02-03-2006

Fremtidens trådløse telefonsystemer

På-vej-hjem møde

Lisa WellsDatalogisk InstitutAarhus Universitet

02-03-20062

KIRK dect-z System 1500

SIOWireless Mobility Server (system control unit)

Handsets

PBX

Wireless RadioFixed Part(Repeater)

Radio Fixed Part(Base station)

Plan for mødet

• Introduktion til projektet– Projektets opbygning– Foreløbige resultater– Fordele ved samarbejdet

• KIRKs visioner for nye produkter

02-03-20063

”Fokus på Fremtiden”

• Samarbejdsprojekt mellem– KIRK telecom A/S– Alexandra Institut/ISIS

Katrinebjerg– Datalogisk Institut ved

Aarhus Universitet• Bredt forskningsprojekt om

arkitekturer, applikationer og grænseflader til trådløs telefoni

• Mål: anvend den nyeste forskning til udviklingen af konkrete produkter

• april 2004 – dec. 2006

02-03-20064

Rammeprojekt med delprojekter

• Rammeprojekt som består af nogle konkrete delprojekter– Evaluering af

netværksarkitekturer– Lokaliseringssystem – Brugergrænseflader

X

X

02-03-20065

KIRK dect-z System 1500

SIOWireless Mobility Server (system control unit)

Handsets

PBX

Wireless RadioFixed Part(Repeater)

Radio Fixed Part(Base station)

Delprojekt 1: evaluering af ny netværksarkitektur

• Typisk telefonsystem:– Alle kald igennem én

central server– Specielle kabler til

radiobaser– Begrænset antal af

radiobaser og håndsæt

• Ulemper– Dyrt at installere– Ikke skalerbar– Vedligeholdelse af et

ekstra netværk

02-03-20066

Ny netværksarkitektur

• Ny arkitektur: – IP-baseret– Distribueret håndtering

af talestrømme

• Formål med projektet: udvikle og evaluere den nye arkitektur– Skalerbarhed– Flaskehalsproblemer– QoS– VoIP via WLAN

02-03-20067

Parallelle arkitektur projekter

• Industriel produkt udvikling ved KIRK• Modellering og analyse ved universitetet

02-03-20068

Udvikling af ny telefonsystem• Industriel produkt

udvikling ved KIRK• Proof-of-concept

system– Prototyper af alle

komponenter:• Radiobaser• Håndsæt• Håndtering af signaler• Håndtering af

talestrømme– Funktionel men ikke

færdig endnu

02-03-20069

Modellering af ny arkitektur

• Modellering ved universitetet– Modelleringssprog og værktøjer udviklet ved Aarhus Universitet

• Performance analyse: delays, belastningen på ressourcer, flaskehalsproblemer, …

02-03-200610

Simulationsbaseret performance analyse

• Simulerer forskellige konfigurationer – Antal af komponenter i

systemet: 700-2000 håndsæt

– Fordeling af kald typer– Kald længder– Tid mellem kald

• Udbytte for universitetet– Udvikling af

værktøjsunderstøttelse– Ny anvendelsesområde for

modelleringssproget– Analyse af stort, kompleks

system

02-03-200611

Simulationsresultater

• Beregner 20+ præstationsmål– End-to-end delay– Antal afviste kald– Antal igangværende kald,– …

• Output i form af statistiske rapporter og data logfiler

02-03-200612

Delprojekt 2: Lokalisering af DECT enheder

• KIRKs mål:– Prototype af indendørs DECT

lokaliseringssystem

• Forskningsmål:– Forskning i området context-awareness

02-03-200613

Lokalisering

• Udendørs– GPS, GSM– Globalt koordinatsystem– Data er samlet i GIS databaser

• Indendørs– Infrarød, Radio (WB(DECT), UWB), Ultralyd– Globalt koordinatsystem / Lokalt

koordinatsystem / Zone opdeling– Data er samlet i ?

02-03-200614

Lokalisering med DECT

• Beregning af den fysiske position af et objekt

• Beskrivelse af områder– Zone opdeling

• Målinger– Signalstyrke– Måles allerede af

almindelige DECT telefoner for at vælge den bedste base.

02-03-200615

Lokaliseringssystemet

RSSI Normalisering

RFP 71, RSSI 70RFP 11, RSSI 96RFP 16, RSSI 54

...

RSSI

RFP 71, RSSI 71RFP 11, RSSI 94RFP 16, RSSI 54

...

Zone

Zone 1: 35%Zone 2: 50%Zone 3: 05%

...

Lokalisering Tracking Zone

Zone 1: 60%Zone 2: 20%Zone 3: 07%

...

4.

LokaliseringKalibrering

1. Mål signalstyrken til alle baser i alle

zoner

2. Byg en sandsynlighedsmodel

fra de målte data

3. Mål signalstyrken til alle baser

4. Estimer den mest sandsynlige zone

baseret på sandsynligheds-

modellen

02-03-200616

Video

02-03-200617

Forskning

• Hvordan beskriver man de indendørs omgivelser?• Kan systemet automatisk tilpasse sig enheder som

har andre signalstyrke karakteristiska end den som blev anvendt til kalibrering?

• Hvordan sikrer man at lokaliseringssystemmet tapper mindst muligt af telefonernes strøm?

• Hvordan ser en platform til lokalisering ud?

02-03-200618

Forskning

• Hvordan beskriver man de indendørs omgivelser?– Geometric space trees

• Træer• Koordinater

– Udvidelser samt Objekt-Orienteret API

Mikkel Baun Kjærgaard, “An API for Integrating Spatial Context Models with Spatial Reasoning Algorithms”, 3rd Workshop on Context Modeling and Reasoning (CoMoRea06)

02-03-200619

Forskning

• Kan systemet automatisk tilpasse sig enheder som har andre signalstyrke karakteristiska end den som blev anvendt til kalibrering?

• Mikkel Baun Kjærgaard, “Automatic Mitigation of Sensor Variations for Signal Strength Based Location Systems”, Accepted for publication at the 2nd International Workshop onLocation- and Context-Awareness (LOCA 2006)

02-03-200620

Forskning

• Hvordan sikrer man at lokaliseringssystemmet tapper mindst muligt af telefonernes strøm?

• Anvendelse af sandsynligheder til at begrænse antallet af nødvendige målinger

02-03-200621

Forskning

• Hvordan ser en platform til lokalisering ud?– Tidshåndtering– Klienter vil have estimater med forskellige frekvenser– Data forespørgsler afhænger af tiden

SignalStrengthSource Normalizer

NormalizerParamEstimator

LocationEstimatesSinkBayesStateEstimator MarkovModelTracker

02-03-200622

Delprojekt 3: Brugergrænseflader

• Håndsættene giver adgang til en række services– Telefon opkald– Telefonbog– Tekstbeskeder– Anvendelser af

lokaliseringsteknologier

• Udfordring at udvikle interaktionsformer til små interaktionsflader– Lille grafisk display– Funktionsknapper

02-03-200623

Andre brugergrænseflader

• Systemadministration– Installation, konfiguration, overvågning

• Lokalisering information– På en PC og i et håndsæt

Lisa WellsLokale 214

02-03-200624

Bidrag fra parterne

• Arbejdskraft– 2 mandår fra AU pr år– 2 mandår fra KIRK pr år– Studerende: ph.d.,

programmør, speciale• Finansiering

– Lige fordelt mellem KIRK, ISIS, AU – mest som løn og ph.d. stipendier

• Projektlokale i Alexandra Instituttets projekthotel– Fælles kontorplads

• Udstyr– Radio baser– Trådløse håndsæt

02-03-200625

Tilknyttede studerende

• To PhD studerende• Studenterprogrammør

– Lokaliseringsprojekt

• Specialestuderende– QoS i VoWLAN– Framework til

lokaliseringssystmer– Undersøgelse af ACE C+

+ framework til VoIP telefoncentral

02-03-200626

Fordele ved samarbejdet

• Gensidige inspirationskilde og sparringspartnere– KIRK får adgang til state-of-

the-art forskning– AU har mulighed for at

afprøve teori i praksis• Specialestuderende

– Fokus på problemer fra den virkelige verden

– Resultaterne som input til produkt udvikling

• Adgang til telefonsystem i fuld størrelse

• Mulighed for at modificere produkter: både hardware og software

• Case studies med KIRKs kunder og partnere

02-03-200627

Kontakt information

• http://www.isis.alexandra.dk/• wells@daimi.au.dk