Dynamische Auswahl von Verbindungswegen
zur optimalen Nutzung des mobilen Internets

Motivation

Für die Datenübertragung im mobilen Umfeld hat sich eine Vielzahl verschiedener Übertragungstechnologien mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften und Anwendungsgebieten etabliert. Mobile Endgeräte wie Notebooks, PDAs oder Mobiltelefone sind heutzutage oftmals in der Lage über verschiedene Übertragungswege zu kommunizieren (z.B. UMTS, GSM, WLAN oder Bluetooth). Allerdings lassen sich die daraus entstehenden Möglichkeiten derzeit nicht wirklich auszunutzen. Der Nutzer ist bei der Wahl des Netzzugangs auf sich alleine gestellt und muss selbst herausfinden welche Wege zur Verfügung stehen. Dabei ist es ihm in der Regel aber nicht möglich zu überschauen, wie gut die aktuelle Verbindungsqualität ist oder welcher Weg die Anforderungen der zu benutzenden Anwendungen bestmöglich erfüllt. Kommt dann auch noch hinzu, dass sich der Nutzer sich beispielsweise im Fahrzeug befindet und mit einer hohen Geschwindigkeit fortbewegt, ist es für ihn vollends unmöglich zu überblicken wann welcher Übertragungsweg verfügbar ist und wie lange die Verbindung bestehen bleibt.

Genau an dieser Stelle setzt das Projekt „Muxer“ an. Ziel ist es dem Benutzer die Entscheidung für oder gegen einen Übertragungsweg abzunehmen, um so auch in heterogenen Kommunikationsumgebungen mit wechselnder Verfügbarkeit verschiedener Übertragungstechnologien eine optimale und durchgängige Kommunikation zu ermöglichen. Dabei sollen aber nicht nur die aktuellen Eigenschaften der jeweils verfügbaren Wege berücksichtigt werden, um dann jenen mit der höchsten Signalstärke zu wählen, sondern auch Benutzerpräferenzen, Anwendungsanforderungen und Kontextinformationen. Die Ergebnisse aus diesem Forschungsvorhaben sollen dazu beitragen, die Nutzbarkeit und Effizienz von mobilem Internet zu verbessern. Dabei profitiert der Nutzer insofern, als dass er nicht mehr selbst entscheiden muss, welcher Übertragungsweg für seine Daten gewählt wird. Außerdem ergibt sich für den Nutzer auch bei starker Variabilität der örtlichen Verfügbarkeit und Qualität einzelner Übertragungswege, der Eindruck einer durchgehenden Kommunikationsverbindung.

Forschungsschwerpunkte

Die Forschungsfragestellungen mit denen wir uns im Rahmen von Muxer beschäftigen, umfassen folgende Gebiete:

• Anwendungsspezifischer Wechsel von Kommunikationspfaden

  Grundlage für dynamische Auswahl von Kommunikationspfaden ist die Möglichkeit zur Laufzeit einer Verbindung den Übertragungsweg der Daten möglichst nahtlos zu wechseln. Im Rahmen von Muxer erarbeiten wir eine Architektur, die es ermöglicht für jede Anwendung individuelle Kommunikationspfade auszuwählen und dynamisch zwischen Kommunikationstechnologien mit z.T. stark unterschiedlichen Eigenschaften zu wechseln.

• Parallele Datenübertragung über verschiedenartige Kommunikationssysteme

  In bestimmten Fällen kann es vorkommen, dass die Anforderungen einer Anwendung nicht von einem der verfügbaren Kommunikationssysteme erfüllt werden kann. In diesem Fall soll es möglich sein die Daten auf verschiedene Wege aufzuteilen und so die Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Die besondere Herausforderung liegt in diesem Szenario darin, dass die verschiedenen Wege unter Umständen stark heterogene Eigenschaften aufweisen, was sich auf die internen Protokollmechanismen zur Fluss- und Staukontrolle auswirkt.

• Strategien zur dynamischen Auswahl von Netzen

  Die Kernfragestellung im Rahmen von Muxer sind die Strategien zur individuellen Auswahl von Übertragungswegen für einzelne Anwendungen. Wir suchen nach geeigneten Verfahren und Parametern, die es erlauben über den bestgeeigneten Übertragungsweg zu entscheiden. Dabei nicht nur einfach Entscheidungen für oder gegen einen einzelnen Übertragungsweg getroffen, sondern es wird im Entscheidungsprozess auch berücksichtigt, ob eventuell eine Kombination verschiedener Wege sinnvoll wäre. Die Wissensbasis für den Entscheidungsprozess wird zusätzlich mit Kontextinformationen angereichert, um den Entscheidungsprozess zu optimieren. In den Entscheidungsprozess fließen daher nicht nur harte Kriterien wie die benötigte Bandbreite, die zulässige Verzögerung oder die Qualität der Verbindung zur nächsten Basisstation ein, sondern auch weiche Kriterien, die sich zunächst nicht mit konkreten Zahlen bemessen lassen.

Studentische Arbeiten

Titel	Art	Betreuer	Status
Dynamische Bewertung von heterogenen Übertragungswegen bezüglich der Aspekte Durchsatz und Übertragungszeit	Bachelorarbeit	Dr. Sven Lahde	abgeschlossen
Globale Aggregation und Optimierung von anwendungsspezifischen Entscheidungen zur dynamischen Auswahl von Netzen	Bachelorarbeit	Dr. Sven Lahde	abgeschlossen
Mehrwegeübertragung in heterogenen Kommunikationsumgebungen	Masterarbeit	Dr. Sven Lahde	abgeschlossen
Unterbrechungstoleranz als Metrik für Dynamische Netzauswahl	Diplomarbeit	Dr. Sven Lahde	abgeschlossen
Transport Layer Handover for Heterogenous Communication Systems	Diplomarbeit	Dr. Sven Lahde	abgeschlossen
Entwurf einheitlicher Bewertungskriterien für heterogene Kommunikationssysteme	Studienarbeit	Dr. Sven Lahde	abgeschlossen
Überwachung von Link-Eigenschaften heterogener Kommunikationssysteme	Studienarbeit	Dr. Sven Lahde	abgeschlossen
Untersuchung und Vergleich von Ansätzen zur Handoverunterstützung auf verschiedenen Protokollschichten	Studienarbeit	Dr. Sven Lahde	abgeschlossen
Integration von Mechanismen zur dynamischen Auswahl von Verbindungswegen in die IBR-DTN Implementierung des Bündelprotokolls	Bachelorarbeit	Dr. Sven Lahde, Dr. Johannes Morgenroth	abgebrochen

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HiWi Stellen

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Projektmitglieder

Name	EMail	Telefon	Raum
Prof. Dr.-Ing. Lars Wolf	wolf[[at]]ibr.cs.tu-bs.de	+49 531 3913288	138
Dr. Sven Lahde	lahde[[at]]ibr.cs.tu-bs.de

Veröffentlichungen

• Sven Lahde and Lars Wolf: Dynamic Network Selection for Robust Communications - Why Disruption Tolerance Matters, in Proceedings of The 4th ACM International Workshop on Mobility in the Evolving Internet Architecture (MobiArch), Krakow, Poland, Juni 2009 (LW09, BibTeX)
• Sven Lahde, Michael Doering and Lars Wolf: Dynamic Transport Layer Handover for Heterogeneous Communication Environments, in Computer Communications, Jg. 30, Nr. 17, Seite 3232-3238, Elsevier, November 2007 (LDW07, BibTeX)

Weitere Fragen

Für weitere Fragen könnt ihr euch an Dr. Sven Lahde wenden.