Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Uhrensynchronisation in einem lokalen Funknetzwerk

 
: Trikaliotis, S.R.

:
urn:nbn:de:0011-b-730590 (1.6 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: ef9dac37fbcc7b564e1cd7eda6ea37b4
Erstellt am: 31.07.2002


Sankt Augustin: GMD Forschungszentrum Informationstechnik, 2000, 133 S.
Zugl.: Bonn, Univ., Dipl.-Arb., 2000
GMD research series, 2000,5
ISBN: 3-88457-377-2
Deutsch
Diplomarbeit, Elektronische Publikation
Fraunhofer AIS ( IAIS) ()
Funknetzwerk; IEEE 802.11; Echtzeitsystem; Autonomes System; Uhrensynchronisation; Ratenanpassung; wireless LAN; real-time system; autonomous system; clock synchronization; continuous clock

Abstract
Die Gruppe Cooperative Autonomous Systems des Instituts für Autonome intelligente Systeme (AiS.CAS) der GMD - Forschungszentrum Informationstechnik GmbH befaßt sich in Kooperation mit dem Institut für verteilte Systeme (IVS) der Universität Magdeburg mit der Entwicklung einer Plattform, die es autonomen mobilen Systemen gestattet, kooperierend an der Durchführung von Aufgaben zu arbeiten. Diese autonomen Systeme müssen mit ihrer Umwelt interagieren. Hieraus ergeben sich Echtzeitanforderungen für die Systeme: Diese Interaktionen müssen zeitlich abgestimmt sein, sofern es sich um Eingriffe der Systeme in die Umwelt handelt. Handelt es sich um die Beobachtung der Umwelt, dann müssen die Interaktionen miteinander zeitlich in Bezug setzbar sein. In beiden Fällen benötigen die Systeme eine einheitliche Uhrzeit, die es erlaubt, diese Funktionen zuverlässig auszuführen. Aus der Mobilität der Systeme ergibt sich, daß die Kommunikation drahtlos erfolgen muß, damit die Mobilität nicht eingeschränkt wird. Daher findet ein Funknetzwerk Anwendung. Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist der Entwurf eines Synchronisationsprotokolls, welches auf einem Funknetzwerk Anwendung finden kann. Dabei wird den inhärenten Eigenschaften des Funknetzwerkes, die sich von klassischen drahtgebundenen Netzwerken in einigen Details unterscheiden, besondere Beachtung geschenkt. Das entwickelte Protokoll wird analysiert, so daß eine Garantie gegeben werden kann, wie genau die synchronisierten Uhren sind. Das Protokoll ist in der Lage, Nachrichtenverluste bis zu einer konfigurierbaren Obergrenze zu tolerieren, ohne diese Garantie zu verletzen. Neben der theoretischen Entwicklung und Analyse des Protokolles, welches auf ein Funk-Netzwerk nach dem Standard IEEE 802.11 zugeschnitten ist, bestand ein weiterer wesentlicher Aspekt der Arbeit darin, dieses Protokoll zu implementieren, und zwar erfolgte die Implementierung in einem Gerätetreiber unter Windows NT auf Funk-Netzwerkkarten ,,WaveLAN/IEEE" der Firma Lucent Technologies. Mittels dieser Implementierung und eines speziell hierfür entwickelten Messaufbaus wurden hiernach umfangreiche Messungen der Implementierung vorgenommen, die die theoretischen Ergebnisse unterstützen.

 

The research group Cooperative Autonomous Systems of the Institute for Autonomous intelligent systems (AiS.CAS) of the GMD - German national research center for information technology, in cooperation with the institute for distributed systems of the University of Magdeburg, develops a common platform for autonomous mobile systems which allows these systems to reach a common goal in a cooperative effort. To achieve this, these systems have to interact with their own environment. From this, we derive some real-time constraints: These interactions have to be timed exactly in the case the systems have to interact with their environment, in the case these are observations of the environment, we must be able to establish a timely order. In both cases, the system needs a global time allowing to perform these functions. Since the systems are mobile, the communication between the autonomous systems has to be wireless to preserve the mobility. Thus, a wireless LAN is used. This diploma thesis develops a time synchronization protocol which can be used on a wireless network. This protocol copes with the inherent properties of a wireless LAN that distinguish it from a classical wired LAN. This protocol is analyzed in detail, so that we can guarantee the provided precision of the synchronized clocks under any specified circumstances. These circumstances comprise up to a configurable upper limit for messages losses which is crucial for the wireless medium. Besides the theoretical development and analyzation of the protocol, which is suited for a wireless LAN of the standard lEEE 802.11, this diploma thesis implements this protocol in a device driver under Windows NT, using wireless LAN network interface cards ,,WaveLAN/IEEE" of Lucent Technologies, Inc. With the help of this implementation and a measurement environment specifically designed for this purpose, this implementation has been evaluated in detail, confirming the theoretical results.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/B-73059.html