Basissoftware für drahtlose Ad-hoc- und Sensornetze

Mit dem Titel "Basissoftware für selbstorganisierende Infrastrukturen für vernetzte mobile Systeme" vereint das Schwerpunktprogramm 1140 der DFG Forschungsvorhaben zum Thema drahtloser Ad-hoc- und Sensornetze. Durch die Konzeption höherwertiger Dienste für diese aufstrebenden Netztypen leistet das Schwerpunktprogramm einen essentiellen Beitrag zur aktuellen Forschung und erschafft gleichzeitig ein solides Fundament zur Entwicklung zahlreicher Anwendungen

Entwicklung von Komponenten für eine Verteilungsplattform zur Unterstützung kollaborativer Anwendungen

Immer mehr Hersteller bringen kleine mobile Endgeräte (PDAs1) auf den Markt, die via WLAN2 (IEEE 802.11), Bluetooth oder UMTS3 drahtlos Kontakt mit der Außenwelt aufnehmen können. Dabei werden neben zunehmend höheren Übertragungsraten auch große Fortschritte in der Miniaturisierung erzielt. Viele PDAs besitzen bereits eingebaute Funknetzwerk-Karten, bei vielen läßt sich eine solche Karte einfach zusätzlich in das Gerät einstecken. Durch die steigende Rechenleistung der Geräte und die gleichzeitig steigenden Übertragungsraten der Funkverbindungen entstehen diverse neue Anwendungsmöglichkeiten, die allerdings noch wenig ausgenutzt werden. Es überwiegen die Standardaufgaben der PDAs, wie die Termin und die Adressenverwaltung. Ein eventuell vorhandener Zugang zu Netzwerken wird meist ebenfalls nur für Standardanwendungen verwendet, wie z.B. die Synchronisation von Daten mit einem Server, der Zugang zum World Wide Web oder zum Versenden von e-Mails. Der herkömmliche Zugang zu Netzwerken ist meist ortsgebunden. Im sogenannten Infrastruktur-Modus ist man auf eine Basisstation (Access-Point) angewiesen. Bewegt man sich in Bereichen, in denen kein solcher Access-Point zur Verfügung steht, kann eine Netzwerkverbindung nicht hergestellt werden. Die Mobilität des Benutzers ist auf die Funkreichweite seines Geräts zu dieser Basisstation beschränkt. Die Bezeichnung „mobil“ trifft also nur auf das Endgerät, nicht auf die Basisstation zu. Genutzt werden üblicherweise die gleichen Dienste wie in einem kabelgebundenem Netz, nämlich Server des Intra-, bzw. Internets. Die eigenständige Vernetzung mobiler Geräte untereinander, der sogenannte Ad-hoc-Modus, eröffnet neuartige Anwendungsgebiete. Ursprünglich dafür gedacht, zwei Stationen schnell und einfach über Funk miteinander zu verbinden, können durch eine Erweiterung beliebig viele Stationen zu einem spontanen und mobilen Netzwerk zusammengefaßt werden (mobiles Ad-hoc Netzwerk, MANET). Eine zentral verwaltete Infrastruktur entfällt dabei vollständig. Die Aufgaben des Routings muß jede einzelne der beteiligten Stationen übernehmen. Auf diese Weise erhöht sich die Funkreichweite aller beteiligten Stationen, da nicht ein zentraler Access-Point, sondern jeder beliebige Teilnehmer in Reichweite den Zugriff auf das Netzwerk ermöglicht. Es muß dabei allerdings davon ausgegangen werden, daß sich die Stationen in einem solchen Netz ständig bewegen, das Netz verlassen oder neu hinzukommen können. Somit verändert sich andauernd die Netzwerktopologie und ein kontinuierliches und selbstständiges Neuorganisieren des Netzes wird notwendig. Man spricht daher von selbstorganisierenden mobilen Netzen. Der Informationsfluß in Ad-hoc Netzen ist üblicherweise ein anderer als in Festnetzen. Es entsteht eine eher interessensbezogene Kommunikation, weniger eine, die auf dem Wissen von bekannten Endpunkten im Netzwerk basiert. In Ad-hoc Netzwerken können Endpunkte und Adressen aufgrund der sich permanent ändernden Nutzerzusammensetzung naturgemäß nicht bekannt sein. Stattdessen gibt jeder Nutzer Informationen über seine Interessen und seine Angebote im Netzwerk bekannt. Findet sich ein zu diesem Interessensprofil passendes Angebot, so kommt eine Verbindung zustande. Die Flexibilität der PDAs, ihre Mobilität und ihre ständig steigende Leistung lassen die Entwicklung von mobilen Ad-hoc-Anwendungen sinnvoll erscheinen. MANET Netzwerke sind in ihrer Auslegung flexibel und schnell, genau so, wie es die modernen PDAs sind. Es eröffnet sich durch durch beides eine große Zahl neuer und innovativer Anwendungsmöglichkeiten. Eine davon, das so genannte E-Learning, soll im Folgenden näher betrachtet werden. E-Learning ist ein Beispiel für eine Anwendung in Ad-hoc Netzen, die besonders geeignet erscheint, die Beweglichkeit ihrer Anwender in vielerlei Hinsicht zu unterstützen. Durch die Eigenschaft, geeignete Kollaborationspartner und Informationen schnell und gezielt im Netzwerk finden zu können, wird ein spontaner Wissensaustausch über die bisher bestehende Grenzen hinaus möglich. Es werden im Rahmen dieser Diplomarbeit Mechanismen behandelt, die dem Anwender die Nutzung von kollaborativen Anwendungen wie dem E-Learning ermöglichen und ihn bei dessen Nutzung unterstützen sollen