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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Bestimmung
der Nähe
von mobilen Einrichtungen in einem drahtlosen Netzwerk.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es
ist abzusehen, dass Softwaresysteme für die laufende Situation und
die Tätigkeiten
ihrer Nutzer empfänglich
und darauf reagieren werden. Softwaresysteme, die auf mobilen Einrichtungen
laufen, werden die physische und digitale Umgebung erfassen müssen, beispielsweise
Geräuschpegel,
Position, Bewegung, Tastaturaktivität, verwendete Softwareanwendung,
etc. Positionsabhängige
Anwendungen wachsen in Forschungsgruppen und entwickeln sich auf
Märkten.
In der Tat ist die Position einer Einrichtung ein wichtiger, zu betrachtender
Aspekt, weil diese in Bezug auf mögliche Aktivitäten von
Leuten und umgebenden Ressourcen Auswirkungen haben. Die Position
ist bei vielen Anwendungen von besonderem Interesse. Die Position
wird derzeit entweder als eine logische Position (beispielsweise „Zimmer
102") oder als ein
Gebiet dargestellt, das in einem Koordinatensystem oder als eine
funktionale Stelle festgelegt ist (beispielsweise „Büro von John Smith").
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Mit
der weit verbreiteten Verfügbarkeit
von GPS und preiswerten GPS-Empfängern
ist die Ortsbestimmung unter Verwendung von GPS eine gute Lösung für Situationen
im Freien. GPS ist eine Sichtlinienanwendung, die nicht sehr gut
in Gebäuden
arbeitet, wenn nicht Pseudo-Satelliten oder Pseudoliten verfügbar sind, die
bodengebundene GPS-Sender sind. Alternative Verfahren der Ortsbestimmung
von mobilen Einrichtungen im Innenbereich haben sich entwickelt.
Einige Verfahren bedingen eine bestimmte Infrastruktur, wie etwa
Infrarot-Ortungsgeräte
oder Ultraschallsender, während
andere auf der „Triangulation" der Signale eines
drahtlosen Netzwerks beruhen. Das Letztere ist vorteilhaft, weil
es auf einer derzeit weit verbreiteten Infrastruktur, einem drahtlosen
Netzwerk, beruht und weil dieses die Positionsbestimmung häufig als
ein Nebenprodukt des Netzwerkbetriebs bereitstellt.
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Das
drahtlose oder WiFi-Triangulationsverfahren (das Verfahren beruht
tatsächlich
nicht auf Triangulation von gemessenen Signalen, weil drahtlose
Signale nicht gerichtet sind) beruht auf der Charakterisierung jeder
Stelle durch die Signalstärke
der drahtlosen Zu gangspunkte, die dieses bedecken. Als erstes wird
eine Kalibrationsphase verwendet, um die Werte der Signalstärke über das
Gebiet hinweg aufzuzeichnen, in dem Geräte verfolgt werden sollen.
Nach der Kalibrationsphase werden die Werte der Signalstärken der
Zugangspunkte verwendet, um die wahrscheinlichste Geräteposition
zu finden. In einer Implementierung vergleicht das Verfahren zur
drahtlosen Triangulationsmessung gemessene drahtlose Signalstärken mit
einer Tabelle von drahtlosen Signalstärken und bekannten Positionen,
findet den Tabelleneingang zu der, der gemessenen Signalstärke am nächsten liegende
Signalstärke
und bestimmt deren Position durch Bezug zu dem gefundenen Tabelleneingang.
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Das
drahtlose Triangulationsverfahren beruht auf geregelten Maschinenlerntechniken,
die die Sammlung von bezeichneten Netzwerkproben betreffen. Die
Kalibrationsphase besteht aus dem physikalischen Besuchen von jeder
Position, um eine Folge von Netzwerkproben zum Eintrainieren des
Systems aufzuzeichnen. Es gibt drei Hauptprobleme bei der WiFi-Triangulation.
Erstens ist die erforderliche Kalibrationsphase zeitaufwendig. Zweitens
können
die gesammelten Daten aufgrund von Umweltänderungen (manchmal so einfach
wie etwa der Unterschied zwischen einem Raum der mit Leuten voll
ist und einem leeren Raum), die unbemerkt die Ausbreitung der Radiowellen
und Reflektionen innerhalb des Gebiets modifizieren und daher eine
erneute Kalibration erforderlich machen, teilweise ungültig sein.
Drittens erfordert das Auffinden der wahrscheinlichsten Position
ein erhebliches Ausmaß an
Speicher- und Verarbeitungskapazität. Tatsächlich wird das Verfahren umso
genauer, je umfangreicher die Kalibrationsdaten sind, und je mehr
Speicher und CPU dieses benötigt. Einige
Systeme lösen
das Speicher- und CPU-Problem
dadurch, dass diese die mobile Einrichtung, die Funkbedingung, die
diese erfährt,
zu einer zentralen Maschine berichten lassen, die die Geräteposition
bestimmt, oder, in anderen Worten, die Geräteposition verfolgt. In Abhängigkeit
von den Eistellungen kann der Nutzer diese Vorgehensweise weiterhin
aus Gründen
des Datenschutzes zurückweisen.
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Eine
weitere Beschreibung kann in dem Dokument
US 6,393,294 (Perez-Breva, Luis et
al.) 21. Mai 2002 (2002-05-21) gefunden werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung
des Gerätenahbereichs
in einem drahtlosen Netzwerk zu verbessern. Dieses Ziel wird durch
Bereitstellen eines Verfahrens zur Bestimmung des Gerätenahbereichs
in einem drahtlosen Netzwerk, gemäß Anspruch 1 erreicht. Ausführungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
niedergelegt.
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Bei
Anwendungen, bei denen die Erfassung der Position keine vorhandene
Notwendigkeit bildet, für die
aber die Nahbereichserfassung ausreichend sein kann, können zwei
oder mehr Einrichtungen bestimmen, wie nahe sie zueinander in einer
Peer-zu-Peer-Art sind, durch Austausch der Netzwerkeigenschaften,
die diese in Echtzeit beobachten. Verglichen mit bekannten Vorgehensweisen
ist das Verfahren der Erfindung von geringem Gewicht, allgemein
und leidet nicht unter den vorstehend aufgeführten Nachteilen. Ein Verfahren
zur Bestimmung des Nahbereichs einer Einrichtung in einem drahtlosen
Netzwerk stellt mit Blick auf Gebäudesoftwaresysteme nützliche
Information bereit, die im Hinblick auf die Nutzersituation und
Aktivität
aussagekräftiger ist.
Weiterhin kann das Verfahren in bestimmten Fällen indirekt die geografische
Position angeben, beispielsweise wenn die Einrichtung nahe an einer
anderen Einrichtung ist, die nicht mobil ist oder die ihre Position über andere
Mechanismen kennt.
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Es
gibt Klassen von Anwendungen, die von sich aus eine Positionsbestimmung
nicht erfordern. Wenn man das klassische Beispiel für das Aufspüren von
Diensten betrachtet, die einen mobilen Nutzer umgeben, wie etwa
einen Taxidienst oder Apotheke, besteht eine Vorgehensweise zur
Bestimmung der Nutzerposition darin, Dienste in irgendeiner Datenbasis
zu ermitteln. Hier ist an sich die Bestimmung der Nähe erforderlich anstelle
der genauen Position. In diesem Beispiel könnte das handgestützte Gerät des Benutzers
die umgebenden Dienste in einem Peer-zu-Peer-Modus entdecken, ohne
die Notwendigkeit für
das Nachsehen in einer Datenbasis. Das Verfahren zur Feststellung
des Nahbereichs des Geräts
vermeidet die Notwendigkeit für
eine Kalibrationsphase. Es ist daher allgemeiner und von geringem
Gewicht, da das Verfahren auf irgendeinem Netzwerk arbeiten kann
(bekannte oder unbekannte, wie Hotspots) und dass keine Notwendigkeit
für komplexe
Berechnungen der derzeitigen Position bestehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Draufsicht auf ein Büro,
in dem verschiedene Signalstärken
und Rauschpegelmessungen genommen wurden;
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2 ist
eine grafische Darstellung von gemessenem Funkabstand für die in 1 vorgenommenen Messungen;
und
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3 ist
eine Draufsicht auf ein Gebiet, in dem Nutzer das Verfahren zur
Feststellung des Gerätenahbereichs
anwenden.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Gemäß einem
Verfahren zur Feststellung des Gerätenahbereichs in einem drahtlosen
Netzwerk, überprüft jedes
Gerät die
Signalgröße des drahtlosen
Netzwerks, einen Rauschpegel und die MAC-Adresse der aussenden Basisstationen
(und irgendwelcher weiterer Sendegeräte). Jedes Gerät wirkt
ebenso als ein Peer in einem Netzwerk von Peers, die die Funkeigenschaften,
die diese beobachten, austauschen. Auf diese Weise können sie
ermitteln, ob sie in Nähe
zueinander sind. Das Gerät
kann das Netzwerk durch Berechnen der mittleren Signalstärke (SS)
und des Rauschpegels (noise level:NL) für jeden Kanal über ein
fortlaufendes Zeitfenster charakterisieren. Die Funkeigenschaften
können
als ein Satz von Datensätzen,
einer pro Kanal, gespeichert werden, wobei jeder Datensatz die MAC-Adresse
des Kanals und die beobachtete SS und NL anzeigt. Die Funkeigenschaften
können
in einem zeitbezogenen Journal gespeichert werden, das in dem Speicher
des Geräts
angeordnet ist. Das Gerät
kann mit anderen Geräten
in dem lokalen Netzwerk durch Austausch von Funkeigenschaften, die
diese jeweils beobachten, zusammenarbeiten, um festzustellen, ob
sie in Nähe
zueinander sind. Durch Messen der Entfernung in dem Funkraum der
jeweiligen Eigenschaften und dem Vergleich mit einer (mehreren)
Schwelle(n), um das Ausmaß der
Nähe zu
bestimmen, kann das Gerät
bestimmen, welches der anderen Geräte in der Nähe ist.
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Die
Tatsache, sich in demselben lokalen Netzwerk zu befinden, ergibt
ein bestimmtes Ausmaß von Nähe und ist
ein erstes Filter. Ein zweites Niveaufilter besteht in dem Vergleich
des Satzes von drahtlosen Zugriffspunkten, die die Einrichtungen
sehen können
(z. B. durch die MAC-Adresse). Das nächste Niveau an Präzision wird
durch Messung der Entfernung in dem Funkraum von entsprechenden
Eigenschaften erhalten, die als ein Vektor von Scalaren betrachtet
werden können,
die die Signalstärke
und den Rauschpegel für
jeden sichtbaren Zugriffspunkt repräsentieren. Ein Abstand in diesem
Raum kann daraufhin angegeben werden. Es kann ein beispielhafter
Abstand, der als der Manhatten-Abstand bezeichnet wird, d. h. die
Summe des Zwischenraums in Bezug auf Signalstärke und Rauschpegel (beide
gemessen in dB) für
jeden Kanal bestimmt werden. Entsprechend unserer Erfahrung ist
dieser Abstand ebenso gut wie viele andere, und weist den Vorteil der
Einfachheit auf.
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Es
können
jedoch andere Abstände
formuliert werden, um beispielsweise zu berücksichtigen, dass das Signal
mit dem Quadrat der Leistung mit dem Abstand zu dessen Quelle abnimmt
(die Leistung ist proportional zu 1/d2) und daher ist ein starker
Zwischenraum in der Signalstärke
auf einem starken Signal weniger signifikant in Bezug auf den körperlichen
Abstand als einer auf einem weniger starken Signal. Der Abstand kann
ebenso auf die Anzahl der Kanäle
normiert werden (durch Dividieren desselben durch diese Anzahl),
um einen Mittelwert pro Kanal zu erhalten und unabhängig von
der Anzahl der Kanäle
zu werden.
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Es
kann wünschenswert
sein, die Anzahl der Datensätze
zu begrenzen. Wenn man die Tatsache berücksichtigt, dass ein Gerät für die meiste
Zeit nicht bewegt wird, kann eine einfache Verbesserung eine Ablaufbildung
aus den gesammelten Daten einschließen, d. h. nur nach einer signifikanten Änderung
des Werts zu speichern und/oder wenn eine bestimmte Stabilität des Werts
erreicht ist. Das erstere wird durchgeführt, um zu vermeiden, einen
neuen Datensatz für
eine Änderung
anzulegen, der in Bezug auf die Entfernung nicht signifikant ist,
das Letztere, um zu vermeiden, Übergangszustände aufzuzeichnen.
In einigen Fallen können Übergangszustände von
Interesse sein, beispielsweise wenn zwei Leute sich zusammen bewegen.
Weiterhin können
einfache Kompressionsverfahren auf die aufgezeichneten Daten angewandt
werden, da diese einige Regelmäßigkeiten
aufgrund der Eigenarten des Besitzers aufweisen werden.
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Da
die empfangene Signalstärke
entsprechend der Orientierung des Geräts variieren kann, können zwei
Geräte
körperlich
nahe sein, aber unterschiedliche Signalstärken von einer oder mehreren
Basisstationen empfangen, wenn sie in unterschiedlichen Richtungen
ausgerichtet sind. Daher kann man ein Verfahren mit einem Fehler
von Null nicht erwarten und wir haben diesen in Bezug auf Genauigkeit
und Wiederaufruf, wie unter erläutert,
abgeschätzt.
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Um
dies auszuführen
wurden 64 Proben in vier Richtungen an zwei unterschiedlichen Punkten
von fünf
Büros im
ersten Stock eines Gebäudes
genommen. Diese Büros
wurden ausgewählt,
weil diese eine gute Überdeckung
durch Zugriffspunkte aufweisen. Dies ergibt 640 Proben, die fünf Gruppen
von 120 nahen Proben ausbilden, die die fünf Büros abdecken. Dies ist in 1 gezeigt,
in der die Punkte anzeigen, wo die Proben genommen wurden.
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Um
zu prüfen,
ob die Nähe
unter Verwendung des Manhatten-Abstands bestimmt werden kann, wurden
alle möglichen
Paare von Proben genommen. Daraufhin wurde der Abstand in dem geografischen
Raum und in dem Funkraum für
jedes berechnet. Um die Frequenz für jede Situation sichtbar zu
machen (wie viele Paare mit geografischem Abstand d und Funkabstand
d') wurde eine Oberfläche gezeichnet,
in der die Z-Achse die Anzahl der Fälle zeigt, wie in 2 gezeigt
(wo die Anzahl der Paare deren geografischen Abstand und Funkabstand
gibt). Es ist anzumerken, dass nicht alle Paare in 2 gezeigt
sind, sondern statt dessen nur diejenigen, die näher als 100 in dem Funkraum
sind, aus Gründen
der Klarheit.
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Die
Daten können
in Bezug auf Genauigkeit und Wiederaufruf analysiert werden. Die
Genauigkeit gibt an, wie oft zwei Geräte geografisch nahe sind, wenn
diese „funkmäßig" nahe sind (wobei
die Bezeichnung funkmäßig nahe
verwendet wird, um die Bezeichnung anzugeben, in dem Funkraum nahe
zu sein). Der Wiederaufruf zeigt an, wie oft zwei Geräte „funkmäßig" nahe sind, wenn
sie geografisch nahe sind.
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Wenn
man eine Genauigkeit von A Metern den euklidischen, geografischen
Abstand Dgeo und eine Schwelle T für den Funkabstand Dradio (Dradio
ist das normierte DManhattan hier) annimmt, berechnet man die Genauigkeit
und den Wiederaufruf als die Verhältnisse der Kardinalzahlen
der Paar-Sätze: Genauigkeit (A, T) = Card {Dgeo < A und Dradio < T}/card
{Dradio < T}
und Wiederaufruf (A, T) = Card {Dgeo < A
und Dradio < T}/card {Dgeo < A}.
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Die
nachstehende Tabelle 1 gibt für
jeden Fall die Genauigkeit und den Wiederaufruf an.
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Die
nachstehende Tabelle 2 gibt die beobachtete Genauigkeit und Wiederaufruf
an, wobei F1 der Wert für
jedes Paar (Genauigkeit, Wiederaufruf) ist und F1 als 2PR/(P + R)
festgelegt ist, wobei P die Genauigkeit und R der Wiederaufruf ist.
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Das
Ausrichtungsproblem (die Geräteausrichtung
ist dem System nicht bekannt, obwohl diese bei den Funkeigenschaften
eine Rolle spielt), beeinflusst den Wiederaufruf ungünstig, weil
sogar diejenigen Proben, die sehr nahe zueinander genommen wurden,
ein erheblich unterschiedliches Funksignal aufweisen können. Andererseits
ist es möglich,
zwischen Genauigkeit zugunsten eines besseren Wiederaufrufs abzuwägen und es
ist beispielsweise möglich,
eine Genauigkeit von 63 % mit 3 Meter Genauigkeit und einem Wiederaufruf
von 74 % zu erreichen.
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Es
können
mehrere Protokolle vorgesehen werden, so dass die Geräte sowohl
die Netzwerkeigenschaften als auch ihre Identität austauschen, während die
nachstehenden Anforderungen erfüllt
werden:
- 1. Die Fähigkeit, in einer dynamischen
Umgebung zu arbeiten, in der die Geräte dem Netzwerk folgen können oder
dieses zu jeder Zeit verlassen können;
- 2. Effizienz, dieses Protokoll muss als eine nicht-unterbrechende
Hintergrundfunktion auf dem Gerät
ausführbar
sein, typischerweise einem handgestützten Gerät;
- 3. Datenschutz, um zu vermeiden, dass freie Lauscher geheim
mithören
und den Datenschutz der Leute verletzen. Dies trifft sowohl auf
die Funkwerte und die Geräteidentität zu, aber
wahrscheinlich mit unterschiedlicher Wichtigkeit;
- 4. Zuverlässigkeit,
externe Angriffe sollten die Nahbereichsbestimmung nicht unterbrechen.
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Zwei
weitere Faktoren spielen bei der Auslegung dieses Softwaresystems
eine wichtige Rolle. Erstens erfordert die Netzwerkkarte, die auf
den meisten Geräten
in einem drahtlosen Netzwerk verwendet wird, eine niedrige Netzwerküberwachungsfrequenz,
wobei 4 Hz ein Maximum nach unserer Erfahrung ist. Zweitens liefert
die Netzwerkkarte Werte mit einer hohen Schwankung, wann immer sich
die Netzwerkkarte bewegt, so dass Zeitperioden vorhanden sind, in
denen ein Gerät
keine genaue Ablesung der Netzwerkeigenschaften erhalten kann.
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Für beispielhafte
Zwecke wurde ein einfaches Protokoll ausgewählt, das die ersten zwei Anforderungen
berücksichtigt.
Das wesentlichen Verhalten eines Peers besteht darin, periodisch
ein UDP-Paket zu funken, das dessen Identität meldet und die Netzwerkeigenschaften
meldet, die dieser wahrnimmt. Die derzeitige Periode beträgt 10 Sekunden,
es können
aber andere Perioden verwendet werden. Um die Relevanz der Umgebungsbestimmung
zu vergrößern, ist
es wünschenswert,
diese gemeinsame Nutzung von Information zu synchronisieren, so
dass, wenn ein Peer von einem anderen Peer ein Paket empfängt, er
seine eigene Funkphase ändert,
um sich mit jenem Peer zu synchronisieren, es sei denn, er hat ein
Paket weniger als eine halbe Periode davor gesendet, in welchem
Fall er still verbleibt. Ein Peer kann seinen Nahbereich zu einem
anderen Peer zu jedem Zeitpunkt bestimmen, zu dem er ein Paket von
demselben erhält.
Wenn sich ein neuer Peer mit einem Netzwerk verbindet, wartet dieser
für eine
Periode auf Pakete. Wenn ein Paket während dieser Zeit nicht empfangen
wird, dann startet dieser das periodische Funken eines UDP-Pakets.
Eine globale Eigenschaft kann darin bestehen, dass alle Peers mit
dem Peer, der die schnellste Taktung aufweist, in Synchronisation kommen,
wobei diese Synchronisation möglicherweise
mehrere Zyklen beansprucht, weil Pakete verloren gehen.
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Da
die Proben der Netzwerk-Signalstärke
mit denjenigen von anderen Geräten
verglichen werden müssen,
ist es wichtig, dass die Proben in der Zeit angepasst sind; anderenfalls
wäre es
unmöglich,
die Proben der beobachteten Signalstärke zu korrelieren. Zwei Faktoren
reduzieren jedoch die Wichtigkeit dieses Problems. Erstens kann
die Überwachung
des Netzwerks nicht bei wirklich hohen Frequenzen durchgeführt werden,
wobei 4 Hz nach unserer Erfahrung ein Maximum darstellt, hauptsächlich wegen
der Fähigkeit
der Netzwerkkarte. Daher kann die Verzögerung, die durch den Austausch
von Daten eingeführt
wird, vernachlässigbar klein
sein. Zweitens ist es wünschenswert,
dass die Geräte
ausschließlich
dann Daten austauschen, wenn die Situation stabil ist, so dass innerhalb
von zwei Zeitfenstern der Stabilität eine geringfügige Desynchronisation ver nachlässigbar
ist. Weiterhin ist es immer noch möglich, die Tatsache zu nutzen,
dass alle Geräte
mit einem Netzwerk verbunden sind und dieses zur Synchronisation
der Takte zu verwenden – beispielsweise
hat ein System auf dem Netzwerk intermittierend Synchronisationsbotschaften
gesendet, oder man verwendet ausgefeiltere Schemata, wie etwa NTP
oder dasjenige, das durch die DCE-Middleware verwendet wird.
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Dieses
Protokoll wurde auf einem iPaq mit dem PocketPC-Betriebssystem implementiert.
Es wurde die Funkentfernung für
drei Niveaus der Nähe
aufgezeichnet: nahe, benachbart, entfernt. Subjektiv gesehen läuft die
Software im Hintergrund unauffällig
und stellt vernünftige
Ergebnisse bereit.
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Dieses
Protokoll könnte
jedoch in Bezug auf Zuverlässigkeit
und Datenschutz nicht zufriedenstellend sein. Die Zuverlässigkeit
kann verbessert werden, um Betrüger
abzuweisen, durch Einbeziehung eines Authentisierungsmechanismus,
um die Identität
des Paketsenders sicherzustellen. Eine weitere Form des Angriffs
besteht in der Paketüberflutung,
aber ein derartiger Angriff könnte
im Maximum die Funkfrequenz nur verdoppeln. Es kann schwieriger
sein, die Datenschutzanforderungen zu erfüllen. Eine Möglichkeit,
um einigen Datenschutz zu erreichen, besteht darin, dass ein Gerät eine Teilnehmerliste
unterhält,
um die Gerate einzuschränken,
mit denen Information ausgetauscht werden.
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Mit
Bezug auf 3 wurde das in 1 gezeigte
Stockwerk des Gebäudes
mit drahtlosen Zugriffspunkten 10, 12, 14, 16, 18 und 20 ausgestattet.
Die Nutzer 22, 24 und 26 besitzen drahtlose
Einrichtungen, die in der Lage sind, die Funksignale des drahtlosen
Netzwerks zu charakterisieren, die durch die drahtlosen Zugriffspunkte 10 bis 20 gesendet
werden. Beispielsweise würde
der Nutzer 22 einen Satz von Netzwerkeigenschaften für jeden
drahtlosen Zugriffspunkt erzeugen, von dem dieser ein drahtloses
Funksignal empfangt. In den meisten Fällen wird der Nutzer 22 aufgrund
seiner Position stärkere
Signale von den Zugriffspunkten 12 und 14 empfangen
als von den Zugriffspunkten 10 und 16. Die anderen
Nutzer 24 und 26 würden Netzwerkeigenschaften
basierend auf ihrer Position erzeugen. Jeder Nutzer 22, 24, 26 würde daraufhin
seine Netzwerkeigenschaften senden und die gesendeten Eigenschaften
von den anderen sendenden Nutzern in dem Netzwerk empfangen. In
diesem Fall könnten
die Nutzer 22 und 24, basierend auf den relativen
Stärken
ihrer Netzwerkeigenschaften (es ist wahrscheinlich, dass jeder ähnliche
Netzwerkeigenschaften von den Stationen 12 und 14 haben
würde)
ableiten, dass sie sich in Nachbarschaft zueinander befinden. Diese
Bestimmung wird durch die Tatsache gestört, dass sie eine Wand trennt,
aber eine Tür
in der Wand offen ist.
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Die
Bestimmung des Nahbereichs erlaubt es in einigen Situationen ebenso,
den gemeinsamen Platz von zwei oder mehr Geräten zu bestimmen (Co-Location),
wobei Co-Location
die gemeinsame Nutzung des gleichen Platzes gemäß irgendeinem Positionsmodell
bezeichnet. Man könnte
beispielsweise daran interessiert sein, Räume zu definieren und zu bestimmen,
ob zwei Geräte
sich in demselben Raum befinden, unter Verwendung des Umgebungsverfahrens.
Selbstverständlich
können
zwei Geräte
geografisch nahe zueinander sein, aber durch eine Wand getrennt,
wenngleich es in diesem Fall wahrscheinlich ist, dass die zwei Geräte ein erheblich
unterschiedliches Funksignal messen könnten. Die Bezeichnung Co-Location
hängt von
dem Positionsmodell und der Art der Umgebung (offene Räume, große gegenüber kleinen
Räumen,
etc.) ab, um festzulegen, wie gut die Nachbarschaft die Co-Location
bestimmt.
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Wenngleich
das Verfahren ausschließlich
nahe Geräte
identifiziert und nicht die tatsächliche
Position eines Geräts,
gibt es Fälle,
in denen es möglich
sein könnte,
eine Erweiterung dieser Vorgehensweise zu nutzen, um die tatsächliche
körperliche
Position zu identifizieren. Dies findet statt, wenn ein (oder mehrere)
der Geräte
die nahe zueinander positioniert sind, seine körperliche Position kennt. Da
es sich nahe an den anderen Geräten
befindet, müssen
diese an derselben Location sein und sie können daher indirekt ihre reale
Position ermitteln. Ein mobiles Gerät, das sich in seiner Basisstation
oder Andockstation befindet, weiß, dass es sich (wahrscheinlich)
in dem Büro
des Nutzers oder an irgendeiner gut bekannten, feststehenden Position
befindet. Infrarot-Ortungsgeräte
könnten
Räume zu
einem Gerät
identifizieren, das einen infraroten Sensor aufweist. RFID-Schilder
könnten
verwendet werden, um den Platz zu entdecken. Entweder wird das Gerät mit einem Schild
versehen und wird über
seine Position unterrichtet, wenn sein Schild durch einen Server
gelesen wird, oder die Position wird bezeichnet und das Gerät liest
das Schild, um seine Position zu entdecken. Unabhängig von
der Technik, die durch ein Gerät
verwendet wird, um seine Position zu entdecken, beruht der Prozess
auf demselben: die Geräte
arbeiten zusammen, um die Umgebung zu bestimmen, wie vorstehend
beschrieben; ein oder mehrere Geräte verwenden eine oder eine
Vielzahl von Techniken, um ihre körperliche Position zu entdecken;
und Geräte,
die ihre körperliche
Position kennen, können
in einem Gruppenaufruf diese Information zu ihrer Nahbereichsgruppe
senden.
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Das
Verfahren kann durch eine Schnittstelle, wie die nachstehende implementiert
werden.
- • METHOD: < listof < date, duration >> GetLastTimesHere()
Dieses Verfahren
gibt die Liste des Datums zurück,
wann die laufenden Funkeigenschaften beobachtet wurden, zusammen
mit der Dauer der Beobachtung (anders gesagt, Episode). Alternativ
dazu kann jede Position der Liste mit einem Gewicht verknüpft werden,
das angibt, wie nahe die Funkeigenschaften waren.
- • EVENT:
StartOfProximity (MAC#, probadistrib)
Dieses Ereignis wird
gesetzt, wenn eine nahe Position mit einem anderen Gerät erfasst
wird. Dessen MAC-Adresse kann beispielsweise bereitgestellt werden.
Es kann ebenso eine Wahrscheinlichkeitsverteilung des Abstandes
bereitgestellt werden, der die beiden Geräte trennt.
- • EVENT
EndOfProximity (MAC#)
Dieses Ereignis wird gesetzt, wenn ein
vorher erfasster Nahbereich beendet wurde.
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Die
Bestimmung des Nahbereichs kann einen weiten Bereich von Kontext-behafteten
Anwendungen befriedigen, die sich derzeit auf die Bestimmung einer
absoluten Position beziehen. Ein Beispiel besteht in der Idee, den
Nutzer in der Nähe
befindliche Geräte
kontrollieren zu lassen, z. B. Projektoren, Heizgeräte, etc.
mit seinem/ihrem handgestützten
Gerät oder
Laptop. In diesem Fall ist die Bestimmung des absoluten Ortes kombiniert
mit einer Datenbasis der Gerätepositionen
ausreichend. Unter der Annahme, dass mindestens eines der Geräte WiFi-fähig ist,
ist die Nahbereichsbestimmung ausreichend. Wenn alle Geräte WiFi-fähig sind,
dann ist die Datenbasis nicht mehr notwendig. Ein anderer Bereich
von Anwendungen zielt darauf ab, Interaktionen von Angesicht zu
Angesicht zu erleichtern oder das Bewusstsein für die Anwesenheit von Kollegen
in der Büroumgebung
zu steigern. Wiederum kann sowohl die Orts- oder Nahbereichsbestimmung
die Anforderungen der Anwendung befriedigen, wobei die letztere
weniger präzise
ist und möglicherweise
weniger nützlich,
um tatsächlich
ein Zusammentreffen zu erleichtern, jedoch akzeptabler ist im Hinblick
auf den Datenschutz.
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Das
Verfahren kann verwendet werden, um Aktionen oder Situationen mit
einem Index der Netzwerkeigenschaften zu versehen und um nahe Geräte zu erfassen.
Diese Merkmale können
beispielsweise verwendet werden, um einen Speicher einer Konfiguration
zu erhalten. Ein Gerät
verknüpft
mit den laufenden Funkeigenschaften die Tatsache, dass der Nutzer,
der mit dem Netzwerk verbunden ist, die Konfiguration Z verwendet.
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Diese
Z-Konfiguration wird daher dem Nutzer beim nächsten Mal an demselben Ort
vorgeschlagen. Dieses Merkmal ist sogar funktionsfähig, selbst
wenn das Gerät
keinen Netzwerkzugriff hat (beispielsweise aufgrund eines Netzwerk-Sicherheitsmechanismus).
Es ist immer möglich,
die Funkeigenschaften zu messen, selbst ohne Zugang zu einem drahtlosen
Netzwerk. Wenn sich die Orientierung oder der genaue Ort von einem Zeitpunkt
zu dem anderen ändert,
könnte
das Gerät
selbstverständlich
die Funkszene nicht erkennen; dies kann jedoch mit der Erwartung
des Nutzers übereinstimmen
und dieses Problem wird nicht so häufig auftreten, weil Nutzer
dazu tendieren, Angewohnheiten zu haben und diesen zu folgen. Mit
Bezug auf 3 könnte der Nutzer 26 die
Netzwerkeigenschaften, die er an seinem derzeitigen Ort erzeugt,
in einem Index auf seinem mobilen Gerät speichern. Der Nutzer 26 könnte die
Tatsache des Orts (z. B. in welchem Raum er zu dieser Zeit war)
ebenso wie andere Aktivitäten,
mit denen er beschäftigt
war (z. B. Zugriff auf das Internet durch ein Festnetz) verknüpfen.
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Das
Verfahren kann verwendet werden, um einen Speicher einer Aktion
zu erhalten. Ein Gerät
kann sich in ähnlicher
Weise erinnern, dass der Nutzer an dem laufenden Ort einen Schallalarm
abgeschaltet hat oder seine Agenda und Notebook geöffnet hat
oder irgendeine Webseite (Buchregal-Index, ...) besucht hat. Diese
Aktionen könnten
proaktiv durchgeführt
werden oder mindestens leicht zugänglich auf der Geräte GUI gemacht
werden. Das Verfahren kann zur Einrichtung eines Speichers eines
Dokuments benutzt werden. Ein Gerät kann sich erinnern, welche
Dokumente an einem gegebenen Ort aufgerufen wurden, wie etwa eine
DocuShare-Sammlung, wenn in Mont-Blanc, oder das E-Mail Werkzeug.
Das Verfahren kann zur Einrichtung der Erfassung von und der Speicherung
von Geräten
in der eigenen Umgebung verwendet werden. Der Satz von nahen Geräten wird
ein wichtiger Hinweis zur Bestimmung von Kontext: wie viele Leute,
wer sind sie, etc. Dies mag wiederum sehr hilfreich sein, wenn man
versucht, zwischen der Art des stattfindenden Zusammentreffens zu
unterscheiden und daher davon abzuleiten, welche Art von Service
oder Dokumenten der Nutzer benötigen wird.
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Ein
Verfahren zur Bestimmung des Nahbereichs von Gerät zu Gerät in einer Weise Peer-zu-Peer
vergleicht die Funkeigenschaften eines WiFi-Netzwerks, wie sie durch
jedes Gerät
wahrgenommen werden. Dieses Verfahren kann dazu ausgenutzt werden,
Kontext-gebundene Softwaredienste aufzubauen. In einigen Fällen ist
die Nahbereichsbestimmung für
die beabsichtigte Anwendung ausreichend und sie kann die Ressourcen-intensiveren
Verfahren der Ortsbestimmung mit WiFi-Triangulation ersetzen. Das
Verfahren kann einfach auf kleinen Geräten implementiert werden, die
ein Netzwerk aus Peers aufbauen können, um auf elegante Weise
den Nahbereich untereinander zu bestimmen. Es können verschiedene Protokolle
verwendet werden, um die Kommunikation zwischen den Geräten aufzubauen.
