Mobile Communication Networks

Lab 0: Hardware

Bei den Knoten in unserem Mesh-Netzwerk handelt es sich um Router der Firma Linksys (WRT54GS). Hierbei haben wir die vorhandene Firmware durch OpenWrt http://openwrt.org ausgetauscht. Nähere Informationen finden Sie dabei unter Programming_the_Linksys_WRT54GS_Wireless_Broadband_Router.

Für das Praktikum sei folgende sehr einfache Netztopologie für eine Multi-Hop Mesh-Netzwerk gegeben (siehe Abbildung):

Infrastructure of WRT lab network

Erkennbar hierbei ist, dass Knoten WRT6 direkt mit Knoten WRT7, jedoch nicht direkt mit Knoten WRT8 kommunizieren kann (er benötigt die Hilfe von Knoten WRT7). Als Routing-Protokoll haben wir das Dynamic Source Routing (http://www-2.cs.cmu.edu/~dmaltz/dsr.html ) Protokoll auf Layer 2 (Sicherungsschicht) prototypisch implementiert. Dieses soll auch im Praktikum verwendet werden.

Der Zugriff auf die Router erfolgt über telnet:

 zubow@linux:~> telnet wrt6

Lab 1: Cross-Compilation

Dieses Praktikum soll Ihnen einen Einblick in die Entwicklung von Software für Embedded Devices (Cross-Compilation) geben. Hierbei werden Sie mit Hilfe von OpenWrt Software für WRT54GS entwickeln. Zu diesem Zweck haben wir eine Linux-Entwicklungsumgebung (Toolchain, ect.) aufgebaut. Nähere Informationen dazu finden Sie unter Using_StandardizedDevelopmentEnvironment.

Für das Praktikum kann die Toolchain wie folgt gebaut und verwendet werden:

OpenWrt-Quellen

Die Quellen des OpenWRT-Projektes können über cvs abgerufen werden:

 cvs -d:pserver:anonymous@openwrt.org:/openwrt login
 cvs -d:pserver:anonymous@openwrt.org:/openwrt co buildroot

Benötigte Tools/Bibliotheken

Damit sich die Toolchain übersetzen lässt, werden die folgenden Tools bzw. Bibliotheken benötigt:

• wget, tftp
• cvs, subversion
• gcc, gcc-c++, bison, flex
• patch, gettext
• autoconf, automake
• zlib-devel

OpenWRT-Build-Prozess

Für die spätere Verwendung von Click wird ein C++-Compiler benötigt. Daher ist die folgende Änderung im $OPENWRT/buildroot/Makefile vorzunehmen:

 INSTALL_LIBSTDCPP:=true

Sollten alle benötigten Bibliotheken vorliegen, so kann OpenWRT mit Hilfe von make gebaut werden:

 linux:/home/wrt/buildroot/# make

Hinweis: Der initiale Build-Prozess ist sehr zeitaufwändig.

Andere Ansätze

Verwendung von CrossTool

Zugriff vom WRT auf Bibliotheken/Tools

Der (Flash-)Speicher auf den WRTs ist nicht nur limitiert, sondern auch extrem langsam. Für den Entwicklungsprozess kann man auf den WRTs Verzeichnisse via NFS mounten:

 @wrt6:/# mount MY_NFS_SERVER:/share/ /mnt/share -o nolock

Lab 2: Click

http://www.pdos.csail.mit.edu/click/click.gif

Click ist ein vom MIT entwickelter modularer Software-Router. Mit Hilfe der umfangreichen Click-API lassen sich schnell neue Router-Konfigurationen entwickeln. Auch wir werden uns bei der Entwicklung auf Click stützen.

Lab 3: Voice Over IP (VoIP)

Die IP-Telefonie, auch als Voice over IP (kurz VoIP) bekannt, ist das Telefonieren über ein Computernetzwerk auf der Grundlage des Internetprotokolls. Der wesentliche Unterschied zur herkömmlichen Telefonie besteht darin, dass die Sprachinformationen nicht über eine geschaltete Verbindung in einem Telefonnetz übertragen werden, sondern durch das Internet Protocol in Datenpakete aufgeteilt, auf nicht festgelegten Wegen in einem Netzwerk zum Ziel gelangen.

Ziel dieses Praktikums ist es, ein die Anwendbarkeit von VoIP in Wireless Multi-Hop Mesh-Netzwerken zu untersuchen und Lösungen zu unterbreiten. In diesem Zusammenhang sind folgende Fragen zu klären:

Session Initiation Protocol (SIP)

• Welche Anforderungen werden an die Infrastruktur gestellt?
• Welche Probleme existieren im Zusammenhang mit Firewall & NAT?
• Gibt es eine akzeptierte SIP-API (z.B. jain)?
• Ist die SIP-Infrastruktur (SIP Proxy Server, SIP Redirect Server, Registrar) per Definition zentral oder ist eine dezentrale Lösung (P2P) möglich? Welche Ansätze sind aus der Literatur bekannt?

Real-Time Transport Protocol (RTP)

• Welche Anforderungen werden an die Infrastruktur gestellt? (Latenzen, Bandbreite, etc.) Welche Qualität wird von einem Nutzer erwartet?
• VoIP vs. Push-To-Talk (PTT) - Welche Unterschiede gibt es hinsichtlich der Anforderungen, der Infrastruktur, ...? Ist PTT einfacher zu realisieren (Ansätze)?
• Wie wird ein Hand-Over (während eines Telefonats) zwischen APs bei 802.11 realisiert (Probleme im Zusammenhang mit VoIP)?
• Existieren Routing-Algorithmen, welche sich für das VoIP besonders eignen?

Im anwendungsorientierten Teil des Praktikums sollen die folgenden Aufgaben erfüllt werden:

• Installation eines SIP-Servers (WRT bzw. Netgear)
• First Call (z.B. via kPhone)
• Administration des SIP-Servers (Anlegen von neunen Nutzern, Anbindung unserer SIP-Server an bestehende SIP-Infrastruktur (z.B. sipgate.de)

SIP-API http://developers.sun.com/techtopics/mobility/apis/articles/sip/