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Umgebungssimulation in einem Testbett für drahtlose Sensor-Aktor-Netze

Umgebungssimulation in einem Testbett für drahtlose Sensor-Aktor-Netze
chair:Sensornetze
type:Diplomarbeit
time:11.08.2011
advisor:

Anton Hergenröder, Jens Horneber

person in charge:Manuel Leuschner

Kurzfassung

Bevor Sensornetze in ihre eigentlichen Zielumgebung ausgebracht werden, muss getestet werden, ob sie ihre Aufgabe gemäß allen Anforderungen erfüllen. Hierfür wird neben simulativen Tests vermehrt auf den Einsatz eines Testbetts zurückgegriffen, um Tests mit realer Hardware durchführen zu können. Jedoch unterscheidet sich die Testumgebung zumeist von der geplanten Zielumgebung des Sensor-Aktor-Netzes. Um Tests in einem Testbett aussagekräftiger zu gestalten, sollen Zielumgebungen im Testbett simuliert werden können. Dabei kann eine Simulation zusätzliche Seiteneffekte auf die Sensorknoten haben, was es zu evaluieren gilt.

In dieser Diplomarbeit wurde eine Softwarelösung entwickelt, mit der Umweltmodelle in das Testbett SANDbed integriert werden können, um künstliche Sensorwerte zu erzeugen. Mehrere Modellierungsmöglichkeiten der Umwelt wurden analysiert und auf ihre Eignung im SANDbed geprüft. Exemplarisch wurde ein Interpolationsmodell zur Umgebungssimulation implementiert und hinsichtlich der Genauigkeit bei der Abbildung der tatsächlichen Umgebung und in Bezug auf den erzeugten Overhead evaluiert.

Beschreibung

"Zur Evaluierung von Sensornetz-Anwendungen, -Protokollen und -Mechanismen werden diese meist nicht für konkrete Sensornetzplattformen implementiert, sondern in Simulationsumgebungen (z.B. OMNeT++) umgesetzt und analysiert. Die Simulationsergebnisse weichen jedoch naturgemäß stets von dem Verhalten in der Realität ab. Feldversuche auf realen Sensorknoten, wie sie z.B. in dem Testbett SANDbed (tm.kit.edu/SANDbed) möglich sind, würden somit die Evaluierungen aufwerten, bringen jedoch zahlreiche Herausforderungen mit sich.

Eine der Herausforderungen ist es, die Experimente so zu gestalten, dass die Ergebnisse verschiedener Testläufe reproduzierbar sind und miteinander verglichen werden können. Dies ist gerade in Sensornetzen schwierig, da diese besonders stark von der Umgebung beeinflußt werden. Eine Modellierung der Umgebung und die Anwendung des Modells auf bereits gesammelte Sensorwerte soll die Evaluierung erleichtern."

Aufgabe

Im Rahmen dieser Arbeit, soll ein geeignetes Modell für Sensornetz-Umgebungen entwickelt werden. Dieses Modell soll zur Reproduzierbarkeit von Experimenten im Testbett SANDbed und in Simulationsumgebungen verwendet werden. Das entwickelte Modell soll anschließend prototypisch in der SANDbed-Umgebung implemenitert und evaluiert werden. Dabei sollen in unterschiedlichen Szenarien verschiedene Umgebungsparameter (Temperatur, Lichtverhältnisse, usw.) untersucht und aufgezeichnet werden. Die aufgezeichneten Werte sollen in weiteren Versuchen den Sensorknoten als aktuelle Werte wieder zugeführt werden, um den bei der Aufzeichnung herrschenden Kontext zu simulieren.

Arbeitsumgebung

Accounts für Institutspoolraum, Simulationsrechner und Kaffemaschine gehören zur Grundaustattung unserer Studien- und Diplomarbeiter.

Voraussetzungen

Kenntnisse in Linux sowie Grundkenntnisse in Telematik. Kenntnisse in Sensornetzen, drahtloser Kommunikation, C, Java und UML sind von Vorteil, aber keine Voraussetzung.