piwik-script

English Intern
    Lehrstuhl für Informatik III

    Echtzeitübertragung mit Time-Sensitive Networking

    Im Rahmen des Seminars "Aktuelle Entwicklungen zukünftiger Internet-Strukturen (NGN)"

    Vergabe der Themen

    Die diesjährige Themenvergabe erfolgt mit Hilfe eines Bewerbungsverfahrens. Hierbei wird, falls mehrere Studierende sich für das gleiche Thema bewerben, Ihr Motivationsschreiben sowie Ihr Inhaltskonzept berücksichtigt. Nach Abschluss der Bewerbungsfrist werden Sie per Mail über die Ergebnisse informiert. Bitte beachten Sie, dass wir innerhalb des Verfahrens ausschließlich über Ihre Stud-Mail-Adresse mit Ihnen kommunizieren.

    Bewerbung für ein Seminar

    Dieses Semester bieten wir unten stehende Seminarthemen an. Bei Interesse können Sie sich bis zum 18. April 2021 per Mail direkt bei den unten angegebenen Assistenten*innen bewerben. Wenn nicht anders angegeben, sind die Seminare sowohl für den Bachelor- als auch den Master-Studiengang geeignet. Eine Übersicht über die Anzahl der Bewerbungen pro Thema finden Sie hier

    Ihre Bewerbung in PDF-Form sollte 1 bis 1,5 DIN-A4-Seiten lang sein und folgende Informationen beinhalten:

    • Name, Stud-Mail-Adresse, Studienfach und Fachsemester
    • Name des gewünschten Themas
    • Ein Motivationsschreiben, weshalb Sie dieses Thema untersuchen möchten
    • Ein grobes Konzept über den Inhalt, den Sie in diesem Seminar betrachten und den anderen Studierenden vermitteln möchten

    Nachdem Sie Ihre Bewerbung abgeschickt haben, tragen Sie sich bitte in die oben genannte Umfrage für das entsprechende Thema ein. Nur wenn Sie beides getan haben (Bewerbung per Mail + Eintragung in die Umfrage) wird Ihre Bewerbung berücksichtigt.

    Themen

    Der Themenblock Time-Sensitive Networking (TSN) beschäftigt sich mit der Implementierung und dem Einsatz von Mechanismen für deterministische Übertragung in Ethernet-Netzwerken. Das bedeutet, dass durch Reservierung von Netzwerkressourcen oder durch genaues Scheduling der Übertragungen feste Garantien eingehalten werden können. Dies beinhaltet 0% Paketverlust durch Überlast, sowie feste obere Grenzen für maximale Latenz und für Latenzvariation (Jitter).

    Diese Technologien sollen Bus-Systeme (CAN, PROFIBUS, ...) mit geringer Bandbreite ablösen, sowie die vielen existierenden Technologien (AFDX, PROFINET, EtherCAT, ...) vereinheitlichen. Prominente Use-Cases für TSN beinhalten Industrielle Automatisierung (Industrie 4.0) und Netzwerke im Fahrzeug (In-Vehicle Communication), welche Sensoren, Aktoren und Logik-Controller verknüpfen. Die Standardisierung der Shaper und Scheduler ist weitgehend abgeschlossen, aber deren Anwendung und Konfiguration ist noch ein aktuelles Forschungsthema.

    Dieses Seminar soll einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik geben, die wichtigsten Herausforderungen und Lösungsansätze beschreiben, und auch einige Zusammenhänge erläutern. Zu Beginn des Seminars wird eine Einführungsveranstaltung stattfinden, in der ein kurzer Überblick und erste Zusammenhänge zur Orientierung während der Arbeit erläutert werden.

    Als übergreifende Quellen für die meisten Arbeiten eignen sich die Seite der TSN-Arbeitsgruppe, sowie ein Übersichtsartikel. Für einige Themen werden weitere, spezifischere Quellen gestellt. Es wird erwartet, dass Teilnehmer eigenständig weitere Recherchen durchführen.

     

    1. Latenzgarantien in Ethernet - Überblick und Herausforderungen (Betreuer: Alexej Grigorjew)
      • Welche Ziele verfolgen TSN-Switches im Vergleich zu Standard Ethernet? An welchen Szenarien orientieren sich die Anforderungen?
      • Berechnungen von Latenzschranken: Zentrale und Verteilte Ansätze, Herausforderungen dabei
      • Unterschiede zwischen globalen und lokalen Informationen
    2. Latenzberechnung in Statischen Netzwerken (Betreuer: Alexej Grigorjew)
      • Allgemein: Einordnung, Voraussetzungen, Grenzen, Optimierungsmöglichkeiten
      • Grundsätzliche Strategien zur Latenzbestimmung in statischen Netzwerken
      • Beispiele
    3. Synchrone Mechanismen: TAS und CQF (Betreuer: Nicholas Gray)
      • Erläuterung der Mechanismen Time-Aware Shaper und Cyclic Queuing and Forwarding
      • Unterschiede der Mechanismen und in der Anwendung, Beispiele
      • Diskussion: Optimierungspotenzial, Komplexität, Abhängigkeiten
    4. Asynchrone Mechanismen: CBSA und ATS (Betreuer: Florian Metzger)
      • Erläuterung der Mechanismen Credit-Based Shaper und Asynchronous Traffic Shaping
      • Unterschiede der Mechanismen und in der Anwendung, Beispiele
      • Diskussion: Flexibilität, Implementierungsaufwand der Hardware, Jitter
    5. TSN Control Plane und Komplementäre Mechanismen (Betreuer: Stefan Geißler)
      • TSN Konfiguration und Reservierungsprozess: Protokoll, Informationen, Anforderungen
      • Weitere Mechanismen: Filter und Frame Preemption
      • Diskussion: Reservierung der Ressourcen vs. Granularität der Hardware
    6. Redundanz und Frame Replication and Elimination for Reliablity (FRER) (Betreuer: Nicholas Gray)
      • Zweck zusätzlicher Redundanz, trotz Reservierung
      • Unterschiedliche Arten der Redundanz
      • FRER-Standard: Frame Replication and Elimination for Reliability
    7. SDN und TSN (Betreuer: Stefan Geißler)
      • Erläuterung des Konzepts Software-Defined Networking
      • Gemeinsame Architektur und Synergien der Konzepte
      • Schnelle Umsetzung durch Rapid Prototyping
    8. Was kommt nach Layer 2? (Betreuer: Florian Metzger)
      • Echtzeitgarantien über mehrere Netzwerke hinweg, Interoperabilität
      • IETF DetNet Gruppe zur Standardisierung von Layer 3
      • Ausblick, weitere Mechanismen und mögliche Use-Cases: 5G, Carrier Networks, Virtuelle Controller in der Cloud

    Hinweise

    Trotz der aktuellen Einschränkungen des Lehrstuhlalltags wird das Seminar im Sommersemester stattfinden. Den Ablauf und aktuelle Termine finden sie im dazugehörigen WueCampus-Kursraum, in den Sie von ihrem*r Betreuer*in eingeladen werden.

    Das Seminar wird als Blockseminar abgehalten. Die einzelnen Vortragstermine werden während des Semesters im WueCampus und per Mail angekündigt.

    Teilnehmende des Seminars müssen rechtzeitig auf ihre*n Betreuer*in zugehen, um das Thema mit ihm*ihr zu besprechen. Wir legen sehr großen Wert auf einen professionellen Vortrag. Dazu zählen sowohl der Inhalt als auch die Art der Präsentation sowie das Vortragen.

    Die Seminarteilnehmenden müssen sich selbstständig in ihr Thema einarbeiten und einen didaktisch gut aufbereiteten Vortrag von 25 bis 30 Minuten ausarbeiten. Material zur Vorbereitung stellt der*die Betreuer*in. Er*Sie steht für Fragen zur Verfügung. Eine weiterführende Literaturrecherche wird ggf. erwartet. Die schriftliche Ausarbeitung des Themas ist laut Prüfungsordnung verpflichtend.

    Wir erwarten etwa zwei Wochen vor dem offiziellen Vortragstermin einen Probevortrag, der dazu dient den Vortrag zu üben und zu verbessern. Manche Betreuer*innen haben Dienstreisen und andere Termine, sodass sie zeitlich gebunden sind. Daher muss der Termin rechtzeitig mit dem*der Betreuer*in abgestimmt werden. Wir erwarten, dass sich die Teilnehmenden für den Probevortrag vorbereiten und ihren Vortrag vorher mit Mitstudierenden mehrfach üben. Etwaiges Feedback der Mitstudierenden sollte eingearbeitet werden.

    Vortragende, die keinen angemessenen Vortrag bis zu ihrem finalen Vortragstermin vorbereitet haben, werden auf das kommende Semester verwiesen. Eine kurzfristige Verschiebung der Vortragstermine ist leider nicht möglich. Es besteht Anwesenheitspflicht bei allen Terminen für die Teilnehmenden. Die Anwesenheit wird kontrolliert.