Bluetooth Unleashed Wireless Netzwerke ohne Grenzen

Bluetooth Unleashed
Wireless Netzwerke ohne Grenzen
Lars Wernli
Riccardo Semadeni
Betreuer: Jan Beutel
Professor: Lothar Thiele
Sommersemester 2001
Inhalt
•
Theorie:
– Problemstellung der Ad-Hoc Netzwerke
– Routingmechanismus
•
Plattform:
– Bluetooth als Standard
– verwendete Netzwerksoftware (Axis)
•
Umsetzung:
–
–
–
–
SS2001
Die Funktionen der Applikation
Verbindungsaufbau im Detail
Paketformate
Performance-Abschätzung
Bluetooth Unleashed
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Wireless Ad-Hoc Netzwerke
•
•
•
•
•
dynamische Netzwerktopologie
dezentrale Infrastruktur
keine globale Koordination
limitierte Reichweite
Pfade über mehrere Hops
•
•
•
Knoten mit gleicher Netzwerkfunktionalität
dynamischer Verbindungsaufbau
limitierte Ressourcen
spezielles Routingkonzept nötig
SS2001
Bluetooth Unleashed
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Ad-Hoc Netzwerke: Routing
•
Dynamic Source Routing (DSR)
(IETF MANET Working Group, 2.2001)
•
Route wird bei Bedarf ermittelt
– Tabelle
– route request
•
ganze Route in jedem Paket enthalten
– Grösse des Route-Cache
anpassbar
•
geeignet für Bluetooth / Applikation
– keine periodische Signalisierung
– energiesparend
– sleep mode möglich
SS2001
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Bluetooth
•
•
•
•
•
•
Kommunikationsstandard
für Daten- und AudioÜbertragung
2.4 GHz ISM Band
1 Mbit/s Bandbreite
Master-Slave Betrieb
Piconetze mit max. 7
aktiven Clients
mehrere Piconetze
bilden ein Scatternetz
Piconetz
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Scatternetz
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Axis OpenBT
•
Open Source
Implementation für Linux
•
L2CAP implementiert
Statemachine pro
Verbindung
Verbindungsmultiplex
über L2CAP
•
•
•
Host Controller Interface
(HCI) als
Standardschnittstelle
Device steuerbar mit
asynchronen Events
über HCI
SS2001
Bluetooth Unleashed
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Umsetzung – Applikation
Endprodukt:
Applikation mit Konsole-Interface
Funktionalitäten der Applikation:
inquiry
BD-Adressen aller Knoten in Reichweite erfragen
open_channel
Kanal zu einem bestimmten Knoten öffnen
send_buffer
Datenbuffer an Nachbarknoten schicken
xhop
Datenpaket mittels multihop-Übertragung senden
remote_command
Befehl an einen entfernten Knoten zur Ausführung schicken
remote_program
Programm (aus remote-commands) aus Datei einlesen, und
zur verteilten Ausführung verschicken
time_measurement
schickt mit einem Nachbarknoten Datenpakete hin und her, und
misst die Zeit
SS2001
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Verbindungsaufbau
SS2001
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Paketformate
xhop:
verschickt Datenpaket über vorgegebene Route
1
remote_prog:
1
1
max ( 64 kB – header_len )
schickt Programm an entfernten Netzwerkknoten zur Ausführung
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SS2001
Route_len * 6
4
1
1
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Performance
•
Verbindungsaufbau
langsam und teuer
•
Datenübertragung
benötigt nur Bruchteil
der Zeit für
Verbindungsaufbau
•
Callbacks sind
einfache und
effiziente Lösung
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Resultate
Theorie:
•
•
Recherche und Vergleich verschiedener Routingkonzepte
Spezifikation einer reduzierten Version des DSR-Algorithmus
Software:
•
•
•
•
•
•
Drivers zur Initialisierung und Ansteuerung des BT Moduls
singlehop und multihop Übertragung
Remote Command
Remote Program
Funktionen zur Zeitmessung
Steuerung durch Konsole-Applikation
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Schwierigkeiten / Ausblick
Schwierigkeiten:
•
•
•
Axis Stack nur sehr beschränkt dokumentiert
Axis Stack nicht 100% Bluetooth-konform und noch Bugs
Bluetooth Hardware nicht multipoint-fähig
Ausblick:
•
•
•
DSR-Implementierung nur mit multipoint-Hardware sinnvoll
um multipoint-Hardware zu nutzen, muss Applikation leicht angepasst
werden (CID-Management)
Axis Stack wird von vielen Entwicklern verwendet, Fortbestand
wahrscheinlich
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Demonstration
SS2001
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SS2001
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Routingkonzepte
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Dynamic Source Routing
Eigenschaft
Vorteile
Nachteile
‚on demand‘
• kein Overhead durch periodische
Signalisierung
• weniger Speicherbedarf
• einfache Implementierung
• längere mittlere
Reaktionszeit
• Netzwerktopologie weniger
aktuell
• Gesamttopologie unbekannt
ganze Routes werden
gespeichert
• Zwischenknoten müssen keine
Routinginformation speichern
• mehrere Routes pro Zielknoten
möglich
• Netzwerkinformation leichter
extrahierbar
• mehr Speicherbedarf pro
Knoten
• mehr Overhead in den
Datenpaketen
• Route Cache komplexer
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Ericsson BT Modul
•
Entwicklungs-Prototyp
•
kein multichannel (broadcast)
möglich
kein multipoint
•
•
Datentransfer über RS232Schnittstelle oder USB
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Übermittlung eines Datenpaketes
Übermittlungszeit
(mikrosekunden)
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Code fuer timing
measuring vorbereitet
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800
Nutzdatenlänge (bytes)
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Zeitmessung Verbindungsaufbau
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