ZeuS - Zuverlässige Informationsbereitstellung in energiebewussten ubiquitären Systemen

Ziel des Forschungsprojekts ZeuS ist es Grundlagenforschung zu betreiben, die sich der Unterstützung mehrdimensionaler Qualitätskriterien in ressourcenarmen Sensornetzen widmet, mit dem Ziel Methoden zur Beherrschbarkeit solcher Systeme zu identifizieren. Potentielle Qualitätskriterien dabei sind beispielsweise die Genauigkeit, Geschwindigkeit, Authentizität und Vertraulichkeit der Datenübertragung in Sensornetzwerken. Die Ergebnisse dieses Projekts sollen einen entscheidenden Beitrag für den Bereich des Ubiquitous Computing liefern. Anwendungsfälle finden sich daher im Bereich der Automatisierungsindustrie, eHealth, Assissted Living, Gebäude bzw. Standortüberwachung und in der Fahrzeugindustrie.

Projektsprecher:
Prof. Dr. Frank Bellosa 
ITEC Lehrstuhl für Betriebssysteme
KIT

Aktueller Fokus der DSN Forschungsgruppe im Rahmen des ZeuS-Projekts ist die Entwicklung eines geeigneten Sensor-Netzwerk Prototyps, das zur praktischen Evaluierung weiterer im Rahmen des ZeuS Projekts durchgeführter Studien Verwendung finden wird.

Jahresberichte zum Projekt ZeuS

Berichtsjahr 2008

Typischerweise sind Sensornetze bzw. die realisierenden Sensorknoten sowohl hinsichtlich der Hardware-Ressourcen wie Speicher oder Rechenleistung als auch der verfügbaren Energieressourcen begrenzt. Der energieeffizienten Gestaltung solcher verteilter Systeme und insbesondere der eingesetzten Kommunikationsprotokolle kommt somit eine entscheidende Bedeutung zu. Ziel des Forschungsprojektes ZeuS (Zuverlässige Informationsbereitstellung in energiebewussten ubiquitären Systemen) ist es, die resultierenden Fragestellungen vertieft zu untersuchen. Im Rahmen von ZeuS wird daher auch ein Testbed mit Sensorknoten aufgebaut, in dem Messungen zur Bestimmung des Energieverbrauchs durchgeführt werden können.

Um den Energieverbrauch von Sensorknoten zu ermitteln hat die Forschungsgruppe DSN in Kooperation mit Herrn Detlev Meier aus der Forschungsgruppe von Frau Prof. Zitterbart ein so genanntes Sensor Node Management Device (SNMD) entwickelt, mittels dessen insbesondere der aktuelle Stromverbrauch akkurat und kostengünstig gemessen werden kann. Im Berichtszeitraum wurden verschiedene Messmethoden entwickelt und evaluiert. Letztlich gelang es, die Implementierung so zu gestalten, dass je nach Einsatzzweck sowohl zeitlich begrenzte feingranulare Messungen mit einer Messrate von mehr als 100.000 Hz möglich sind als auch kontinuierliche Messungen über lange Zeiträume hinweg. Die Arbeiten wurden durch Herrn Patrick Armbruster unterstützt, der die Entwicklung des SNMD im Rahmen des interACT Austauschprogramms an der CMU in Pittsburgh bei Herrn Prof. Steenkiste vorantrieb.

Ferner wurde mit der Entwicklung und Implementierung einer Web-basierten Managementplattform begonnen, mittels derer die Sensorknoten programmiert und deren Daten ausgelesen werden können. Zukünftig wird auch das SMND in diese Plattform integriert, so dass ein örtlich verteiltes Testbed entsteht, in welchem gleichzeitig die Protokolle und Anwendungen für Sensorknoten getestet sowie deren Energieverbrauch bestimmt werden kann.

 

Berichtsjahr 2007

Im Rahmen des vom BW-FIT Programm geförderten Projektes "Zuverlässige Informationsbereitstellung in energiebewussten ubiquitären Systemen" (ZeuS) widmet sich die DSN-Forschungsgruppe seit Januar 2007 intensiv der Erforschung von Experimentierplattformen (Testbetts) für ressourcenschwache heterogene Sensornetze. Dabei ist besonders ein seiteneffektfreies Monitoring während der Experimentdurchführung von signifikanter Bedeutung.

Ziel ist es, ein Testbett aufzubauen, mit dessen Hilfe das Energieverhalten von Sensornetzen detailiert beobachtet und protokolliert werden kann, um mögliche Energieeffizienzoptimierungspotentiale zu identifizieren. Dafür wurden verschiedene Testbetts auf ihre Potentiale für die Beobachtung des Energieverhaltens in Sensornetzen untersucht und auf Basis dieser Analyse eine Systemarchitektur für ein hochskalierbares und nahezu vollständig drahtloses Sensornetztestbett entworfen.

Mit Hilfe dieses Testbetts soll die automatisierte Durchführung und die automatisierte seiteneffektfreie Beobachtung des Experimentes insbesondere des Energie- und Funkverhaltens gegenüber existierenden Testbetts verbessert werden.

Zur Realisierung einer seiteneffektfreien Beobachtung von Experimenten und einer zielgerichteten Steuerung der Sensorknoten während eines Experimentes hat die DSN-Forschungsgruppe in Zusammenarbeit mit Detlev Meier ein spezielles Managementgerät für Sensornetztestbett entwickelt und in die eigene Testbettarchitektur integriert.

Publikationen der DSN-Gruppe im Rahmen des Projektes ZeuS


Overcoming a Communication Barrier on the Way Towards a Global Sensor Network
Furthmüller, J.; Pink, M.; Hartenstein, H.; Waldhorst, O.
2009. Proceedings of the 1st Workshop on Global Sensor Networks (GSN 2009), co-located with 16. ITG/GI Fachtagung Kommunikation in Verteilten Systemen (KiVS 2009), Kassel, Germany, March 6 - 7, 2009, 6 S., Technische Universität. doi:10.14279/tuj.eceasst.17.201
Towards a Realistic Energy Model for Wireless Sensor Networks
Kellner, S.; Pink, M.; Meier, D.; Blass, E.-O.
2008. Proceedings of the 5th Annual Conference on Wireless On demand Network Systems and Services (WONS), January 23-25, 2008, Garmisch-Partenkirchen, Germany, 97–100, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/WONS.2008.4459362
OvlVis : Visualization of Peer-to-Peer networks in simulation and testbed environments
Jünemann, K.; Dinger, J.
2008. Spring Simulation Multiconference - Proceedings of the 11th Communications and Networking Simulation Symposium (CNS’08), April 14 - 17, 2008, Ottawa, Canada, 164–171, Association for Computing Machinery (ACM)