Abschlusspräsentation
Projektgruppe Location-based Services for Wireless DevicesWS 2004/05 – SS 2005
Leitung: Odej Kao, Ulf Rerrer
Externe Berater: Werner Ahrens, Jörg Littmann
Teilnehmer: Tobias Beisel, Frank Brüseke, Stephan Caldewei, Eiko Gosling, Christine Haertl, Jan Hoffmann, Ludger Lecke, Nicolas Lerch, Stephan Müller, Florian Pepping, Christian Platta, Christian Schröder
AG Kao
Betriebssysteme und Verteilte SystemeInstitut für InformatikUniversität Paderborn
Siemens AGCom ESY HD Communication Enterprise SystemsHiPath Development
214.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Auswahl Dienst
1
2
3
Szenario
Positionie-rung
Dienst-verwaltun
g
Gerät Position
PDA1 (65, 7, 9)PDA2 (28,14,3)... ...
Dienst 1
Dienst 2
Dienst 3
Einführung Architektur Dienste Fazit
Einführung
314.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Einführung
• Die Nutzung von lokationsbasierten Diensten bedingt das Zusammenspiel von drei Komponenten
1. Mobiles Endgerät Nutzt lokationsbasierten Dienst Ermittelt und überträgt Positionsdaten
2. Location-Server Ermittelt mit Lokationsalgorithmus die Position des
Endgerätes
3. Lokationsbasierter Dienst Verwendet ermittelte Position
Einführung Architektur Dienste Fazit
Einführung
414.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Inhalt
• Ziele, Anforderungen & Wünsche
• Architektur
• Dienste
• Fazit
Einführung Architektur Dienste Fazit
Einführung
514.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Ziele, Anforderungen & Wünsche
• Ziele Entwicklung einer Architektur für lokationsbasierte
Dienste Lokalisierung von WLAN-Endgeräten Implementierung von lokationsbasierten Diensten
• Anforderungen Integration und Verwendung des HiPath Location-Servers
von Siemens
• Wünsche Kommunikation zwischen Location-Server und Endgerät
über „WL2 Interaction Protocol“ (für „optiPoint WL2“)
Einführung Architektur Dienste Fazit
Einführung
614.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Ziele, Anforderungen & Wünsche (2)
• Siemens Location-Server (HiPath LS) Ursprünglich für die Positionierung von DECT-Geräten
entwickelt Blackbox (kein Source-Code, nur Benutzerdokumentation
verfügbar) Lokationsalgorithmus unbekannt Benötigt Offline-Messdaten zur Positionierung 3 HTTP(S)-Schnittstellen
GetPosXML: Benutzerschnittstelle um Positionierung zu initiieren und Positionsdaten auszulesen
CSTA-XML: Kommunikation mit HiPath DAKS zum Abfragen der Positionsdaten
Webschnittstelle zur Steuerung des HiPath LS per Browser Endgeräte werden über ihre DECT-ID angesprochen
Anpassung für den WLAN-Einsatz notwendigEinführung Architektur Dienste
FazitEinführung
714.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Ziele, Anforderungen & Wünsche (3)
• WL2 Interaction Protocol Überträgt Positionierungsanfragen an Endgerät
und Positionsdaten an Location-Server Anfrage und Antwort im „WL2-XML“-Format Registrierung des Endgerätes beim Location-Server
erforderlich Re-Registrierung (in regelmäßigen Abständen) möglich De-Registrierung wenn Client abgeschaltet wird
Datenaustausch zwischen Location-Server und Endgerät erfolgt mittels HTTP-POST
Verschlüsselte Datenübertragung über HTTPS mit selbstsignierten Zertifikaten
Einführung Architektur Dienste Fazit
Einführung
814.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Location-Server
Positionierung
Client
Architekturim Detail
Services & Karten
Minimap: „Zeig mir meine Position an!“
Frage Positionsdaten beim Endgerät ab
HTTP(Browser,…)
HTTP
(WL2-XML)
Service Manager
Dienst
SOAP
MapS
Dienst Dienst
SOAP
Endgerät
Services & Karten
Übergebe Positionsdaten an Minimap
Position unbekannt?Positioniere Endgerät
Sende Karte an Endgerät zurück
Ermittelt Positions-daten und sendet sie
an den LS zurück
„Da bin ich doch gar nicht!“
Berechne Positiondes Endgeräts
Erstellt Karte mit Position
Ermittle KartenparameterRufe Kartendienst aufErzeuge Webseite in ISL
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
914.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Einführung Architektur Dienste Fazit
LBSClientLocation Tracking
• Cell of Origin (COO) Positionierung über aktuelle Zelle Access Point stellt aktuelle Zelle dar Positionierungsgenauigkeit ~10m (*)
• Received Signal Strength (RSS) Positionierung über Signalstärke Signalstärke empfangener Frames wird gemessen Positionierungsgenauigkeit abhängig vom
Lokationsalgorithmus
(*) Erfahrungswert bei Messungen in der Fürstenallee
Architektur
1014.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Einführung Architektur Dienste Fazit
LBSClientData Collection
• indirect remote-positioning WLAN-Endgerät ermittelt die Positionsdaten
die vom Location-Server ausgewertet werden Verfügbare Daten
Signalstärke (RSS), MAC-Adressen der Access Points Quelle: Treiber
Scanning (abhängig vom Treiber) WLAN-Adapter lauscht nach Beacon-Frames (Passive) WLAN-Adapter sendet Probe-Request-Frames um
Access Points zu finden (Active)
• remote positioning Access Points lokalisieren WLAN-Endgerät
erfordert spezielle Access Points / WLAN Sensoren
Client
Endgerät
Architektur
1114.10.05 Projektgruppe Location-based Services
LBSClienttechnische Details
• Funktionalität Signalstärke wird auf Anfrage des Location-
Servers ausgelesen und an diesen übermittelt
• Eigenschaften Einfacher Webserver nimmt Anfragen entgegen Datenübertragung im „WL2-XML“-Format Re-Registrierung möglich De-Registrierung über Timeout Kommunikation über HTTP (HTTPS mit selbstsignierten
Zertifikaten als mögliche Erweiterung)
• Implementierungen (in C) Windows XP, Windows CE (ab V4.2), Linux
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
Client
Endgerät
1214.10.05 Projektgruppe Location-based Services
LBSClientAblaufschema
Konfigurationeinlesen
Konfigurationeinlesen
LBSClientregistrieren
LBSClientregistrieren
Webserverstarten
Webserverstarten
Messen(Endlosschleife)
Messen(Endlosschleife)
SuccessSuccess
Requestgenerieren
Requestgenerieren
RegistrationRequest
senden
RegistrationRequest
senden
RegistrationResponse
senden
RegistrationResponse
senden
Responseparsen
Responseparsen
LBSClient
stoppen
LBSClient
stoppen
LS
Allgemeiner Ablauf Registrierung beim Location-Server
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
1314.10.05 Projektgruppe Location-based Services
LBSClientAblaufschema
Konfigurationeinlesen
Konfigurationeinlesen
LBSClientregistrieren
LBSClientregistrieren
Webserverstarten
Webserverstarten
Messen(Endlosschleife)
Messen(Endlosschleife)
Allgemeiner Ablauf MeasurementRequest verarbeiten
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
MeasurementRequest
empfangen
MeasurementRequest
empfangen
Requestparsen
Requestparsen
Signalstärke messenund Ø berechnen
Signalstärke messenund Ø berechnen
Responsegenerieren
Responsegenerieren
MeasurementResponse
senden
MeasurementResponse
senden
LS
LS
1414.10.05 Projektgruppe Location-based Services
LBSClientProbleme & Ergebnisse
• Probleme Client empfängt beim passiven Scannen oft nur wenige
Beacon-Frames im Messzeitraum
• Ergebnisse/Erkenntnisse schlechte Positionierungsergebnisse, wenn nur wenige
Beacon-Frames empfangen werden Durch aktives Scannen können mehr Access Points
gefunden werden
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
1514.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Location-ServerTestumgebung
• Fürstenallee 11 Grundfläche: ca. 97m x 53 m Gebäudehöhe: ca. 14m
• Testumgebung Fünf Access Points auf der Ebene F0 Je vier Access Points auf den Ebenen F1 und F2 Ein Access Point auf dem Dach Messkarte für die Ebenen F0, F1 und F2
Messraster 2,4m Offline-Messung mit LBSClient und Netstumbler Messapparatur bestehend aus Notebook, Lucent WLAN-
Antenne und „mobiler Halterung“
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
1614.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Location-ServerMesskarte (2)
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
1714.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Client
Positionierung
Location-Server
Siemens Location-Servertechnische Details
• Bridge (eigene Erweiterungen) Ermöglicht Kommunikation zwischen WL2-fähigem
Endgerät und HiPath Location-Server
• Remote Locating Interface (eigene Erweiterungen) SOAP-Schnittstelle zum Service-Manager Implementiert Teilmenge von GetPosXML
WL2-XMLBridge HiPath LS
Positionierung
CSTA-XML
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
Endgerät
1814.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Siemens Location-ServerProbleme & Ergebnisse
• Probleme Schwierigkeiten bei der Umsetzung von DECT-IDs auf
MAC-Adressen
• Ergebnisse/Erkenntnisse Positionierungsergebnisse bis auf ca. 9m genau Hohe Schwankungen innerhalb des Gebäudes Keine Verbesserung durch Parameteranpassung am
HiPath Location-Server
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
1914.10.05 Projektgruppe Location-based Services
UPB Location-Servertechnische Details
• Hintergrund Abläufe im Location-Server und
Einflussmöglichkeiten auf Messergebnisse untersuchen
• Eigenschaften Lokationsalgorithmen
RF Fingerprinting Tracking (mögliche Erweiterung)
Offline-Messdaten für Berechnung der Euklidischen Distanz erforderlich
Datenaustausch über „WL2 Interaction Protocol“ und SOAP
UPB LS
Positionierung
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
2014.10.05 Projektgruppe Location-based Services
UPB Location-ServerProbleme & Ergebnisse
• Ergebnisse Positionierungsgenauigkeit von ca. 3m Hohe Schwankungen innerhalb des Gebäudes
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 1415 16 1718 19 2021 2223 24 2526 27 2829 3031 32
Abweichung in m
% d
er
punkte
HiPath Location-ServerUPB Location-Server
2114.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Service-Managertechnische Details
• Funktion zentraler Zugriffspunkt für Dienste Fragt Location-Server nach
Positionierungsdaten Ruft geforderten Dienst mit
ermittelten Positionsdaten auf
• Eigenschaften Kommunikation über HTTP/SOAP Bietet Infrastrukturdienste an
Einfache Session-Verwaltung Dynamische Kartenerstellung (Größe, einzuzeichnende
Objekte) Fremdpositionierung
Service Manager
Dienst
MapS
Dienst Dienst
SOAP
Services & Karten
technische Details
Einführung Architektur Dienste Fazit
Architektur
2214.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Dienstetechnische Details
• Kartendienst Stellt Gebäudekarten für andere Dienste zur Verfügung
• Minimap Position des Benutzers anzeigen
• Druckservice Nächsten Drucker auf Karte anzeigen Datei auf Drucker ausdrucken
• Find-a-Friend Andere Benutzer positionieren
technische Details
Ablaufschema
Einführung Architektur Dienste Fazit
Dienste
2314.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Druckservice• Schritt 1
Eigenschaften wählen Logindaten eingeben Druckersuche starten
• Schritt 2 Nächster Drucker
wird angezeigt Dokument hochladen
• Schritt 3 Rückmeldung
des Druckservices Druckerposition
noch einmal ansehen
Einführung Architektur Dienste Fazit
Dienste
2414.10.05 Projektgruppe Location-based Services
ZusammenfassungErgebnisse
Location-Server
Positionierung
Client
HTTP(Browser,…)
HTTP
(WL2-XML)
Service Manager
Dienst
SOAP
MapS
Dienst Dienst
SOAP
Endgerät
Services & KartenServices & Karten
Einführung Architektur Dienste Fazit
Fazit
2514.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Fazit
• Ausblick Services
Dynamische Aktivierung Semantische Suche Routing auf Gebäudekarten verbesserte Ergebnisvisualisierung
LBSClient Unterstützung weiterer Plattformen
Location-Server zusätzliche, alternative Lokationsalgorithmen
Sicherheit Verschlüsselte Kommunikation über HTTPS Integration eines Benutzerkonzeptes beim Service
ManagerEinführung Architektur Dienste
FazitFazit
2614.10.05 Projektgruppe Location-based Services
Ende
Vielen Dank!
Gibt es noch Fragen?
2. Präsentation mit Live DemoMittwoch 19.10.2005 16:00Fürstenallee 11, F0.530