Art der Arbeit: Projekt

Fachlicher Hintergrund:

Auf einem Forschungsschiff fallen große Datenmengen an, die gesammelt und bei der aktuellen Lösung regelmäßig durch Austausch des Datenträgers übertragen werden. Wichtige Daten sollen zukünftig schnellstmöglich per Funk (konkret LoRaWAN) übertragen werden, wobei nur eine geringe Datenrate möglich ist. Die Daten stammen von verschiedenen nautischen Geräten und aus den Motorsteuergeräten. Je nach Datenpunkt werden die Daten unterschiedlich häufig von den Geräten geliefert (ca. minütlich bis 50 mal pro Sekunde). Die Datenmenge pro Nachricht hängt vom Datentyp ab. Es ist vorab nicht klar, welche Daten von Interesse sind.

Aufgabenbeschreibung:

Im Rahmen des Projekts soll ein System entwickelt werden, das die wichtigsten Daten über die Funkverbindung mit geringer Datenrate überträgt.

Teilaufgabe 1:

• Finden / Entwickeln von Möglichkeiten zum Beschreiben der “wichtigsten” Daten.
• Möglichkeiten zum “Ausdünnen” der Daten durch z.B. Mittelwertbildung, Extremwerte, Reduzierung der Übertragungshäufigkeit usw. Ideen dabei:
  • Standing Query / Data Pipelines
  • Time Series Databases (z.B. InfluxDB) Query Language

Teilaufgabe 2:

• Abschätzen der maximal möglichen Datenrate des Kanals (Einhaltung der Vorgaben zu LoRaWAN Duty Cycle und adaptive Kanalkodierung von LoRaWAN)
• Abschätzen des Datenaufkommens anhand der Query und der gelieferten Datenformate (es reicht eine Beschreibung wie z.B.: “Kraftstoffverbrauch alle Minute” erzeugt 1,3 kbit/s)
• Möglichkeiten zur “Nachverhandlung” im Sinne von Quality of Service, wenn die gewünschten Daten nicht übertragen werden können.

Ein Prototyp ist bei beiden Aufgaben wünschenswert.

Mögliche Arbeitsschritte (je nach Teilaufgabe):

• Betrachtung State of the Art und Grundlagen
  • Query Languages
  • Retention Policies
  • LoRaWAN
  • Datenquellen und Datenformate (Datenmengen pro Messwert etc.)
• Konzeption gemäß Teilaufgabe
• Prototypische Umsetzung von relevanten Teilaspekten

Die genaue Festlegung des Themas erfolgt in Abstimmung mit den Betreuern unter Berücksichtigung eventuell schon an andere Studenten vergebener Themengebiete. Eine gemeinsame Bearbeitung verschiedener Teilthemen durch mehrere Studenten ist unter Umständen möglich. 

Literatur und Ressourcen:

• LoRaWAN
• InfluxDB
• CAN / J.1939 / NMEA 0183 / NMEA 2000

Betreuer: Thomas Mundt (thomas.mundt@uni-rostock.de)

Voraussetzungen: Keine besonderen.