Die Arbeitsgruppe Telekommunikation und Rechnernetze arbeitet an Fragen der Architektur, der Konzipierung und effizienten Realisierung innovativer Protokolle ("Protocol Engineering") sowie der Leistungs-/Zuverlässigkeitsanalyse, der Verkehrscharakterisierung ("Traffic Engineering") und dem Dienstgütemanagement für Kommunikations- und Rechnernetze. Der Bereich der betrachteten Kommunikations- und Rechensysteme umfaßt in erster Linie heterogene, sowohl lokale, regionale als auch globale Rechnernetze (u.a. Internet) und reicht bis hin zu innovativen Rechnerarchitekturen (u.a. Parallelrechner). Die methodischen Grundlagen der Forschungsaktivitäten betreffen insbesondere Verfahren zur mathematisch-analytischen und simulativen Bewertung von Kommunikationssystemen und den durch sie bereitgestellten anwendungsorientierten Diensten sowie Verfahren zur Parallelisierung und zur effizienten Implementierung von Kommunikationssoftware. Die Entwurfs-, Analyse- und Optimierungsverfahren werden erprobt und weiterentwickelt bei der prototypischen Realisierung von Hochgeschwindigkeitsnetzen mit realzeitorientierten Kommunikationsdiensten sowie deren Nutzung zur Unterstützung verteilter multimedialer Anwendungen mit Fokus auf qualitativ hochwertiger Audio-/Video- und Mobilkommunikation.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Arbeitsgruppe
Telekommunikation
und Rechnernetze werden einerseits im Rahmen von Kooperationsprojekten
und andererseits im Rahmen von Mitarbeiter-/ Gastforscher-/
Studenten-Projekten
(u.a. Diplom-
und Doktorarbeiten)
durchgeführt. Auf folgende Forschungsschwerpunkte
hat sich unsere Arbeit in der jüngeren Vergangenheit
konzentriert:
Die Verfügbarkeit hochleistungsfähiger Kommunikationssysteme gestattet inzwischen die Realisierung verteilter multimedialer Anwendungen in PC-Netzen. Allerdings führt eine qualitativ hochwertige Bewegtbildübertragung in Echtzeit noch häufig zu erheblichen Leistungsengpässen in nicht-realzeitorientierten und/ oder leistungsschwachen Kommunikationsnetzen bzw. in den als Endsysteme benutzten PCs oder Workstations. In diesem Forschungsschwerpunkt wird daher versucht, einerseits durch vereinfachte Protokolle ("light-weight protocols") und effiziente Implementierungstechniken sowie andererseits durch Einsatz von Fehlertoleranzmechanismen (wie Vorwärtsfehlerkontrolle) kombiniert mit einer Verkehrsaufsplittung ("information dispersal") und durch adaptive Videocodierung, die für multimediale Anwendungen geforderte Dienstqualität ("quality of service" - QoS) zu garantieren. Die dazu notwendige rechnerübergreifende Verwaltung der Rechnernetzressourcen soll dabei ebenfalls unterstützt werden. Die prototypische Realisierung entsprechender (modellbasierter) QoS-Managementsysteme für dienstintegrierte Hochgeschwindigkeitsnetze, für Internets und Intranets mit "best effort"-Diensterbringung sowie für Netze mit Mobilkommunikation steht in diesem Forschungsschwerpunkt im Zentrum des Interesses (vgl. hierzu auch begleitende konzeptionelle und stärker methodisch orientierte Arbeiten im Schwerpunkt "Netz-/QoS-Management, Modellierung, Systembewertung").
Kommunikationssysteme sind, insbesondere im multimedialen Kontext, einem zunehmend breiteren Anforderungsprofil ausgesetzt. Neben diskreten sollen auch kontinuierliche Medien unterstützt werden, wobei applikations- und benutzerspezifische Anforderungen an die zu erbringende Dienstgüte zu erfüllen sind. Im Gegensatz zur traditionellen Vorgehensweise, wie sie beispielsweise im Internet üblich ist, sollen die Dienstqualitäten künftig vom Diensterbringer anwendungsspezifisch garantiert werden. Damit dies möglich wird, bedarf es einer Dienstgütemanagement-Komponente, die die Zugangskontrolle regelt, eine Überwachungsinstanz beinhaltet sowie eine dynamische Entscheidungskomponente bereitstellt. Auch in Gegenwart von zufälligen Störeinflüssen, wie dem Ausfall von Netzkomponenten oder einer zeitweiligen Überlastsituation, sollen zwischen Diensterbringer und Dienstnutzer bindende Vereinbarungen bezüglich der Dienstqualität getroffen werden.
Vor diesem Hintergrund streben wir eine flexible Architektur an, die eine dynamische Rekonfiguration von Protokollen und Netzressourcen erlaubt. Um die dabei anfallenden Rekonfigurationsentscheidungen möglichst gut treffen zu können, setzen wir Leistungs- und Zuverlässigkeitsmodelle als Bestandteil einer Dienstgütemanagementkomponente ein.
Darüber hinausgehend werden Untersuchungen
durchgeführt, die
auf eine programmierbare und offene Netzarchitektur abzielen. Eine
umfassende
Programmierbarkeit von Netzarchitekturen würde eine
hochgradige Spezialisierbarkeit
von Architekturen und Diensten auf Abruf erlauben.
Unterstützung von
Dienstgüteanforderungen oder Gruppenkommunikationen
könnten umfassend
und unkompliziert realisiert werden. Allgemein würde dies eine
weitgehende
Flexibilisierung von Diensten und Protokollen im Internet hinsichtlich
Transport, Management und Kontrolle erlauben.
Um die zeitlichen Limitationen sequentieller Verarbeitung zu entschärfen, werden in diesem Schwerpunkt die Möglichkeiten und Grenzen der Parallelverarbeitung von Algorithmen studiert. Eine Parallelisierung wird dabei insbesondere angestrebt für Kommunikationssoftware in Hochgeschwindigkeitsnetzen, für Algorithmen zur ereignisgesteuerten Simulation sowie für Messmonitoren in Rechnernetzen. Die Resultate der entsprechenden FuE-Aktivitäten zur Parallelisierung von Kommunikationsabläufen sollen in erster Linie in dem Schwerpunkt "Hochgeschwindigkeits-, Echtzeit- und Mobilkommunikation" Berücksichtigung finden.
