Seminar: Neue Anwendungsgebiete von Wireless LAN

WPF CVM, CSM ab 1. Sem., WPF CV, IF, INGIF, WIF ab 5. Sem.

Die Seminare finden in G29.408/409 mittwochs von 15-17 Uhr statt, je nach Vereinbarung.

Seminarprogramm

Inhalte

Mobile Ad-Hoc-Netzwerke (MANETs) gewinnen zunehmend an Bedeutung im realen Leben. Dieses Seminar soll zum Einen am praktischen Beispiel aufzeigen, wo MANETs heute schon im Einsatz sind und was für Technik dabei im Einsatz ist. Auf der anderen Seite geht es um zukünftige Technologien, die in WLANs und damit auch in mobilen Ad-Hoc-Netzen Einzug halten - von neuen Übertragungstechnologien über Sicherheitsaspekte bis zur Nutzung von automatisch gewonnenen Positionsdaten für neue Dienste.

Themenschwerpunkte

• Anwendungsgebiete für MANETs
• Reale Einsatzszenarien von MANETs (Freifunk Berlin, ...)
• Plattformen für MANET-Deployment (OpenWrt, MeshCube, HorstBox ;))
• Eingesetzte Übertragungstechnologien (WiFi, MiMo, WiMax, ...)
• Positionsabhängiges Routing
• Quality Of Service
• Sicherheit (Security, nicht Safety)
• Mobile Code
• Lokalisierung in drahtlosen Netzen

Themen

Lokalisierung im WLAN

• Automatisierung der Lokalisierung in drahtlosen WLAN Netzen
• Signallaufzeit basierte Lokalisierung in drahtlosen WLAN Netzen

Switched WLAN/CAPWAP

Einen Access Point an die DSL-Dose zu klemmen und zu konfigurieren ist kein Problem. Sollen aber große Gebäude flächendeckend mit WLAN versorgt werden, sind normale Systeme mit ihren webbasierten Oberflächen nicht mehr sinnvoll einsetzbar. Für solche Szenarien bieten sich zentral verwaltete Systeme an, die von einem Administrator an einer Management-Konsole konfiguriert werden können. Eine Option zur zentralen Verwaltung stellt beispielsweise CAPWAP dar, welches eine Schnittstelle zu Konfiguration standardisiert. Einen Schritt weiter gehen Switched WLANs. Hier besitzen die Access Points kaum noch Eigenintelligenz, sondern dienen nur noch zum Senden und Empfangen. Ein zentrales Rechner versorgt steuert sie an und behandelt die gesamte Logik.

WiMax

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) ist ein neuer Standard (IEEE 802.16) für regionale Funknetze, welcher derzeit in einer Vielzahl von Feldversuchen weltweit erprobt wird. Wie funktioniert WiMax Welche Eigenschaften hat es? Bandbreite, Latenz, Robustheit, etc. ? Wie und wie wird es in der Praxis eingesetzt? Erster Anlaufpunkt ist hier http://de.wikipedia.org/wiki/Wimax .

Wifi (802.11) Substandards

1. Teil: Übertragungsverfahren Der WLAN-Standard unterstützt unterschiedlich Übertragungsverfahren mit unterschiedlichen Senderaten, Frequenzbändern und Modulationsarten. Diese manifestieren sich in den Substandards 802.11{a,b,g,h,n,j}. Die einzelnenen Verfahren sollen vorgestellt werden, mit Schwerpunkt auf 802.11n.

2. Teil: Die übrigen Substandards Hier sollen die verbleibenden Substandards, insbesondere 802.11{e,s,p,r}, vorgestellt werden. Es soll geklärt werden, was sich hinter dem Standard verbirgt, welche Probleme diese lösen sollen, und wie sie dies tun.

Sicherheit

WLAN beinhaltet Sicherheitsverfahren (WEP, WPA, WPA2/802.11i). Diese sollen vorgestellt werden. Weiterhin sollen in jüngster Zeit populär gewordenen Single-Klick-Lösungen für das Einrichten der Verschlüsselung (Buffalo AOSS, Linksys SES, AVM stick&surf) auf Einsatzfähigkeit und Sicherheit untersucht werden.

Reale Einsatzszenarien von Mesh-Netzwerken (Freifunk Berlin, ...)

Mesh-Netzwerke finden in der Praxis zunehmend Anwendung, zum Beispiel beim Berliner Freifunk-Projekt. Zunächst soll vorgestellt werden, was ein Mesh-Netzwerk überhaupt ausmacht (und wie es von einem MANET abgegrenzt wird). Dies ergänzen sollten Informationen über den praktischen Einsatz der Mesh-Technologie in Berlin (http://freifunk.net/downloads/050406_ffn_present_v10_jpn.pdf) und in Dänemark (http://djurslands.net/).

Advanced Features von WLAN-Hardware

WLAN-AccessPoints integrieren immer mehr Funktionen, sei es Routing, DSL-Modem, Druckserver/Dateifreigaben oder erweiterte Aufgaben wie Voice-over-IP für analoge Telefone. Neben einem Überblick über solche Kombigeräte soll auch auf die Möglichkeit eingegangen werden, die Geräte mit alternativen Firmware-Paketen (insb. OpenWrt Linux) auszustatten. Dabei soll beleuchtet werden, welche Vor- und Nachteile sich gegenüber der Originalsoftware ergeben und wie die zusätzliche Flexibilität für Mesh-Netzwerke eingesetzt werden kann.

MANETS und QoS

Manets erlauben es, ohne Infarastruktur große drahtlose Netzte aufzubauen. Dazu verbinden sich die Knoten im Ad-Hoc Modus und organisieren sich durch entsprechende Protokolle selbst zu einer funktionsfähigen Einheit. Die entsprechenden Verfahren hierzu sind mittlerweile gut untersucht. Interessant ist aber die Frage, wie Dienste mit QoS-Anforderungen (VOIP, Audio-/Video-Streaming) sich in solchen Netzen veralten. Meist sind die Übertragungsraten sehr fragil. Deshalb gibt es Ansätze die explizit diese Dienste unterstützen.

Teil 1: MMWN Ein Beispiel für ein MANET-Protokoll mit QoS-Eigenschaften ist MMWN. Dieses wurde zur Übertragung von Multimedia-Daten entwickelt. Das System ist zwar relativ alt, und entspricht auch nicht den Anforderungen an heutige WLAN-Hardware. Es gibt aber einen guten Überblick über die Verfahren und wie. [lit] Ram Ramanatha and Martha Steenstrup: "Hierachically-organized, multihop mobile wireless networks for quality-of-service support."

Teil 2: QoS und Interferenz in MANTES Im Ergänzung zum ersten Teil sollen hier reale Probleme in MANETS diskutiert werden. Insbesondere ist dabei auf das Problem der Gegenseitigen Beeinflussung zwichen den Stationen einzugehen. Zwei benachbarte Station können nicht gleichzeitig senden. [lit] Lei Chen and Wendi Heinzelman: "QoS-aware Routing Based on Bandwidth Estimation for Mobile AD Hoc Networks"

Ablauf

Die konkreten Seminarthemen werden in der Vorbesprechung in der ersten Semesterwoche vergeben. Zum Seminar gehört ein 30-minütiger Vortrag vor allen anderen Teilnehmern sowie eine ca. 10-seitige Ausarbeitung zum Thema, die zwei Wochen nach dem Vortrag fertig abzugeben ist. Sowohl der schriftliche als auch der mündliche Teil sollte die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Arbeiten belegen.

Kontakt: aherms