A Debreceni Egyetem és a Nagyváradi Egyetem WiFi alapú helymeghatározó rendszere Gál Zoltán1 – Marius Onic 2 1
IT igazgató, Debreceni Egyetem TEK,
[email protected] 2 IT vezet, Nagyváradi Egyetem,
[email protected]
Abstract: Based on the Hungary-Romania Cross-Border Co-operation Programme 2007-2013 (HURO CBP) University of Debrecen and University of Oradea decided to develop several common projects to bring the higher education communities of the border area closer to each other to facilitate the joint development of the co-operation activity. The most intensive project with several auxiliary impressive influences is called NGNI-UDUO (Next Generation Network Integration of UD and UO). The Voice over IP technology assures integration of existing disjunctive local telephone systems into a high performance common service. The WiFi based wireless network development makes possible for students and staff at the both universities to access the international EduRoam service with notebooks at the hot-zones of each campuses. This paper presents high performance useful GIS network services of campus wide dense populated WiFi system following the NGNI-UDUO cross-border project.
Bevezetés A Magyarország-Románia Határon Átnyúló Együttmködési Program 200720131 nev Európai Uniós tevékenységi terv keretében a Debreceni Egyetem és a Nagyváradi Egyetem az elmúlt másfél évben több közös pályázatot nyújtott be az Európai Regionális Fejlesztési Alapot kezel Irányító Hatósághoz. Ezen közös projektek célja a két egyetem közötti oktatási különbségek megszntetése, a mintegy 55.000 egyetemi hallgató számára a legkorszerbb tananyagok létrehozása, közös kutatási projektekben való részvétel, valamint az elektronikus szolgáltatások harmonizációja. Utóbbi cél az informatikai közm szerepben hatékony elektronikus szolgáltatások bevezetését és a két egyetem területén a lehetségekhez mérten azonos és egymással magas szinten kompatibilis rendszerek kialakítását foglalja magában. A két intézmény hagyományosan jó kapcsolatban áll egymással, több tucat közös oktatási és kutatási tevékenység végzése folyik kölcsönösen. Az Internet által nyújtott alap szolgáltatások jelentsen megkönnyítik a két intézmény munkatársai számára a kollaborációban való részvételt, azonban nemzetközi szinten magas színvonalú szellemi produktumok létrehozása igényli a speciális eszközök és a magas színvonalú infrastruktúra rendelkezésre állását is. Annak ellenére, hogy a két intézmény viszonylag kis távol1
http://huro-cbc.eu/hu/
339
ságra, mintegy 70 km-re helyezkedik el egymástól, a fizikai értelemben vett találkozások többnyire a tömbösített óratartások, illetve speciális orvosi praktikák elvégzése során következnek be. A két intézmény mindegyike kölcsönösen segít, ösztönz partnernek tekinti a másikat, mivel a potenciális hallgatói bázis nagyrészt diszjunkt, ugyanakkor az Európai Uniós magas színvonalú felsoktatási elvárásoknak való megfelelés mindkét intézmény elsrangú célja. Az összefogáson alapuló érdekképviselet mindekét egyetem számára kiemelt fontosságú.
Projektindítás, kezdeti megfontolások A HURO CBP programon több tucat kis projektjavaslattal indult konzorciumban a két felsoktatási intézmény. E pályázatok készítse jelentsen megnövelte a két egyetem egymás iránti érdekldést. Ezen és más kollaborációs munkák segítése céljából készült el az NGNI-UDUO névre hallgató informatikai fejlesztési projekt, amelynek fbb elemei az alábbiak: a.) Közvetlen logikai infokommunikációs kapcsolat létrehozása a két egyetem között. Amiatt, hogy a két egyetem a határ két oldalán található a saját fvárosától viszonylag nagy távolságra, az informatikai kapcsolatok minsége meglehetsen korlátozott. Az Internet-en szokásos “BestEffort” kommunikációs mechanizmusnak megfelelen a viszonylag szk sávszélesség miatt valósidej hálózati kommunikáció csak speciális, intelligens végponti berendezések segítségével valósítható meg. Ennek érdekében Quality of Service (QoS) garanciákat biztosító mechanizmusok implementálására és alkalmazására kerül sor. b.) IP telefónia kialakítása a két intézményen belül és ezek egybe integrálása. Ez lehetvé teszi, hogy a két egyetem lokális telefon rendszere nemzetközi szintre kerüljön, ugyanakkor az integráció által a hallgatók és oktatók költségmentesen telefonkapcsolatba kerülhessenek egymással a kollégiumi szobákban, vagy a dolgozó szobákban elhelyezett telefonkészülék segítségével. A rendszer élhang és interaktív videó továbbítására is képes és egyetlen közös telefon számmez tartományban fog mködni. c.) A széles felhasználói kör (3.000 minsített oktató, 55.000 hallgató) elektronikus szolgáltatásokhoz való hozzájutását a világ élvonalához tartozó egyetemeknél jól bevált technológia biztosítja. Így az ISM frekvenciasávban mköd vezeték nélküli hálózat, az egyetemenként több mint 200 bázisállomást magába foglaló hot-zone rendszer jelenti. Ezáltal saját mobil terminálról (notebook, PDA, intelligens mobil telefon, stb.) egyrészt az intézményi lokális hálózati, másrészt a komplementer, angol 340
nyelv szolgáltatások kölcsönös elérésre nyílik lehetség. Annak ellenére, hogy kísérleti fázisban a két egyetemen WiFi bázisállomások korlátozott hozzáféréssel léteznek, a technológiai szempontból legkorszerbb, második generációs WiFi rendszer kiépítése az európai egyetemek élvonalába emeli e két felsoktatási intézmény ilyen típusú informatikai szolgáltatásainak palettáját. Mivel egyrészt a két intézmény campusain sok fa található (ld. 1. ábra), másrészt a WiFi technológia a felhasználók tulajdonában lév mobil termináloknál sokkal inkább elterjedt, mint a GPS intelligenciájú eszközök, ezért a közeljövben kizárólagosan WiFi technológiára épül szolgáltatásokat tervezünk.
1. ábra Campus viszonyok a Debreceni Egyetemen és a Nagyváradi Egyetemen
A kontroller alapú, Hot-zone rendszer tervezésekor nagy figyelmet fordítottunk az egyetemek teljes rádiós lefedettségére, illetve az így elálló rendszer átviteli rátájának mennyiségi jellemzire. A sr lefedettség, vagyis az IEEE 802.11a, IEEE 802.g, IEEE 802.11n típusú bázisállomások egymáshoz viszonyított kis távolságokon való elhelyezése, az EduRoam rendszerhez tervek alapján kapcsolódó mobil terminálokat egyszerre több bázisállomásból is érzékelhetvé teszi [ld,fw2009], [ws2002]. A WiFi roaming miatt adott pillanatban a mobil terminál természetesen csak egyetlen bázisállomással kommunikál, de a jelenléte több bázisállomás által érzékelhet lesz a rendszerben. Mivel a bázisállomások fizikai koordinátája idben fix és pontosan ismert, ezért a “háromszögelés” módszerrel lehetség nyílik a fizikai (MAC) címmel azonosítható mobil terminál fizikai koordinátájának meghatározására.
341
GIS funkcióval rendelkezĘ Hot-zone rendszer tervezési szempontjai A két intézmény a különböz országokban honos gyakorlat alapján eltér fejldési, illetve fejlesztési szinteken halad. Ez jellemz a két egyetem informatikai infrastruktúrájában a gyakorlat alapján kialakult köztes hálózati eszköz típusokra, és szolgáltatási igényekre vonatkozóan is. Emiatt a HURO projektek során eltér gyártóktól származó, de az igényelt szolgáltatások tekintetében kompatibilis intelligenciával rendelkez eszközpark beszerzésére kerül sor [cisco2007], [h3c2009]. A második generációs WiFi rendszerek GIS intelligenciája A mai korszer WiFi bázisállomások üzemeltetése nem készülékenként egyesével történik, hanem egy erre a célra kifejlesztett kontroller segítségével. Ezáltal a teljes lefedett fizikai terület GUI felületen egyetlen “htérkép” formájában jelenik meg a rendszerben.
2. ábra WiFi RF “hĘtérkép”
Ez pontosan képes mutatni a több ezer egyidej MT, mobil terminál bázisállomásokhoz viszonyított fizikai helyét. A koordináták pontossága 5 méter. Ez a szükséges alkalmazások számára elegend. Alá helyezve a campus fizikai térképét, az MT-k fizikai koordinátáinak beazonosítása történik meg. A
342
WiFi kontroller API (Application Programing Interface) felülettel rendelkezik, ami SOAP/XML (Simple Object Access Protocol/ Extensible Markup Protocol) szoftver interfészen keresztül érhet el. A kontroller képes felfedezni és beazonosítani a bejelentés nélkül telepített bázisállomások fizikai helyét is. A tetszés szerint kialakított fizikai zónákban képes folyamatosan közölni a mobil terminálok számát és ezek idbeni változása alapján mélyebb statisztikákat is kiszámol. Adott bázisállomás által forgalmazott információ mennyiségének ismerete megadott idtartamban lehetvé teszi a forgalmasabb idszakok és rádiós cellák beazonosítását. Elzetes küszöbértékek beállítása mellett a kontroller speciális, mennyiség függ események érzékelésére képes, amit megfelel csatornán üzenet formájában továbbít. WiFi GIS alkalmazások a két egyetemnél Az alábbi alkalmazások a HURO projekt során megvalósuló informatikai rendszeren járulékos szolgáltatásként minimális beruházással kifejleszthetk. Ezek nem képezik a HURO pályázat elsdleges célkitzését, de nagyban hozzájárulnak a lokális szolgáltatások palettájának növeléséhez, illetve a hallgatók tájékoztatási szintjének további növeléséhez. 1.) KoordinátafüggĘ tájékoztató leírások, multimédiás anyagok megjelenítése (LIS – Localized Information System) A két egyetemen tanuló hallgatók számára az egyetemi campusok területén saját mobil terminállal (MT) történ mozgás során aktuális információkhoz lehet hozzáférni. Ennek igénybevétele a helyi WiFi EduRoam rendszerhez kapcsolódás útján történik. Az intelligens WiFi kontroller a felhasználó mobil termináljának MAC címe alapján meghatározza a személy fizikai koordinátáit. A felhasználó az alkalmazás szerverhez Web felületen kapcsolódik, ahol a számára aktualizált térkép-részleten a saját pozíciója és a felajánlott kategóriák alapján a számára fontos érdekeltségi pontok (POI - Point of Interest) jelennek meg. Az érdekeltségi pont kiválasztásával az ott tárolt aktuális grafikus és karakteres információkat lehet látni. A POI adatok feltöltése a LIS adatbázis szerverbe történik, amely egyrészt manuálisan, másrészt az egyetemi központi portálból automatikusan történik. Az aktualitás fogalmát saját maga számára a felhasználó a lekérdezés pillanatához képest a múlt és/vagy a jöv idintervallumainak tetszleges szabályozása segítségével határozhatja meg.
343
3. ábra A LIS rendszer architektúrája
2.) Campusok parkolói telítettségi szintjének menedzselése (PIS – Parking Information System) Az intézmény adott campusán lév gépkocsi parkolóhelyek aktuális elfoglaltsági állapotának ismerete úgy az üzemeltetés, mint a felhasználók számára egyre fokozódó fontossággal jelenik meg. A campus szint beléptet sorompónál található foglaltsági szint kijelz csak az üres helyeket képes mutatni. A gépkocsivezet ügyességén múlik, hogy torlódott viszonyok esetén a nagyobb méret campuson a maradék üres helyeket megtalálja saját részére. Ezt a hiányosságot hivatott lekezelni az intézményi PIS rendszer. A PIS adatbázis szerver adatainak aktualizálása három különböz módon történhet: a.) az üres parkolóhely elfoglalásakor a felhasználó saját mobil terminálján keresztül a kültéri WiFi Hot-Zone rendszerben jelzést küld, amire a Kontrollertl érkez fizikai koordinátái függvényében a PIS rendszer a parkolási zóna ismert befogadó képességének mennyiségét eggyel csökkenti. Távozáskor a felhasználó ugyancsak a mobil termináljával küld egyszer nyugtát, amit a PSI interfész aktualizál; b.) Az éves parkoló kártya vásárlás esetén RF alapon történik a kártyaazonosítás srn elhelyezett RFWiFi modulok (chokepoint) segítségével. Itt magasabb szint intelligenciára lesz szükség annak kiderítésére, hogy a személy gyalog szállítja a kártyát, vagy autóba ülve. Az RF kártyának a parkoló zónából való végleges kilépése a campus szint kiléptet rendszer segítségével történik. Az kártya (autó) fizikai koordinátáinak bizonyos ideig változatlan maradása a PIS interfész számára az autó leparkolását, vagyis a
344
zóna férhelyeinek csökkentését implikálja; c.) A campuson rz-véd szolgálatot végz stáb munkatársa periodikus idközönként a nála lév intelligens mobil terminál segítségével aktualizálja a parkolási zóna foglaltsági állapotát.
4. ábra A PIS rendszer architektúrája
Mindhárom megoldás életszer, a konkrét megvalósításnál a költségek és kényelmi szempontok a döntek. 3.) Személy lokális koordinátájának lekérdezése (PCIS – Personal Coordinates Identification System) Az intézmény oktatási és egyéb tevékenységei során a hallgatók és az oktatók részérl igényként jelenik meg a személyek fizikai beazonosítása. Mivel személyi adatok, illetve érdekeltséges kerülhetnek eltérbe e szolgáltatás használata során, a mobil terminál helyének közlése csak a felhasználó személyes hozzájárulásával történhet. Ez a szolgáltatás az LIS-nek egy továbbfejlesztett változata, ahol a felhasználó fizikai koordinátáit más felhasználók is láthatják a LIS térképein, mint POI objektumok. A felhasználó saját PPOI (PPOI- Personal Point of Interest) adatainak feltöltésérl meghatározott korlátok között maga gondoskodik és szabályozza ezek olvashatóságát más felhasználók, illetve felhasználói csoportok által. A rendszer közvetlen chat lehetséget is biztosít a felhasználók között. A chat hívások fogadását a fel345
