Veranstaltungen zum Studienschwerpunkt "Kommunikationssysteme und Rechnernetze"

Modellierung und Analyse von Kommunikationsnetzen und Verteilten Systemen
Multimedia-Kommunikation in Hochgeschwindkeitsnetzen
Mobilkommunikation und Mobile Computing
Grundbausteine der Internet-Kommunikation

Beschreibung der Lehrveranstaltungen

Modellierung und Analyse von Kommunikationsnetzen und Verteilten Systemen

Inhalt

Gegenstand der Lehrveranstaltung sind die quantitativen Aspekte der Leistungsbewertung komplexer verteilter technischer Systeme, z.B. von Telekommunikationsnetzen, die als Ergebnis eines abstrakten systemtheoretischen Modelles und seiner relevanten Modellparameter mit Hilfe stochastischer Methoden bestimmt werden. Sie dienen neben der Systemanalyse der Vorhersage von Leistungsmerkmalen, z.B. von Nutzungsgrad, Durchsatz, Warte-, Antwort- und Zwischenankunftszeiten von Nachfrage-, Personen- oder Datenflüssen in diesen technischen Systemen. Solche Vorhersagen können in wirtschaftlichen ebenso wie in technischen Entscheidungsprozessen der System- und Netzgestaltung von großer strategischer Bedeutung sein.
Die Lehrveranstaltung beschäftigt sich zunächst mit der mathematisch-systemtheoretischen Beschreibung moderner Telekommunikationsnetze und anderer verteilter Systeme mit Hilfe elementarer Systemmodelle der Verkehrstheorie. Sie stellt anschließend die Methoden und Verfahren der Modellbildung von Betriebsmittelverwaltungs- und –verteilungsprozessen bereit. Dabei bedient sie sich des reichhaltigen Methodenspektrums der angewandten Wahrscheinlichkeitstheorie, der Theorie stochastischer Prozesse, der Warteschlangen- und Petri-Netz-Theorie sowie der Statistik.
Das Hauptziel der Veranstaltung besteht in der Vermittlung von Grundkenntnissen der Nachrichtenverkehrstheorie sowie im Erwerben methodischer Fähigkeiten zur einfachen Leistungsanalyse von Telekommunikationsnetzen und verteilten Systemen. Die Anwendung der vorgestellten Modelle und Methoden wird anhand von Übungsaufgaben realitätsnaher Systemausschnitte veranschaulicht.

Literaturempfehlungen

A. O. Allen: Probability, Statistics, and Queueing Theory with Computer Science Applications. Wiley, 1990.
G. Bolch: Leistungsbewertung von Rechensystemen mittels analytischer Warteschlangenmodelle. Teubner, 1989.
G. Bolch, S. Greiner, H. de Meer, K. S. Trivedi: Queueing Networks and Markov Chains. Wiley, 1998.
R. B. Cooper: Introduction to Queueing Theory. North-Holland, 2nd edition, 1981.
B. R. Haverkort: Performance of Computer Communication Systems - A Model-Based Approach. Wiley, 1998.
L. Kleinrock: Queueing Systems, Volume I: Theory. Wiley, 1975.
L. Kleinrock: Queueing Systems, Volume II: Computer Applications. Wiley, 1975.
V. G. Kulkarni: Modeling and Analysis of Stochastic Systems. Chapman and Hall, 1995.
D. A. Menasce, V. A. F. Almeida, L. W. Dowdy: Performance by Design. Prentice Hall, 2004.
R. Nelson: Probability, Stochastic Processes, and Queueing Theory - The Mathematics of Computer Performance Modeling. Springer, 1995.
M. Schwartz: Broadband Integrated Networks. Prentice Hall (Pearson POD), 1996.

Multimedia-Kommunikation in Hochgeschwindigkeitsnetzen

Inhalt

Ausgehend von den Grundlagen der Datenkommunikation werden in dieser weiterführenden Lehrveranstaltung die Netzwerkarchitektur, die vermittlungstechnische und Protokoll-Struktur und das Verkehrsmanagement moderner Hochgeschwindigkeitsnetze für neueste Echtzeit- und Multimedia-Anwendungen besprochen. Die zur Abwicklung derartiger Kommunikationsbeziehungen mit ihrer Zusicherung von Dienstgüte-Merkmalen erforderlichen neuen Übermittlungsarchitekturen auf der Basis des Asynchronous Transfer Mode sowie des TCP/IP-Protokollstapels werden in der Veranstaltung vorgestellt. Im Mittelpunkt stehen neben leistungsfähigen Anschlusstechnologien auf leitungsgebundenen Medien, neue Transport- und Dienstgüte-Architekturen im Kernnetz, wie Intserv, Diffserv sowie MPLS und GMPLS. Außerdem werden die Fortentwicklung des IPv4 durch IPv6 sowie von TCP, z.B. TCP-ECN und andere optimierte Varianten, vorgestellt. Ferner werden die schnelle Paketvermittlung und das Routing in IP-Netzen mit Dienstgüte-Unterstützung und der Einsatz neuer Betriebsmittel- und Verkehrsmanagement-Verfahren, z.B. Speicherverwaltungsalgorithmen wie RED, RIO und Schedulingalgorithmen wie WFQ, angesprochen. Darüber hinaus werden typische Anwendungen des Multimedia-Internet der 2. Generation wie WWW, Voice-over-IP und Medien-Streaming skizziert.
Die Fortführung durch Praktika, Hauptseminare und Diplomarbeiten ist möglich und eine wichtige Zielsetzung dieser Lehrveranstaltung.

Literaturempfehlungen

Kurose, J., Ross, K.W.: Computernetzwerke – ein Top-Down-Ansatz mit Schwerpunkt Internet, Pearson Studium, München, 2002
Kurose, J.F., Ross, K.W.: Computer Networking, A Top-Down Approach Featuring the Internet, Pearson Addison-Wesley, 2nd ed., 2002
Krishnamurthy, B., Rexford, J.: Web Protocols and Practice, Addison-Wesley, 2001
McDysan, D.E., Spohn, D.L.: ATM – Theory and Application, McGraw-Hill, New York, 1998
Stallings, W.: ISDN and Broadband ISDN with Frame Relay and ATM, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1995
Stevens, R.: TCP/IP Illustrated, Vol. I, Addison-Wesley, 1994
Tanenbaum, A. S.: Computernetzwerke, Pearson Studium, München, 4. Aufl., 2003

Mobilkommunikation und Mobile Computing

Inhalt

Die Lehrveranstaltung stellt die grundlegenden Techniken der Mobilkommunikation und des Mobile Computing vor. Es werden relevante Standards, Systemarchitekturen und Realisierungen sowie aktuelle Forschungs- und Entwicklungstrends diskutiert. Aufgrund des großen Umfanges des Themengebietes kann die Lehrveranstaltung nur exemplarisch die wichtigsten Aspekte jener drahtlosen mobilen Kommunikationssysteme darlegen, welche derzeit den stärksten Wachstumsmarkt darstellen und in naher Zukunft alle Gesellschaftsbereiche durchdringen werden. In der Veranstaltung stehen die Systemaspekte der Netz- und Dienstearchitketuren mobiler Kommunikationssysteme im Vordergrund.

Im einzelnen werden behandelt

drahtlose Übertragungsverfahren
Medienzugriffsprotokolle
Scheduling-Verfahren für drahtlose Netze
Handover-Verfahren
Mobile IP
TCP-Anpassungen
drahtlose LANs (802.11, HIPERLAN, Bluetooth)
GSM und GPRS
UMTS
Wireless ATM
Voice over IP
Anwendungen (Wireless Application Protocol etc.)
Mobilitätsmanagement
Implementierungsaspekte
ausgewählte Aspekte der Messung, Modellierung, Planung und des Netzmanagements

Literaturempfehlungen

Schiller, J.: Mobilkommunikation, Pearson Education, München, 2. Aufl., Mai 2003
Walke, B.: Mobile Radio Networks, John Wiley & Sons, Chichester, 2002
Walke, B.: Mobilfunknetze und ihre Protokolle, Teubner Verlag, Wiesbaden, 3. Aufl., 2001
Perkins, C.E.: Mobile IP - Design Principles and Practices, Addison-Wesley Longman, 1998
Castro, J.P.: The UMTS network and radio access technology, John Wiley & Sons, Chichester, 2nd ed., 2003

Grundbausteine der Internet-Kommunikation

Inhalt

Nach einer Einführung in die theoretischen Grundlagen der kommunikationstechnischen Problemstellungen zu den Themengebieten
Grundlagen der Internet-Kommunikation, IP-Netze mit einem
Verbindungssegment, Routing in IP-Netzen, Transportprotokolle in
IP-Netzen bzw. optionaler Module wie Echtzeit-Kommunikation in
IP-Netzen erfolgt die praktische Umsetzung des erworbenen Wissens
durch vorgegebene Laborübungen zur Internet-Kommunikation in
Kleingruppen.

Weitere Laboraufgaben zu aktuellen Forschungsfragen im
"Future Generation Internet" werden bei Bedarf in die Lehrveranstaltung
integriert. Details werden in der Vorlesung angekündigt.
Eine aktuelle Liste der bearbeiteten Themen der Lehrveranstaltung wird in
der Vorlesung bereitgestellt.

Literaturempfehlungen

zu den Grundlagen:

J. Liebeherr, M. Elzarki: Mastering Networks, An Internet Lab Manual, Pearson Education, Boston, 2004.

zu einzelnen weiterführenden Arbeitspaketen:

Kurose, J., Ross, K.W.: Computernetzwerke – ein Top-Down-Ansatz mit Schwerpunkt Internet, Pearson Studium, München, 2008 .
Tanenbaum, A. S.: Computernetzwerke, Pearson Studium, München,4. Aufl., 2003.
Sikora, A.: Technische Grundlagen der Rechnerkommunikation,Fachbuchverlag Leipzig, 2003.
Leon-Garcia, A., Widjaja, I.: Communication Networks, McGraw-Hill, Boston, 2nd ed. 2004.
Badach, A.: Voice over IP - Die Technik, Carl Hanser Verlag,München, 2. Aufl., 2005.
Flaig, G., u.a.: Internet-Telefonie, Open source Press, München,2006.