Positioning in mobile Ad-Hoc Networks Analysis of Quantization-Effects in Distributed Positioning-Algorithms in Mobile Ad-Hoc Networks Semester Arbeit.

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1 Positioning in mobile Ad-Hoc Networks Analysis of Quantization-Effects in Distributed Positioning-Algorithms in Mobile Ad-Hoc Networks Semester Arbeit von S. Tschumi: Semester Arbeit von E. Wandeler: Betreut durch Jan Beutel

2 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi2 Inhaltsverzeichnis Messung des RSS Indicators Simulation der Positionierung in Ad-Hoc Netzwerken NetSim API Demonstration von NetSim

3 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi3 RSSI RSSI = Receiver Signal Strength Indicator Wert wird aus dem empfangenen Signal Strength eines anderen Netzwerk Knotens berechnet Wird gebraucht zur Regulierung der Sendeleistung der Bluetooth Knoten

4 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi4 Hardware Bluetooth Application Toolkit mit USB interface Bluetooth Application Toolkit mit UART interface

5 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi5 Software BlueZ – Bluetooth Stack for Linux Inquiry Verbindung aufbauen Messen des RSSI

6 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi6 Messort Messraum des Instituts für Feldtheorie und Höchstfrequenztechnik Dach des ETZ

7 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi7 Resultate

8 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi8 Analyse der Resultate Anforderung an RSSI genügen für die Schätzung der Distanz nicht Grobe Einteilung in nah und fern möglich Die tatsächlich gemessenen Signal Strength Daten müssen herausgelesen werden

9 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi9 Inhaltsverzeichnis Messung des RSS Indicators Simulation der Positionierung in Ad-Hoc Netzwerken NetSim API Demonstration von NetSim

10 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi10 Ziele der Simulation Einfluss der Quantisierung von Distanz Messungen Einfluss der Netzwerk Topologie

11 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi11 Simulierte Positionsberechnung x y

12 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi12 Einfluss der Quantisierung

13 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi13 Einfluss von Randgebieten

14 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi14 Einfluss der Anzahl Anker

15 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi15 Grosse Fehler und Anzahl Anker Anteil der simulierten Netzwerke die zu einem Positionierungsfehler von mehr als 1‘000% führten.

16 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi16 Grosse Fehler und Topologie

17 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi17 Erkenntnisse Bei kleiner Fehlerrate wirkt sich die Quantisierung negativ aus Bei grosser Fehlerrate bringt die Berechnung mit nur einem Quantisierungsschritt die besten Resultate Die Netzwerk-Topologie hat einen grossen Einfluss auf den Positionie- rungsfehler

18 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi18 Inhaltsverzeichnis Messung des RSS Indicators Simulation der Positionierung in Ad-Hoc Netzwerken NetSim API Demonstration von NetSim

19 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi19 NetSim API Ein Framework zur Simulation von Mobilen Ad-Hoc Netzwerken

20 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi20 Ziele Flexibel Erweiterbar Parametrisierbar Detaillierte Dokumentation Einfache Datenanalyse

21 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi21 Technologien Java, J2SDK 1.4 XML Javadoc

22 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi22 Grund-Architektur

23 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi23 Worker Module Node Error Simulator Distance Quantizor Position Algorithm Position Calculator Position Estimator Node Mobility

24 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi24 Weitere Funktionen in NetSim XML basierte Parametrisierung Konfigurierbares Logging Matlab Export

25 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi25 Inhaltsverzeichnis Messung des RSS Indicators Simulation der Positionierung in Ad-Hoc Netzwerken NetSim API Demonstration von NetSim

26 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi26 Demonstration

27 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi27 Berechnung des RSSI dB = 10 Log (P 2 /P 1 ) dBm = 10 Log (P in mW / 1 mW) P 2 = 2 * P 1 -> 3 dB

28 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi28 Gebiet Typen in MANETs

29 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi29 Outlook

30 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi30 Worker Module Ausgliederung der Funktionalitäten eines Nodes in aufgabenspezifische Module Worker Module definieren Interfaces für die Implementierung der Funk- tionalitäten Durch verschiedenen Modul Klassen sind für jedes Worker Modul verschiedene Implementierungen möglich

31 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi31 Konsequenzen des Designs Mehrere Modul Klassen können gleichzeitig geladen sein Jeweils eine Modul Klasse ist selektiert und verrichtet die Arbeit Nicht selektierte Modul Klassen behalten ihren inneren Zustand Modul Klassen können zur Runtime geladen werden

32 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi32 Analyse des RSS Indicators RSSI Hardware Software Messort Resultate Analyse

33 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi33 Einfluss der Limitierung

34 4. Juli 2002 Semester Arbeit von E. Wandeler und S. Tschumi34 Vorhandene Worker Module Error Simulator (Gauss, Uniform,...) Distance Quantizor (Linear, Quadratisch,...) Position Algorithm (SimplePA, TERRAIN,...) Position Calculator (QR,...) Position Estimator (Mean, FIR,...) Node Mobility (Random, Path,...)