Aufbau der Vorlesung. Ubiquitous Computing (Ubiquitäre Informationstechnologien) Vorlesung im WS 02/03. Netzwerke für Ubicomp Anforderungen.

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1 Aufbau der Vorlesung Ubiquitous Computing (Ubiquitäre Informationstechnologien) Vorlesung im W 02/03 Michael Beigl Universität Karlsruhe Institut für Telematik Telecooperation Office Grundlagen Geräte Vernetzung Netzwerke Middleware Kontext Anwendungen 6 Interaktion reale Welt Geräte Kontext Information Interaktion Anwendungen 2 4 (vorverarbeitete) Information 5 3 Vernetzung digitale Welt Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-2 Netzwerke Einleitung Kabelgebundene Netzwerke Kabellose Netzwerke IrDA Aktuelle Forschung Kontextnetze Body-Netzwerke Netzwerke für Ubicomp Anforderungen Anwendungsbezug Information Applicances? Einfachheit? Vielseitigkeit? Vergnüglichkeit -> Bedienbarkeit, Energieverbrauch, Administration Usability-Bezug Mache nutzbare Eigenschaften sichtbar Benutze natürliche Assoziationen zur Verdeutlichung Gib Feedback Affordances! Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-3 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-4

2 Netzwerke für Ubicomp Netzwerke für Ubicomp Charakteristika ggüber WLAN, Ethernet etc. Netzwerktypen: oft verschiedene durch breiten Anwendungsbereich? Multimedia / Information, Echtzeit, Kontext Ad-Hoc Ausprägung: pontanes Hinzukommen/Verlassen, keine/einmalige Administration, auf allen chichten Kommunikationsmodel: Anwendungsorientert (Peer-to-Peer) Dienstorientert (Master-lave) Medien: oft mobil und kabellos, für Haustechnik und Multimedia auch kabelgebunden Durchsatz, Latenz-, Einbuchzeiten: Multimedia: hoher Durchsatz, längeres Einbuchen, Kontext: niedriger Durchsatz, kurzes Einb. Energie und Preis: Oft Energiesparend und preiswert Routingfähgkeiten: Netzwerk-Routing oder Application Layer Bridges Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-5 Ausprägung kleine Zellen, Personal Area Networks Lokalität als Gewinn, Nutzung von Lokationsinformation Preiswert durch preiswerte Gerättechnologie... und durch verringerten Kabelaufwand: z.b. Nutzung vorhandener Infrastruktur: Telephonkabel, tromkabel... Und durch best-effort Verkabelung: Kabelgebundene Grobverkabelung sowie kabelloser letzter Meter Anwendungs- statt Technikorientiert Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-6 Netzwerke für Ubicomp Netzwerke Weitverkehrsnetze GM, DECT, UMT,... siehe Vorlesung Mobilkommunikation Kabelgebundene Netzwerke Insbesondere zur Unterstützung von Multimedia-Appliances Peripherie: UB, Firewire Power Line (PLC) / Phone Line Hausbussysteme: EIB, CEBus, BACNet, LONWorks Kabellose Netzwerke (Wireless Personal Area Networks WPAN) Kabelersatz für Zusatz-, Peripheriegeräte:, IrDA Forschung Kontextnetzwerke: martdust, POT Body-Netzwerke Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-7 Einleitung Kabelgebundene Netzwerke Peripheriebusse für Multimedia Hausbussysteme zu teuerung PowerLinie für Datenübertragung Kabellose Netzwerke IrDA Aktuelle Forschung Kontextnetze Body-Netzwerke Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-8

3 IrDA Infrarot-Datenübertragung IrDA Infrarot-Datenübertragung Infrarotkommunikation Richtcharakteristik Räume als natürliche Grenzen Bsp: ActiveBadge, ParcTab (ACHTUNG: kein IrDA) aber: Abschattungsprobleme Lsg: diffuses Infrarot, Nutzung von Reflektion Nachteil: niedrige Bandbreite IrDA: Infrared Data Association IrDA DATA: tandard für Punktzu-Punkt Infrarot-Kommunikation kurze Distanz (1,5m+), 30 (60) Kegel für gerichtete Kommunikation Gerät 1 Link-Länge m Ausrichtung erforderlich! Keine Ausrichtung erforderlich! Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-9 Gerät 2 IrDA als Beispiel für typ. Netzwerk in Ubicomp Rahmenbedingung IrDA gerichtete Kommunikation spezifizierte Ausbreitung: 30 Grad Halbwinkel, 2m Grund: Aufbau eines "Piconetzes" sollte ermöglicht werden unerwünschte Einflüsse, insbesondere Reflexion, mußten vermieden werden Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-10 IrDA Infrarot-Datenübertragung IrDA Infrarot-Datenübertragung IrDA Anwendung initiale Anwendung: Kommunikation zwischen Host und Peripherie (Drucker, Maus, Tastatur,...) Kabeleliminierung heute tandard in mobilen Rechnern / PDAs / Appliances Point-and-shoot -Anwendungen? z.b. von Digitaler Kamera auf den Drucker? z.b. von PDA zu PDA: Visitenkarten austauschen Nutzung der Richtcharakteristik zur Auswahl 2000: 170 Mio. Geräte IrDA Protokollarchitektur IrTran-P LM-IA IrObex IrLAN IrComm IrMC Tiny Transport Protocol Tiny TP Ir Link Management Protocol - MUX - IrLMP Ir Link Access Protocol - IrLAP Async erial Ir Kb/s ync erial Ir ync, 4 PPM / Mb/s 4 Mb/s Tiny-TP: Datensegmentierung, Flusskontrolle IrLMP: Multiplexing, mehrere log. Kanäle über eine Verbindung IrLAP: Device Discovery, zuverlässige 1:1-Verbindungen PHY (Physical ignaling Layer): verschiedene Codierungen für Über-tragung von 9.6 kbps bis 4 Mbps 2002 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-11 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-12

4 IrDA Physical Layer: low IR (IR) IrDA Physical Layer: Fast IR (FIR) Asynchron (oder ynchron) mit Kbps: IR basiert auf UART (serielle chnittstelle), ersetzt Kabel RZI-Modulation ( Return-to-Zero Inverted ): Pulskodierung mit Puls für 0 tart Bit tart Bit UART-Rahmen Daten-Bits top Bit IR-Rahmen Daten-Bits top Bit Pulslänge 3/16 weniger Energie, größerer Pulsabstand tart und top Bits im UART-Rahmen zur ynchronisation Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-13 ynchrone Übertragung mit / Mbps RZI-Pulskodierung, Pulslänge 1/4, d.h. 434ns bzw. 217ns ynchrone Übertragung mit 4 Mbps 4PPM-Codierung: Four Pulse Position Modulation Datenbit-Paare werden zusammengefaßt und in 500ms-Periode codiert Aufteilung der Periode in 4 Chips, Codierung durch Pulsposition VFIR HHH(1,13) Codierung 3 Chips für 2 Bit DBP 4PPM Code HDLC-ähnlicher Rahmen im Link Control Layer (IrLAP+IrPhy tandard!)? tart/top-felder, Bit tuffing in den Daten TA TA ADDR DATA FC TO Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-14 IrDA Verbindungsaufbau IrDA Verbindungsaufbau II Device Discovery Ir Link Access Protocoll (IrLAP) Discovery-Dienste: Request, Indication, Confirm Ad-hoc Übergang und Verbindungsaufbau, keine Admin., Einstellung etc. niff-modus: tromsparen, nur alle 2-3 sec. aufwachen und Antwort auf eventuell erfolgten Discovery-Request senden Adresskonflikt: wenn sich Geräte mit gleicher Adresse melden, werden alle aufgefordert, neue Adressen zu wählen Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-15 Umsetzung der Merkmale in IrDA 2 Optionen:? ehr niedrige endeleistung? Entsprechend unempfindliche Empfänger Gewählt wurde unempfindlicher Empfänger Pulse von A üblich Pulskodierung AIR: Energiesparen beim Codieren 1,41 µs oder 3/16 Kodierung beide Kodierungen müssen von jedem Empfänger verstanden werden 3/16 sind: 9,75µs bei ,4µs bei ,2µs bei bei Pulscodierung analoges Filtern unabhängig von der Baudrate möglich (613,5kHz) Kürzere Pulse werden von aller gängigen Hardware akzeptiert Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-16

5 IrDA Verbindungsauf III Netzwerke Folgeprobleme des Designs? Ausrichtung, da keine Nutzung der Reflektion? Teilnehmer können sich z.t. nicht sehen Lösung in IrDA? Master lave Verfahren. Bestehendes Problem: Hidden Terminal? Bei 4 Teilnehmern Abstimmung über Teilnetze nötig? IrDA fast immer Punkt zu Punkt Verbindung Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-17 Einleitung Kabelgebundene Netzwerke Peripheriebusse für Multimedia Hausbussysteme zu teuerung PowerLinie für Datenübertragung Kabellose Netzwerke IrDA Aktuelle Forschung Kontextnetze Body-Netzwerke Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-18 Drahtlose Kommunikation Drahtlose Kommunikation Infrarot Mobilfunk Infrastruktur- vs. Ad hoc-netzwerk billig (Transceiver für U$ 1) keine Lizenzen nötig einfache Abschirmung Gerichtet, point & shoot als IrDA in sehr weit verbreitet in Rechnern und Appliances erfordert freie icht (free line of sight) wird leicht abgeschattet Erfahrungen aus WAN/Telefonie Abdeckung größerer Flächen mit Durchdringung von Wänden nicht gerichtet: Multicast enger Frequenzbereich: heute meist Nutzung des 2,4 GHz lizenzfreien Bandes schwierige Abschirmung Interferenzen mit Elektrogeräten AP AP Festnetz AP Infrastruktur-Netzwerk AP: Access Points Infrarot-Bsp.: ParcTab Funk-Bsp: typisches Netz (WaveLAN) Ad hoc Netzwerk Direkte Kommunikation mit begrenzter Reichweite keine Basisstationen Infrarot-Bsp.: IrDA (Punkt-zu-Punkt) Mobilfunk: Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-19 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-20

6 Mobilkommunikation Mobilkommunikation Technologie Mobilfunktechnik für ad hoc Vernetzung kurze Reichweiten (10m) universell: prache und Daten primär für portable, persönliche Geräte niedrige Kosten: angestrebter Preis 5 U$ kleine Baugröße -Modul pecial Interest Group (IG) Februar 1998: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba aktuell über 1800 Firmen ( adopter companies ) Entwicklung der pezifikation als de facto tandard? erste Version Juli 1999? über 1500 eiten HW & W Protokollspezifikation? Interoperabilität mit anderen tandards, v.a. IEEE (Personal Area Networks) Warum? Harald Blåtand II: Blauzahn? König von Dänemark AC? brachte Christentum nach kandinavien? vereinigte Dänemark und Norwegen Technologie? Ursprung in kandinavien? Vereiningung multinationaler Konzerne Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-21 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-22 Mobilkommunikation Anwendungen Wesentliche Merkmale IM-Band, 2.4 GHz: lizenzfrei in fast allen Ländern? 79 Kanäle im Bereich 2,402 bis 2,480 GHz, je 1 MHz breit? frequency hopping : 1600 hops / s (d.h. Frequenzwechsel alle 625 µs) ca. 1 mw Übertragungsleistung 1 Mb/s auf dem Medium? Datenrate 432 kbit/s (full duplex) oder 723/57 kbit/s (asymmetrisch) imultan prache ( synchron ) und Daten ( asynchron ) icherheitskonzepte? Authentisierung, Verschlüsselung auf Verbindungsebene Flexible Netzwerktopologie? ad-hoc Netze ohne vorbestimmten Master Landline Universeller Zugang zu Daten/prache Kabelersatz Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-23 Persönliche Ad-hoc Netze Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-24

7 Anwendung: Kabelersatz Anwendung: Persönliche Ad-hoc Netze Mobiltelefone Miniaturisierung, kein Platz für Kabelanschlüsse Verkabelung schränkt Mobilität/Flexibilität ein Multimedia Drahtloser Transfer von Dokumenten ynchronisation verschiedener persönlicher Geräte (PC, Laptop, Organizer,...) Einfaches haring von Geräten wie Video beamer und Drucker ynchronisieren auch automatisch, spontan PC-Umfeld drahtlose Anbindung von Maus und Tastatur ohne Abschattungsprobleme Verbindung mobiler Geräte zum Drucker flexible Verbindung zu PDAs und Modems Drahtloses Headset Zugang zu verschiedenen Geräten? Telefon, PC, MP3 Player, Home Audio,... Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-25 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-26 Universeller Zugang Lösung für die letzten Meter Three-in-One Phone Universeller Zugang zu prachdiensten 1. chnurloses Telefon im Haus? -Verbindung zum Telefon-Festnetzzugang 2. Mobiltelefon im Außenbereich, z.b. GM 3. Walkie-talkie Kommunikation mit Telefonen in der Nähe? direkte -Verbindung kurze Reichweiten durchgängiger Zugang zu globalen Daten-/prachInfrastrukturen Heimbereich: mobile Verlängerung der Zugangsnetze zum Internet unterwegs: über mobile Internet-Appliances weitere Geräte anbinden 1 3 PTN, IDN, LAN, WAN, xdl Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-28

8 Hidden Computing Architektur Briefcase Trick Kommunikation mit Geräten in der Nähe, die unsichtbar sind z.b. Notebook versteckt in Aktentasche sendet Header eingehender s auf persönliches Display (z.b. in itzungen) Mobiltelefon in der Jackentasche als unsichtbares Modem für den PDA viele Anwendungen... automatische Identifizierung und Authentisierung Personalisierung von Geräten in der Umgebung Telefonieren mit fremdem Mobiltelefon... Handset Headset Notebook in Aktentasche UMT/ Internet Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-29 TCP/IP Audio Applications Data L2CAP Link Manager Baseband RF RFCOMM Control RF-chicht: physikalische Übertragung Anwendungsunterstützung L2CAP: logische Verbindungen, Protokollanpassung Link Management: Verwaltung von Piconetzen Baseband: Auffinden von Geräten, ynchronisation, Fehlerbehandlung Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-30 Physikalische chicht Frequency Hopping RF Radio Layer preizspektrumverfahren: Frequency Hopping pread pectrum (FH) 79 Frequenzbänder, 1 MHz breit: x MHz (x=0,..,78) 2,480 GHz Pseudozufällige Frequenzfolgen für jede - Zelle wird oberhalb der RF-chicht im Baseband bestimmt törfrequenzen wird automatisch wieder ausgewichen, Kollisionen lösen sich bei nächstem Hop auf frequency spectrum Frequenzmodulation GFK: Gaussian frequency shift keying Frequency Hopping 1600 Frequenzwechsel pro ekunde Einfluß von törfrequenzen minimieren (Elektrogeräte, andere -Links,...) freq freq 2,402 GHz 625 µs Kollision t Paket-endewiederholung bei Prüfsummenfehler und NAK Beitrag zur icherheit: nur Empfänger kennt richtige Hop-equenz Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-31 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-32

9 Verbindungsschicht -Verbindungen Baseband Layer: Master-lave Punkt-zu-Punkt Link Manager: Management von Piconet-Zellen (ein Master, mehrere laves) Baseband Auffinden anderer Geräte ynchronisation zwischen ender und Empfänger Paketformat, Verbindungsarten synchron/asynchron Fehlerbehandlung, endewiederholung L2CAP Audio Link Manager Baseband RF Link Manager Authentisierung und Verschlüsselung Piconet-Management: ignalisierung zwischen Link Managern zum Zustand von Geräten, Power modes usw. Netzwerktopologie Piconet: Kommunikationskanal für mehrere Geräte Geräte teilen sich einen Kanal, definiert durch gemeinsame Hop- equenz, alle Geräte ändern gemeinsam Kanal Ein Master, simultan verbunden mit bis zu 7 laves? weitere laves (insgesamt 255) können im Piconet geparkt sein? andere Geräte im endebereich im tand-by Zustand: nicht verbunden Master/lave-Rollen sind dynamisch Verbindungsaufbau? Master verteilt Takt u. Geräte-ID zur Bestimmung der Hop-equenz Kommunikation? Punkt-zu-Punkt Master-lave? Multicast vom Master an alle laves? nicht direkt slave-to-slave P P piconet proximity sphere M sb Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-33 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-34 ynchronisation und Adressierung catternet: Verbindung von Piconets 2-10 Piconets können ein catternet bilden? keine gemeinsame Hop-Frequenz? Verbindung über Knoten, die zwischen Piconets hin- und herspringen Optimierung von Bandbreite/Volumen? Piconet-Kapazität: 1 Mb/s? 10 Piconets im gleichen endebereich: aggregierte Bandbreite bis ~10 Mb/s? Datenrate nimmt bei 10 Piconets nur leicht ab (~10%) bis zu 80 aktive Geräte auf engem Raum ABER: keine Broadcast, deshalb nur eingeschränkt für Kontext-Netzwerke geeignet P sb P M IDb IDa A B IDe IDc IDd E D C IDa IDb IDa M IDe IDa IDc sb IDa IDd P ynchronisation Jedes -Gerät hat 48bit Geräte-Adresse/ID (komp. zu IEEE 802 MAC) ynchronisation: Master verteilt ID und Takt Master-ID bestimmt Hop-equenz, Takt bestimmt Hop-Phase Adressierung im Piconetz Active Member Address (AMA, 3-bits) für aktive Geräte? 1..7 für Adressierung einzelner laves, 0 für Broadcast an alle laves Parked Member Address (PMA, 8-bits)? für geparkte laves, d.h. Geräte die synchronisiert sind aber keine Datenpakete verarbeiten Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-35 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-36

10 Baseband Verbindungszustände Unconnected (low power) Connecting states Connected (full or reduced power) Detach niff AMA Low power connected states Inquiry T typical= 2 ms Park PMA tandby T typical=2s Active AMA Releases AMA Address tandby: nicht Teil des Piconet, d.h. nicht aufsynchronisiert Page T typical=0.6s T typical=2 ms Hold AMA Inquiry: Potentieller Master sucht Geräte in der Nähe Page: Master lädt Geräte in sein Piconetz ein; Verteilung von ID/Takt auf besonderer Hop-equenz; antwortende laves erhalten AMA Active: listening for data packets ; bei niff nicht durchgehend aber periodisch Hold: noch synchronisiert aber nicht mehr mithörend; bei Park auch Freigabe der AMA Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-37 Netzwerke Einleitung Kabelgebundene Netzwerke Peripheriebusse für Multimedia Hausbussysteme zu teuerung PowerLinie für Datenübertragung Kabellose Netzwerke IrDA Aktuelle Forschung Kontextnetze Body-Netzwerke Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-38 Routing in Ubicomp Routing in Ubicomp II Routing in Ad-hoc Netzwerken Allgemeine Problematik? Zwei tationen können nicht direkt über ihr Medium Nachrichten austauschen Lösung? Verbindung über Zwischenstationen (Router) Ansatz? uche kostengünstigste Möglichkeit, Nachrichten zu routen Kostengünstig? Preis, Verbindung mit meister Bandbreite, Verbindung mit aktuell am wenigsten Auslastung,... Probleme und Charakteristika in Ubicomp Problem: keine Basisstation, ständiges Hinzukommen/Verlassen, große Anzahl Knoten, Instabilität, Topologie nicht bekannt Charakteristik: viele, kleine Pakete (<255 byte), lokale Bedeutung der Pakete Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-39 Kosten Energieaufwand, verfügbare Energie in potentiellen Routern, törungsfreiheit der Verbindung, zeitliche tabilität der Verbindung verwendte Routingtypen Typen Weiterentwicklung von Verfahren für Festnetze, auch Flooding! Ad-Hoc Generierung von Routen z.b. Dynamic ource Routing Cluster-bildende Algorithmen: Annahme innerhalb der Gruppe nicht so viel Bewegung Oft Multipfad-Routing Lösungsansätze Verwendung von Domänenwissen: Lokation, truktur der Umgebung/Einsatzbereich,... Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-40

11 Netzwerke mart-its Netzwerk POT network Einleitung Kabelgebundene Netzwerke Peripheriebusse für Multimedia Hausbussysteme zu teuerung PowerLinie für Datenübertragung Kabellose Netzwerke IrDA Aktuelle Forschung Kontextnetze Body-Netzwerke 125 kbit/s Bandbreite MHz IM band Time division, slotted concurrent access, collision avoidance Energiesparend auf chicht 1 durch fixe Kommunikationspunkte Energiesparend auf chicht 4 durch allgemeines Verstehen der Pakte Optimiert für Kontextübertragung in Ad-Hoc Netzwerken Etwa 20 ms durchschnittliche Verzögerung für enden / Empfangen nach Neustart/Aufwachen Abstract Communcation Layer Communication Layer LL Communication Layer PL Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-41 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-42 POT POT Kontext Kommunikation Abstract context communication in ACL ensordaten werden zu Kontexten verarbeitet Kontext wird als Tupelfolge übertrage Empfänger entscheidet aufgrund des Inhaltes über Annahme von Daten Fast-switch-off spart Energie ohne Daten zu verlieren Kommunikation für Verbreitung von Kontexten optimiert Infrastrukturlos Ad-hoc chnell Energiesparend Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-43 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-44

12 POT Kontext Kommunikation Infrastrukturlos Ad-hoc chnell Energiesparend POT Kontext Kommunikation Infrastrukturlos Ad-hoc chnell Energiesparend Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-45 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-46 POT Kontext Kommunikation POT vs. mart-dust Mit Infrastruktur Routing Backend-Integration Internet Integration Lokationsdienste Erweiterung Ausbreigunsbereich Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-47 POT 125 kbit/s TD/lotted Access Arbitration Methode vermeidet Hidden Terminal kaliert bis 1024 Knoten ohne Backoff <12 % Verlust bei 256 Knoten Kommunikationsreichweitenregulierung kein Routing COT Dust (mart-dust) ~10 Kbps. Einfaches CMA Keine Hidden Terminal Behandlung kein Komm. Reichweitenregulierung Appl.Layer Routing Weitere Versionen: z.b. Laser- Kommunikation integrierte olarzelle! Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-48

13 Netzwerke Intra-Body Kommunikation Einleitung Kabelgebundene Netzwerke Peripheriebusse für Multimedia Hausbussysteme zu teuerung PowerLinie für Datenübertragung Kabellose Netzwerke IrDA Aktuelle Forschung Kontextnetze Body-, Oberflächen-Netzwerke Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-49 Zimmerman s Personal Area Network Tom Zimmerman, MIT MediaLab 1996 (jetzt Watson/IBM) Übertragung von Daten durch den menschlichen Körper? Visitenkarte beim Händeschütteln übertragen Kleine tröme, hohe pannungen (~15V) Welle bewegt sich am Körper entlang, Körper ist Masse Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-50 Intra-Body Kommunikation Networked urfaces Vorteile berührungskontrollierte Verbindung energieeffizient Kopplung virtuelle/reale Welt Anwendungen Datenaufnahme durch Berührung Verbindung zwischen Mensch und Werkzeug bei mobiler Arbeit Historie der Interaktion mit Dingen? z.b. automatisches lückenloses Protokoll für Laborexperimente: (automatische) Reproduzierbarkeit Personalisierung von Geräten sobald sie in die Hand genommen werden? z.b. hared Appliances in Arbeitsgruppen U.Washington: 56kbit Quelle: Portalano-Projekt University of Washington Oberflächen als Übertragunsgmedium Projekt an der University of Cambridge z.b. chreibtischoberfläche zur Vernetzung darauf abgestellter Geräte? Kabeleliminierung PC + Peripherie? ynchronisation mitgebrachter mobiler Geräte? tromversorgung abgestelleter Geräte Physikalische Verbindung Aufbau der Oberfläche aus Kacheln Runde Kontaktfläche als universelle chnittstelle am Gerät Wahl der Geometrie sichert erforderliche Anzahl von Pins Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-51 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-52

14 Networked urfaces urface Pads urface Manager (keeps track of objects, allocates resources, controls tiles) To other networks F U N C T I O N B U E T I L E C O N T R O L B U Tile Controller Tile Controller Power for Tile Controllers Function Busses Tile Control Bus PCI Interface to PC acting as urface Manager Tile Controller Object Pads Object Controller Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-53 Ubiquitous Computing W 02/03 Michael Beigl, TecO 7-54