Aktuelle Forschungsarbeiten am Fachgebiet Kommunikationsnetze

Präsentation zum Thema: "Aktuelle Forschungsarbeiten am Fachgebiet Kommunikationsnetze"—  Präsentation transkript:

1 Aktuelle Forschungsarbeiten am Fachgebiet Kommunikationsnetze
Prof. Jochen Seitz Fachgebiet Kommunikationsnetze Institut für Informationstechnik

2 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Gliederung Motivation „Ubiquitous Computing“ Projekt „Touristisches Assistenzsystem“ [TAS] Adaption von Multimedia-Strömen Projekt „LAN-integriertes Steuerungssystem für intelligente Gebäudetechnik“ [LISTIG] Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

3 Vernetzung im Informationszeitalter
Daten-basis paketvermitteltes Kommunikationsnetz Multimedia- dienste und Applikation LEO WLL WLAN Coax xDSL ISDN Power Line fiber to the home DAB DVB-T Smart Home Die Telekommunikation wird – unabhängig von den Inhalten – in Zukunft also auf einem paketvermittelten Netz, basierend auf Internet-Technologie, aufsetzen. Die Deutsche Telekom AG wird beispielsweise bis 2010 ihr komplettes Telefonnetz auf IP umstellen. Dieses Netz bietet sowohl festen als auch mobilen Zugang, der immer breitbandiger und leistungsfähiger wird. Die im Netz angebotenen Dienste können überall, zu jeder Zeit von unterschiedlichsten Endgeräten genutzt werden. Die Anbindung von Wohnungen (die so genannte „Last Mile“) kann auf bestehenden kabelgebundenen Techniken aufsetzen oder drahtlose Techniken wie den neuesten Standard WiMAX nutzen. Für die Inhouse-Kommunikation bietet sich eine drahtlose Kommunikation an, die aber möglichst selbstorganisierend sein soll. Darüber hinaus können natürlich bereits verlegte Kommunikationsmedien weiter verwendet werden. Persönliche Nahbereichs-kommunikation zellulare Mobilfunknetze (UMTS, GSM) mobiles Terminal Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

4 Zukunftstrend: Technische Kommunikation
Heute: Telekommunikation zwischen Menschen im Vordergrund Zukünftig: Technische Geräte / technische Systeme kommunikationsfähig Beispiele: Produktionseinrichtungen Tele-Diagnose, Tele-Wartung, Tele-Betrieb Kommunikation in/mit Fahrzeugen u.a. Verkehrstelematik Hausnetze Sicherheit, Haushaltsgeräte-Kommunikation, Heizungssteuerung, usw. Die Telekommunikationstechnik der letzten 150 Jahre war auf den Menschen als Nutzer ausgerichtet. Das gilt auch im Kern für die on-line Nutzung eines PC. In Zukunft wird sich dieses Bild grundlegend ändern. Da immer mehr technische Geräte, Maschinen, Fahrzeuge und komplexere „Verbunde“ von Maschinen (technische Systeme) durch Computer (Mikroprozessoren) überwacht, gesteuert und geregelt werden, ist es nahe liegend, auch die in die Gerätefunktionen eingebetteten Computersysteme (embedded systems) mit Kommunikationsfähigkeit auszustatten. Bereits heute haben in der industriellen Produktion Systeme zur Fernwartung, Ferndiagnose und auch Fernbedienung große Bedeutung erlangt. Viele deutsche mittelständische Maschinenbauunternehmen können so ihre gegebenenfalls weltweit verteilten Produkte, wie Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen usw. fernbetreuen, ohne permanent hochqualifizierte Spezialisten vor Ort oder auf Reisen zu haben. Ein anderer Bereich, in dem technische Kommunikation eine große Rolle spielt, ist der Verkehr. So werden bei Kraftfahrzeugen schon in kurzer Zeit fast 30% des Wertes auf elektronische Einrichtungen entfallen. Weiterhin werden Fahrzeuge ohne dauernde Einwirkung des Fahrers mit anderen Fahrzeugen und der zentralen Verkehrsinfrastruktur kommunizieren. Auch im Privatbereich, z.B. der Haus- und Sicherheitstechnik, spielt technische Kommunikation eine wichtige Rolle. Eine permanente Überwachung des Gesundheitszustands älterer Personen durch medizinische (Fern-) Diagnosegeräte ist ebenfalls in der Diskussion. Die Entwicklung geht voraussichtlich dahin, dass auch für diese Kommunikationsanwendungen das Internet eingesetzt wird. Wenn Milliarden technischer Geräte einen Internetanschluss haben werden, erreicht auch der Umfang des Internet eine neue Größenordnung. Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

5 Trend: Ubiquitous Computing
Allgegenwärtiger Rechnereinsatz „pervasive Computing“ „wearable Computing“ Anpassung der Technik an den Menschen – nicht umgekehrt! Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

6 Trends der Rechnernutzung nach Mark Weiser
Quelle: Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

7 Ubiquitärer Rechnereinsatz
„The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it.“ (M. Weiser, 1991) Jeder Mensch wird kontinuierlich mit einer Vielzahl von (drahtlos kommunizierenden) Computern interagieren, die sich kaum mehr wahrnehmbar in die Umgebung integrieren. Der Mensch muss sich nicht mehr an das Gerät anpassen, sondern das Gerät wird sich an den Menschen anpassen! Was ist mit den Informationen, die bereitgestellt werden? Personalisierte Dienste Angepasste Auswahl und Darstellung der Information Lokationsbezogene Diensterbringung Kontextsensitive Diensterbringung Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

8 Kontextsensitive Diensterbringung
“Context is any information that can be used to characterize the situation of entities (i.e. whether a person, place or object) that are considered relevant to the interaction between a user and an application, including the user and the application themselves.” (A. Dey, 2000) Angepasstes Dienstangebot Erstellung des Dienstangebots anhand von Benutzervorlieben und aktueller Situation, in der sich der Benutzer befindet Optimierte Auswahl eines Diensterbringers Der Dienst steht im Vordergrund und nicht mehr der Server Vereinfachte Auswahl und Inanspruchnahme eines Dienstes Anpassung der Benutzerschnittstelle gemäß dem „ubiquitous Computing“-Paradigma Allerdings Noch keine allgemein anerkannte Definition des Begriffs „Kontext“ Akzeptanzprobleme (Sicherheit, Eingriffsmöglichkeiten, „gläserner Mensch“) Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

9 BMBF-Förderprogramm InnoRegio
1999 startete das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Förderprogramm InnoRegio: Bildung von Innovationsnetzwerken aus den Bereichen Wissenschaft, Bildung, Wirtschaft sowie Verwaltung und Politik, um Wertschöpfung und Wettbewerbsfähigkeit in den Regionen zu erhöhen. Es entstanden 23 thematische Netzwerke, die in vielen, unterschiedlichen Projekten ihre Kernkompetenzen stärken und ausbauen. Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

10 Projekt Barrierefreie Modellregion für den integrativen Tourismus
In Thüringen: „Barrierefreie Modellregion für den integrativen Tourismus“ – InnoRegio-Projekt im Verband Naturpark Thüringer Wald Nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung des barrierefreien integrativen Tourismus in den Thüringer Landkreisen Gotha und Schmalkalden/Meiningen „Barrierefreie Modellregion“, d.h. eine Region, in der Menschen mit gesundheitlichen Einschränkungen bedürfnisgerecht Urlaub machen können TAS ist ein im Januar 2003 gestellter Antrag mit den Projektpartnern sei system engineering GmbH ilmenau Fachgebiet Systemanalyse Fachgebiet Biomechatronik Fachgebiet Kommunikationsnetze Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

11 Entstandene TAS-Infrastruktur
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12 Bestimmung des aktuellen Kontexts
Mittels Tags werden die Positionen der einzelnen Benutzer / Endgeräte bestimmt Mobiles Endgerät sammelt die Informationen, verbindet sie mit zusätzlichen Parametern des Benutzers (z.B. Aussagen über den Gesundheitszustand) und schickt diese an die Leitstelle Die Leitstation wertet diese Kontextinformation aus und korreliert diese mit Umgebungsinformation aus anderen Quellen (Wetter, Verkehrssituation etc.) Mobiles Endgerät Kontext- auswer- tung Tags Zusätzliche Sensoren Leitstelle Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

13 Entstandene Architektur (nach Lewandowska u. a. 2005)
Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

14 Innovative Aspekte bei der Kommunikation
Stets Auswahl der optimalen Kommunikationstechnik Gesicherte Kommunikationsdienstgüte Problem Batterieleistung Problem Netzabdeckung Problem Sicherheit und Verfügbarkeit Kontextsensitivität Kontextabhängiges Routing Kontextsensitiver Notruf Adaption der übertragenen Information an Benutzerpräferenzen an das Endgerät an die verwendete Kommunikationstechnik Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

15 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Vertikaler Handover Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

16 Kontextabhängiges Routing
Spezielle Dienste für Personen mit Behinderung z.B. profilabhängige Wegewahl PDA Laptop Server Internet Router WLAN/Bluetooth Telefonnetz Server Allgemeine Dienste PSTN/IN Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

17 Ziel des Projekts: Information ohne Grenzen
Zugriff auf Informationen an jedem Ort zu jeder Zeit an die aktuelle Situation angepasst die jeweils optimale Kommunikationstechnik nutzend das verwendete Endgerät berücksichtigend auf mich als Endbenutzer zugeschnitten Analog dazu ein Angebot von Diensten unabhängig vom Diensterbringer entsprechend der aktuellen Notwendigkeiten und Interessen mit einfacher Benutzerschnittstelle und mit notwendigen Sicherheitsvorkehrungen Anwendungsbezogene Systementwicklung Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

18 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Berücksichtigung der Fähigkeiten des Endgeräts und des benutzten Netzes Anmeldung des Nutzers Bestimmung der Netzanbindung Bestimmung des Endgerätetyps Speicherung der benutzerbezogenen Daten in Profilen Bei Neuanmeldung Präsentation der zuletzt verwendeten Profilen Prinzipiell: Anpassung des Medienstroms entsprechend dem aktuell eingestellten Profil Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

19 Implementierung mit Videoserver
Benutzerschnittstelle auf iPAQ Vorschlag / Abfrage der Übertragungsrate Sitzung zum Abruf von Videos unter Berücksichtigung eines Profiles Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

20 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Anpassung der Größe Nuke ermöglicht es, dem Benutzer verschiedene Designs zur Auswahl vorzulegen Verzicht auf unnötige Grafiken (Seitenkopf, Blockkopf) Gestaltung der Blockköpfe als einfache HTML-tabellen Wichtigster Unterschied: Auflösung der 3 Spalten Volle Breite des Bildschirms kann genutzt werden  weniger scrollen vertikal, kein scrollen horizontal Für PC / Laptop Für PDA Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

21 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Bildanpassung Größenanpassung der Bilder gemäß Displaygröße auf dem Endgerät Übertragung von Schwarz/Weiß-Bildern, wenn Endgerät kein Farbdisplay hat! Es muss manchmal doch eine Online-Verbindung sein Datenmengen gering halten Skalierung der Bilder ist Notwendig, Skalieren auf Server verringert Datenvolumen 2 mal unterschiedliche Auflösungen, Größenangaben relativ Autor kann für Detailreiche Grafiken mindestgröße vorgeben. Notfalls scrollen Serverseitige Bildanpassung verlangt Bildverarbeitungssoftware auf Server. Gehört nicht unbedingt zu LAMP Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

22 Farb- und Hintergrundanpassung über HTML Filter (I)
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23 Farb- und Hintergrundanpassung über HTML Filter (II)
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24 Darstellungsanpassung durch XML-Transformation
<zutatenliste> <zutat> <menge>ca. 500g</menge> <bezeichnung>Putengulasch</bezeichnung> </zutat> <zutat> <menge>ca. 250g</menge> <bezeichnung>Bandnudeln</bezeichnung> </zutat> "ZUTATENLISTE" => "<table border='box'>", "ZUTAT" => "<tr>", "MENGE" => "<td>", Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

25 Plattform-unabhängige Software?
Reales Beispiel eines Programms für einen Palm-PDA: Bitte zum Starten „5“ drücken! Zusätzliche Abstraktionsebene notwendig Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

26 Mapping der Benutzerschnittstelle
Benutzer- aktion Press „5“ Linker Maus-knopf Sprach- kommando Touch screen „Select Link“ Aktion in der Anwendung Start Game Lade Webseite Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

27 Semantische Kompression (I)
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28 Semantische Kompression (II)
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29 Web-Seiten-Adaption mittels CC/PP
Typo 3 Erkennungsmodul (Ermittlung der Adaptionseigenschaften) Adaptionsmodul (Anpassung der Web-Seite) CC/PP CC/PP = Composite Capabilities/Preferences Profiles Ermittlung der Eigenschaften des mobilen Endgeräts durch Übergabe von Parametern während des Webseiten-Aufrufs Speicherung und Auswertung von Profilen, die von Herstellerfirmen vorgegeben werden Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

30 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Projekt Bautronic Anwendung von Mikrotechniken für Produkt- und Technologieentwicklung, aber auch für neue Dienstleistungen Veränderungen von Zustandskenngrößen (physikalische, bio-chemische und bio-medizinische) in Prozessverläufen im Bereich der Haustechnik und Gebäudeautomatisierung digital erfassen Verarbeiten visualisieren (Interaktion mit dem Nutzer) als Steuersignale zur Verfügung stellen sinnvolle Verbindung von Bauwesen und Mikroelektronik zu BAUTRONIC Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

31 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Projekt LISTIG LAN-integriertes Steuerungssystem für intelligente Gebäudetechnik Anbindung unterschiedlicher Automatisierungskomponenten (durch die FH Jena) Bereitstellung des Steuerungsbasisgeräts (durch Hörmann Funkwerke Kölleda und Desotron Sömmerda) Realisierung der Nutzerkommunikation mit dem Basisgerät (durch FG Kommunikationsnetze) Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

32 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Projektziele Offene Architektur Flexible Konfigurationsmöglichkeiten Integration verschiedener Bussysteme z.B. über Gateways Technik für Smart Buildings Steuer- zentrale Steuer- zentrale Zentrale Steuerung Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

33 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
LISTIG - Basisgerät Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

34 Kontextsensitivität in der Hausautomatisierung
Einfache Integration neuer Geräte und Technologien Angepasste Visualisierung Plausibilitätstests bei Nutzereingaben Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

35 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Funktionsweise U D P T C P T C P Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

36 Visualisierung auf verschiedenen Endgeräten
Völlig verschiedene Endgeräte  verschiedene Visualisierungen notwendig Visualisierungsserver übernimmt die Anpassung empfängt alle Ereignisse und sendet sie weiter an alle registrierten Endgeräte sendet Nutzereingaben an die angesprochenen Objekte Interpretierende Software (Visualisierungsclient) für das Endgerät Vis.-Client C Basisgerät Obj. Obj. Obj. Vsiualisierungs server Vis.-Client B Obj. Vis.-Client A Obj. Obj. Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz

37 Prototypische Implementierung für den Visualisierungsclient
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38 Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz
Was kommt noch? „Alles, das erfunden werden kann, ist erfunden worden.“ Charles H. Duell, American Commissioner of US Office of Patents, 1899 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. J. Seitz