Fortgeschrittene Netzwerktechnologien

11M2005

Master

Deutsch

5.0

nur Wintersemester

1 Semester

Moderne Netze müssen heute äußerst vielfältige Anforderungen erfüllen: Das Internet ist schon lange nicht mehr bloß ein effizientes Datenkommunikationsnetz, sondern eine Plattform für multimediale Dienste mit unterschiedlichen Dienstgüteanforderungen und für vielfältige kommerzielle Anwendungen. Industrielle Netze stellen besondere Anforderungen an die Robustheit, Verfügbarkeit und Echtzeitfähigkeit. Das Internet der Dinge (IoT) erfordert ungeahnt viele Anschlussmöglichkeiten für physikalische und virtuelle Objekte, die miteinander kommunizieren und erzeugt wiederum ganz andere Verkehrscharakteristiken als herkömmliche Dienste. Verschiedene Anwendungsbereiche wie z.B. im Gesundheitswesen, im Straßenverkehr oder zur intelligenten Vernetzung in Systemen zur Energieerzeugung (Smart Grids) erhöhen die Heterogenität der Anforderungen weiter, denen moderne Netze genügen und die sie zugleich möglichst effizient erfüllen müssen. 

Im Modul „Fortgeschrittene Netzwerktechnologien“ werden aktuelle Anforderungen an IP-basierte Netze betrachtet und daraus fortgeschrittenere Konzepte, mit denen diese im Umfeld von leitungsgebundenen Technologien für lokale Netze und IP-basierten Netzen erbracht werden können, abgeleitet. Dazu gehören Aspekte wie z.B. die Dienstgüteunterstützung (Quality of Service) in IP-basierten Netzen und in Layer 2 Netzen, Redundanzkonzepte, die Realisierung der Echtzeitfähigkeit in Industrial Ethernet Systemen oder auch in Time-Sensitive Networks, die Signalisierung für multimediale Anwendungen in IP-basierten Netzen oder Konzepte zur Netzwerkvirtualisierung. 

1. Kommunikationsbedarf und Anforderungen an IP-basierte Netze in aktuellen Kommunikationsszenarien (z.B. in IP-basierten Multimedia-Netzen, in industriellen Netzen in Produktionsumgebungen, im Internet of Things)
2. Dienstgüteunterstützung (Quality of Service, QoS) in IP-basierten Netzen
3. Konzept der verbindungsorientierten Paketübermittlung am Beispiel des MPLS
4. Redundanzkonzepte zur Erhöhung der Verfügbarkeit in lokalen Netzen (z.B. Spanning Tree Protokolle, Layer-2-Multipathing Konzepte)
5. Besondere Anforderungen durch zeitkritische Daten an Ethernet-Technologien (z.B. Echtzeitfähigkeit in Industrial Ethernet Technologien, Time Sensitive Networking (TSN))
6. Architekturen und Protokolle für Next Generation Networks, insbesondere Protokolle zur Signalisierung (SIP) und für den Transport von zeitkritischen Daten (RTP);
7. Grundkonzepte der Netzwerkvirtualisierung (z.B. Network Function Virtualization, Software Defined Networking)
8. Einführung in IoT-Technologien (Internet der Dinge)

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

• mündliche Prüfung oder
• Klausur

Klausur oder mündliche Prüfung nach Wahl der/des Lehrenden

Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung

Mündliche Prüfung: siehe Allgemeiner Teil der Prüfungsordnung

Vorlesung Kommunikationsnetze bzw. Grundkenntnisse TCP/IP-basierter Netze und Protokolle

Die Studierenden erweitern ihr Wissen über IP-basierte Netze über die Basisfunktionalität hinaus um aktuelle Konzepte zur Dienstgüteunterstützung, Redundanz und Signalisierungsmöglichkeiten für multimediale Netze. Sie verstehen die unterschiedlichen Anforderungen an die Kommunikation in multimedialen und industriellen Szenarien und kennen Protokolle und fortgeschrittene Netztechnologien zu deren Umsetzung.

Die Studierenden vertiefen ihr Wissen über IP-basierte Netze hinsichtlich Redundanz, Dienstgüteunterstützung, Echtzeitfähigkeit und Signalisierungsmöglichkeiten: Sie verfügen über ein detailliertes Wissen zur Dienstgüteunterstützung in multimedialen Netzen und über Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von fortgeschrittenen Ethernet- und IP-basierten Netztechnologien in multimedialen Einsatzszenarien und Industrieumgebungen. Sie können zudem unterschiedliche Ansätze von Industrial Ethernet Technologien und Time Sensitive Networks (TSN) zur Realisierung von Echtzeit-Anforderungen  diskutieren und für den jeweiligen Einsatzzweck bewerten. Sie verstehen unterschiedliche Ansätze zur redundanten Auslegung von Ethernet-basierten LANs, können die Architektur der Next Generation Networks beschreiben und deren Signalisierungsabläufe mit Hilfe von SIP erklären. Sie kennen die Grundkonzepte der Netzwerkvirtualisierung.

Die Studierenden können die Anforderungen an die Kommunikation in unterschiedlichen Umgebungen hinsichtlich Performance, Redundanz, Dienstgüte und Signalisierungsmöglichkeiten analysieren und mögliche Lösungsansätze und geeignete Netzkonzepte für unterschiedliche Kommunikationsszenarien hinterfragen. Sie können Möglichkeiten und Risiken des Einsatzes unterschiedlicher Technologien abschätzen und neue Entwicklungen hinsichtlich ihrer Eignung für unterschiedliche Einsatzzwecke evaluieren.

Die Studierenden können anwendungsspezifische Netzkonzepte und Lösungsstrategien für den Einsatz Ethernet- und IP-basierter Netze in unterschiedlichen Szenarien gestalten. Sie sind in der Lage,  Dienstgütemechanismen in IP-basierten Netzen geeignet zu dimensionieren. Sie können die Eignung unterschiedlicher Konzepte, Netzwerktechnologien und Netzwerkarchitekturen für unterschiedliche Einsatzzwecke bewerten und darauf basierend geeignete Konzepte und Technologien für diese Anwendungsszenarien identifizieren und auswählen.

Die Studierenden beherrschen das spezifische Fachvokabular der betrachteten Gebiete und sind in der Lage, die spezifischen Anforderungen eines Einsatzszenarios hinsichtlich der Performance-, Dienstgüte- und Redundanzanforderungen präzise zu beschreiben, technologiespezifische Rahmenbedingungen zu diskutieren und Lösungsstrategien für ein spezifisches Problem darzustellen.

• Roer, Peter

• Roer, Peter
• Tönjes, Ralf