Bewertungsfunktion bzw. Metrik, die als Eingabeparameter zwei oder mehr Signalstärken hat.
- Lassen sich die Signalstärken der WLAN-Karten anderer beteiligter Clients für eine genauere Positionsbestimmung nutzen? Hierzu muss überprüft werden, inwieweit sich Laptops zwischen Peer und Managed Modus umschalten lassen.
- Kann man eventuell auf einen zentralen Server verzichten und stattdessen ein peer-to-peer Konsensprotokoll implementieren?
- Wie verhält sich unsere angestrebte Lösung, wenn zu wenig Signalstärken verfügbar sind?
Testszenario
Es wurde eine [Wiki.jsp?page=Netstumblerjava Java-Anwendung] implementiert, welche Clients anhand Ihrer Signalstärken graphisch darstellt. Hier geht es zur Seite über das Testszenario.
Seminararbeit
- Eine aktuelle Version gibt es immer hier: Seminararbeit.pdf
- Der LaTeX-Quelltext mit Abbildungen ist hier: Seminararbeit.tgz
- Testszenario
- Das Logfile vom Testszenario gibt es hier: testszenario.zip
- Um das File mit dem Java-Viewer anzuschauen, genügt (nach dem Entpacken der zip-Datei) folgender Aufruf :
java -jar netstumbler-java-server.jar --simulate testszenario.csv
Diskussionen
Jan (15.06.2004) Was den Ausfall von Knoten angeht, das Optimized Link State Routing Protocol ist ein Protokoll welches sich "selber organisiert". ich hoffe es hilft?
Tobias (21.06.2004) Da wir unseren Schwerpunkt auf die die Güte der Messungen, die Abstandsfunktion und das Testszenario gelegt haben, brauchen wir das wohl erstmal nicht. Aber trotzdem Danke!
Pibach (10-06.2004): Guter Text. In Anbetracht der kurzen verfübaren Zeit schlage ich vor, Ihr konzentriert Euch auf einen klaren Schwerpunkt. Z.B. kleines Testszenario, das wir kommende Woche im Seminar durchführen können: Wie sehen die Signalempfangsdaten aus, die ihr dann auf dem Server sammelt (Varianzen, Cluster etc). Visualisierung und Clustereinteilung per Hand in "innerhalb Raum" und "außerhalb Raum". Um hier gute Zuordnungsgüte zu erreichen braucht ihr aber wahrscheinlich auch die Peer-Modus- Signalstärken, die jeder einzelne sendet und empfängt. Bitte wegen Zeiteinteilung, um kurze Nachricht, on ihr so einen Test beim nächsten Termin machen werdet und wie lange das wohl dauern wird.
Martin S. (13.06.2004) Ich habe keine Idee, mit welchem Programm man die Signalstärken der umliegenden 'Clients' wirklich auslesen kann. Bei jeder (google)-Recherche finde ich nur etwas zu Signalstärken von Access-Points. Hat irgendwer eine Idee?
Pibach (13-06.2004): Kenne leider auch kein Tool, hoffe aber, dass eine tiefergehende Recherche Möglichkeit dazu zu Tage fördert. Sonst eben ohne Peer-Daten, aber das wird sicher schlechtere Ergebnisse erreichen. Ich hör mich noch mal um, bitte hier Nachricht einstellen, wenn jmd. was findet.
Pibach (2004-06-17): Wellenreiter sieht so aus, als könnte es das. Schau Euch da mal an.
Tobias (23.06.2004): Habe mal die neuste Version (II 1.0 RC2) für Qt/X11 runtergeladen und kompiliert. Ausser wie wild MAC-Adressen zu produzieren macht das teil wo nix auf meiner Karte. Es sieht auch nicht so aus, als wenn man damit die Signalstärken der Peers herausbekommt.
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