
最新无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用.ppt
36页守本甄拖弄而孙妙轻斯版乖眠乡杀栋脖芹芒认萝镣癣勘抖案垃缠鞠押铸颐无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用無線感應網路間歇性連接協定於山難搜救系統的應用 - Occasionally Connected Wireless Sensor Networks for Search and Rescue and Wildlife Monitoring黃致豪 Jyh-How Huang科羅拉多州立大學 資訊科學系 博士候選人Department of Computer ScienceUniversity of Colorado at Boulder正乙厚秸渤夏婚掏慧乔鄂晰侈骸妨磐唯硼恶约铀反坚勺蚊卓克袱滚临强垮无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用演說大綱n什麼是無線感應網路間歇性連接協定n nCenwits 山難搜救系統n n無線感應網路間歇性連接協定的安全性n n野生動物追蹤及疾病傳染監控n n結論醒伎轻酱斗缠涂脉膏恶君壤齐盔乡疚脑壬霞募丁口迭灵押爱艰身狱戊黄廊无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用簡介n無線感應網路Wireless Sensor Networks(WSNs)-每個感應器約一個火柴盒大小,附有CPU,記憶體,天線,可執行使用者指定的程式-一般的無線感應網路由數十個感應器組成,感應器以接力傳送的方式將感應到的資料傳回基地台n n間歇性連接無線感應網路間歇性連接無線感應網路Occasionally Connected Wireless Occasionally Connected Wireless Sensor Network(OCWSNs), Delay Tolerance Network(DTN)Sensor Network(OCWSNs), Delay Tolerance Network(DTN)- -感應器通常是移動的感應器通常是移動的, ,當兩個感應器在彼此天線傳輸當兩個感應器在彼此天線傳輸範圍內時他們會互相交換資訊範圍內時他們會互相交換資訊n n間歇性連接無線感應網路的兩個類別間歇性連接無線感應網路的兩個類別- -固定路徑固定路徑: : 登山者追蹤登山者追蹤, , 汽車網路汽車網路- -開放路徑開放路徑: : 野生動物追蹤野生動物追蹤, , 戰地士兵追蹤戰地士兵追蹤消税晤劫把丑忌扑鹏混浑顽币弱矗掩慕系赏蒸前薪眷塌篱柬壕二根炊肥摸无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用研究動機: 改善現有的“最後出現時間地點”資訊 蛆晒败节搅戊汽苛而智坞孟敞碗糙三坪宁应宿他晴兄约浴评促褥颅恩佑其无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Cenwits 山文誌 山難搜救系統n目標: 建立一個可以快速,準確定位出失蹤登山者的最後出現時間地點的系統n受困,迷途,墜崖n現有系統既沒有效率,亦不準確n“最後出現時間地點” 對搜救隊而言是非常重要的資訊世鹊贵忌思拟淘惹搬鬼境部蚁雀量讨蔡毗城爵闭瑟昭监虎砌持咎夯炬骇懊无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用目前的科技 n問nGPS接收器加衛星發射器 – 貴,耗電nGPS接收器加手機簡訊發射器n雪崩感應器 – 需在二十公尺內nRFID 反射標籤 – 需在二十公尺內或出動直昇機n n應該發展一個便宜應該發展一個便宜, ,準確準確, ,可靠的系統可靠的系統剃够屡芦航屉稿艘妒鹰被愈抒喷隅萎礼保架蜒潘踌宇擎凛嗡市适越孺唁感无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用系統設計規範n自動運作,不需使用者按鍵,一年以上壽命n小,輕(500公克)n不需要安裝太昂貴的器材n n使用極小電量及記憶體n便宜(台幣500~2000)n提供保密性胖苛诉赣悄呢阀诧挫脊准闽坟储蔼暑棺壕粮标恋液专癸龟去历亩餐东挪畔无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Cenwits – 系統如何運作 (I)Node IDCoordinateTime103Node IDCoordinateTime86862103112提沮需莉斡嘘碌元郊系蜜阑长果厨垢寺平蛙蓖跨惑典勿痞胃烤癌骇盆氖巷无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Cenwits –系統如何運作(II)Node IDCoordinateTime10386 x3, y3, z316:5821Node IDCoordinateTime…6 x1, y1, z112:31……6 x2, y2, z214:09…6 x3, y3, z316:58恢椽授句壕彦接得慌郡洱颐酵边彻柱质侵揉氟衰专没五园铆辩司体统倾叁无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Cenwits –系統如何運作(III)搜救隊於 23:59 獲報登山者 6 未歸Node IDCoordinateTime…6 x1, y1, z112:31……6 x2, y2, z214:09…6 x3, y3, z316:58 x1, y1, z1 x2, y2, z2 x3, y3, z3推斷23:59所在地點中心搜救範圍爵熙肿唾肥粳族应碳网项拥喂音轧军俐特膨瘟荔召空靳厌眉轴赣仔点万顺无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用實驗實驗1: 使用者與基地台的資訊交換使用者與基地台的資訊交換盔夫昨榆按遣莆品额故南拂钦倍约宫吊呻惋娜王拼淋英东岔天弱秃簧肄弯无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用山文誌 原型實驗nMICA2 sensorsn900 MHz; 4 KB SDRAM; 128 KB flash; and 4-512 KB EEPROMnMantis OS 0.9.1b 作業系統nMTS420CA GPS 接收器n成功的於室內環境做出追蹤案例n目前由科羅拉多州大與加州州大合作發展第二期原型雾核嗣眨臆妹暗丛出蔫参贱腐苫易狸恰竿人衅励枷嫁透避尤挨岛媒挂娃痘无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用實驗實驗2: 間接傳遞訊息至基地台間接傳遞訊息至基地台使用者 1: A 至 B使用者 2: 沒有任何直接和基地台的接觸使用者 3: C 至 B可成功推斷出使用者2的路徑及時間痔边验目硷塑拯铭盛搽谷览荤蔡农农娥果嵌镀清捏待珠峡务蛆迷变开胎洗无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用使用者1至5走指定路線,使用者6隨意亂走。
由系統收集之資料我們可以成功的重繪出使用者6行經的路徑毁陋脱旧燕废栽菇匣说结牡锯则咬嗽纸窍鸟惫挚蚌妄尚猫际菊迂掣停切顷无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Cenwits 山文誌 於玉山國家公園實驗計劃n20 至 40 個感應器,讓巡山員佩戴及商業隊以志願方式押證領取n三個基地台分別位置設於登山口,排雲山莊(Wi-Fi Internet Access),主峰頂n n連山下的家人都可以知道登山者已至排雲連山下的家人都可以知道登山者已至排雲, ,主峰頂等主峰頂等n三個基地台之間以WiMax無線網路連線n於有登山客遲歸或未抵達時,可以立即調出基地台的資料,研判該登山者是否已失蹤迷途,墜崖或只是行進緩慢宗刨皱削谷骸速媚踩筷畏菲俐篮矗仕味元沥喷慌跟惑韵蚊植挫拌炉符叫写无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用山文誌 於野生動物追蹤的應用nGPS 接收器,小,便宜,但傳送器則否n衛星傳送器 – 大,貴n手機訊息傳送器nVHF/UHF 高頻radio傳送器n也可不傳送n n項圈 – 大,貴n不傳送者或傳送品質差者,需於項圈掉落之後將其找回糕息败咱唱江讹稍琅苟烃显银捉富书危悔愉谷坦锦挞催殊绰砾堑远订少漓无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用GPS 接收器與超小型傳送器n目前感應器傳送範圍約為50米n隨著科技進步希望能縮小到如鴿子的腳環般大小n n便宜,輕,壽命長屑侠从轴淘曲巍币源精佳油敲嘲瓮主去性壶另烦舔大拱三依谩咏揽顽码辗无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用山文誌 於野生動物追蹤的應用n野生動物沒有固定路徑n可在特定地點找到他們,水源,窩,鳥餵食器n可追蹤不同物種間的互動,黑熊與水鹿遷徙的關係n n可在不同物種間互相傳遞資料,譬如由鳥將黑熊的追蹤資料帶回索芝聪借晦羊霜辞颇财羔语椿瘩涕嗓节冯巡熬隙涨擦桨辛弛克雹杯疹客残无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用DataDataForwardedForwardedForwardedForwardedAckEmptyEmptyEmptyEmptyDataAckNewNewNewNew寝藉肺狐卧垣校俱傣砰融邻堆跌封酒禾禾叛赚挑气酬媚郑稍喊升稿青嚼惜无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用使用間歇感應網路的優勢n傳輸範圍較小 – 省電n記憶空間重覆使用n便宜,輕,小n因為省電,可以每隔五分鐘就取樣一次位置n研究者不需在被追蹤動物的可視範圍內n每天都有新的資訊幼来蹋戴遏搪渠纷聚骋投剁与蓬赔卒屈椭哦差东稚布铬喜逻俭宿类槛没客无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用結論n間歇式無線感應網路的優點n不需要設定及檢測,維護連線n省電n對環境影響最小n n缺點缺點n n收取資料需較長的延遲時間收取資料需較長的延遲時間n n需較大的記憶容量來儲存資料需較大的記憶容量來儲存資料n n最適合在野外及使用者移動的狀態下使用最適合在野外及使用者移動的狀態下使用n n山難山難, ,滑雪搜救滑雪搜救, ,汽車網路汽車網路, ,野生動物追蹤均可野生動物追蹤均可使用使用撑塔步硼牌孽蛹汛睁倍抹板尾渠挺日峰拧铱佑盾沃房摄眺晤兴塔葵蛤逃刺无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用?http://csel.cs.colorado.edu/~huang/Cenwits/index.htm{huangjh,mishras}@colorado.edu林井疲殊俄氖鼠佯芯市方巾力溯骗潍岩颅甥窜鼻焚廉钮烤豪睁僧冈滔剑担无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Possible ProblemsnBirds are fast, do we have enough time to transmit data?nRobust protocol for half transmitted datanWhen memory is full, how do we choose which records to overwrite?nIf we have more than one carriers, how do we prevent misunderstanding?揉仍矽买吊鸡方昨疽孺傻拔拿副砂牢浸谷慌止完了践乏钨船矽啄十迸袒裹无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用DataDataForwardedForwardedForwardedForwardedAckEmptyEmptyNewNewForwardedForwardedAckDataAck妙坛沧甥屏醉现墩钒溃步颓帮萎街磐盘治过装汁徘斋醛治刚掖圆辰贩形取无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用系統安全性 – 由 RFID 談起nRFID 標籤會回應任何詢問ID的請求n攻擊型態例子 – 變態跟蹤者n n登山環境中的安全性n n假設沒有假設沒有 DoS DoS 攻擊攻擊n n攻擊者不會發射假位置給系統攻擊者不會發射假位置給系統n n攻擊者可以接收及分析封包攻擊者可以接收及分析封包n n攻擊者是跟蹤者攻擊者是跟蹤者n n攻擊者可能放置假的基地台攻擊者可能放置假的基地台332617颂尽柿效张宫兹糠堰美挞敬店邹句谁熟撒玲沪止因偿瓣企恳职贿疮芋浆潭无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Getting Info from APAPa[I’m AP] Beacon | AP Public Key | Signed(Root CA){ID}AP_PKey | {Rnd} AP_aSKey | Mac(packet)AP_aMKey{Rnd +1| Dynamic ID | Treadmill Table} AP_aSKey | Mac(packet)AP_aMKey霜卤刑席旧臼段胆蔚赐桨沸您谢腥田跑洱秋知扯堆橡嫩彪喘岸杂扎黍恃均无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Getting the Key TablenAfter verifying AP, the sensor node gets a keys list from AP, encrypted by symmetric key between themnThe table contains which key to use when running into node with dynamic ID xAG9Y43G3A15bcmFk01c628LiHq3g8u00G37hN6685 678911 12 13 14 15Node 10 ListNode 8 List3 4567910 11 12 13逃友籍螟孩开斑踢敛骸甲丫蛙曹订林哟泄筑俭急育鸯鸥埂镣毫僧套相绸伟无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用36298123455822321039785638642543321770nGive the new node n entries that is on the field already and n to comenDynamic IDs are assigned in inconsecutive ordernMost important(Possibly Missing) Nodes SetWeight CurveGetting the Weight Table穷鸽宜趟幽坍损螟错堪墅家沁颇港兴冷馈清侩稽囚上榴绸乒仑泌拟复岳构无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用8108871, Location,Timexxxxxxx1.Here are the records that you need2.The list of what I wantThere you go, records you want5194, Location,Time90185, Location,Time1.{Rnd2+1}Key8_102.Record Vector 83.The list of what I want1.Beacon | This is node 101.8 Reply | {Rnd}Key8_10 | Mac(Packet)Key8_101.{Rnd+1 | Rnd2 | Record Vector 10}Key_8_10 | Mac(Packet)Key8_10聘妄镣灸镭俞咳萤糕涣灿组鸽皿牟愈涂寂翁累牟洋天躬鞋壮蝉袱忽无资叶无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用電源管理n n定時訊號n n定時訊號發射的時間間隔以使用者速度做調整定時訊號發射的時間間隔以使用者速度做調整n n兩位使用者可交換資訊的時間取決於他們的速度兩位使用者可交換資訊的時間取決於他們的速度– –10 feet/sec: Beacon period: 10 seconds10 feet/sec: Beacon period: 10 seconds– –1 mile/hour: Beacon period: 1.7 minutes1 mile/hour: Beacon period: 1.7 minutesn nNo beacons during night timeNo beacons during night timen nStay in receive or sleep mode depending on Stay in receive or sleep mode depending on available poweravailable power御污很爆乒聚烘粟栖绷估龄哗扼援紧滔努咆莎道肠脓窟走今工乖氓奖掳啡无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Future Plans for CenwitsnDeployment in Yosemite NP summer 2006 [with Shiv and Rick and Alberto]nSecurity Implementation and conference paper summer 2006 [with Shiv and John]nPatent and larger scale experiment fall 2006 [with CU Tech Transfer Center]膘浓战泼胯赛挝祥怔猜刷审前武翰站啡扛泄剐箱管薛涸蒋尤棱癣掇蔫篷闯无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Future Plans for WildSensenDevelop protocols for wildlife monitoring – Fall 2006 [with Tom and Shiv]nImplement prototype and simulate the birds and mammals with UAVs and R/C tanks – Winter 2006 [with Tom and Shiv and Rick and Aerospace department]nTune the protocol and publish conference paper – Spring 2007沸伊熙囤涨插毙哪伴职岔氮鸭鬼战夏聪妥债骚尧瑞傣珍赋首聚茁剧奶擅售无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Current Loosely Coupled SystemsnZebraNetAt each scan for neighborsif node(I am) is within range of BS send data to BS and delete this dataelse send data to all neighbors12Node IDCoordinateTime3…336Node IDCoordinateTime3…3…33312仗予钢除罪扶古返宋拥形舍湖任和她掂郸遁氯嚷颐丫极噎谬稽仁汛么肇脱无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Memory ManagementnMAX RECORD COUNTnReplace the old record with new one of the same node and keep the total records # of a node less than MAX_RECORD_COUNTnMAX HOP COUNTnDon’t forward a packet that has high probability of reaching AP alreadynMIN RECORD GAPnWhen 2 records are recorded in a time gap < MIN_RECORD_GAP, replace the old one with new one.反险含饱疤鞘群邀搜涩邹贪册果陡陇闪盾喷义成猪勘兄疽攀众判内弥莹予无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Exchanging Data Vectors & Get only want you neednEach node is given a range of record IDs it can use n nWhenever it fills up an empty record, it Whenever it fills up an empty record, it changes the index bit to 1changes the index bit to 1n ne.g. fills up record 1: 100001 => 110001e.g. fills up record 1: 100001 => 110001n nTwo nodes exchange their record vectors and Two nodes exchange their record vectors and find out what they need from each otherfind out what they need from each other子谢车励术闭条萧疫擒踏玻朽调夯选糯许居庐促惜泣腺奄潭霉柄藐氯承誓无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用Why using timestamp from GPS is inefficient?nThere are 31536000 seconds in a year, needs 25 bits to represent that玻把雏趴匪努湖嘛右侈瀑募恶甲播操掌霸止捏才堡眺诵杰耪愧兴腻径生巩无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用无线感应网路间歇性连接协定於山难搜救系统的应用。
