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Modul (6 Credits)

Methods of Real-time Networking

Name im Diploma Supplement
Methods of Real-time Networking
Verantwortlich
Voraus­setzungen
Siehe Prüfungsordnung.
Workload
180 Stunden studentischer Workload gesamt, davon:
  • Präsenzzeit: 60 Stunden
  • Vorbereitung, Nachbereitung: 90 Stunden
  • Prüfungsvorbereitung: 30 Stunden
Dauer
Das Modul erstreckt sich über 1 Semester.
Qualifikations­ziele

Die Studierenden

  • kennen die Bedeutung, grundlegende Methoden und wichtige Anwendungen der Leistungsbewertung von Echtzeit-Kommunikationsnetzen.
  • kennen die typischen Mechanismen und Schedulingverfahren in Echtzeit-Kommunikationsnetzen und können deren Wirkungsweise mit dem Netzwerkkalkül in der Min-Plus Systemtheorie erklären.
  • kennen die Grundlagen deterministischer Kommunikationsnetze
  • kennen ausgewählte Methoden und Werkzeuge zur Messung in realen Echtzeit-Kommunikationsnetzwerken.
  • sind in der Lage die erarbeiteten Verfahren gegeneinander abzugrenzen, problemspezifisch geeignete Methoden auszuwählen, auf typische Fragestellungen anzuwenden und relevante Schlussfolgerungen zu ziehen.
Praxisrelevanz

Die Vorlesung Methods of Real-time Networking (MRN) behandelt die Modellierung und Leistungsbewertung von Echzeit-Kommunikationsnetzen. Der Schwerpunkt liegt auf aktuellen Analysemethoden mit denen ein grundlegendes Verständnis der Leistungsfähigkeit sowie eine Basis zur Planung, Optimierung und Weiterentwicklung von Echtzeit-Kommunikationsnetzen vermittelt wird. Bedeutung und Implikationen der einzelnen Theorien werden an Beispielen mit Schwerpunkt auf Industrienetze und Fahrzeugvernetzung erläutert. Neben den analytischen Methoden gibt die Vorlesung eine Einführung in die Messung in realen oder prototypischen Systemen und Testumgebungen.

Prüfungs­modalitäten

Zum Modul erfolgt eine modulbezogene Prüfung in der Gestalt von einer mündlichen Prüfung (in der Regel 20-40 Minuten) oder Klausur (in der Regel 90 Minuten). Die genauen Prüfungsmodalitäten werden in den ersten Vorlesungswochen festgelegt.

Vom Dozierenden wird zu Beginn der Veranstaltung festgelegt, ob die erfolgreiche Teilnahme an der Übung (mind. 50% der Übungspunkte) als Prüfungsvorleistung Zulassungsvoraussetzung für die Modulprüfung ist. Bestandene Prüfungsvorleistungen haben nur Gültigkeit für die Prüfungen, die zu der Veranstaltung im jeweiligen Semester gehören.

Verwendung in Studiengängen
  • LA-Info-GyGe-Ma-2014Wahlpflichtbereich Informatik 1.-3. FS, Wahlpflicht
  • Mathe-Ma-2013Anwendungsfach "Informatik"weitere Informatik-Module1.-4. FS, Wahlpflicht
  • SNE-Ma-2016Wahlpflichtbereich1.-3. FS, Wahlpflicht
  • TechMathe-Ma-2013Anwendungsfach "Informatik"weitere Informatik-Module1.-4. FS, Wahlpflicht
  • WiInf-Ma-2010WahlpflichtbereichWahlpflichtbereich II: Informatik, BWL, VWLWahlpflichtmodule der Informatik1.-3. FS, Wahlpflicht
Bestandteile
Name im Diploma Supplement
Methods of Real-time Networking
Anbieter
Lehrperson
SWS
2
Sprache
deutsch
Turnus
unregelmäßig
maximale Hörerschaft
unbeschränkt
Abstract

Die Vorlesung Methods of Real-time Networking behandelt die Modellierung und Leistungsbewertung von Echzeit-Kommunikationsnetzen. Der Schwerpunkt liegt auf aktuellen Analysemethoden mit denen ein grundlegendes Verständnis der Leistungsfähigkeit sowie eine Basis zur Planung, Optimierung und Weiterentwicklung von Echtzeit-Kommunikationsnetzen vermittelt wird. Bedeutung und Implikationen der einzelnen Theorien werden an Beispielen mit Schwerpunkt auf Industrienetze und Fahrzeugvernetzung erläutert. Neben den analytischen Methoden gibt die Vorlesung eine Einführung in die Messung in realen oder prototypischen Systemen und Testumgebungen. Über die gängigen Verfahren und ihre Anwendungen hinaus werden in der Vorlesung ausgesuchte Aspekte aktueller Forschungsfragen vertieft.

Lehrinhalte
  • Verkehrsregulierung und Systembeschreibung: Verkehrsregulatoren, deterministische Verkehrsmodelle, deterministische und empirische Einhüllende, deterministische Dienstkurven
  • Dienstgarantien und Deterministische Leistungsschranken
  • Min-plus Systemtheorie: Min-Plus Faltung, Grundlagen von Min-Plus Operatoren
  • Netzwerke mit mehreren Eingängen und Ausgängen: Min-plus matrix algebra
  • Netzwerkscheduling: Priortitätsscheduling, Earliest-Deadline-First, SCED, WFQ
  • Einführung in die stochastische Datenverkehrsmodellierung
  • Time Sensitive Networks, Scheduling mit isochronem Datenverkehr, Credit-based Scheduling
  • Anwendungen: Real-time Ethernet for robotic and on-board vehicular networks
  • Instrumentierung, Netzwerkmessung, Datenratenabschätzung in vernetzten Systemen
Literaturangaben
  • Folienskript der Vorlesung und Artikelkopien nach Bedarf
  • C.S. Chang: “Performance Guarantees in Communication Networks”, Springer
  • J.-Y. Le Boudec, P. Thiran: „Network Calculus: A Theory of Deterministic Queuing Systems for the Internet“, Springer LNCS 2050
  • A. Kumar, D. Manjunath, J. Kuri: "Communication Networking: An Analytical Approach", Morgan Kaufmann
  • A. M. Law, W. D. Kelton: Simulation, Modeling and Analysis", McGraw Hill, 3rd Ed.
didaktisches Konzept

Vorlesung mit interaktiven Elementen und integrierten Programmiereinheiten.

Hörerschaft
Vorlesung: Methods of Real-time Networking (WIWI‑C1182)
Name im Diploma Supplement
Methods of Real-time Networking
Anbieter
Lehrperson
SWS
2
Sprache
deutsch
Turnus
unregelmäßig
maximale Hörerschaft
unbeschränkt
Lehrinhalte

In der Übung werden sowohl formale Aspekte als auch praktische Inhalte aus der Vorlesung vertieft. Hier werden Modelle und Analysen von Echtzeitnetzen erstellt. Theoretische Grundlagen werden in Form analytischer Aufgaben vertieft.

Literaturangaben

siehe Vorlesung

didaktisches Konzept

In der Übung werden die erlernten Konzepte angewendet. Die vorgegebenen praxisnahen (teilweise bewerteten) Problemstellungen erlauben den Studierenden in selbständiger Arbeit Netzmodelle zu erstellen. Die Ergebnisse der Modelle und Analysen werden gemeinsam besprochen und vertieft. Theoretische Aspekte werden in Form von Diskussionen wissenschaftlicher Publikationen bzw. Vorrechenbeispiele vertieft.

Hörerschaft
Übung: Methods of Real-time Networking (WIWI‑C1183)
Modul: Methods of Real-time Networking (WIWI‑M0917)