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6LoWPAN oder "IPv6 und das Internet der Dinge"

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Paul Buder

on 30 August 2011

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Transcript of 6LoWPAN oder "IPv6 und das Internet der Dinge"

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit 1. Allgemein Internet der Dinge 2. Anschauliches Beispiel 3. 6LoWPAN 4. Anwendungsbeispiel Probleme Begriffsklärung 6LoWPAN Topologie (Aufbau) Funktionsweise 6. Probleme Fazit   6LoWPAN
„IPv6 und das Internet der Dinge“ Allgemein Internet der Dinge
Anschaulisches Beispiel
6LoWPAN
  Begriffsklärung
  Topologie der Netze
  Funktionensweise
Anwendungsbeispiel Lagerraumüberwachung
Anwendungsbeispiel RWE Smart Home (Stromberg)
Probleme
Gegenüberstellung IPv6 - 6LoWPAN
Ziele
Fazit
Literaturverzeichnis 8. Ziele Ziel:

Informationslücke minimieren zwischen
realer und digitaler Welt

selbstständige Kommunikation von Dingen mit dem Internet

→ Informationsmehrwert "Internet of Things" Kevin Ashton 1999

Verknüpfung physikalischer Objekte

eindeutig identifizierbar

in Internet-ähnlicher Struktur Funktionsbündel mehrerer Technikentwicklungen

Identifikation, Adressierbarkeit
Kommunikation, Kooperation
Sensorik, Lokalisierung
Eingebettete Informationsverarbeitung
Effektorik
Benutzungsschnittstelle Verfügbarkeit

Authorisierung

Authentifizierung

Vertraulichkeit

Integrität

Nichtabstreitbarkeit

Aktualität keine Methode für IP über IEEE 802.15.4 Netzwerke

Komprimierung auf sehr kleine Paketgröße

nur Geräte mit IEEE 802.15.4 Standard

adhoc Netzwerke nicht zwingend geeignet (Speicher)

begrenzte Konfigurationsmöglichkeiten

nur wenig Daten übertragen 3. 6LoWPAN Begriffserklärung

Akronym für "Internet Protocol Version 6 over Low Power Wireless Personal Area Networks"

WPAN → Netzwerk aus Kleinstgeräten

Netzwerkprotkoll

Geräte entsprechen dem IEEE 802.15.4 Standard Der IEEE 802.15.4 Standard

beschreibt ein Übertragungsprotokoll

Größe der Datenpakete gering → 127 Byte

benutzt 64 Bit MAC - Adressen unterstützt aber 16 Bit Short Adresses

unterstützt unterschiedliche Topologien Topologien

unterstützt Stern und Gitter - Topologien

wichtig: 2 unterschiedliche Gerätetypen

Reduced Function Devices (RFD): eingeschränkte Funktionalität

Full Function Devices (FFD): Netzwerkkoordination Abbildung 1 - Stern- und Gittertopologien 5. Anschauliches Beispiel IP Konnektivität: Anpassungsschicht für IPv6 wegen der unterschiedlchen Paketgrößen

Header Kompremierung: bisherige Protokolle nutzen große Header → wenig Platz für Datenübertragung

selbständige Konfiguration der Adresse im Netzwerk 7. Gegenüberstellung
6LoWPAN - IPv6 Paketgröße :

Datenrate :

Energiebedarf :

Auslastung :

Sicherheit : max 127 Bytes

20, 40, 250 kbps

niedrig

meiste Zeit inaktiv

802.15.4 Encryption min 1280 Bytes

theoretisch unbegrenzt

hoch

ständig aktiv

IPsec effiziente Routing Protokolle

Sicherheit: durch begrenzte Kapazitäten wenig Möglichkeiten für Sicherheitsmechanismen

einheitliche Implementierung der Übertragung Industrielle Überwachung

Steigerung der Produktivität, Energieeffizienz und der Sicherung von Fertigungsschritten

bis jetzt noch weitgehend manuelle Überwachung

LoWPANs können billig installiert werden

Analyse der Daten kann im Netzwerk geschehen Industrielle Überwachung:
Prozessüberwachung und -kontrolle

Maschinenüberwachung

Lagerüberwachung konkretes Beispiel: Lagerräume in einem Krankenhaus

richtige Temperatur, Luftfeuchtigkeit
  Lagerräumen entscheidend

Luftfeuchtigkeitssensoren und
  Temperatursensoren im Lagerraum
  abhängig von der Lage Regale installiert

Sensoren an jedem Blutpaket →
  Lieferüberwachung Abbildung 2 - Lagerraum netzwerk- und anforderungsspezifische Konfiguration der LoWPAN Knoten

Steuereinheiten für die sofortige Verwaltung der Sensordaten wichtig

mehrere Steuereinheiten in einem Raum für schnellere Datenübertragung an wichtigen Stellen

Mobilität durch logische Verbindung mit neuen Netzwerken periodische und ereignisbasierte Datenübertragung

periodisch: Übertragung der Sensordaten zu bestimmten in bestimmten Zeitintervallen

ereignisbasiert: Temperatur oder Luftfeuchtigkeit außerhalb der zulässigen Bereiche Abbildung 3 - Beispieltopologie Frequenzen

Bandbreite

Datenrate

Region 868-868,6 MHz

300 kHz

20 kbps

Europa 902-928 MHz

600 kHz

40 kbps

Nord Amerika 2.4 - 2.4835 GHz

2 MHz

250 kbps

weltweit Frequenzen und Datenraten Zweck des 6LoWPANs

Protokoll für kleine, batteriebetriebene Geräte mit begrenzter Leistung

typischerweise Sensoren, Schalter etc.

Einsatz vieler Geräte ermöglichen Warum IP Technologie?

Nutzung bestehender Strukturen

Werkzeuge zur Diagnose, Verwaltung und Inbetriebnahme

schnelles Verständnis der Technologie

Kompatibilität zwischen IP basierten Geräten Literaturverzeichnis http://de.wikipedia.org/wiki/Internet_der_Dinge
http://www.vs.inf.ethz.ch/publ/papers/Internet-der-Dinge.pdf
http://www.unstable.it/luca/6lowpan_tools.pdf
http://www.scribd.com/doc/49105496/6-Low-Pan
http://tools.ietf.org/html/rfc4919
http://tools.ietf.org/id/draft-ietf-6lowpan-usecases-09.txt
http://www.newae.com/6lowpan/ipv6_atmel_pres.pdf
http://de.wikipedia.org/wiki/802.15.4
http://www.google.de/url?sa=t&source=web&cd=10&ved=0CHUQFjAJ&url=http%3A%2F%2Fco
urse.ipv6.club.tw%2FProtocolEngineering%2F20100602-monkey-6lowpan.ppt&ei=9z0ATov8KMXDswaH0b2SDQ&usg=AFQjCNFMMkNrkZXhss0f_ihIu8wsR6zLeg

Abbildung 1: http://www.scribd.com/doc/49105496/6-Low-Pan
Abbildung 2: http://www.blutspendedienst-
west.de/patienten/eigenblut/muenster/_pics/aufbereitung_lagerung_trans.jpg
Abbildung 3: http://tools.ietf.org/html/rfc4919
Abbildung 4: http://comtrec.com/wp-content/uploads/2010/05/Computer-Internet-Security.jpg

Video 1: http://www.youtube.com/watch?v=oxbKe1nkk_o
Video 2: http://www.youtube.com/watch?v=4CKoqLsx0-0 Video 1 Video 2 Proseminar Trends in Kommunikationstechnologien - SS 2011
Paul Buder, Steve Grogorick 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Abbildung 4 Technologie in einem frühen Stadium

gute Anbindungsmöglichkeit nahe zu aller Geräte im persönlichen Umfeld

bietet neue Möglichkeiten zur Datenerfassung
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