Von der Positionsbestimmung zum Ortsbewusstsein

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1 Fachseminar Verteilte Systeme Von der Positionsbestimmung zum Ortsbewusstsein 28. Mai Micha Trautweiler Assistentin: Svetlana Domnitcheva Professor: Friedemann Mattern Outline Einleitung Ortsbasierte Dienste Bluetooth & Wireless LAN

2 Ausgangslage und Vision Drahtlose Netze und portable Geräte Dienste an Mobilität anpassen Position benutzerfreundlich darstellen [TU Wien] Trend und Vision

3 Nutzen der Ortskenntnis Mehrwert für existierende Anwendungen Neue ortsbasierte Anwendungen Kein Benzin mehr. Wie komme ich zur Tankstelle? Wo ist der nächste Beamer? Wann kommt der Bus endlich? Location Based Services Position als Teil des Kontexts Physikalischer Kontext Hab ich Internetanschluss? Ist es zu laut? Wo bin ich? Sozialer Kontext Wer ist noch hier? Welche Zugriffsrechte habe ich? Was ist meine Tätigkeit?

4 Outline Einleitung Ortsbasierte Dienste Bluetooth & Wireless LAN Providing Location Based Services Portable Rechner Nutzung per Push oder Pull Ortsbasierter Dienst Auswertung der Ortsinformation Ortsmodell Interpretation der (Sensor-)Daten Positionsbestimmung [Ges]

5 Positionsbestimmung Technik GPS GSM Ultraschall RFID Tags Adressen Art der Daten Absolute Koordinaten Flächen (der Funkzellen) Distanz zu Referenzpunkt In / ausser Reichweite Hierarchische Namen Präzision < 10 m > 100 m 0.1 m m? [High] Drahtlose Netze zur Positionsbestimmung? Modellierung von Orten Nur zu wissen, wo man ist, reicht häufig nicht aus. Aufgaben Abbildung der (Sensor-)Daten Darstellung der Positionsinformation Metriken für Distanz Hierarchische Ordnung Mobiler Rechner Ortsbasierter Dienst Ortsmodell Positionsbestimmung

6 Ortsangaben Modell Physisches Modell Art der Daten Absolute Koordinaten Distanz zu Referenzpunkt Beispiel GPS: X = Y = Ultraschall: 50 cm Geografisches Modell Hierarchische Namen Abstrakte Ortsbeschreibungen Modell Geometrisches Modell Symbolisches Modell Art der Daten Flächen und Volumina Mengen und Elemente Beispiel GSM Funkzelle IFW = {E,D,C, } E = {Infobar,E31} Hybrides (semisymbolisches) Modell Flächen, Volumina sowie Mengen

7 Semisymbolisches Modell VBZ Zone Symbolisch Linie 14 Linie 10 HB, Milchbuck,, Oerlikon Geometrisch Ortsbasierte Dienste Mobiler Rechner Ortsbasierter Dienst Ortsmodell Positionsbestimmung

8 Welche Dienste existieren bereits? Lokalisierung Tracking & monitoring? Welche Dienste existieren bereits? Lokalisierung Tracking & monitoring Navigation Mobile Yellow Pages Advertising (m-commerce) Instant messaging?

9 Welche Dienste existieren bereits? Lokalisierung Tracking & monitoring Navigation Mobile Yellow Pages Advertising (m-commerce) Instant messaging Verkehrsinformationen? Positionsbestimmung Ortsbewusstsein Beispielszenario Dienstanbieter Drahtloses Netz Middleware Netz Provider [IBM]

10 Outline Einleitung Ortsbasierte Dienste Bluetooth & Wireless LAN [Apple] Bluetooth & Wireless LAN [GIS] [ericsson]

11 Standard Bluetooth SIG Ad hoc Netze Günstig und klein Kurzstrecken bis 10m Verbindungsorientiert Standard IEEE b Infrastrukturnetze Teuer Hohe Bandbreite In Gebäuden ~100m Always online Funk im ISM Band um 2.4 GHz Interferenz? Ortsbestimmung mit Wireless LAN Distanz zu Basisstationen bestimmen Basisstation als Referenzpunkt Triangulation durch Messung der Signalqualität (signal to noise ratio) Signalstärke Signalstärke

12 Signalstärke: Präzision Physikalisches Wellenausbreitungsmodell Hindernisse schwächen das Signal ab, z.b. Wände, Türen oder Personen Präzision etwa 10 m (in 3 Dimensionen) Ausrichtung der Antenne? Signalstärke?????? x Verbesserung der Präzision Vergleich mit empirischen Daten: 2-3 m Vermessen der Signalstärke Aufwändig, skaliert nicht Statt Signalstärke: Time Of Arrival: 1-3 m Round trip Zeit des Signals messen Zeit ist unabh. von Topologie (Hindernissen) Proprietär, nicht direkt unterstützt Kombination mit anderen Techniken:? Sensor fusion zb. mit RFID Tags oder Bluetooth

13 Ortsbestimmung mit Bluetooth Distanz zu Nachbarn im adhoc Netz Master kennt ev. einen Referenzpunkt Nähe bestimmt durch Reichweite des Signals Bluetooth Netze sind ortsbasiert Absolute Position wird von vielen Diensten nicht benötigt Zusätzlich Signalstärke / Time Of Arrival messen? < 10m dest=ifwc31 dev=lpc35 Mögliche Ortsmodelle Geometrisches Modell für Wireless LAN Abdeckung (Signalreichweite) Station ist im Quader Euklidische Distanz Symbolisches Modell für Bluetooth Master Reichweite: Menge der Stationen Nähe als binäres Distanzmass

14 Mögliche Ortsbasierte Dienste Dienste Drucker finden Navigation Advertising Lokaler Chat Wireless LAN ( ) Bluetooth Literatur (Auswahl) [High] J. Hightower, G. Borricello: Location Systems for Ubiquitous Computing, IEEE Computer, August 2001 [Fer] A. Ferscha, W. Beer, W. Narzt: Location Awareness in Community Wireless LAN s, Informatik 2001, September 2001, Vienna, Austria [Kam] [Ges] [Dom] J. Kammann, T. Strang, K. Wendlandt: Mobile services over short range communication, WS Commercial Radio Sensors and Communication Techniques, August 2001, TU Linz, Austria S. Gessler, K. Jesse: Advanced Location Modeling to enable sophisticated LBS Provisioning in 3G networks, Workshop on Location Modeling for Ubiquituos computing,,ubicomp 2001 S. Domnitcheva: Location Modeling: State of the art and Challenges, Workshop on Location Modeling for Ubiquituos computing,,ubicomp 2001 [GIS] Ian Koeppel: What are Location Services? - From a GIS Perspective, [IBM] www-106.ibm.com/developerworks/library/i-lbs/?dwzone=wireless

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