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Effiziente Kommunikation in selbstorganisierenden Mobilen Ad-Hoc-Netzen
(MANETs)
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Künftige
militärische und zivile Sicherheits- und Informationssysteme basieren mehr und mehr
auf Mobilen
Ad-Hoc-Netzen (MANETs), um
Aggregation, Analyse und Monitoring relevanter System- und Umweltdaten on-line
und short-range-wireless unabhängig von konventioneller
Kommunikationsinfrastruktur vornehmen zu können.
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Die Bedeutung dieser
MANETs ergibt
sich
aus
deren Unabhängigkeit von konventioneller
Telekommunikationsinfrastrukture.
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Anwendungsbeispiele::
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Austausch von Steuerungs- und Kampfauftragsdaten zwischen UAVs oder Jets
im Kampfeinsatz,
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Messaging für Sicherheitskräfte oder Kampfeinheiten,
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Kollisionsvermeidungssysteme für Flugplätze und Luftverkehr (CAAT, TCAS),
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Seismischische Sensoren an Gebäuden zur Aufzeichnung von Erdbebenerschütterungen
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Viehhaltung:
Biometrische Daten zur Vieh-Gesundheitsüberwachung mit MANETs
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MANETs
basieren auf einer Menge von Entitäten (Teilnehmer),
ausgestattet mit short-range-wireless Transponder, die i.allg. den
Standard IEEE 802.11 nutzen.
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Die Netzkonfiguration muss
folgendes berücksichtigen:
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eine
möglicherweise sehr große Anzahl mobiler Teilnehmer,
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deren Transponder möglicherweise (falls Batteriebetrieb) nur relativ
kurzzeitig aktiv sind und
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die
nur mit Nachbarn kommunizieren können, die sich i.allg. in einer sehr
begrenzten Reichweite entfernt befinden müssen.
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Vorteile
MANETs
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können überall etabliert werden, d.h. über mobile oder statische Träger,
sofern deren räumliche Situation (Träger nahe genug beieinander)
mindestens einen Informationsweg von den Informationsquellen zu den Senken
gestatten.
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können ein sehr weit verteiltes autonomes und selbstorganisierendes System
bestehend aus einer großen Anzahl von mit Transpondern besetzten Trägern sein,
deren Sensordaten kontinuierlich erfasst und ausgewertet werden können, um
lokale Ausnahmesituationen in Echtzeit zu melden. .
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sind deshalb sehr attraktiv für viele Sicherheits- und Informationssysteme..
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können in Gegenden ohne Kommunikations-Infrasruktur errichtet werden, auch
dort, wo die Umweltbedingungen besonders hart und rauh sind (z.B. seismisch
intensive Zonen, Kampfgebiete, kontaminierte Gebiete, ...).
Nachteile
MANETs
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sind relativ unsicher (abhörbar), was an die Kodierung (einhergehend mit
höherer Energiebelastung) besondere Anforderungen stellt.
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sind durch Sensor- / Transponderausfall besonders gefährdet, sofern eine zu
geringe Netzdichte die Selbstgenerierung von
Ersatz-Informationsersatzwegen zwischen Quellen und Senken nicht
zulässt.
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, sofern mit batteriegestützten Sensoren und Transpondern ausgestattet, haben
eine dementsprechende kurze Betriebsdauer..
Realisierungsanforderung
Die
O&S Consultancy
entwickelt einen modernen MANET-Prototyp mit
folgenden Eigenschaften:
Robustheit: Das
Antwort-Routing der erreichten Senken (Ziele) ist unabhängig von dem Routing, was das
Anfrage-Routing der Quellen genutzt hat.
Grundsätzlich
wird von mobilen Trägern ausgegangen.
Das Routing
ermittelt und benutzt optimale Wege (optimal message paths). Trotzdem werden
keine Wege-Informationen (Vorgänger- oder Nachfolgerlisten) gespeichert.
Das Routing
für Anfragen und Antworten wird so realisiert, dass kein besserer Weg in der
aktuellen volatielen Situation gefunden werden kann.
Das Message-Routing
eliminiert streunende Nachrichten so zeitig wie möglich, um einen
Systemkollaps zu verhindern.
Das Message-Routing
hat einen geringen Berechnungsaufwand. Das Message-Protokoll ist
so irredundant wie möglich.
Das MANET basiert nicht auf dem
Bekanntsein der geographischen Koordinaten der Träger.
Simulation
Der Screenshot zeigt drei Quellen (rot) und deren Anfrage-Messaging
an eine Menge von Senken (grün). Die runden Punkte stellen reine Transmitter dar
(weiss).
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