In verteilten Sensornetzwerken entstehen größere Mengen an Meßdaten. Diese müssen zwecks Verarbeitung und Archivierung zu leistungsfähigen Backend-Systemen transportiert werden, da die Verarbeitung und Speicherung der gewonnenen Daten auf den Sensorknoten aufgrund der sehr eingeschränkten Prozessorleistung und Speicherkapazität nur sehr eingeschränkt möglich ist.
Ein direkter Transport der Daten von den Sensorknoten bis hin zu den Backend-Systemen ist hierbei aufgrund der verschiedenen Netzwerksysteme auf dem Weg vom Sensorknoten zum Backendrechner nicht praktikabel. Die Daten müssen daher in der unmittelbaren Umgebung der ausgebreiteten Sensorknoten gesammelt und mit leistungsfähigeren Systemen zu den Backend-Systemen transportiert werden.
Im Rahmen dieser Studienarbeit soll ein neues System entwickelt werden, mit dem das Einsammeln und Transportieren der durch die Sensorknoten gewonnenen Daten auch ohne bestehende Netzwerkinstallation möglich ist, falls vorhanden soll diese aber auch genutzt werden können. Das Hauptaugenmerk soll hierbei auf den verbreiteten Technologien LAN für die kabelgebundene Weiterleitung und WLAN / Wifi für die kabellose Weiterleitung liegen.
Um die Nutzung von WLAN und LAN zu ermöglichen und um die Daten über diese Systeme zu den Backendrechnern transportieren zu können, muss das neue System nicht nur eine physikalische Umsetzung der Daten aus dem proprietären Sensorknoten-Transportprotokoll auf LAN und WLAN ermöglichen, sondern auch die Datenpakete auf standardkonforme IP-basierte UDP- oder TCP-Pakete übersetzen können.
Ziel der Studienarbeit ist es, durch eine Kombination von verteilten Sensorknoten, die mit sehr kleiner Funkstärke kommunizieren, und einer Wide-Area Kommunikationstechnik einen weiträumigeren Transport der Sensordaten ohne Kabelbindung zu ermöglichen. Das Vorgehen wird dabei sein, zuerst die in Frage kommenden Wide-Area Übertragungstechniken zu sondieren und ein geeignetes System auszuwählen. Vor der eigentlichen Implementierung des Systems werden dann die gewünschten Einsatzszenarien diskutiert, welche Voraussetzungen während der Implementierung geschaffen werden müssen, um den Betrieb im jeweiligen Szenario zu ermöglichen. Nach einer anschließenden Evaluierung der Übertragungsleistung des Systems wird das neue Gateway abschließend in einigen Anwendungsfällen auch praktisch getestet.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung
- Entwurf des Gateway Systems
- Mögliche Wide-Area Übertragungstechniken
- Umsetzung der Datenformate
- Analyse der Einsatzszenarien
- Standalone Einsatz mit WLAN-Zugriff
- Standalone Einsatz mit Zugriff per LAN
- Standalone Einsatz im Netzwerk, Datensenke im gleichen Netz
- Standalone Einsatz im Netzwerk, Datensenke in fremdem Netz
- Standalone Einsatz in unbekanntem Netzwerk
- Datenquelle in einem Mesh Netzwerk, Zugriff per WLAN
- Datenquelle in einem Mesh Netzwerk, Zugriff aus fremdem Netzwerk
- Zusammenfassung
- Implementierung
- Auswahl der Hardware
- Betriebssystem
- USBBridge
- Tunnel
- Routing
- Tools
- Evaluierung des IP-basierten Transportes
- Aufbau des Tests
- Erzeugung des Traffics
- Zugriff per LAN
- Direkter WLAN-Zugriff
- Zugriff über Mesh-Netzwerk
- Anwendungen
- XBridge
- Büroüberwachung über Mesh-Netzwerk
- Heimüberwachung
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Studienarbeit befasst sich mit dem Entwurf und der Implementierung eines Gateway-Systems, das den Transport von Daten aus verteilten Sensornetzwerken über verschiedene Netzwerke ermöglicht. Das Gateway soll die Daten von den Sensorknoten sammeln, in standardkonforme IP-basierte Pakete umwandeln und über LAN oder WLAN zu den Backend-Systemen transportieren.
- Analyse von Wide-Area Übertragungstechniken
- Entwicklung eines Gateways mit LAN und WLAN-Schnittstelle
- Umsetzung der Datenformate von Sensorknoten auf IP-basierte UDP oder TCP-Pakete
- Evaluierung des IP-basierten Transports in verschiedenen Einsatzszenarien
- Praktische Anwendung des Gateways in verschiedenen Einsatzszenarien
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in das Thema verteilter Sensornetzwerke und der Notwendigkeit eines Gateways für die Datenübertragung. Das zweite Kapitel befasst sich mit dem Entwurf des Gateways und untersucht verschiedene Wide-Area Übertragungstechniken wie DECT, Infrarot, Bluetooth und WLAN. Es wird argumentiert, dass WLAN aufgrund seiner technischen Eigenschaften und Verbreitung die beste Wahl für das Gateway ist. Kapitel 3 analysiert verschiedene Einsatzszenarien, wie Standalone-Einsatz mit WLAN-Zugriff, Standalone-Einsatz im Netzwerk mit Datensenke im gleichen oder fremden Netz und Standalone-Einsatz in unbekanntem Netzwerk. Die Kapitel 4 und 5 behandeln die Implementierung und Evaluierung des IP-basierten Transports, wobei die Hardwareauswahl, das Betriebssystem, USBBridge, Tunnel, Routing und die Evaluierung des Gateways in verschiedenen Szenarien näher betrachtet werden. In Kapitel 6 werden verschiedene Anwendungen des Gateways in Bereichen wie XBridge, Büroüberwachung und Heimüberwachung vorgestellt.
Schlüsselwörter
Verteilte Sensornetzwerke, Gateway, Wide-Area Übertragungstechniken, WLAN, LAN, IP-basierter Transport, Datenformate, UDP, TCP, Einsatzszenarien, Implementierung, Evaluierung, Anwendungen.
- Citation du texte
- Thomas Morper (Auteur), 2006, IP-basierter Transport von Daten aus Sensornetzwerken, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/59210
