Wissenschaftliche Mitglieder

Professoren
Dr. Friedrich Heinrich Vogt (bis Dez. 94); Dr. Bernd Wolfinger

Dozent
Dr. Martin Lehmann (seit Dez. 96)

Hochschulassistenten/Assistenten/wiss. Mitarbeiter
Caroline Andrae (bis Dez. 94); Dr. Klaus Heidtmann; Detlef Kreuz (Jan. 94 - Dez. 94); Jan-Peter Richter (seit April 94); Robert Thomys (bis März 94); Dr. Hermann de Meer

Gastwissenschaftler
Guangwei Bai (seit April 94); Wojciech Froelich (seit Okt. 96); Dihua Liu (Nov. 94 - Okt. 95)

Allgemeiner Überblick

Die Arbeitsgruppe Telekommunikation und Rechnernetze arbeitet an Fragen der Architektur, der Konzipierung und effizienten Realisierung innovativer Protokolle (Protokoll-Engineering) sowie der Leistungs-/Zuverlässigkeitsanalyse und dem Dienstgütemanagement für Kommunikationsnetze. Der Bereich der betrachteten Kommunikations- und Rechensysteme umfaßt in erster Linie heterogene, sowohl lokale, regionale als auch globale Rechnernetze 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 Audio-/Video- und Mobilkommunikation.

Forschungsschwerpunkte

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Arbeitsgruppe Telekommunikation und Rechnernetze werden einerseits im Rahmen von Kooperationsprojekten und andererseits im Rahmen von Mitarbeiter-, Gastforscher- und Studenten-Projekten (u.a. Diplom- und Doktorarbeiten) durchgeführt. Auf folgende Forschungsschwerpunkte hat sich unsere Arbeit im Berichtszeitraum konzentriert:

Hochgeschwindigkeits-, Realzeit- und Mobilkommunikation (Koordinator: Dr. K.-D. Heidtmann)

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. In diesem Forschungsschwerpunkt wird daher versucht, einerseits durch vereinfachte Protokolle ("light-weight protocols") und effiziente Implementierungstechniken sowie andererseits durch Einsatz von Vorwärtsfehlerkontrolle, 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 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").

Netz-/QoS-Management, Modellierung, Systembewertung (Koordinator: Dr. H. de Meer)

Kommunikationssysteme sind, insbesondere im multimedialen Kontext, einem zunehmend breiteren Anforderungsprofil ausgesetzt. Neben diskreten sollen auch kontinuierliche Medien unterstützt werden, wobei applikations- und benutzerspezifische Kriterien, die als Dienstgüten bezeichnet werden, 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 adaptive Architektur an, die eine dynamische Rekonfiguration von Protokollen und Netzressourcen erlaubt. Um die dabei anfallenden Rekonfigurationsentscheidungen möglichst gut treffen zu können, ist geplant, Leistungs- und Zuverlässigkeitsmodelle als Bestandteil einer Dienstgütemanagementkomponente vorzusehen.
In diesem Forschungsschwerpunkt wird auch das System PENELOPE (weiter-)entwickelt. PENELOPE ist das erste Softwaretool für Performability-Modellierung und -Analyse, welches Analyse- und Optimierungsalgorithmen vereinigt. Es wird für eine integrierte Berechnung von Leistungsfunktionen und optimalen Kontrollstrategien verwendet.
Weitere FuE-Arbeiten dieses Forschungsschwerpunkts sind gerichtet auf die Analyse (Leistungs-, Zuverlässigkeits- sowie Verläßlichkeitsanalysen) spezieller Klassen von innovativen Kommunikationssystemen (z.B. ISDN/ISPBX, Hochgeschwindigkeitsnetze), von Rechnernetzkopplungen, von anwendungsorientierten Rechnernetzdiensten (z.B. Dateitransfer) und von Parallelrechnern (z.B. Datenflußrechner).

Parallelverarbeitung (Koordinator: Dr. M. Lehmann)

Um die zeitlichen Limitationen sequentieller Verarbeitung zu entschärfen, werden in diesem Schwerpunkt die Möglichkeiten und Grenzen der Parallelverarbeitung von Algorithmen studiert. Für die Experimente wird u.a. die in der Arbeitsgruppe TKRN sowie die an der TU Hamburg-Harburg verfügbare Parallelrechnerkonfiguration (jeweils auf Transputer-Basis) genutzt. 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-, Realzeit- und Mobilkommunikation" Berücksichtigung finden.

Kongreßorganisation

Dr. De Meer (Tagungsorganisationen und Programmausschußvorsitzender):

• Inhaltliche Planung und Vorbereitung der 7th European Simulation Symposium, ESS`95, Erlangen (Oktober 1995)
• Inhaltliche Planung und Vorbereitung der 10th European Simulation Multiconference, Budapest (Juni 1996)
• Inhaltliche Planung und Vorbereitung des Simulations-Weltkongreß, Singapore (September 1997)

• Inhaltliche Planung und Leitung eines Symposiums im Rahmen des ONLINE'94-Kongresses (Hamburg)
• Inhaltliche Planung und Organisation der GI-Jahrestagung GI`94 im Rahmen des IFIP World Computer Congress (Hamburg)
• Inhaltliche Planung und Leitung zweier Symposien im Rahmen der NETWORKS`94-Tagung (Frankfurt)
• Inhaltliche Planung und Leitung eines Symposiums im Rahmen des ONLINE'95-Kongresses (Hamburg)
• Inhaltliche Planung und Leitung eines Symposiums im Rahmen des ONLINE'96-Kongresses (Hamburg)

Preisverleihungen

Prof. Wolfinger:

• Benennung zum Deputy Governor und Member of Board of Governors der American Biographical Institute Research Association (1995)
• Auszeichnung mit dem International Cultural Diploma of Honor (1995)
• Benennung zum Fellow of American Biographical Institute (1996)
• Benennung zum Life Fellow of Internat. Biographical Association (1996)

Wissenschaftliche Zusammenarbeit

• TU Hamburg-Harburg (gemeinsame Diplomandenbetreuung)
• Universität Erlangen-Nürnberg (gemeinsame Buchpublikation)
• TU Dresden (gemeinsame Doktorandenbetreuung)
• CaberNet (European Network of Excellence)
• Duke University, Durham, N.C./USA (gemeinsame Buchpublikation)
• International Computer Science Institute, Berkeley/USA (Forschungsaufenthalt während eines Forschungssemesters im SoSe`96)
• Silesian University, Katowice/Polen (Betreuung eines Gastwissenschaftlers in der AG TKRN, Tempus- Stipendiat)
• Universität Catania, Istituto di Informatica e Telecommunicazioni, Catania/Italien (Vigoni-Programm)
• Universität Messina, Dipartimento di Matematica, Messina/Italien (Vigoni-Programm)

Anwendung in der Praxis

Die FuE-Aktivitäten von TKRN kamen in jüngerer Vergangenheit verstärkt universitätsexternen Institutionen, Unternehmen und Anwendern zugute im Rahmen von gemeinsam betreuten Studien-/Diplomarbeiten (z. B. wurden im vergangenen Jahr vier derartige Arbeiten begonnen oder abgeschlossen).

Weiterbildungsangebote

Tutorials, eingeladene Vorträge u.ä. in den Gebieten "Modellierung, Leistungs-/Zuverlässigkeitsbewertung von Kommunikations- und Rechensystemen", "Mobilkommunikation" sowie "Hochgeschwindigkeitsnetze" wurden in der Vergangenheit bei Tagungen durch Mitarbeiter der Gruppe TKRN (Prof. Wolfinger, Dr. De Meer) übernommen.

Technische Ausstattung

Die Arbeitsgruppe TKRN verfügt über 5 Workstations der Firma Sun (u.a. mit dem PENELOPE-System und mehreren weiteren Modellierungswerkzeugen). Das verfügbare SUN-Cluster wird insbesondere für Lehrveranstaltungen verstärkt durch eine weitere vom Rechenzentrum des FB Informatik ausgeliehene SUN-Workstation. Die genannten Rechner werden zur Zeit vornehmlich zur Leistungs- und Zuverlässigkeitsmodellierung von Rechen- und Kommunikationssystemen benutzt.
Überdies verfügt TKRN über mehrere leistungsfähige Pentium-PCs (unter den Betriebssystemen Windows, LINUX und OS/2). Die PCs werden u.a. als Endsysteme für die Realisierung realzeitorientierter Videokommunikation sowie als Lastgeneratoren (zur Erzeugung zusätzlicher Netzlast) und als Meßmonitoren verwendet.
Für Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Rechnernetzbereich sind folgende lokale Netze vorhanden: Konventionelles Ethernet und Fast-Ethernet, Token-Ring und eine ISDN-Nebenstellenanlage.
Darüber hinaus steht als Parallelrechner ein System aus 12 Transputern in einem PC zur Verfügung.

Ausstattungsmängel

Aufgrund fehlender finanzieller Ausstattung besteht praktisch keine Möglichkeit, den wissenschaftlichen Nachwuchs bei Vortragsreisen oder Veröffentlichungen aus Universitätsmitteln zu unterstützen. Die wissenschaftliche Profilierung, Weiterbildung und Qualifikation ist dadurch erheblich erschwert. Überdies entspricht die Ausstattung der Wissenschaftlerarbeitsplätze mit Arbeitsplatzrechnern nicht dem an anderen Universitäten gängigen Standard.
Erst Ende 1996 konnte durch Beschaffung eines Fast Ethernet-Kommunikationsnetzes sowie akzeptabel leistungsfähiger Endsysteme die seit längerem dringend erforderliche Kommunikationsinfrastruktur für Experimente im Bereich der Hochgeschwindigkeitskommunikation sowie der Realzeitkommunikation realisiert werden. Eine höchst wünschenswerte, ergänzende ATM-Kommunikationsinfrastruktur wurde zwar im Rahmen eines Großgeräteantrags bereits 1995 universitätsintern beantragt, die Beschaffung wurde indes auf unbestimmte Zeit verschoben. Der personelle Ausbau der Gruppe TKRN wird überdies der Breite des Engagements dieser Gruppe in Forschung und Lehre in mehreren für die Informatik (insbesondere Vernetzung im lokalen und globalen Bereich, Mobilkommunikation, innovative Rechnerarchitekturen, System- und Netzmanagement) gegenwärtig und längerfristig zentral wichtigen und sehr praxisrelevanten Teilgebieten keineswegs gerecht.

Drittmittel 1996

Keine Angaben

Forschungsprojekte