Prof. Dr.-Ing. Georg Carle
Leiter des Lehrstuhls für "Netzarchitekturen und Netzdienste"
Forschungsschwerpunkte
Internet-Instrumentierung und Tarifierung
Die Forschungen in diesem Bereich konzentrieren sich auf das Problem, eine skalierbare Messinfrastruktur für das Internet zu entwickeln. Da sich bisherige Metering-Komponenten durch unzureichende Leistungsfähigkeit und Flexibilität auszeichnen, müssen neuartige Metering-Komponenten entwickelt werden. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit soll durch Sampling-Algorithmen und durch Aufteilung der Messfunktionalität zwischen mehrere Netzkomponenten erzielt werden. Eine Erhöhung der Flexibilität, unter anderem zur Erfassung anwendungsspezifischer Daten, soll über eine modulare Architektur mit dynamisch ladbaren Komponenten erzielt werden. Architekturelle Erweiterungen dienen dem Ziel, Metering in Interdomain-Szenarien zu ermöglichen, sowie spezifische Lösungen für Anwendungen zur Tarifierung und Abrechung, zur Überprüfung von Dienstgütevereinbarungen, zum Verkehrsmanagement sowie zur Sicherheitsüberwachung (Intrusion detection) zu entwickeln.
Die erwarteten Ergebnisse sind von hoher Relevanz für Internet Service Provider und Hersteller von Internet-Komponenten, weshalb neben öffentlichen Fördermitteln auch Drittmittelprojekte mit Dienstanbietern und Herstellern geplant werden.
Architektur von Netzknoten und aktive Netze
Die Arbeiten in diesem Bereich befassen sich mit innovativen Lösungen zur Realisierung neuer Funktionalität in Netzknoten. Zur Erzielung anwendungsspezifischer oder nutzerspezifischer Funktionalität sollen aktive Netzknoten eingesetzt werden, bei denen vom Netzadministrator oder sogar von einzelnen Nutzern Programmcode für spezifische Ausführungsumgebungen dynamisch geladen werden kann. Die damit erzielte Flexibilität lässt sich unter anderem zur schnellen Einführung von Diensten, sowie zur Realisierung neuer Dienste mit anwendungsspezifischen Merkmalen nutzen.
Folgende Anwendungen aktiver Netztechnologien sollen untersucht und weiterentwickelt werden: Steuerung von Dienstgüteunterstützung, aktive Pufferverwaltung, anwendungsspezifische Datenadaption, Multicast-Unterstützung, Caching, Netzmanagement, aktive Fehlerkontrolle für Audio und Video-Kommunikation, sowie dynamische Erzeugung und Anpassung neuer Dienste (Service Creation).
Ziel der praktischen Arbeiten soll die Realisierung einer Aktiven Netzplattform für mobile und stationäre Endgeräte einschließlich einer Demonstration dieser Plattform in einem hierfür aufzubauenden aktiven Netzlabor sein. Das Labor soll sowohl Open-Source-basierte Netzelemente (Linux, FreeBSD) als auch mit Hardware unterschiedlicher Hersteller umfassen. Damit soll eine Interoperabilität mit herkömmlicher Netztechnologie nachgewiesen werden, sowie die qualitativen Steigerungen eines optimalen Zusammenspiels von Anwendung und Netz validiert werden.
Die Möglichkeiten, die Aktive Netztechnologie als Bestandteil des Next Generation Internet eröffnet, lassen zahlreiche Drittmittelprojekte erwarten. Mit einer derartigen Technologie lassen sich zahlreiche neue Dienste mit bisher nicht möglicher Flexibilität realisieren und eine Integration von Instrumentierung, Netzmanagement, sowie anwendungs- und benutzerspezifische Beeinflussung von Datenströmen im Netz erzielen.
Mobile gesicherte Kommunikation
Ziel dieser Arbeiten ist es, Mechanismen für Netzknoten und Endgeräte zu entwickeln bzw. anzupassen, die eine sichere und zuverlässige Kommunikation mit nahtlosem Übergang zwischen unterschiedlichen Zugangsnetzen ermöglichen und sich für eine kommerzielle Diensterbringung eignen.
Im Mittelpunkt der Betrachtung stehen All-IP-Netze der vierten Generation mit Authentifizierung, Autorisierung, Accounting (AAA) sowie Interworking zu Mobilfunknetzen der dritten Generation (UMTS).
Hierbei soll Multimedia-Kommunikation unterstützt werden unter Berücksichtigung der spezifischen Einschränkungen eines mobilen Szenarios, und zwar fehleranfällige Kommunikation über drahtlose Verbindungen sowie die eingeschränkte Systemressourcen (Verarbeitungsleistung, Speicherkapazität) mobiler Endgeräte. Zur Qualitätssicherung sollen heterogene Lösungen zur Dienstgütesicherung betrachtet werden, die Dienstgütemechanismen gemäß der lokalen Netzgegebenheiten in den unterschiedlichen Bereichen der Netzen einsetzen und auf diese Weise zu einer effizienten Sicherung der Dienstgüte entlang der gesamten Ende-zu-Ende Verbindung führen können.
Im Bereich Sicherheit sind folgende Aspekte zu berücksichtigen:
- Dienstsicherheit : Um Mißbrauch von Diensten und Ressourcen zu vermeiden, werden Komponenten für Authentifizierung, Autorisierung und Accounting (AAA) der Benutzer eingesetzt.
- Datensicherheit : Zur Realisierung sicherer Kommunikation über öffentlichen IP-Netzen ist eine enge Integration von Sicherheitsmechanismen mit den IP-basierten Mobilitäts- und Kommunikationskomponenten erforderlich. Hierzu sollen Integrationsszenarien vorgeschlagen, untersucht und implementiert werden.
- Netzsicherheit : In diesem Kontext sollen Ansätze zur Abwehr von Angriffen sowie die Einflüsse von Firewalls untersucht werden.
Die Arbeiten in diesem Bereich sind für Betreiber öffentlicher und privater Netze sowie für Hersteller von Komponenten für diese Netze von großer Bedeutung.
Internet-basierte Audio und Video-Dienste
Die Arbeiten in diesem Bereich konzentrieren sich darauf, interaktive Audio- und Video-Anwendungen (IP-Telefonie, Video-Streaming) unter Berücksichtigung ihrer spezifischen Anforderungen auf effiziente Weise in Netzen mit unterschiedlichen Netztechnologien und nicht einheitlicher Netzadministration zu unterstützen. Hierzu sollen Mechanismen zur Übertragung von Audio- und Videodaten über IP-Netze entwickelt und für spezifische Szenarien optimiert werden. Die netzseitigen Mechanismen umfassen Verfahren zur Sicherung der Dienstqualität sowie zur Ermittlung aktueller Qualitätsparameter (Verlustrate, Verzögerung). Außerdem sollen Lösungen zur Steuerung der Audio- und Videoströme unter Verwendung von Internet-basierten Signalisierungsprotokollen (RTSP, SIP) entwickelt werden.
Durch Mechanismen zur Ratenadaption und zur Fehlerkontrolle bei Sender, Empfänger und in ausgewählten Netzknoten soll eine verbesserte Qualität einschließlich optimierter Paketierung, Pufferung und Wegewahl ermöglicht werden. Außerdem sollen Lösungen entwickelt werden zur Verteilung von Multimediadaten an Empfänger, die mit unterschiedlicher Datenrate an das Internet angebunden sind.
Die erwarteten Ergebnisse erlauben eine Verbesserung der Qualität für den Endnutzer bzw. eine bessere Skalierbarkeit, und sind damit von hoher wirtschaftlicher Relevanz.
Medizin-Telematik
Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen Telekommunikations-Technologien zur sicheren Übertragung von Echtzeit-Datenströmen (Video/Bild/Messdaten). Diese Technologien lassen sich in unterschiedlichen Telemedizin-Szenarien nutzen. Die Technologien umfassen Übertragung, Bearbeitung und Speicherung der Echtzeit-Datenströme.
Themengebiete:
- Heterogene Netztechnologien : Zur Realisierung spezifischer Telemedizin-Szenarien müssen unterschiedliche Netztechnologien (Hochgeschwindigkeitsnetze, Mobilkommunikationsnetze einschließlich UMTS und WLAN) auf geeinete Weise kombiniert werden.
- Sicherheit : Sicherheitsmechanismen sind von zentraler Bedeutung für die Telemedizin und müssen an die spezifischen Szenarien angepasst werden. In repräsentativen Szenarien beinhaltet dies die Verschlüsselung von patientenbezogenen Daten, die Authentifizierung der Benutzer sowie die Überprüfung der Autorisierung von Zugriffen.
- Dienstqualität : Telemedizin benötigt die Unterstützung von Dienstgüte (Quality of Service, QoS) bei der Übertragung der Echtzeit-Datenströme, wobei existierende Ansätze an spezifische Telemedizin-Szenarien angepasst werden müssen. Die benötigten Mechanismen umfassen Reservierung, Adaption sowie messtechnische Überwachung der Qualitätsparameter.
- Automatisierte Konfiguration : Autokonfigurations-Mechanismen eignen sich zur Beherrschbarkeit der Kommunikationselemente in realen Telemedizin-Szenarien und zur Auflösung von Zielkonflikten zwischen Sicherheit und Dienstqualität.
- Rechtliche Aspekte : Der erfolgreicher Einsatz von Telemedizin erfordert bei Entscheidungen zum Einsatz spezifischer Technologien die geeignete Würdigung der rechtlichen Aspekte (Datenschutz, technische Möglichkeiten zur Überwachung und Aufzeichnung von Behandlungen etc.).