1 / 36

PAN – Personal Area Network

PAN – Personal Area Network. Salla Brunou, tite 5 010626000 Lähiverkot –erikoistyökurssi 23.2.05. Sisältö. Panin käsite Hajaverkkojen optimointi PANin ja kenttäväyläjärjestelmien yhteen sovittaminen Ihmiskeho siirtotienä. PAN vai WPAN. PAN-termiä käytetty hieman epämääräisesti

chalondra
Download Presentation

PAN – Personal Area Network

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. PAN – Personal Area Network Salla Brunou, tite 5 010626000 Lähiverkot –erikoistyökurssi 23.2.05

  2. Sisältö • Panin käsite • Hajaverkkojen optimointi • PANin ja kenttäväyläjärjestelmien yhteen sovittaminen • Ihmiskeho siirtotienä

  3. PAN vai WPAN • PAN-termiä käytetty hieman epämääräisesti • Määritelmät vuonna 2000: • ”PAN-verkko muodostuu henkilön tai esineen ympärille n. 10 metrin säteellä, ja verkkoon voi kuulua kaksi tai enemmän muita ihmisiä tai esineitä, jotka voivat olla liikkeessä tai paikallaan.” • ”WPAN-verkko on langaton ad hoc –verkko, joka mahdollistaa itsenäisten laitteiden kommunikoinnin keskenään.”

  4. PAN vai WPAN • PAN-termi vakiintunut • Käytännön tausta: mukana kannettavien, henkilökohtaisten elektronisten laitteiden yleistyminen • Kännykkä, kannettava tietokone, PDA, mp3-soittimet… • Kuluttajat haluavat verkkoyhteyteen näillä laitteilla

  5. PAN-verkko  PAN-verkossa oleellista alhainen virrankulutus • (Muuten laitteista koko ajan akku lopussa) • PAN-teknologioita Bluetooth (+ HomeRF, IrDA) • Muut mahdollisuudet

  6. PANin ja WLANin erot • ”Muodostanko PAN-verkon, jos olen kannettavalla tietokoneella yhteydessä WLAN-verkkoon?” • Et  WLAN-standardi IEEE 802.11 ja WPAN-standardi 802.15 eroavat toisistaan perustuen juuri virrankulutuksen eroihin • WLAN-verkko nähdään enemmän kiinteän verkon täydentäjänä

  7. PAN-standardointi • Bluetooth julkaistiin 1994  suosio loi tarvetta IEEE-standardoinnille • WPAN-standardi 802.15.1. julkaistiin kesäkuussa 2002 • Perustuu vahvasti Bluetoothiin • Käsittelee langattoman MAC-kerroksen ja fyysisen kerroksen määrittelyä WPANille

  8. PAN-standardointi • Täydentäviä standardeja vuonna 2003 • 802.15.2. käsittelee WPANin ja muiden langattomien laitteiden yhteensopivuutta lisensoimattomilla taajuuksilla • 802.15.3 määrittelee langattoman MAC-kerroksen ja fyysisen kerroksen toimintaa korkeiden nopeuksien WPANeissa (high rate wireless personal area networks, HR-WPANs) • 802.15.4 määrittelee vastaavat asiat hitaiden nopeuksien WPANissa (low-rate wireless personal area networks, LR-WPANs).

  9. Standardointi ja tutkimuslähteet • Marraskuussa 2004 Bluetoothista julkaistiin uusin versio (Bluetooth Core Specification Version 2.0 + Enhanced Data Rate) • Seminaarityössä esittelemäni tutkimukset kuitenkin tätä vanhempia •  tieteellinen tutkimus aina himpun verran jälkijunassa tekniseen kehitykseen verrattuna

  10. PAN-tutkimus • Esittelyssä kolme erilaista PANiin liittyvää tutkimusta vuosilta 2003 ja 2004 • Voidaan tarkastella myös käytännönläheisyys–utopia –akselilla • Millaisessa vaiheessa PANin kehitys on? • Millaisia käytännön sovelluksia voidaan odottaa tulevaksi?

  11. Hajaverkkojen optimointi – SHAPER-algoritmi • “Optimized Scatternet Topologies for Personal Area Networking in Dynamic Environments.” • Rooman yliopisto, kesäkuu 2004 • Bluetooth sopiva metodi kytkemään PAN-verkot kiinteisiin verkkoihin ja muihin laitteisiin • Hajaverkkojen muodostamisessa haasteita

  12. Pikoverkot ja hajaverkko

  13. Mitä hajaverkon tulee osata? • Multi-hop-verkossa toimiminen • verkon solmut saattavat olla yhteydessä toisiin solmuihin yhden tai useamman linkin välityksellä sen sijaan että ne välttämättä olisivat suorassa yhteydessä toisiinsa. • Verkon itsekorjautuvuuden takaaminen • verkkoon liittyy ja siitä poistuu koko ajan solmuja • Hallinnassa tulee olla uusien solmujen liittyminen verkkoon ja verkon solmujen liikkuvuus, yhteyden katkeaminen ja verkosta poistuminen. • Rajoitettu aika verkon muodostamiseen • Optimaalisen topologian saavuttaminen

  14. SHAPER-OPT -proseduuri • SHAPER-algoritmi muodostaa dynaamisesti puumallin hajaverkkoja • DSOA (Distributed Scatternet Optimization Algorithm )-proseduuri käy puun solmuja toistuvasti läpi ja tarkastaa, mihin verkkoon ne haluavat kuulua ja onko niiden rooli master vai slave • Lopuksi verkko muodostetaan uudelleen, mikäli tarpeen

  15. SHAPER-OPT -proseduuri

  16. SHAPER-OPT -proseduuri • Testattu performanssianalyysillä ja simulaatiolla • Yhdistää mesh- ja puutopologioiden ominaisuuksia • Kaksi topologiaa yhtä aikaa: fyysinen (MT) ja looginen (LT) • Ryhmän väitteenä, että SHAPER-OPT ensimmäinen algoritmi, joka täyttää kaikki alussa mainitut kriteerit

  17. PANin ja kenttäväyläjärjestelmien yhdistäminen • "Linking Control Networks and Wireless Personal Area Networks." • Wienin yliopisto, syyskuu 2003 • Kenttäväyläjärjestelmät (fieldbus systems) ovat teollisuusauto-maatiossa ja rakennustekniikassa käytettyjä yksinkertaisia protokollia

  18. PANin ja kenttäväyläjärjestelmien yhdistäminen • Tavoitteena käytännön sovelluksia, esim. rakennuksessa liikkuja voi säädellä lämpötilaa henkilökohtaisten mieltymystensä mukaan • PAN-verkon kautta pääsy rakennuksen kontrollijärjestelmään • Tutkimuksessa toteutettiin esim. lukitun oven avaaminen kännykän PIN-koodin perusteella

  19. Käytännön haasteita • PAN- ja kenttäväyläjärjestelmät eroavat toisistaan huomattavasti • Edellisessä vain ISO/OSI –kerrosmallin alimmat kerrokset määritelty • Jälkimmäisessä yleensä täysin määritelty protokolla • Ratkaisuna access pointit (saantipisteet)

  20. Arkkitehtuuritason yhdistäminen • PANista kenttäväylään • Kenttäväylältä PANiin • PANista PANiin • Kenttäväylältä kenttäväylälle (absurdi ajatus, koska piuha väliin ajaisi saman asian)

  21. Access point -arkkitehtuuri • Kolme vastuualuetta: • PANin esittäminen virtuaalisina kenttäväyläobjekteina • Kenttäväylän esittäminen PANille saatavissa olevana datana • Datan tunneloiminen PANilta PANille • Kaksi ensimmäistä tehtävää olisi toteutettavissa sovellustason yhdyskäytävillä. • Kuinka löytää saatavilla olevat palvelut ja solmut ja kuinka abstraktoida data ja palvelut?

  22. F-W application Gateway FSDP WSDP WPAN Stack Fieldbus Stack W-F application Gateway W-W Tunneling Access point -arkkitehtuuri • FSDP =fieldbus service discovery protocol , • WSDP = WPAN service discovery protocol

  23. Service Registration S = Temp Sensor Ph = Location Info S Service Delivery AP FB (Mobile) phone PAN to Fieldbus services Access point -arkkitehtuuri • Naamioidaan toisen osapuolen palvelut toiselle tunnistettaviksi

  24. Haasteita • Kenttäväyläjärjestelmä lähettää tietoa PANille, tutkimusryhmä testasi PDA-laitteen kanssa • Tutkimusryhmän haaste: kuinka PDA ymmärtäisi saamaansa tietoa? • Ratkaisuksi ehdotettiin Javaa tukeva verkkoselain ja Java-appleteja • Päätettiin tehdä jatkotutkimus aiheesta

  25. Profilointi • Kahden järjestelmän välisessä kommunikoinnissa oleellista profiloida tarjolla olevat palvelut kunnolla • Access point rekisteröi lähettyvillä olevat PAN-verkon solmut ja tunnistaa niiden palvelut • Välittää saamansa tiedot kenttäväyläjärjestelmän solmuille • Tunnistamattomille palveluille yleinen standardiprofiili

  26. Tutkimuksen tulokset • Tutkimusryhmä keskittyy jatkotutkimuksiin ja arvioi tämänkaltaisille palveluille olevan tilausta • Missä määrin realistista? • Tietoturva heikko kohta: kenttäväyläjärjestelmien tietoturva ollut käytännön syistä alhainen, langaton siirtotie altis hyökkäyksille

  27. Ihmiskeho siirtotienä • "Development of wearable intra-body communication devices“ • Tokion yliopisto, kesäkuu 2003 • Signaalin siirtäminen ihmiskehon läpi, eroavaisuus ilmassa siirtämiseen verrattuna

  28. Sovellusmahdollisuudet • Lääketieteelliset sovellukset, esimerkiksi kehon rasvan mittaaminen • Musiikkipalvelut • Ei eritelty tarkemmin • Ensimmäiset testit analogisille signaalille

  29. Keho aaltojohteena • Päätteeltä syötetään elektromagneettinen aalto

  30. Funktiogeneraattorilla 0,5 – 50 MHz siniaaltoja • 2 – 20 MHz taajuuksilla keho ilmaa parempi siirtotie

  31. Testaus • Kehon etäisyys maasta ja kehon liikkeet, esimerkiksi käsivarren heilutus, eivät juuri vaikuttaneet tuloksiin • Kokeissa siirrettiin matalataajuuksista analogista dataa • Ääni, sensorien signaalit, sydämen syke • FM-piirit testausvälineinä

  32. Sydämen syke -testi • Syke absorboitiin kiihtyvyysmittarilla sydämen päältä • Syöte ja ulostulo identtiset

  33. Häiriöiden vaikutus • Ero ilmaan, kun taustalla voimakas häiriöääni

  34. Jatkotutkimukset • Ulkoisten olosuhteiden vaikutus • EMG-tutkimus, elektromagneettisen induktion vaikutus • Oletuksena se, että tuloksia voitaisiin soveltaa kulutuselektroniikkaan

  35. Yhteenveto • PAN-tutkimuksia tehty monelta eri kantilta – aika näyttää mistä löytyvät käytännön sovellukset • Mukana kannettavien henkilökohtaisten elektronisten laitteiden suosio tuskin laskee • Ihmiset tottuneet verkkopalveluihin ja haluavat niitä lisää  PANin kannalta myönteistä

  36. Lähteet •        "Bluetooth: An Enabler for Personal Area Networking."  Per Johansson, Manthos Kazantzidis, Rohit Kapoor, Mario Gerla. IEEE Network, Sept/Oct 2001, Vol. 15, Issue 5. •        "Development of wearable intra-body communication devices." Keisuke Hachisuka,  Azusa Nakata, Teruhito Takeda,  Kenji Shiba, Ken Sasaki, Hiroshi Hosaka, Kiyoshi Itao. Transducers, Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 12th International Conference. Vol. 2, June 2003. •       "Linking Control Networks and Wireless Personal Area Networks." Stefan Mahlknecht, Peter Palensky. IEEE Conference on Emerging Technologies and Factory Automation. Vol. 1, Sept 2003. • “Optimized Scatternet Topologies for Personal Area Networking in Dynamic Environments.” Francesca Cuomo, Guido Di Bacco, Tommaso Melodia. IEEE International Conference on Communications. Vol. 6, 20-24, June 2004. • “What is Bluetooth?” Patricia McDermott-Wells, IEEE Potentials, Vol. 23, Issue 5, Dec 2004 – Jan 2005. 6.         "WPAN Scheme for Blue-tooth Devices: A review." Ashvini Chaturvedi, M.B.R. Murthy. 4th National Conference on Telecommunication Technology Proceedings, Shah Alam, Malaysia. Jan 2003. 7. ”Wireless Personal Area Networks: An Overview of the IEEE P802.15 Working Group.” Richard C. Braceley, Ian C. Gifford, Robert F. Heile. Mobile Computing and Communications Review, Vol. 4, Number 1, Jan 2000.

More Related