AP 3.1 Kommunikationsinfrastruktur

Aufwand: 40 PM

GT-ARC (18 PM E13 & SH)

DAI (4 PM E14 & 18 PM E13 & SH)

Die Voraussetzung zur Nutzung von mobilen Datendiensten ist eine dafür geeignete Kommunikationsinfrastruktur. Flächendeckende Datennetze (z.B. UMTS) stellen eine leistungsfähige Infrastruktur zur Verfügung, bieten aber nicht in jedem Fall eine optimale Versorgung. Einerseits existieren technische Beschränkungen, z.B. Netzabdeckung und Netzkapazität, andererseits ist deren Nutzung nicht für alle Nutzer wirtschaftlich möglich oder sinnvoll (z.B. Roaming-Kunden). Des Weiteren kann in besonderen Fällen die Nutzbarkeit der Datennetze stark eingeschränkt sein, z.B. durch Netzüberlastungen aufgrund außergewöhnlich hoher Nutzerzahlen.

Durch die Kooperation der Nutzer sollen diese Nachteile zumindest teilweise ausgeglichen werden. Kern des Konzeptes ist die lokale, direkte Kommunikation zwischen den Endgeräten (hauptsächlich Smartphones, aber auch andere Geräte) zur Weiterleitung von Informationen. Dabei stellen die Geräte die Datenverbindung automatisch her, ohne dass eine spezielle Einrichtung notwendig ist (Ad-Hoc-Netze). Für die Weiterleitung können verschiedene Konzepte zum Einsatz kommen, einerseits sogenannte Mesh-Netze zur Vergrößerung der Netzabdeckung und Nutzerbasis für klassische Internetanwendungen und andererseits Delay-Tolerant Networks (DTNs) Konzepte um spezifische Informationen auf den Nutzergeräten zwischenzuspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt weiterzuverteilen (z.B. Fahr- und Netzpläne, Verkehrsprognosen, Informationen über geplante Sperrungen und Baumaßnahmen).

Als Ergänzung zu großflächigen Datennetzen können an geeigneten Orten (z.B. Bahnhöfen) WLAN-Zugangspunkte in das System integriert werden und selbst auch die Mesh- und DTN-Infrastruktur zur Verfügung stellen.

Im Rahmen dieses Arbeitspaketes soll die Softwareinfrastruktur für die Mobilgeräte entwickelt werden. Dazu werden auch geeignete Schnittstellen für die Anwendungen auf den Geräten sowie die Dienste in anderen Teilen des Netzes zur Nutzung des Mesh- und DTN-Netzes geschaffen. Neben den mobilen Endgeräten sollen auch WLAN-basierte Mesh- und DTN-Gateways zum Einsatz kommen, welche den Zugang zu den Nutzerdiensten ermöglichen und als Teil der Infrastruktur fest installiert werden können. Darüber hinaus ist auch eine fahrzeugintegrierte Lösung für fahrzeugspezifische Dienste (z.B. Verkehrsinformationserfassung und –verteilung) geplant. Dafür werden speziell ausgestattete Car-PCs verwendet, welche über verschiedene Netzwerktechnologien verfügen.

In den geplanten Arbeiten bilden Portierung und Weiterentwicklung der Ad-Hoc- und DTN-Komponenten auf den mobilen Endgeräten den inhaltlichen Schwerpunkt. Darauf aufbauend sollen als forschungsrelevante Arbeiten Routingstrategien für das Ad-Hoc- und DTN-Netz untersucht und weiterentwickelt und auf die Anwendungsszenarien des Projektes optimiert werden. Zusätzlich sollen auch Inhalts- bzw. Themenbasierte Verteilungsstrategien von Informationen im DTN-Netz entwickelt und untersucht werden. Neben diesen Arbeiten auf Seiten der mobilen Endgeräte sind auch die zugehörigen Bestandteile auf Seiten der Infrastruktur notwendig. Das beinhaltet den Entwurf und die Umsetzung des Gesamtkonzeptes einschließlich der Einbindung der Ad-Hoc- und DTN-Komponenten in die Netzwerkinfrastruktur (WLAN Access Points, Backendserver) sowie die Anbindung der Backenddienste via DTN.

Arbeitsaufteilung:

Die Kompetenzen am DAI-Labor innerhalb dieses Arbeitspaketes liegen bei den grundlegenden Netzwerktechnologien, insbesondere WLAN, Mobilfunk, Ad-Hoc- bzw. Mesh-Netze sowie DTNs. Die Portierung und Anpassung dieser Technologien auf die verschiedenen Gerätetypen erfolgt daher am DAI-Labor. Dabei werden Schnittstellen zur Integration in die projektspezifischen Anwendungen bereitgestellt.

Anwendungsspezifische Entwicklungen (Integration der Netzwerklösungen in die Anwendungen, Setup der Testumgebung, etc.) sowie Vorbereitung und Durchführung der Evaluierung werden von GT-ARC durchgeführt und vom DAI-Labor allenfalls unterstützt bzw. begleitet. Die Entwicklung von mobilen Netzwerklösungen erfordert zeitaufwendige Tests unter verschiedensten Bedingungen. Daher ist an dieser Stelle ein hoher personeller Aufwand erforderlich, der aber nicht die Qualifikation eines wissenschaftlichen Mitarbeiters erfordern. Daher sollen diese unterstützenden Arbeiten im Wesentlichen durch studentische Mitarbeiter durchgeführt werden.

Arbeitspaketergebnisse:

Konzept für die Einbindung verschiedener lokaler und globaler Kommunikationsmechanismen in die Gesamtlösung

Umsetzung der kooperativen Kommunikationsmechanismen auf den Nutzergeräten und in den fahrzeuggestützten Systemen

Entwicklung von Gateways zur Unterstützung der kooperativen Datennutzung

Bereitstellung von Schnittstellen für die Dienstinfrastruktur

Wie ihr auch mitbekommen hattet, gab es Kritik an den Zwischenberichten. Deshalb möchte ich euch bitten, euren Input zum anstehenden Zwischenbericht nochmals bzgl. der Kritikpunkte zu prüfen und ggf. anzupassen. Ein Kritikpunkt betraf die Struktur, so dass eure AP-spezifischen Texte nach folgenden Kapiteln getrennt werden müssen. Die weiteren Kritikpunkte bzw. Hinweise findet ihr jeweils unter dem Kapitel: 1. Wissenschaftlich-technische Ergebnisse

Beschreibung der Arbeiten und Ergebnisse sollen auf Ebene der Unterarbeitspakete bzw. Deliverables erfolgen. 2. Stand des Vorhabens

Inhaltliche Änderungen gegenüber dem Antrag sind deutlich zu machen und zu begründen. Zeitliche Verschiebungen sind zu quantifizieren und zu begründen. Ggf. muss auch noch der Zeitplan (Gantt) aus dem Antrag angepasst werden. Dieser Zeitplan muss noch konsistent zu den AP-Plänen in euren Folien gemacht werden. Nach Absprache mit euch werde ich diese Anpassung vornehmen.

1. Aussichten für die Erreichung der Ziele:
   

Falls es Abweichungen gab ist darzulegen, ob bzw. wie die Ziele dennoch erreicht werden können.

1. F&E-Ergebnisse von dritter Seite:
   

Es ist der Stand der Technik fortzuschreiben. Welche neuen Ergebnisse von dritter Seite gibt es, die unsere Inhalte betreffen? Wie grenzen wir uns davon ab? Worauf baut unsere Lösung auf bzw. was verwenden wir von Dritten? Falls keine Ergebnisse bekannt sind, wo wurde überall recherchiert?

1. Zielsetzung des Vorhabens

Falls es Änderungen an der Zielsetzung gibt, sind diese zu benennen und zu begründen.

6. Verwertungsplan

Falls ihr Ideen bzw. Pläne für eine mögliche Verwertung eurer Ergebnisse seht, bitte hier aufführen. Trennung nach Erfindungen/Schutzrechtsanmeldungen, wirtschaftliche Erfolgsaussichten, wissenschaftlich/technische Erfolgsaussichten, wissenschaftliche/wirtschaftliche Anschlussfähigkeit

2013-1

• DAI
  • Endpoint-Komponenten: Netzwerkkomponente im Car-PC & Datentransport-Adapter at IMA-Platform.
  • NFC-Untersuchung. NFC-Kommunikationsprotokoll.
• GT-ARC
  • Weiterimplementierung und Integration.
  • Erfassung von Verkehrsdaten demonstrieren.

2013-2

• DAI
  • 1. Version Car-PC
  • Konzeptionierung des Datenkommunikationsnetzes: Daten offload netz
  • Schnellere Datenübertraung (mcast) in WLAN. Simulation.
• GT-ARC
  • Car-PC prototyp with OpenWRT: testen, anpassen.
  • Kamera-erweiterung: software, installation. Sensordaten-Erfassung.

• Porting DTN, Ad-hoc on Android
• Mesh with olsr

Future (Activities)

• Research on routing strategies for Ad-hoc and DTN networks
• Research and development of topic-based data dissemination strategies in DTN networks
• Development of an overall concept for integration of Ad-hoc, DTN components into network infrastructure

this bericht:

• survey on related tehcnologies: mesh, dtn
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_mesh_network
  • Study code for possible extension, adaptation.
  • Focus ist local kommunicationsnetz zw. mobile geräte, onboard pc (Car-PC) and Road-Side Accesspoint. Für den Zweck wurde Mesh netz aufgebaut mit hilfe olsr routing protocol. Olsrd proactive, fast topology construction. However, to increase reliability, we enable DTN capability on the Nodes. The task ist to extend olsr routing with dtn discovery messages. Othe task ad-hoc on smartphone (gt-arc?).

This was carried out on Android and OpenWRT to be installed on Smartphone and embedded PC, carpc and rsu.

Future Activities:

• Application for cooperative data exchange between mobile devices
• Integration of the network concepts and solution into the software applications using SemperLink’s Intelligent Embedded Connectivity Gateways for vehicles and network edge
• Setup test deployment and evaluation of the applications and communication networks

This Berichtzeitraum

• Enable Adhoc on Android, DTN on Android. App for network mgmt.
• Setup & test simple network.
• Installation available implementation for checking completness and stability.

Dx ???

• Research on routing strategies for Ad-hoc and DTN networks
• Research and development of topic-based data dissemination strategies in DTN networks
• Application for cooperative data exchange between mobile devices
• Integration of the network concepts and solution into the software applications using SemperLink’s Intelligent Embedded Connectivity Gateways for vehicles and network edge
• Setup test deployment and evaluation of the applications and communication networks

  
  

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  DAI-Labor

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D1

• Development of an overall concept for integration of Ad-hoc, DTN components into network infrastructure
• Konzept für das Management der Zugangs-Netzwerke und Mobilität
• Automatisierte Mobilität- und Zugangsnetzwerk-Management
  • Dynamische, reaktive Resourcernallokation
• Ansatz eines zentralen Management mit Software Defined Networking (SDN) & Network Function Virtualization (NFV)
• Laufende Implementierung Cloud & Netzwerk Orchestrator
  • Installation der OpenStack Cloud Management & OpenDaylight Netzwerk-Controller, Dev-Umgebung
  • Untersuchung APIs, Anfangsentwicklung einer Netzwerks-Orchestrator und einer elastischen -Infrastruktur

This Berichtzeitraum

D2

• Datenfähren für indirekten, verzögerten Datenaustausch
• Client-App. laufen auf alle Operationssysteme: Android, OpenWRT
  • Anpassung vorhandener DTN-Router-Implementierung (ibr-dtn): Optimierter Discovery-Mechanismus
  • DTN-Applikationen auf Android, CarPC, Zugangs-Gateway zur Kooperativen Datennutzung
    • Describe how sensor data are transferred over DTN to AP and from AP to server

D3

• Konzept der Datenverteilung mit elastischem Pufferspeicher-Node
• Ansatz der Informationsbereistellung basierend auf Dateninhalt(ICN)
  • Effizienz durch verschiedene Routing-Strategien für jeden Datentyp
  • Reduzierte Datenvehrkehr durch Pufferspeicher
• Untersuchung der Information-Centric-Networking (CCNx)
• Datenname-Schema für die Verteilung von Standortspezifischen Daten

Icn://ima.de/sensor/nodexyz/lat:52.1/lon:13.1/ver:01
Icn://ima.de/traffic/jams/lat:52.1/lon:13.1/area:5km/ver:0

D1

• Testbed-Aufbau (Server, Laptop, Mobil-Noden) austehend
• Kontrolle-Schnittstelle auf Embedded-Mobility-Gateway

D2

• D2 Optimierung der Forwarding-Strategien

D3

• Anpassung der ICN-Routing CCNx
• Erweiterung der Funktionen mit ICN, Fernsteuerung (D1) austehend

D4

Works in the APs

Kommunikationsmechanismen in die Gesamtlösung

Erreichungsstand:

• Konzept für das Management der Zugangs-Netzwerke und Mobilität
• Automatisierte Mobilität- und Zugangsnetzwerk-Management
  • Dynamische, reaktive Resourcernallokation
  • Ansatz eines zentralen Management mit Software Defined Networking (SDN) & Network Function Virtualization (NFV)

On-going:

• Laufende Implementierung Cloud & Netzwerk Orchestrator
  • Installation der OpenStack Cloud Management & OpenDaylight Netzwerk-Controller, Dev-Umgebung
  • Untersuchung APIs, Anfangsentwicklung einer Netzwerks-Orchestrator und einer elastischen-Infrastruktur

Future:

• Testbed-Aufbau (Server, Laptop, Mobil-Noden) austehend
• Kontrolle-Schnittstelle auf Embedded-Mobility-Gateway

den Nutzergeräten und in den fahrzeuggestützten Systemen

Erreichungsstand:

• Kommunikation auf ad-hoc Mesh-Netzwerk mit DTN
• Datenfähren für indirekten, verzögerten Datenaustausch
• Client-App. laufen auf alle Operationssysteme: Android, OpenWRT

Ongoing:

• Weiterentwicklung: Optimierung der Forwarding-Strategien
  • Netzwerk-Management Software zur Kontrolle von Ad-hoc-

Modus und DTN-Daemon

• Anpassung vorhandener DTN-Router-Implementierung (ibr-dtn)
• Optimierter Discovery-Mechanismus
• DTN-Applikationen auf Android, CarPC, Zugangs-Gateway zur Kooperativen Datennutzung

Future:

Erreichungsstand:

• Funktionierende WLAN-Gateways (auch CarPC): Ad-hoc, AP, DTN, NFC
• Konzept der Datenverteilung mit elastischem Pufferspeicher-Node
• Ansatz der Informationsbereistellung basierend aufDateninhalt(ICN)
  • Effizienz durch verschiedene Routing-Strategien für jeden Datentyp
  • Reduzierte Datenvehrkehr durch Pufferspeicher

On-going:

• Laufende Anpassung der ICN-Routing CCNx
  • Untersuchung der Information-Centric-Networking (CCNx)
  • Datenname-Schema für die Verteilung von Standortspezifischen Daten

Future:

• Erweiterung der Funktionen mit ICN, Fernsteuerung (D1) austehend

Erreichungsstand:

• Laufender GPS-Information-Agent
• CarPC mit Sensoren und Datensammlung

On-going:

• Ausstehende Entwicklung Schnittstelle für CCNx

Future:

• Fortlaufende Anpassung zu den anderen Deliverables