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Universität Bonn
Institut für Informatik IV
Prof. Martini

Projekte



Kommunikationssysteme

Projektleitung: Prof. Dr. Peter Martini


Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte



Laufende Projekte

EU-Projekte

Phosphorus - Lambda User Controlled Infrastructure For European Research

Förderung

Phosphorus ist ein Projekt innerhalb des Förderprogramms IST (Information Society Technologies) der Europäischen Union. Laufzeit 01.10.2006 - 31.03.2009.

Ansprechpartner

Dr. Christian de Waal, Markus Pilz, Christoph Barz und Alexander Willner

Kurzdarstellung

Das Phosphorus-Projekt (http://www.ist-phosphorus.eu/) wird von der EU im sechsten Rahmenprogramm der Information Science Technologies (IST) gefördert und erarbeitet Lösungen für domainübergreifende Dienstgütegarantien auf Ende-zu-Ende-Basis in optischen Netzen.

Die Aufgabe der Bereitstellung von Netzressourcen wird sowohl von einem Domain-zentralisierten Ansatz im Sinne bereits existierender Network Ressource Provisioning Systems (NRPSs) aus verfolgt, als auch von einem verteilten Ansatz im Sinne des Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS). Für den erstgenannten Ansatz werden existierende NRPSs (wie beispielsweise das von der Universität Bonn und anderen Partnern aus Deutschland im Rahmen des VIOLA-Projekts entwickelte ARGON) angepasst, damit sie in einer Multidomain-Umgebung miteinander interagieren können. Für den zweitgenannten Ansatz wird eine GMPLS Control Plane entwickelt, die neben Netzressourcen auch Gridressourcen propagiert.

Partner

Im Phosphorus-Testnetz sind die europäischen NRENs

sowie die nationalen Testnetze

involviert. Außerdem beteiligen sich auch Partner aus den USA und aus Kanada.

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BMBF-Projekte

VIOLA - Vertically Integrated Optical Testbed for Large Applications

Förderung

BMBF gefördert. Laufzeit 01.06.2004 - 30.04.2007.

Ansprechpartner

Markus Pilz und Christoph Barz

Kurzdarstellung

Ziel des Forschungsprojekts VIOLA ist die Entwicklung fortschrittlicher Bandwidth-on-Demand Dienste für heterogene Multi-Vendor-Netzwerk-Infrastrukturen. In diesem Kontext werden neuere Signalmechanismen und Netzwerkdienste für das deutsche Wissenschaftsnetz X-WiN konzipiert.

Der in VIOLA verfolgte Ansatz stellt Netzwerkressourcen auf gleiche Stufe mit anderen Grid-Ressourcen. Eine kombinierte Reservierung von Rechen-, Speicher- und Netzwerkressourcen ermöglicht eine benutzer- bzw. anwendungsgesteuerte Auswahl und Reservierung von Netzwerkverbindungen mit dedizierter Quality of Service auf Basis von Netzwerktechnologien der nächsten Generation. Die Entwicklungen erfolgen in enger Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen (SCAI) und dem Fraunhofer Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS) in Sankt Augustin, sowie dem Zentralinstitut für Angewandte Mathematik (ZAM) des Forschungszentrums Jülich. Der Schwerpunkt unseres Instituts liegt dabei auf der Entwicklung des Netzwerkreservierungssystems ARGON (Allocation and Reservation in Grid-enabled Optical Networks), das der Grid-Middleware ein serviceorientiertes Interface zu den Netzwerkressourcen bereitstellt. ARGON wird im Rahmen des EU-Projekts Phosphorus (IST) um Mechanismen für länderübergreifende Netzwerkreservierungen erweitert.

Praktische Erprobung finden die in VIOLA entwickelten Technologien im Rahmen einer Testumgebung für hybride Daten- und optische Netzwerke, die deutschlandweit über zehn Forschungseinrichtungen mit 10 Gbit/s SDH und Ethernet verbindet. Das VIOLA-Kernnetz umfasst dabei die Region Aachen-Bonn-Köln mit Erweiterungen nach Nürnberg und Erlangen sowie zum europäischen Forschungsnetz GÉANT(2).

Partner

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Abgeschlossene Projekte

EU-Projekte

OverDRiVE - Spectrum Efficient Uni- and Multicast Services over Dynamic Multi-Radio Networks in Vehicular Environments

Förderung

OverDRiVE ist ein Forschungsprojekt innerhalb des 5. Rahmenprogrammes IST (Information Society Technologies) der Europäischen Union. Laufzeit 01.04.2002 - 31.03.2004.

Ansprechpartner

Dr. Matthias Frank

Kurzdarstellung

Die erfolgreiche Mitarbeit der AG Martini im unten aufgeführten EU-Projekt DRiVE führte zu einem Nachfolgeantrag mit einem Teil der DRiVE-Projektpartner. Das Nachfolgeprojekt "OverDRiVE" (Projekt IST-2001-35125) schloss am 01. April 2002 mit einer Laufzeit von zwei Jahren direkt an den Abschluss des DRiVE-Projektes an.

Das Projekt OverDRiVE knüpfte auch inhaltlich an das Vorgängerprojekt an. Der Schwerpunkt der Aktivitäten der AG Martini lag im Bereich der sog. Intra-Vehicular Area Networks (IVAN): Hierbei handelt es sich um komplexere, lokale Netzwerke innerhalb (größerer) Fahrzeuge wie Bus oder Bahn, in denen eine Vielzahl von mobilen und festen Endgeräten sowohl über drahtgebundene als auch drahtlose Netze Zugang zu lokalen sowie globalen Kommunikationsdiensten erlangen soll. Die Verbindung des IVAN mit den im DRiVE-Projekt spezifizierten Netzelementen erfolgt über einen Mobilen Router, der zu unterschiedlichen Zeitpunkten und an unterschiedlichen Orten die jeweils beste verfügbare Funktechnik zur Anbindung an das Festnetz-Internet benutzen kann.

Der Arbeitsschwerpunkt unserer Arbeitsgruppe in enger Zusammenarbeit mit dem DaimlerChrysler Forschungszentrum Ulm lag im Bereich Mobiler Router, IVAN, Mobilitätsmanagement sowie IVAN Management einschließlich Funktionen der Authentisierung, Autorisierung und des Accounting. Zahlreiche Veröffentlichungen sind in den Jahren 2002 bis 2004 zu finden.

Partner

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DRiVE - Dynamic Radio for IP services in Vehicular Environments

Förderung

DRiVE ist ein Forschungsprojekt innerhalb des 5. Rahmenprogrammes IST (Information Society Technologies) der Europäischen Union. Laufzeit 01.04.2000 - 31.03.2002.

Ansprechpartner

Dr. Matthias Frank

Kurzdarstellung

Zielsetzung des DRiVE-Projektes ist, durch Verwendung von unterschiedlichen Radiosystemen - zelluläre Systeme wie GSM, GPRS und UMTS und Broadcast-Systemen wie DAB und DVB-T - IP-basierte Multimedia Dienste für den Automobilbereich bereitzustellen. Je nach Anforderung der Dienste können unterschiedliche Radioverfahren hinzugenommen werden, z. B. Videoübertragung über einen hochbreitbandigen DVB-T downlink, zusätzlich zu einer bi-direktionalen GPRS Verbindung für den normal Datenverkehr.

Im Rahmen von DRiVE sollen außerdem Verfahren zur dynamischen Vergabe von Frequenzspektrum an die von DRiVE verwendeten Radiosysteme entwickelt werden. Bisher wurde Radiosystemen ein statisches Frequenzspektrum zugeteilt (z. B. 880-915 und 925-960 MHz für GSM900). Durch eine dynamische Umverteilung von Spektrum kann effizient auf unterschiedliche Lastsituationen der Radiosysteme reagiert werden: Radiosysteme mit hoher Last können zusätzliches Spektrum erhalten. Zusätzlich zur dynamischen Vergabe von Frequenzspektrum soll durch eine benutzertransparente Umverteilung von Datenströmen auf verschiedene Radiosysteme das vorhandene Frequenzspektrum optimal genutzt werden.

Das Projekt ist in drei Arbeitspakete aufgeteilt:

Die Aufgaben der AG Martini in diesem Projekt konzentriert sich auf WP2. Dabei soll zu eine QoS-Architektur für DRiVE spezifiziert, sowie Simulationen in Multi-Radio-Szenarien durchgeführt werden.

Partner

  • Ericsson Eurolab Deutschland (D) (Projektkoordination)
  • British Broadcasting Corporation (UK)
  • Bertelsman mediaSystems (D)
  • Daimler Chrysler AG (D)
  • Ericsson Mobile Data Design AB (S)
  • Heinrich-Hertz-Institut für Nachrichtentechnik Berlin GmbH (D)
  • Nokia Corporation (FIN)
  • Rheinische Friedrich-Wilhelms Universität (D)
  • Robert Bosch GmbH (D)
  • RWTH-Aachen (D)
  • Tesci (F)
  • University of Surrey (UK)
  • VCON Telecommunication LTD (IL)
  • Vodafone Limited (UK)
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AMUSE - Advanced Multimedia Services for Residential Users

Förderung

AMUSE ist ein Projekt innerhalb des Förderprogramms ACTS (Advanced Communications Technologies and Services) der Europäischen Gemeinschaft. Laufzeit 01.09.1995 - 31.08.1998.

Ansprechpartner

Dr. Matthias Frank

Kurzdarstellung

Im Projektkonsortium sind europäische Industriefirmen, Forschungseinrichtungen und Netzwerkbetreiber zusammengefasst, die gemeinsam Feldversuche zur praktischen Erprobung zukunftsweisender Technologie für Multimedia-Teilnehmerdienste vorbereiten.

Im Rahmen des Projektes AMUSE übernimmt die Arbeitsgruppe Rechnernetze und Verteilte Systeme der Universität Bonn in enger Kooperation mit Siemens Nixdorf Informationssysteme AG und der Universität Stuttgart (Institut für Nachrichtenvermittlung und Datenverarbeitung) Aufgaben im Bereich der Leistungsmessung und Leistungsbewertung der Systemkomponenten zur Bereitstellung interaktiver Multimediadienste.

Dies umfasst insbesondere die Erhebung von Zugriffsstatistiken auf die Multimediadienste, die Leistungsmessung in Multimediasystemen sowie die Modellierung und simulative Leistungsbewertung der Systemkomponenten.

Partner

(in alphabetischer Reihenfolge)

  • Acorn Computers Ltd. (UK))
  • Autor Tecnologias Multimedia Lda (P)
  • CSELT Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni S.p.A. (I)
  • Deutsche Telekom AG (D)
  • IDEA S. C. (B)
  • INESC Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (P)
  • ITALTEL S.p.A. (I)
  • McCANN Erickson Italiana S.p.A (I)
  • NTUA Institute of Communication and Computer Systems (GR)
  • Nyherji Ltd. (IC)
  • ORCKIT Communications Ltd. (Israel)
  • Portugal Telecom - CET (P)
  • Post and Telecom Iceland (IC)
  • Siemens Aktiengesellschaft (D)
  • Siemens Atea (B)
  • Siemens GEC Communications Systems Ltd. (UK)
  • Siemens Nixdorf Information Systems (D)
  • Siemens Switzerland Aktiengesellschaft (CH)
  • SIRTI S.p.A. (I)
  • Swisscom (CH)
  • Telecom Italia S.p.A. (I)
  • University of Iceland (IC)
  • University of Bonn (D)
  • University of Stuttgart/ IKR (D)
  • Videotime (I)
AMUSE logo

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Sonstige Projekte

iBGP Route Server

Laufzeit

01.01.2007 bis zunächst 31.12.2008.

Ansprechpartner

Uli Bornhauser

Kurzdarstellung

Um ein netzübergreifendes Routing im Internet zu realisieren, ist es notwendig, Informationen über die Erreichbarkeit von Netzen über verschiedene autonome Systeme hinweg auszutauschen. Diese Art von Routinginformationen werden mit Hilfe von Exterior Gateway Protokollen (EGPs) propagiert, wobei das Border Gateway Protokoll (BGP) derzeit das einzige in Produktivsystemen eingesetzte EGP darstellt. Während external BGP (eBGP) verwendet wird, um Erreichbarkeitsinformationen zwischen autonomen Systemen auszutauschen, verbreitet internal BGP (iBGP) die durch eBGP gewonnen Informationen innerhalb eines solchen Systems. Die hierbei notwendige Schleifenfreiheit der Routinginformationen wird dabei mittels Vollvermaschung oder - wie in großen Netzen erforderlich - mittels iBGP Route Reflection nach RFC 2796 sichergestellt. Letzterer Ansatz löst dabei zwar das Skalierbarkeitsproblem der Vollvermaschung, ist aber durch einen verfahrensbedingten Informationsverlust mit einer Reihe von Nachteilen wie einem möglichen Nichtdeterminismus in der Routenwahl oder fortlaufender Oszillation verbunden. Eine mögliche Alternative zum iBGP Route Reflecting könnte der Einsatz von Route Servern innerhalb eines autonomen Systems darstellen. Im Rahmen dieses Projektes sollen die Ursachen für in Verbindung mit Route Reflecting auftretende Routinganomalien untersucht und mögliche Alternativen entwickelt werden. Hierbei gilt es, die Skalierbarkeit des Systems sowie ein stabiles und anomaliefreies Routing sicherzustellen. Zielsetzung des Projektes ist der Entwurf und die Implementierung einer robusten Architektur, um netzübergreifende Erreichbarkeitsinformationen mittels BGP innerhalb eines autonomen Systems unter den definierten Randbedingungen zu propagieren.

Partner

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Honeypots und Honeynets

Laufzeit

Seit 2006.

Ansprechpartner

Elmar Gerhards-Padilla und Christoph Fuchs

Kurzdarstellung

Zur Entdeckung und Analyse neuer Angriffsarten, können Honeypots einen bedeutenden Beitrag leisten. Ein Honeypot ist eine Netzwerkressource (z.B. PC, Router, IP-Adresse) deren Wert ausschließlich darin liegt, angegriffen und kompromittiert zu werden. Der Vorteil eines Honeypots gegenüber anderen Intrusion-Detection-Verfahren liegt darin, dass jeglicher Zugriff auf den Honeypot als Angriff gewertet werden kann und damit die Notwendigkeit entfällt, zwischen regulärem und unerlaubtem Datenverkehr zu unterscheiden. Dadurch sinkt die Menge der auszuwertenden Daten beträchtlich. Nichtsdestotrotz fallen an einem Honeypot riesige Datenmengen an, was zur Notwendigkeit automatisierter Analysen führt. Mittels dieser ist es möglich, bisher unbekannte Angriffe zu erkennen, aufzuzeichnen, die ausgenutzte Sicherheitslücke zu identifizieren und eine Signatur des beobachteten Angriffs zu erstellen.

Ziele

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FGAN: Linkqualitätsbasiertes Routing in drahtlosen Ad-hoc-Netzen (WNet)

Laufzeit

2006 bis 2007.

Ansprechpartner

Dr. Christian de Waal

Kurzdarstellung

In der Forschung zu drahtlosen Netzen aus mobilen Endgeräten, die keiner zusätzlichen Infrastruktur bedürfen (sog. "mobile Ad-hoc-Netze, MANETs"), setzt sich zunehmend die Erkenntnis durch, dass das Routing entlang kürzester Pfade, das von den meisten Ansätzen verfolgt wird, keine gute Wahl ist. Durch eine Routingmetrik, die die Qualität der Links berücksichtigt, ist in der Realität eine deutlich höhere Leistung zu erzielen.

Das an der FGAN entwickelte Routingprotokoll "WNet" verfolgt diesen Ansatz des linkqualitätsbasierten Routings und ist in Testumgebungen bereits erfolgreich eingesetzt worden. Für ausführlichere Tests in Netzen mit höherer Teilnehmerzahl und reproduzierbare Vergleiche verschiedener Parametrisierungen der Routingmetrik sowie mit anderen Routingprotokollen hat die AG Martini die vorhandene Protokollimplementierung und eine Reihe von Erweiterungen zur realitätsgetreueren Modellierung drahtloser Links in das Simulationspaket ns-2 integriert. Damit wurden bereits ausführliche Auswertungen durchgeführt, die einerseits gezeigt haben, dass der verfolgte Ansatz sinnvoll ist, durch die andererseits aber auch an verschiedenen Stellen Verbesserungspotenzial identifiziert wurde, woraus Korrekturen und Erweiterungen des Programmcodes resultieren.

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FGAN: Mobile Intrusion Detection for Tactical Environments (MITE)

Laufzeit

2005 bis 2008.

Ansprechpartner

Elmar Gerhards-Padilla und Nils Aschenbruck

Kurzdarstellung

In diesem Projekt entwickeln die Teilnehmer Forschungsgesellschaft für Angewandte Naturwissenschaften (FGAN) / Forschungsinstitut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie (FKIE), Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) (Abteilung Sicherheitstechnologie), Universität Bonn (Institut für Informatik IV) und Fachhochschule Köln (Labor für Kommunikationstechnik und Datensicherheit) ein Intrusion Detection System (IDS) für taktische Mobile Ad hoc Netzwerke (MANETs).

MANETs sind sich selbst konfigurierende drahtlose Netze ohne feste Infrastruktur. Gerade in militärischen Szenarien kann nicht von einer festen Kommunikationsinfrastruktur ausgegangen werden, da mit hoher Wahrscheinlichkeit feindliche Einheiten versuchen werden vorhandene Kommunikationsinfrastruktur zu zerstören. Deshalb ist in solchen Szenarien der Einsatz von MANETs von besonderem Interesse. Die Übertragung sensibler Daten (z.B. Positionsinformationen der Soldaten), mit hoher Wahrscheinlichkeit anwesende feindliche Einheiten und die großen Auswirkungen ausgenutzter Sicherheitslücken (im schlimmsten Fall menschliche Verluste) führen zu einem hohen Bedarf an Sicherheit in taktischen MANETs.

Deshalb ist es Ziel dieses Projektes ein Intrusion Detection System (IDS) zum Schutz taktischer MANETs zu entwickeln. Dieses IDS soll in der Lage sein, sowohl aus Festnetzen bekannte Angriffe (z.B. SYN-Flooding) als auch speziell auf MANETs zielende Angriffe (z.B. Blackhole-Angriffe) zuverlässig zu erkennen.

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Performance Engineering

Laufzeit

Seit 2004.

Ansprechpartner

Lukas Pustina

Kurzdarstellung

Sowohl die zunehmende Komplexität heutiger Kommunikationssysteme und -geräte als auch die immer kürzer werdenden Innovationszyklen zwingen Systementwickler dazu, die Leistungsfähigkeit ihrer Produkte so früh wie möglich im Entwicklungszyklus zu berücksichtigen. Aus diesem Grund sind Leistungsanforderungen ein wichtiger Teil heutiger Entwicklungsprozesse.

Das "Performance-Engineering" ist ein ganzheitlicher Ansatz, der Leistungsanforderungen von Beginn an als integralen Bestandteil der Entwicklung eines neuen Produktes sieht. Die Entwickler fügen ihren funktionalen Systemmodellen nicht-funktionale Anforderungen hinzu, um sowohl die Leistungsfähigkeit als auch den Leistungsbedarf einzelner Systemkomponenten zu beschreiben. Die Werte dieser Beschreibung können sich dabei auf die Erfahrungen der Entwickler stützen oder durch Messungen an realen Systemen entstehen. Mit Hilfe der nicht-funktionalen Angaben kann das Systemmodel somit zusätzlich auch auf die Erfüllung der Leistungsanforderungen geprüft werden.

Performance Engineering kann aus zwei Perspektiven betrachtet werden. Auf der einen Seite ermöglicht das um Leistungsanforderungen erweiterte Systemmodell dem Entwickler, frühzeitig die Auswirkung von Entwurfsalternativen zu verstehen. Genauso können Flaschenhälse bereits am Modell entdeckt und somit behoben werden, bevor ein Prototyp entsteht. Auf der anderen Seite ist es auf Grund der Schnelllebigkeit der Produkte notwendig, die Leistungsfähigkeit von zukünftigen Plattformen bereits heute zu antizipieren, um Produkte entsprechend zu entwerfen. Dies gilt insbesondere für "embedded" Geräte, die meist über genau für ihren Einsatzzweck zugeschnittene Bausteine verfügen. Hierbei ist es wichtig, dass die Gerätehersteller vorab wissen, welche Eigenschaften eine zukünftige Plattform besitzen soll. In diesem Fall ist es sehr hilfreich, Verbesserungen zu testen, bevor diese in Produktion gehen.

Die "Unified Modelling Language" (UML) ist der heutige de-facto-Standard für Beschreibungssprachen. Zusammen mit dem UML-Profil für "Schedulability, Performance, and Time" (SPT-Profile) kann UML zur Modellierung eines System mit Leistungsanforderungen genutzt werden. Diese werden als sog. "Annotationen" an die funktionalen Elemente des Modells angefügt. Aus einem solchen Modell kann daraufhin ein "Performance Model" erzeugt und analysiert werden. Häufig eingesetzte Modelle sind Warteschlangenmodelle, Petrinetze oder ereignisbasierte Simulationen. Die Wahl des Modells hängt u.a. vom Detailgrad des Systemmodells und dem gewünschten Abstraktionsniveau ab. Zusätzlich können Prototypen verwendet werden, um mit Hilfe von Messungen realistischere Werte zu finden, die als Ergänzung zur Analyse weiterführende Informationen liefern können.

In Zukunft werden SysML, Model-Driven-Architecture und das UML-Profil für "Modeling and Analysis of Real-Time and Embedded systems" (MARTE)" den Einsatz von Performance-Engineering signifikant erleichtern und verbessern.

Der ARM-Mikroprozessor ist das Herzstück der OMAP-Plattform von Texas Instruments. Diese Plattform wird von vielen Herstellern als Grundlage für ihre Produkte eingesetzt. Dazu zählen u.a. Mobiltelefone, DVD-Player, Netzwerkrouter etc. Um neue Geräteentwürfe bereits frühzeitig, noch vor dem Vorhandensein von Prototypen während der Entwicklung zu bewerten, ist es notwendig, die Charakteristika von ARM-Prozessoren und der gesamten OMAP-Plattform zu verstehen. Dies muss auf unterschiedlichen Abstraktionsniveaus geschehen, um zum Stand des Systemmodells zu passen. Ein möglicher Ansatz ist, sog. Ausführungs-Traces von bereits existierenden Anwendungen auf realen Plattformen zu betrachten. Falls über das Verhalten der Anwendung genügend Wissen vorhanden ist (z.B. über die Zeit- und Ressourcenanforderungen etc.), genügt es, ein Prozessormodell einzusetzen, welches sich ausschließlich auf die Simulation der Verarbeitungszeit beschränkt und die tatsächliche Ausführung einzelner Prozessorinstruktionen vernachlässigt. Dieser Ansatz erleichtert die Modellierung, da der Anwendungscode nicht interpretiert werden muss. Durch eine Parametrisierung des Modell können die Entwickler auf einfach Weise überprüfen, welche Auswirkungen eine Modifikation der Plattform auf die eingesetzte Anwendung hat. So lässt sich auf einfach Weise feststellen, wie sich die Anwendung z.B. bei höherem Prozessortakt, größeren Caches oder längerer Prozessor-Pipeline verhält.

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Realistische Bewegungs- und Lastmodelle für Katastrophenszenarien

Laufzeit

Seit 2004.

Ansprechpartner

Nils Aschenbruck

Kurzdarstellung

Katastrophen sind große Schadensereignisse, die eine nachhaltige Zerstörung hervorrufen und eine umfassende Koordination der Hilfseinheiten erforderlich machen. Im Katastrophengebiet kann die Kommunikationsinfrastruktur so massiv beschädigt sein, dass sie für die Rettungs- und Katastrophenschutzeinheiten unbrauchbar ist. Schon seit längerer Zeit wird in derartigen Szenarien ein wichtiges Einsatzgebiet der sog. Mobilen Ad Hoc (Funk-) Netzwerke (Mobile Ad Hoc Networks, MANETs) gesehen, das sich grundlegend von anderen Szenarien unterscheidet: Wird sonst für die Betrachtung von MANETs fast immer vorausgesetzt, dass sich die Stationen (fast) beliebig bewegen und eine Gemeinschaft von "Gleichartigen" darstellen, treffen wir hier auf hierarchische Führungsstrukturen, koordinierte Bewegung und in erheblichem Umfang koordinierte Kommunikation. In dem Projekt werden realitätsnahe Bewegungs- und Lastmodelle für Katastrophenfälle entwickelt und für den Einsatz in Simulationen implementiert werden. Mit Hilfe dieser Modelle können anschließend bestehende Mechanismen und Protokolle für Kommunikationssysteme wie z.B. MANETs evaluiert werden.

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Parallele und verteilte Simulation

Laufzeit

Seit 2004.

Ansprechpartner

Patrick Peschlow

Kurzdarstellung

Die parallele und verteilte Simulation hat das Ziel, durch potentielle Laufzeit- und Speicherplatz-Vorteile gegenüber der sequentiellen Simulation eine effiziente Simulation komplexer Szenarien zu ermöglichen. Im Rahmen des DFG-Projekts "Simultane Ereignisse" ist ein verteilter diskreter, ereignisgesteuerter Simulator entstanden. Dieser Simulator wird in laufenden Arbeiten schrittweise um neue Funktionalitäten erweitert. Zu den aktuellen und zukünftigen Arbeits- und Forschungsgebieten in diesem Bereich zählen:

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Mobile Software-Defined-Radio-Architekturen

Laufzeit

2005 bis 2007

Ansprechpartner

Felix Leder

Kurzdarstellung

Die stetig steigende Rechenleistung aktueller Prozessoren erweitert die Möglichkeiten, Algorithmen in Software zu realisieren, die bisher nur in Hardware effektive Laufzeiten erbringen konnten. Das Konzept "Software Defined Radio" folgt diesem Trend und versucht alle benötigten Algorithmen innerhalb einer drahtlosen Kommunikationstechnologie vollständig in Software zu realisieren. Dies beinhaltet neben den Netzwerk- und Transportebenen auch die Umsetzung der physikalischen und der Medienzugangsebene.

In diesem Kooperationsprojekt mit dem Nokia Research Center, Bochum werden verschiedene Aspekte bzgl. Software Radio Architekturen auf mobilen Plattformen untersucht. Ziel ist es mit Hilfe der gewonnenen Erkenntnisse Designvorschläge für zukünftige Architekturen zu erarbeiten und zu verbessern.

Während auf regulären PC Architekturen bereits eine Reihe erfolgreicher Software Radio Konzepte umgesetzt wurden, bilden mobile Plattformen eine besondere Herausforderung. Die Mobilität impliziert eine Platz sparende und energieeffiziente Umsetzung. Dies bedeutet eine geringere Rechenleistung und einen wesentlich stärkeren Fokus auf den Stromverbrauch während der Entwicklung.

Unter den genannten Aspekten werden zwei verschiedene Architekturrichtungen untersucht. Zum einen werden verschiedene Prozessorkomponenten aus dem Embedded-Bereich auf Ihre Fähigkeiten in der Ausführung und Koordination von Algorithmen aus der Signalverarbeitung untersucht und daraus Schlüsse auf generische aber gleichzeitig effiziente Hardwarearchitekturen für den Einsatz in Software Defined Radios gezogen. Parallel dazu werden Konzepte für eine möglichst effiziente und erweiterbare Softwarearchitektur für mobile Plattformen erarbeitet. Es werden dabei sowohl allgemeine Aspekte sowie auch spezifische, optimierende Veränderungen, die bei der Portierung von typischen, in Hardware implementierten Algorithmen bei Ihrer Umsetzung in Software effizienzsteigernd sind, untersucht.

Die kombinierten Erkenntnisse beider Bereiche sollen beim Systemdesign für zukünftige, möglichst generische Software Defined Radio Architekturen vor dem Hintergrund von Cognitive Radio Plattformen helfen.

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T-Mobile: Automatisches Testen von Mobilfunknetzen

Laufzeit

01. November 2005 bis 01. Januar 2007.

Ansprechpartner

Felix Leder

Kurzdarstellung

Um konkurrenzfähig zu bleiben, bzw. sich von der Konkurrenz abzusetzen sind heutzutage umfangreiche Teststrategien zur Performance-Ermittlung angebotener Leistungen in der Industrie unabdingbar. In diesem Kooperationsprojekt zwischen dem Institut für Informatik IV der Universität Bonn und dem Mobilfunknetzbetreiber T-Mobile werden Tools zur automatischen Performance-Messung der von T-Mobile angebotenen Dienste (z.B. Telefonanruf, Versand einer Kurzmitteilung, usw.) entwickelt. Ziel ist es hierbei, möglichst vielseitige, an konkrete Testszenarien anpassbare Applikationen zu generieren, die auf möglichst allen vom Enduser verwendeten Mobilfunkgeräten, Betriebssystemen und in allen gängigen Mobilfunknetzen einsetzbar sind.

Um aussagekräftige Ergebnisse erzielen zu können, müssen die zu entwickelnden Tools gewährleisten, dass eine Vielzahl umfangreicher Testreihen vollautomatisch durchgeführt wird und die einzelnen Teilergebnisse jeder Testphase ausführlich dokumentiert werden. Bei den Tests wird in erster Linie Wert darauf gelegt, die vom User wahrgenommen Zeitabstände der angebotenen Dienste (z.B. die Zeit zwischen Versandbefehl einer Kurzmitteilung und abgeschlossenem Eingang beim Empfänger) zu ermitteln, um diese dann später verbessern zu können.

Die meisten von der Arbeitsgruppe entwickelten Testmodule für Symbian- bzw. Windows Mobile- betriebene Mobiltelefone wurden größtenteils in Python implementiert, wobei C++-Bibliotheken bei Bedarf eingebunden wurden. Vom Benutzer zu spezifizierende Testparameter (z.B. Anzahl der durchzuführenden Tests, timeout-Werte, Empfänger einer Test-SMS/MMS/Email, Adresse des result-file-uploads, ...) werden zu Beginn einer jeden Testreihe von der jeweiligen Anwendung von einem Server heruntergeladen. Nach der Durchführung der Testreihe wird ein result-file mit allen relevanten gemessenen Parametern an den angegebenen Server geschickt, kann also dort bequem vom User eingesehen und ausgewertet werden.

Die ersten von der Arbeitsgruppe entwickelten Tester sind bereits national sowie international im Einsatz bei T-Mobile.

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FGAN: Kapazitätsbestimmung in heterogenen, schmalbandigen IP-Netzen

Laufzeit

April 2005 bis April 2006.

Ansprechpartner

Markus Pilz

Kurzdarstellung

Die komplexe und sich stets im Wandel befindliche Struktur des Internet erschwert eine strukturelle Analyse von Verbindungswegen. Insbesondere unterliegen Verbindungen im Internet nicht der Kontrolle und Kenntnis der Endnutzer. Prognosen über die potentielle Kapazität bzw. des möglichen Durchsatzes zwischen zwei Stationen sind daher eine Herausforderung. Gewonnene Kenntnisse zur Pfadkapazität zwischen zwei Hosts bzw. Routern ist nicht nur für multimediale Anwendungen - wie Video-Streaming oder Sprachübertragungen - von großer Bedeutung. Sie ist insbesondere für eine effiziente Konstruktion und Verwaltung von Overlay- und Multicast-Strukturen von großem Nutzen. Darüber hinaus ist für die Kontrolle von Service-Level-Agreements (SLAs) ein Verfahren zur Bestimmung von Pfadkapazitäten hilfreich.

Im Rahmen dieses Aufgabenfeldes werden grundlegende Verfahren zur Kapazitätsmessung (z.B. Packet-Pair-Messungen) in einem erweiterten Rahmen betrachtet. Aktive und passive Ansätze zur Bestimmung der Pfadkapazität werden in eine Infrastruktur für Messungen integriert. Des Weiteren wird betrachtet, inwiefern passive und aktive Ansätze sich erweitern lassen. So werden z.B. hybride Ansätze verfolgt, die nach Möglichkeit vorhandenen Verkehr nutzen und somit Rücksicht auf die verfügbaren Ressourcen nehmen.

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Intrusion-Detection am PSAP

Laufzeit

2005 bis 2006.

Ansprechpartner

Nils Aschenbruck

Kurzdarstellung

VoIP-basierte Telekommunikationsdienste erfahren besonders in jüngster Zeit eine zunehmende Verbreitung als gleichwertige Alternative oder Ergänzung zum Festnetz- oder Mobilfunkanschluss. Die Integration der VoIP-Telefonie in die bestehende Telekommunikationsarchitektur und die zunehmende Konvergenz des Telefonnetzes mit dem Internet erzeugen dabei zahlreiche neue Herausforderungen, besonders in den Bereichen Adressierung, Quality of Service, Sicherheit und Administration.

Hinsichtlich der Sicherheit übertragen sich einige der in IP-Netzen herrschenden Risiken auf die klassischen Telefonnetze, die dort in dieser Form bisher nicht bestanden. Hervorgehoben sei dabei die Gefahr von Denial-of-Service (DoS) Attacken durch eine große Menge gefälschter Telefonanrufe auf einen Zielanschluss. Durch die Zusammenschaltung von VoIP-Netzen mit dem PSTN werden solche Angriffe bedeutend vereinfacht. Als besonders gefährdet durch solche neuartigen DoS-Angriffe sind sogenannte Public Safety Answering Points (PSAPs) anzusehen. Damit bezeichnet man die Anbindungen der Leitstellen von Feuerwehr, Polizei und Rettungsdiensten an das öffentliche Telefonnetz, die über einheitliche Notrufnummern (wie beispielsweise 112) zu erreichen sind. Eine Blockade des Notrufdienstes mittels eines DoS-Angriffs würde eine massive Gefährdung der öffentlichen Sicherheit bedeuten.

In diesem Projekt sollen die Gefahren analysiert und geeignete präventive und dedektive Schutzmaßnahmen entwickelt, implementiert und evaluiert werden.

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Hochgeschwindigkeits-Transportprotokolle

Laufzeit

1994 bis 2000.

Ansprechpartner

Dr. Matthias Frank

Kurzdarstellung

Mit der Einführung von lokalen Hochgeschwindigkeitsnetzen (HSLANs, High Speed Local Area Networks) ist nicht mehr das Netz selbst, sondern das in der Workstation arbeitende Transportprotokoll zum Flaschenhals geworden. Viele existierende Transportprotokolle sind nicht mehr für den Einsatz in neuen Hochgeschwindigkeitsnetzen geeignet. Aus diesem Grund werden neue, für diese Umgebung geeignete Protokolle entwickelt.

Die Forschungsaktivitäten verteilen sich auf zwei Projekte:

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DFG-Projekte

DiffServ-basierte Ende-zu-Ende Reservierung für den Zugriff auf Internet-weit verteilte Medien-Server

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft; Laufzeit: 2001 bis 2006.

Ansprechpartner

Patrick Peschlow

Kurzdarstellung

In diesem Projekt wurden Verfahren zur Reservierung von Ende-zu-Ende-Dienstgüte für den Zugriff auf Internet-weit verteilte Medien-Server entworfen. Die Reservierung dieser Dienstgüte sollte zum einen in klassischen IP-Netzen ermöglicht werden. Weiterhin sollte der Fall berücksichtigt werden, dass sich die Endgeräte in Mobilfunknetzen befinden. Im Projekt wurden die folgenden vier Arbeitspakete umfassend behandelt:

  1. Spezifikation der Anwendung
  2. Design von Server-basierten Reservierungstechniken
  3. Design eines Reservierungssystems für Internet-weit verteilte Media-Server
  4. Ausweitung auf Vernetzungsstrukturen für Mobilkommunikation
Im ersten Arbeitspaket wurde das zu Grunde liegende Anwendungsszenario spezifiziert, in dem die in den weiteren Arbeitspaketen entwickelten Mechanismen eingesetzt werden sollten: Clients greifen auf verteilte Medien-Server zu, die sich entweder innerhalb einer DiffServ-Domäne, oder aber beliebig im Internet verteilt befinden. Für diese Szenarien wurden zunächst Konzepte entwickelt, mit denen Abhängigkeiten zwischen Anwendungsströmen beschrieben werden können. Diese QoS-Beschreibungen enthalten wiederum alle relevanten Stromparameter für das QoS-Management und das Reservierungssystem. Um die Medienskalierung des QoS-Managements mittels Skalierungskommandos umsetzen zu können, wurden abschließend Skalierungsmechanismen für die Anwendung konzipiert.

In Arbeitspaket 2 wurde das erste Anwendungsszenario vorausgesetzt, bei dem alle Medien-Server innerhalb einer DiffServ-Domäne liegen. Hierfür wurden stromübergreifende Mechanismen zur Reservierung, zum Congestion-Management und zum QoS-Management entwickelt. Dabei wurden für das Congestion-Management verschiedene Verfahren entworfen, die auf TCP-Emulation basieren und für eine Glättung der Senderaten und TCP-freundliches Verhalten gegenüber normalen TCP-Strömen sorgen. Das QoS-Management verwendet dynamische SLAs, die mit einer neuen Bandwidth-Brokering-Strategie umgesetzt werden. Diese Konzepte wurden implementiert und ausführlich mittels Simulation, in Teilen auch durch Messungen in einem realen Netzwerk, getestet und bewertet.

In Arbeitspaket 3 wurden die entwickelten Konzepte so erweitert, dass auch das zweite Anwendungsszenario unterstützt wird, d.h. die Medien-Server können sich auf verschiedene IP-Netze verteilen. Insbesondere können die einzelnen Ströme zusammengefasster Medien-Objekte auf verschiedene Server ausgelagert werden. Für dieses Szenario wurde ein Main Server eingeführt, der eine Menge von Datenservern dynamisch verwaltet. Clients richten ihre Anfragen an den Main Server, der sie in der Folge so effizient wie möglich bearbeitet. Weiterhin wurde der Bandwidth-Broker erweitert, so dass ein mögliches Overprovisioning an Hand der auftretenden Lastschwankungen dynamisch angepasst wird. Dadurch wird verhindert, dass Netzressourcen durch zu hohes Overprovisioning ungenutzt bleiben. Die Konzepte wurden simulativ bewertet, mit dem Ergebnis, dass dynamisches Overprovisioning sowie die Flexibilität des Main Servers deutliche Vorteile mit sich bringen.

Schließlich wurden in Arbeitspaket 4 neue Konzepte entworfen, um die Reservierung und Durchsetzung von Ende-zu-Ende-Dienstgüte auch dann zu ermöglichen, wenn sich die Endgeräte in Mobilfunknetzen befinden. Dazu wurden so genannte Mobile Bandwidth-Broker eingeführt, die über Reservierungen entscheiden, indem sie Daten über die aktuelle Netzsituation sammeln und auswerten. Bei den Mechanismen zur Durchsetzung von Reservierungen wurde besonderes Gewicht auf die Garantie einer unterbrechungsfreien Dienstgüte bei einer gleichzeitigen Minimierung des Signalisierungsaufwandes gelegt. Die Konzepte wurden am Beispiel von UMTS-Netzen und WLAN-Hotspot-Szenarien umgesetzt. Einen Schwerpunkt dieses Arbeitspakets stellte die Anpassung des Congestion-Managements von TCP an die Anforderungen in Mobilfunknetzen dar. Hier wurden neue, wirkungsvolle Erweiterungen von TCP in Hinsicht auf mögliche Paketverluste durch Bitfehler als auch für Handover-Situationen entworfen. Insbesondere wurden dabei Mechanismen für Handover in heterogenen Multi-Radio-Netzen realisiert. Eine abschließende Bewertung dieser Konzepte ergab, dass die Reservierung und Durchsetzung von Ende-zu-Ende-Dienstgüte auch in Mobilfunkszenarien möglich ist und die entworfenen TCP-Mechanismen eine wirkungsvolle Überlastkontrolle darstellen.

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Simultane Ereignisse bei der diskreten, ereignisgesteuerten Simulation von Rechnernetzen

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft; Laufzeit: 2000 bis 2006.

Ansprechpartner

Patrick Peschlow

Kurzdarstellung

Die diskrete, ereignisgesteuerte Simulation (DES) ist eine weit verbreitete Technik zur Analyse und Leistungsbewertung von Systemen. Auf Grund ihrer einfachen Grundstruktur ist die DES für alle System einsetzbar, deren Abläufe durch Ereignisse zu diskreten Zeitpunkten modelliert werden können. Sämtliche Ereignisse des Systems sind in einer Ereignisliste gespeichert und werden von einem Scheduler in der Reihenfolge ihrer Zeitstempel ausgeführt.

Eine bekannte Herausforderung bei der diskreten, ereignisgesteuerten Simulation ist das Auftreten von simultanen Ereignissen. Dies sind zwei oder mehr Ereignisse, die den gleichen Zeitstempel haben, also exakt gleichzeitig ausgeführt werden sollen. Da verschiedene Ausführungsreihenfolgen simultaner Ereignisse zu unterschiedlichen Zuständen, und damit zu unterschiedlichen Simulationsergebnissen führen können, steht der Scheduler vor der Frage, wie er bei simultanen Ereignissen handeln soll. Üblicherweise bestimmen Simulations-Tools in einem solchen Fall mit Hilfe von Tie-Breaking-Rules gezielt eine Ausführungsreihenfolge, um ein reproduzierbares Simulationsergebnis zu gewährleisten.

Es ist allerdings nicht ersichtlich, warum Tie-Breaking-Rules eine Lösung darstellen: Indem nur eine von u. U. vielen möglichen Ausführungsreihenfolgen simultaner Ereignisse ausgewählt wird, werden alle anderen Simulationsergebnisse implizit als inkorrekt eingestuft. Dabei können viele oder sogar sämtliche Ausführungsreihenfolgen gleichermaßen zu korrekten Simulationsergebnissen führen. Es ist deshalb sinnvoll, dem Benutzer der Simulation Möglichkeiten zur Verfügung zu stellen, die Auswirkungen simultaner Ereignisse auf Simulationsergebnisse zu untersuchen.

Mit dieser Zielsetzung sind im DFG-Projekt "Simultane Ereignisse bei der diskreten, ereignisgesteuerten Simulation von Rechnernetzen" Methoden entwickelt worden, mit denen verschiedene Ausführungsreihenfolgen simultaner Ereignisse analysiert werden können: Mit so genannten Branching-Verfahren kann die Simulation bei einem Auftreten simultaner Ereignisse verzweigt werden. Die konzipierten Branching-Verfahren sind im Simulationstool MOOSE praktisch umgesetzt worden, wobei verschiedene Techniken zur Steigerung der Effizienz verwendet wurden.

Nachdem MOOSE zunächst als sequentielles Simulationstool realisiert wurde, sind im weiteren Projektverlauf verschiedene Möglichkeiten der Parallelisierung verfolgt worden. Im ersten Ansatz wurde MOOSE so erweitert, dass bei einem Auftreten simultaner Ereignisse mehrere Simulationszweige auf weitere zur Verfügung stehende Rechner verteilt werden können, um durch die parallele Berechnung die Gesamtlaufzeit der Simulation zu reduzieren. Im zweiten Ansatz wurde MOOSE schließlich zu einem "echten" verteilten Simulationstool weiterentwickelt, bei dem ein Simulationsszenario in mehrere logische Prozesse aufgeteilt und auf die beteiligten Rechner verteilt wird. In diesem Fall simulieren mehrere Rechner stets gemeinsam an einem Simulationsszenario. Zur Synchronisation der Prozesse wurden sowohl konservative als auch optimistische Synchronisationsmechanismen verwendet und in beiden Fällen Konzepte zur Behandlung und Untersuchung simultaner Ereignisse entwickelt. Dadurch wurde ein wichtiger Beitrag im Forschungsgebiet der verteilten Simulation geleistet.

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Kommunikationsprotokolle zur effizienten Unterstützung des Einsatzes digitaler Bibliotheken in der Telemedizin

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft; Laufzeit: 1997 bis 2000.
(im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Verteilte Verarbeitung und Vermittlung digitaler Dokumente")

Ansprechpartner

Dr. Matthias Frank

Kurzdarstellung

Die Bereitstellung und Vermittlung medizinischen Wissens zählt zu den wichtigsten Einsatzgebieten elektronischer Bibliotheken. Stark verkürzte Halbwertzeiten des medizinischen Fachwissens treffen hier mit der Forderung nach sofortiger Verfügbarkeit aktuellster Information zusammen. Multimediale Techniken beinhalten das Potential, Mediziner und auch andere Gruppierungen wie vorgebildete Laien, Juristen oder Journalisten auf geeignet archivierte und durch international renommierte Experten inhaltlich abgesicherte Information zugreifen zu lassen. Gleichzeitig stellt diese Anwendung extreme Anforderungen an die Netztechnologie und die eingesetzten Kommunikationsprotokolle. Das Forschungsvorhaben, das an der Universität Bonn von der Arbeitsgruppe "Kommunikationssysteme" des Instituts für Informatik gemeinsam mit führenden Repräsentanten der medizinischen Teleedukation betrieben wird, hat den Entwurf und die Implementierung eines Transportsystems zum Ziel, das neuartige Zugriffe auf eine medizinische Spezialbibliothek ermöglicht. Die interdisziplinäre Kooperation gestattet es, die Kommunikationsmechanismen partiell in die Anwendung zu integrieren und den praktischen Nutzen der erzielten Resultate in der Praxis zu testen.

Ziele

Das Projekt dient der Erforschung der Vermittlung multimedialer Informationsobjekte in elektronischen Bibliotheken für telemedizinische Anwendungen. Dabei handelt es sich um ein wichtiges Einsatzgebiet, in dem die Kommunikationsprotokolle bei der Übertragung medizinischer Dokumente so extremen Anforderungen ausgesetzt sind wie in kaum einem anderen Anwendungsbereich. Im Rahmen des Projektes steht die Entwicklung von Methoden zur Medien-Skalierung, zur Unterstützung von Synchronisationsmechanismen und von Mehrpunktkommunikation im Vordergrund, wobei die Aktivitäten durch die spezifischen Anforderungen der Telemedizin geprägt sind. In enger Kooperation mit den Medizinern soll ein Transportsystem entstehen, das auf einer bestehenden Infrastruktur neuartige, d.h. mit klassischen Kommunikations- protokollen nicht realisierbare, Zugriffe auf eine medizinische Spezialbibliothek gestattet und nicht nur auf die Anforderungen der Medizin zugeschnitten, sondern auch partiell in deren Anwendung integriert ist. Dieses Transportsystem soll in der Praxis getestet werden. Das Projekt soll sich zunächst auf diejenigen Aspekte beschränken, die medizin-spezifisch sind. Durch Vergleich mit anderen Anwendungen soll aber die Übertragbarkeit von Erkenntnissen geprüft und - wo immer dies möglich ist - genutzt werden.

Arbeitsprogramm

Das Arbeitsprogramm umfasst die vier Arbeitspakete

Arbeitspaket 1: Anforderungsanalysen

Arbeitspaket 2: Design eines Transportsystems für die Spezialbibliothek

Arbeitspaket 3: Bewertung durch Simulation

Arbeitspaket 4: Implementierung und Anwendung

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Höchstleistungsrechnen und Gigabit-Netzwerke

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft; Laufzeit: 1997 bis 2000.
(Reisemittel)

Ansprechpartner

Prof. Dr. Peter Martini

Projektkoordination

Prof. Dr. Gerhard Michler, Institut für Experimentelle Mathematik der Universität Essen

Kurzdarstellung

Im Rahmen einer internationalen Kooperation von Informatikern, Mathematikern und Elektrotechnikern soll das verteilte Höchstleistungsrechnen durch eine gezielte Analyse der modernen Netzhardware wie auch der verschiedenen eingesetzten Protokolle verbessert werden. Dies soll sowohl für lokale wie auch für weiträumige Netze geschehen. Zentrale Bedeutung hat hier die Verbesserung der Kommunikation zwischen Workstations und kleinen bis mittleren Parallelrechnern, durch die eine Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems erzielt werden soll, die über die der heute verfügbaren Supercomputer hinausgeht. Die Kooperation umfasst aktuell die Bereiche

Da die Einzelprojekte noch stark heterogen sind, soll so bald wie möglich eine stärkere thematische Fokussierung erfolgen.

Teilnehmer:

USA:
Prof. Cooperman (Boston, MA), Prof. Bruck (Pasadena, CA), Prof. Du (Minneapolis, MN), Prof. Hariri (Syracuse, NY), Dr. Hoisie (Ithaca, NY), Prof. Sun (Durham, NC)

Deutschland:
Prof. Michler (Essen), Dr. Gollan (Essen), Prof. Martini (Bonn), Prof. Schneider (Göttingen), Prof. Vinck (Essen), Prof. Zitterbart (Braunschweig)

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Neue Transportprotokolle für eine kooperative Rechnerversorgung in heterogenen LAN-Systemen

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft; Laufzeit: 1995 bis 1998.

Ansprechpartner

Dr. Matthias Frank

Kurzdarstellung

Wenn seit Jahren von einer "Softwarekrise" gesprochen wird, so ist dies vor allem in der inhärenten Komplexität von Software begründet, die unmittelbar aus der Komplexität der behandelten Realität resultieren kann. Dies gilt in gleicher Weise für die System-Software, die auch die Kommunikationssoftware umfasst, wie für die Anwendungssoftware. Das Projekt leistet einen Beitrag zum Verständnis der Probleme, die sich für die System- Software durch die Umstellung auf sog. verteilte kooperative Versorgungskonzepte ergeben. Jede Workstation ist für sich genommen noch überschaubar. Werden unterschiedliche Workstations in einem lokalen Netz (LAN) zusammengeschaltet, dann hat das entstehende heterogene Gesamtsystem schon keinen natürlichen, hierarchischen Aufbau mehr. Systeme mit einer bisher nicht gekannten Komplexität ergeben sich heute durch die Kopplung von konventionellen LANs und neuen Höchstgeschwindigkeitsnetzen für den lokalen Bereich, sowie durch den angestrebten Wechsel von Client-/Server-Systemen auf beliebige verteilte Systeme ohne hierarchische Struktur. Hier werden im Rahmen des Projektes End-End-Transportmechanismen erforscht und exemplarisch implementiert, die zur Vermeidung einer Krise der Kommunikationssoftware und damit zur Vermeidung einer "Netzkrise" beitragen können.

Ziele

Das Vorhaben dient der Erforschung der komplexen Mechanismen und wechselseitigen Abhängigkeiten in heterogenen LAN-Systemen mit konventionellen LANs, HSLANs und ggf. Campus-/Gebäude-Backbones. Es leistet einen Beitrag zum Verständnis der Probleme, die sich aus der Umstellung von klassischen Universalrechnern auf eine dezentrale Versorgung im Rahmen eines abgestuften, mehrschichtigen Konzeptes ergeben. Die Vernetzung leistungsfähiger Workstations resultiert nicht unmittelbar in einem leistungsfähigen kooperierenden Gesamtsystem. Wichtige Gründe hierfür sind:

Aus den hier genannten Einschränkungen heutiger Systeme lassen sich unmittelbar folgende Designziele für neuartige Transportprotokolle ableiten: Steigerung des Ende-zu-Ende- Durchsatzes und Verkürzung von Antwortzeiten, dedizierte Flußkontrollmechanismen bei vorhandener (heterogener) Netzinfrastruktur, Unterstützung verteilter Anwendungen durch Multipeer Data Transmission (MPDT). Die konkreten Ziele des Projektes sind somit:

Arbeitsprogramm

Das Arbeitsprogramm umfasst bis zum Mai 1998 die drei Arbeitspakete

Arbeitspaket 1: Simulation

Arbeitspaket 2: Design und Implementierung

Arbeitspaket 3: Messung

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Überlastabwehr in Metropolitan Area Networks

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft; Bearbeitungszeit von Januar 1992 bis Juli 1999.

Ansprechpartner

Dr. Matthias Frank

Kurzdarstellung

Die sog. Metropolitan Area Networks (MANs) sollen die Lücke schließen zwischen den lokalen Kommunikationssystemen (Local Area Networks, LANs) und den Weitverkehrsnetzen (Wide Area Networks, WANs). Die Ausdehnung dieser Schlüsselkomponente im Rahmen der geplanten sog. "Infobahn" reicht von einzelnen Stadtteilen bis hin zu ganzen Städten und Regionen. Obwohl somit eine Optimierung für den Einsatz über erheblich größere Entfernungen erforderlich ist, wird von MANs ein LAN-ähnliches Verhalten erwartet. Konkret bedeutet dies hohe Datenrate, geringe Fehlerraten und geringe Verzögerungen, vor allem aber die schnelle Anpassung an starke Schwankungen der angebotenen Last. Da MANs im Gegensatz zu den LANs i.d.R. von verschiedenen Organisationen genutzt werden, erlangt die Abwehr von überlast und der Schutz vor konkurrierenden Verkehrsströmen anderer Nutzer besondere Bedeutung. Durch die Erforschung geeigneter Strategien soll das Projekt hier vor allem in den Bereichen "Multimedia Bridging für MANs", "MAN-übergreifende virtuelle LANs" und "Available Bit Rate (ABR) - Kommunikation" zur Lösung offener Probleme beitragen.

Ziele

Das Projekt hat die Erforschung von netzinternen Strategien zur überlastabwehr in Metropolitan Area Networks zum Ziel. Es beschränkt sich somit auf die Ebenen 2 und 3 des OSI-Modells. Nachdem in einem ersten Antragszeitraum realistische Lastmodelle für Simulationen erstellt und Protokolle zur Regelung des Medienzugangs analysiert wurden, wird im Rahmen des bis Anfang 1999 laufenden Folgeprojektes die überlastabwehr bei Einsatz von MAC-Bridges betrachtet. Insbesondere in den Bereichen "Multimedia Bridging für MANs" und "MAN-übergreifende virtuelle LANs" gibt es noch viele offene Fragen im Bereich der überlastabwehr, an deren Bearbeitung sich das Institut für Informatik IV der Universität Bonn beteiligt. Dies gilt sowohl für die präventiven Mechanismen, die sich vor allem bei verbindungsorientierter Kommunikation als zweckmäßig erweisen, als auch für die reaktiven Mechanismen, mit denen überlastsituationen behandelt werden können, wenn diese bereits eingetreten sind. Die Bedeutung der ATM-basierten Kommunikation spiegelt sich in einer eigenständigen Aktivität zur Analyse von überlastabwehr in ATM-MANs wider. Neben anderen, untergeordneten Zielen steht hier die Analyse des Zusammenwirkens der ATM-internen Mechanismen im Rahmen des neuen "ABR-Dienstes" mit der überlastabwehr auf Vermittlungsschicht und den Konzepten nach IEEE 802 im Mittelpunkt. Da die Multicast-Kommunikation massiv an Bedeutung gewinnt, besteht ein weiteres Ziel des Projektes darin, die für Unicast-übertragung gewonnenen Erkenntnisse in möglichst großem Umfang auf diesen Bereich zu übertragen.

Arbeitsprogramm

Das Arbeitsprogramm gliedert sich in insgesamt sechs "Phasen", von denen die ersten beiden bereits abgeschlossen sind.

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BMBF-Projekte

IPonAir - Next Generation Wireless Routing

Förderung

BMBF-Förderschwerpunkt HyperNet. Laufzeit Oktober 2001 - September 2004.

Ansprechpartner

Dr. Christian de Waal und Dr. Matthias Frank

Kurzdarstellung

Der Bereich der mobilen Ad Hoc Netze, der Netze also, in denen mobile Stationen untereinander, über mehrere Stationen hinweg und ohne Verwendung einer Infrastruktur kommunizieren, erfährt seit einigen Jahren verstärktes Interesse von kommerzieller Seite. Eine Vielzahl von Vorschlägen für Ad Hoc Routing Protokolle sind von der MANET Arbeitsgruppe der IETF standardisiert worden, jedoch enthält keines der Protokolle in befriedigender Weise Mechanismen zur Dienstgüteunterstützung (Quality of Service). Die Integration von Festnetzanbindungen ist in der MANET Arbeitgruppe ebenfalls ein wenig beachtetes Thema.

Als Industriepartner im Arbeitspaket "Next Generation Wireless Routing" ist das Nokia Research Center Bochum in enger Kooperation mit der AG Martini im Kernbereich Quality of Service tätig. Die Arbeiten beschäftigen sich also mit der Bereitstellung von Dienstgüte, die über das reine "best effort" hinausgeht und damit beispielsweise Telefonie- (VoIP) und Multimedia-Anwendungen ermöglicht.

Das Nokia Research Center und die AG Martini entwickeln dazu beispielsweise Verfahren zur Steigerung der Stabilität sowie der Kapazität von Ad Hoc Netztopologien. Eine Demonstrationsumgebung macht den Einfluss der Verfahren auf die Anwendungen subjektiv erfahrbar.

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Stand: Februar 2007


- / 12.02.07 - willner@cs.uni-bonn.de