GI/ITG KuVS Summer School Wireless Networking

Programm

Anreise am Dienstag, den 7.9.2010

	Mittwoch, 8.9.2010	Donnerstag, 9.9.2010	Freitag, 10.9.2010
9:00	Organisatorisches Vorstellung der Teilnehmer	Security Kargl: Security & Privacy	MAC / Multi-Hop Kassler: Cognitive Radio Multihop/Mesh Networks
10:30	Kaffeepause	Kaffeepause	Kaffeepause
11:00	Sensornetze Lipphardt: Umsetzung von Sensornetzanwendungen - Praxis in der Forschung Hellbrück: Protokolle in Sensornetzen	Mobile Computing Wehrle: UMIC Cluster	Sensornetze Dressler: Using Virtual Coordinates in Sensor Networks Zusammenfassung
12:30	Mittagspause	Mittagspause	Mittagspause
14:00	Vehicular Communication Scheuermann: Kooperative Datenerhebung in der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation Mänz: Travolution	PHY / MAC Karl: Cooperative Diversity	Abreise
16:00	Kaffeepause	Kaffeepause
16:30	Mobile Networking Gerla: Vehicular Networks: Content Distribution and Urban Sensing	Social "get together" Fussballturnier
18:00	Abendessen	Abendessen
20:00	Networking	Networking

Gastdozenten und Vortragende

Prof. Dr. Holger Karl (Universität Paderborn)
Prof. Dr. Mario Gerla (University of California at Los Angeles)
Prof. Dr. Klaus Wehrle (RWTH Aachen)
Prof. Dr. Frank Kargl (University of Twente, The Netherlands)
Prof. Dr. Björn Scheuermann (Universität Düsseldorf)
Prof. Dr. Andreas Kassler (Karlstad University, Sweden)
Dr. Martin Lipphardt (Universität Lübeck)
Dipl.-Ing. Robert Mänz (Audi AG)
Prof. Dr. Horst Hellbrück (Fachhochschule Lübeck)
PD Dr. Falko Dressler (Universität Erlangen-Nürnberg)

Falko Dressler

Abstract

We will study the Virtual Cord Protocol (VCP), which exploits virtual coordinates to provide efficient and failure tolerant routing and data management in sensor networks. VCP maintains a virtual cord interconnecting all the nodes in the network and which, operating similar to a Distributed Hash Table (DHT), provides means for inserting data fragments into sensor nodes and retrieving them. Furthermore, it supports service discovery using indirections. VCP uses two mechanisms for finding paths to nodes and associated data items: First, it relies on the virtual cord that always provides a path towards the destination. Secondly, locally available neighborhood information is exploited for greedy routing. Our simulation results show that VCP is able to find paths close to the shortest path (achieving a stretch ratio of less than 125%) with very low overhead. VCP also supports data replication mechanisms to improve failure handling. The routing performance of VCP, which clearly outperforms other ad hoc routing protocols such as Dynamic MANET On Demand (DYMO), is similar to other virtual addressing schemes, e.g. Virtual Ring Routing (VRR). However, we improved VCP to handle frequent node failures in an optimized way. The presented results outline the capabilities of VCP to handle such cases more efficiently compared to other protocols. We also compared the capabilities to reliably store and retrieve data in the network to Geographic Hash Tables (GHTs). VCP, in the worst case, performs similar to GHTs, but outperforms this protocol in most cases, especially when complex routing is involved.

Falko Dressler is an assistant professor leading the Autonomic Networking Group at the Department of Computer Science, University of Erlangen. He teaches on self-organizing sensor and actor networks, network security, and communication systems. Dr. Dressler received his M.Sc. and Ph.D. degree from the Dept. of Computer Science, University of Erlangen in 1998 and 2003, respectively. Since 2004, he is with the Computer Networks and Communication Systems group at the Department of Computer Science, University of Erlangen. Dr. Dressler is a Senior Member of the IEEE (Communications Society, Computer Society, Vehicular Technology Society) as well as a Senior Member of ACM (SIGMOBILE), and member of GI (KuVS, Real-time). He is actively participating in several working groups of the IETF. His research activities are focused on self-organizing networks addressing issues in wireless ad hoc and sensor networks, inter-vehicular communication systems, bio-inspired networking, and adaptive network security techniques.

Mario Gerla

Abstract

There has been growing interest in vehicle to vehicle communications for a broad range of applications ranging from safe driving to content distribution, advertising, commerce and games. In this talk we first address content distribution. Videostreaming to cars (eg TV programs, sport events, tourist info etc) is becoming increasingly popular, and is in fact threatening the already scarce wireless spectrum. We show that vehicle to vehicle communications can help reduce bandwidth consumption by using P2P techniques such as CarTorrent and CodeTorrent. Next we introduce a relatively new application: urban sensing and surveillance. Vehicles monitor the environment, classify the events (e.g., license plates, pollution readings, etc.) and store the data in powerful on board computers. They also create a distributed index from which mobile agents can extract different views. For instance, the Department of Transportation captures traffic statistics; the Department of Health monitors pollutants, and; Law Enforcement investigates crimes. We describe MobEyes, a middleware architecture that maintains a distributed index to sensed data through diffusion of data summaries. Finally, we introduce the UCLA Vehicular Testbed on which many of the above concepts are validated.

Dr. Mario Gerla, Professor, UCLA, Computer Science Dept. Dr. Gerla received his Engineering degree from the Politecnico di Milano, Italy, and his Doctorate from UCLA. He became IEEE Fellow in 2002. At UCLA, he was part of a small team that developed the early ARPANET protocols under the guidance of Prof. Leonard Kleinrock. He joined the Faculty of the Computer Science Department at UCLA in 1976, where he is now Professor. At UCLA he has designed popular network protocols for ad hoc wireless networks including distributed clustering, multicast (ODMRP and CODECast) and transport (TCP Westwood) under DARPA and NSF funding. He has lead the ONR MINUTEMAN project, designing the next generation scalable airborne Internet for tactical and homeland defense scenarios. In the commercial network scenario, he has led the development of vehicular communications for safe navigation, urban sensing and location awareness. A parallel research activity covers personal P2P communications for medical monitoring (see www.cs.ucla.edu/NRL for recent publications).

Horst Hellbrück

Abstract

In Sensornetzen, die aus mehreren hundert drahtlosen Sensoren bestehen, sind die aggregierten Daten und z.B. der Ort der Messdaten, die das Netz liefert, wichtiger als die Identität und der Zustand eines einzelnen Sensors. Damit rücken die Daten in den Vordergrund der Anwendung und die Kommunikation im Netz wird "datenzentrisch". Der Übergang vom knotenzentrischen Kommunikationsparadigma, wie wir es vom Internet kennen, zum datenzentrischen Kommunikationsparadigma erfordert neue Ansätze und neue Protokolle speziell in einer unsicheren und dynamischen Netzstruktur und -topologie, wie sie die drahtlosen Ad-Hoc Netze darstellen. Im Rahmen dieser Veranstaltung werden wir diese neuen Ansätze anhand von Beispielprotokollen zur Lokalisation, Wegewahl und Datenverteilung aufzeigen.

Geboren am 23. Oktober 1967
Abitur 1986 am Johannes Kepler Gymnasium Lebach
Diplom in Elektrotechnik 1994 an der Universität des Saarlandes
Software-Entwicklung 1994-1998 bei Dräger in Lübeck
Internationales Produktmarketing 1998-2000 bei eupec in Warstein
Wissenschaftlicher Mitarbeiter 2000-2004 an der International University in Germany, Bruchsal
Promotion in Informatik 2004 an der Technischen Universität in Braunschweig
Leiter Automatisierungstechnik in einem Pharma-Projekt 2004-2005 bei Roche Diagnostics GmbH in Mannheim
Von Februar 2005 bis Januar 2008: Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Telematik an der Universität zu Lübeck
Seit Februar 2008 Professur für Kommunikationssysteme an der Fachhochschule Lübeck

Frank Kargl

Abstract

Der Vortrag gibt zunächst einen kurzen Überblick über grundlegende Aspekte von Sicherheit, insbesondere werden Sicherheitsziele und kryptografische Grundlagen vorgestellt. Anschließend werden wesentliche Eigenschaften drahtloser Systeme und die Auswirkungen auf deren Sicherheit diskutiert. Am Beispiel von IEEE 802.11(i) wird ein aktuelles Sicherheitssystem für WLANs vorgestellt und es werden aktuelle Arbeiten diskutiert, die dessen Sicherheit in Frage stellen. Der zweite Teil des Vortrags widmet sich der Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation (V2V) als einem typischen Vertreter einer neuen Generation drahtloser Netzwerke, bei denen Kommunikation spontan, kooperativ und dynamisch organisiert wird und Netzwerkknoten auch Daten anderer Knoten weiterleiten. Aufbauend auf den Inhalten der V2V Vorträge lassen sich eine Reihe von zusätzlichen Herausforderungen bei der Absicherung solcher Systeme identifizieren. Ein Überblick über aktuelle Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der V2V Sicherheit zeigt, dass Lösungsansätze mitunter deutlich von herkömmlichen Sicherheitssystemen abweichen. Die Nutzung von drahtlosen Kommunikationssystemen führt fast immer auch zu einer Privacy-Problematik. In zunehmendem Maße nutzen und kommunizieren mobile Geräte Lokationsinformationen. Die Kenntnis der eigenen Position und der Positionen anderer Knoten ermöglicht eine Vielzahl neuer Dienste in Bereichen wie Location-based Services oder V2V. Obwohl ein Missbrauch dieser Daten, z.B. die Erstellung von Bewegungsprofilen, in aller Regel durch Datenschutzgesetze verboten ist, sind dennoch technische Ansätze notwendig, die einen solchen Missbrauch bereits im Ansatz verhindern. Der Vortrag stellt im dritten Teil aktuelle Forschungsarbeiten insbesondere aus den Bereichen Ubiquitous Computing und V2V Privacy vor.

Dr. Frank Kargl ist Associate Professor in der Forschungsgruppe "Distributed and Embedded Security" an der University of Twente in den Niederlanden. Dort beschäftigt er sich mit der Security und Privacy mobiler IT-Systeme und dynamischer Netze insbesondere mit Sicherheit und Privacy in Fahrzeugen und bei Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation. Er promovierte 2003 an der Universität Ulm zum Thema „Sicherheit in Ad-hoc Netzwerken“, wo er in den Folgejahren eine Forschungsgruppe zu V2V Kommunikation aufbaute und leitete und auch habilitierte. In Gremien wie dem Car-2-Car Communication Consortium unterstützt er die Entwicklung von Standards in diesem Bereich. Er ist Mitglied der Gesellschaft für Informatik, ACM und IEEE, und wirkt regelmäßig bei der Organisation von Workshops, Konferenzen und Journalen mit. Neben seiner Forschung engagiert er sich in der Lehre und organisiert regelmäßige Teilnahmen von studentischen Arbeitsgruppen bei Security-Wettbewerben.

Holger Karl

Abstract

Wireless communication is a challenging problem because of many difficulties imposed by the wireless channel. A particular important one is fading: random, short-term, sudden fluctuations of the received signal strength; it is caused by multi-path propagation and heavily depends on movement speed and communication bandwidth. The usual way to handle fading is diversity: use different communication channels in way that data can be successfully communicated even over a subset of these channels, reducing (in the ideal case, exponentially) the probability of communication outage. Typically, diversity is obtained in time or frequency or, with schemes like MIMO, in space. This talk addresses a particular form of spatial diversity, obtainable even with single-antenna devices by the cooperation of multiple devices - cooperation diversity. If used properly, it still achieves full diversity degree and can be implemented in real systems. We discuss theoretic foundations, basic protocol ideas, and obstacles to real-world implementation.

Holger Karl is a professor of computer networks at the institute of computer science at University of Paderborn since fall 2004. Before that, he was wissenschaftlicher Assistent at TU Berlin. His research interests are wireless communication and future internet.

Andreas Kassler

Abstract

Wireless Mesh Networks (WMN) are wireless multi-hop networks characterized by an infrastructure-based backbone and adaptive routing and radio resource management mechanisms that offer an economic alternative for providing broadband wireless internet connectivity. The application potential of such networks is enormous including scenarios like emergency communications, home networks, urban area networks, community and neighborhood networking and services, or enterprise networks. Realizing such vision requires a paradigm shift from current internet architecture towards a decentralized, self-managed, scalable and adaptive wireless access network. Cognitive radio (CR) technology on the other hand enables a flexible and more effective use of available spectrum by exploiting the existing wireless spectrum opportunistically. Multihop and Meshed networks, enabled with cognitive radio capabilities, will result in a paradigm shift towards spectrum-aware communication architectures. However, such networks impose unique challenges due to the high fluctuation in the available spectrum, the distributed multi-hop communication requirement, and the dynamic network topology. In this tutorial, we first give a short introduction into routing, routing metrics and channel assignment for multi-radio multihop/mesh networks. We will then introduce spectrum management and awareness functions such as spectrum sensing, spectrum sharing, spectrum decision, and spectrum mobility from the viewpoint of a network requiring distributed coordination. Open research issues in these areas are also outlined.

Andreas J. Kassler is currently Full Professor of Computer Science at Karlstad University, Karlstad, Sweden, which he joined in 2005. From 2003 to 2004, Dr. Andreas J. Kassler was Assistant Professor at the School of Computer Engineering, Nanyang Technological University, Singapore. Dr. Andreas J. Kassler is co-chairing the Distributed Systems and Communication group (DISCO) and maintains an active research program in the fields of wireless networking and distributed multimedia systems. He received the Docent title (Habilitation) in Computer Science from Karlstads Universitet in 2006 and the Ph.D. degree in Computer Science from Universität Ulm, Germany, in 2002. He received the M. Sc. degree in Mathematics/Computer Science in 1995 from Universität Augsburg, Germany. Currently, Dr. Andreas J. Kassler is member of the steering committee of the Department of Computer Science of Karlstad University, where he teaches courses at the M. Sc. and Ph. D. levels on wireless networking, advanced topics in computer networking and distributed systems. His main research interests include Wireless Meshed Networks, Ad-Hoc Networks, Future Internet, Multimedia Networking, Quality of Service, and P2P systems.

Martin Lipphardt

Abstract

Verteilte Algorithmen und Protokolle für drahtlose Sensornetze werden häufig nur in Simulationen evaluiert. Oft werden dabei die Ergebnisse hinsichtlich ihrer praktischen Relevanz in Frage gestellt. Ein Bedarf an Umsetzungen theoretischer Ansätze in prototypischen praktischen Anwendungen ist deutlich erkennbar. Wieso wird dieser Weg nicht schon längst von Forschern begangen? Wo liegen die Risiken und welche Ansätze kann man verfolgen, diese zu beherrschen? Lohnt es sich als Doktorand dennoch diesen Weg zu gehen?

Geboren am 27.03.1978 in Bad Hersfeld
1997 Allgemeine Hochschulreife in Bad Hersfeld
2001 NSC - DAAD Stipendium am Department of Computer Science der National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan
2004 Diplom in Informatik mit den Nebenfächern Bioinformatik und Biomathematik an der Universität zu Lübeck
seit 2005 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Telematik der Universität zu Lübeck
2009 Promotion an der Technisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität zu Lübeck zum Thema "Service-orientierte Infrastrukturen und Algorithmen für praxistaugliche Sensornetzanwendungen"

Robert Mänz

Abstract

Zunächst wird eine Einführung in den Bereich Car-2-X-Kommunikation gegeben, gefolgt von einer Übersicht des Projektes Travolution. Dieses beschäftigt sich mit Fahrzeug-Infrastruktur- und Fahrzeug-Service-Kommunikation. Dazu gehört der Ampelphasen-Assistent, der dem Fahrer die optimale Geschwindigkeit beim Annähern an eine signalisierte Kreuzung empfiehlt. Weitere Systeme sind der Tankstellen- und der Parkplatz-Assistent. Diese erleichtern die Interaktion im automobilen Alltag, indem sie die Interaktion mit dem Betreiber aus dem Fahrzeug ermöglichen. Dadurch wird das Bezahlen aus dem Fahrzeug ermöglicht.

Robert Mänz ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Im Rahmen einer Kooperation mit der AUDI AG ist er dort als Entwicklungsingenieur im Rahmen der Vorentwicklung tätig. Er arbeitet direkt oder indirekt an Car-2-X-Projekten wie "travolution", "simTD", "preDrive C2X" und im Car-2-Car Communication Consortium. Schwerpunkt seiner wissenschaftlichen Arbeit ist die Prädiktion des Anlagenverhalten verkehrsadaptiver Lichtsignalanlagen.

Björn Scheuermann

Abstract

Die Vernetzung von Fahrzeugen wird zukünftig die Sicherheit und Effizienz des Straßenverkehr erhöhen; sie ermöglicht neuartige Fahrsicherheitsfunktionen ebenso wie Anwendungen, die sich unter dem Begriff "kooperative Verkehrsinformationssysteme" zusammenfassen lassen. In solchen Systemen tauschen die Fahrzeuge kontinuierlich Informationen beispielsweise zur aktuellen Verkehrslage oder freien Parkmöglichkeiten aus, wobei sie zugleich als Sensoren, als Router und als Endnutzer der Informationen agieren. Für solche Systeme sind mehrere unterschiedliche Ansätze denkbar, wie der Informationsaustausch technisch erfolgen kann. Dazu gehören vollständig dezentrale Lösungen über Ad-Hoc-Netze ebenso wie solche mit Unterstützung durch eine feste Netzwerkinfrastruktur. Jeder der Realisierungswege bringt andere Möglichkeiten, aber auch andere inhärente Einschränkungen mit sich - beispielsweise hinsichtlich der Kapazität der verwendeten Netze. Der Vortrag thematisiert einerseits die Struktur dieser Beschränkungen und andererseits algorithmische Ansätze, um mit ihnen umzugehen.

Björn Scheuermann studierte von 2000 bis 2004 Mathematik und Informatik an der Universität Mannheim. Nach einer Promotion im Bereich der drahtlosen Multihop-Netzwerke ist er seit 2008 Juniorprofessor für Mobile und Dezentrale Netzwerke an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Seine primären Forschungsinteressen liegen derzeit im Bereich der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und in der Anwendung probabilistischer Verfahren in Kommunikationsnetzwerken.

Klaus Wehrle

Abstract

Bericht über den UMIC Cluster.

Klaus started his studies in Computer Science (Informatik) at University of Karlsruhe in 1993, and graduated with the Diploma degree "Dipl.-Inform." (with honors) in March 1999. Then, he joined the Institute of Telematics (Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Gerhard Krüger) at University of Karlsruhe as research assistant. In July 2002 he received his doctoral degree (with honors) for his dissertation on flexible and scalable quality-of-service mechanisms for the next generation Internet, which was awarded with the 2002 Doctoral Dissertation Award of Südwestmetall Association and the 2002 FZI Doctoral Dissertation Award (Research Center for Information Technologie, FZI). Supported by a grant from German Academic Exchange Service (DAAD), Klaus and his family moved to Berkeley/California in August 2002, where he joined the ICIR networking group at the International Computer Science Institute (ICSI) as postdoctoral fellow in the area of Peer-to-Peer networking and overlay networks. Attracted by an Emmy-Noether-Grant from German Science Foundation (Deutsche Forschungsgemeinschaft), Klaus came back to Germany in September 2003 to set up an independant DFG-Emmy-Noether-Junior Research Group in the area of Protocol-Engineering and Distributed Systems at University of Tübingen. The junior research group got additional funding from Landesstiftung Baden-Württemberg and Microsoft Research. Since April 2006, Klaus is professor of Computer Science (Distributed Systems) at RWTH Aachen University. In November 2007, Klaus was awarded Junior Researcher of the year 2007 by the German Association of Professors. Klaus Wehrle is member of the German Academy of Science and Engineering (Acatech). Klaus is a member of IEEE, ACM, Sigcomm, SCS, GI (German Informatics Society) and GI/ITG-Fachgruppe KuVS (also serving as member of the KuVS Steering Committee). His research activities are focused on (but not limited to) engineering of networking protocols, implementation techniques for protocols, formal description techniques for protocols, quality of service, multicast, network simulation, peer-to-peer-networking as well as all operating system issues of networking.