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Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel

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INHALTE

Studentische Arbeiten

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Mobilkommunikation

Thema

Entwicklung eines hybriden Ansatzes zur Planung und Optimierung von IP-basierten 3G-Netzwerken

Typ:
Diplomarbeit
Betreuer:
Dipl.-Ing. René Böringer
Bearbeiter:
René Scheibe
Status:
abgeschlossen
Abstract:
Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung der physikalischen Positionen von 3G-Netzwerkelementen (Konzentratoren, RNCs, SGSNs) und deren Vernetzung. Hierbei sind mehrere Optimierungskriterien wie Kosten, Linkdelay und Netzwerklänge zu berücksichtigen. Da das Problem NP-schwer ist, wird eine Approximation basierend auf Simulated Annealing verwendet. Es wird gezeigt, dass durch eine einfache zufalls- als auch distanzbasierte Heuristik zur Linkmanipulation bereits brauchbare Ergebnisse erzielt werden können. Die Untersuchungen ergeben zudem, dass die erzeugten Topologien noch immer sternförmigen Charakter besitzen und ein Node B-Chaining nicht zu erkennen ist.

Thema

Ressourcenoptimierung bei UMTS-Funksystemen - Java-Applet und Untersuchungen

Typ:
Projektseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Dr.-Ing. Florian Liers
Bearbeiter:
Steffen Schmidt
Jan Zwanziger
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

E-Learning für Mobilkommunikationssysteme

Typ:
Projektseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Bearbeiter:
Tobias Rossbach
Philipp Schleizer
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

Cross-layer-Optimierung bei Mobilkommunikationssystemen

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Bearbeiter:
Anett Baumbach
Tim Langner
Status:
abgeschlossen
Abstract:
Es ist bekannt, dass die Leistung mobiler Einheiten unter der Variabilität drahtloser Netzwerke leidet, denn das heutige ISO-OSI Schichtenmodell ist nicht an die Gegebenheiten drahtloser Netze angepasst. Durch Cross-Layer-Interaktionen im Protkollstack kann eine bessere Leistung bei der Nutzung von drahtlosen Netzen erzielt werden. Diese Arbeit soll einen Überblick darüber geben, welche Informationen in den Schichten zur Verfügung stehen und welche Parameter durch Cross-Layer-Interaktionen beeinflusst werden könnten. Sie gibt außerdem einen Überblick über schon existierende Cross-Layer-Designs und -Architekturen und beschreibt auch die Nachteile die im Zusammenhang mit Cross-Layer-Optimierung auftreten. Als Fazit der Arbeit zeit sich, dass es zwar schon viele Ideen und veröentlichte Cross-Layer-Architekturen gibt, sich jedoch die meisten von ihnen auf spezielle Szenarien beschränken oder nur ausgewählte Datenübertragungen
betrachten (z.B Videostreams). Trotzdem ist der Aufwand und die Forschung, welche in dieser Richtung betrieben wird, der richtige Weg, um eine besser Interoperabilität zwischen
kabelgebundenen und kabellosen Netzwerken zu errreichen.

Thema

Lastverteilung in gemischten UMTS/GSM/WLAN-Systemen

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Dr.-Ing. Florian Liers
Bearbeiter:
Torsten Born
Frank Lohse
Tobias Prüger
Status:
abgeschlossen
Abstract:
Der erstellte CRRM-Algorithmus genügt vielen der angestrebten Ziele, die an ihn gestellt wurden. Zu seinen Features zählen die verschiedenen Mobiletypen, ein Mobilitätsmodell zur Betrachtung der Bewegung der Mobilen, ein Call-Managementsystem zur Eventbehandlung und ein Funksystem, welches die Möglichkeiten für Handover, Dropping und Blocking enthält.
Der CRRM-Simulator wurde in JAVA implementiert und bietet ein leicht verständliches Userinterface, die Möglichkeit die Kernwerte und –funktionen des Algorithmus abzuändern sowie eine Log-Funktion.

Thema

Ressourcenoptimierung bei UMTS-Funksystemen - Entwicklung neuer Algorithmen

Typ:
Projektseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Dr.-Ing. Florian Liers
Bearbeiter:
Sylvia Dobrunz
Andre Geissler
Status:
abgeschlossen
Abstract:
Für die RRC-Zustandsverwaltung wurde ein regelungstechnischer Ansatz implementiert. Der dynamische Algorithmus gliedert sich in 3 Abschnitte: Dropping, Blocking und CAC-Anpassung. AbhÄangig von der Anzahl der gedroppten Mobilen wird der CAC-Wert der knappen Ressource gesenkt. Damit werden mehr anfragende Mobilen geblockt und Ressoucen fÄur aktive Mobilen reserviert. Der CAC-Wert soll maßgeblich zur Verbesserung der Droppingrate beitragen.
Bei der Simulation stellte sich heraus, dass die Droppingrate bei Überschreitung einer statisch, definierten, maximalen Droppingrate plÄotzlich weiter steigt. Diese Erhöhung der Droppingrate ist beim Entfallen der CAC-Anpassung nicht aufzufinden. In diesem Fall sprechen die Simulationsergebnisse für den Einsatz dieses Verfahrens, da die Droppingrate konsequent niedriger als bei den anderen hier erwähnten Verfahren ist.
Wie zuvor erwartet steigt die Blockierungsrate. Im Vergleich mit dem statischen und dem dynamischen Verfahren verhält sich der prozentuale Wert der geblockten Mobilen wie erwartet und liegt über den Werten der beiden anderen Lösungswege.
Die Call-Setup-Time ist sowohl beim statischen Verfahren, als auch beim Simplex, kürzer. Der Grund hierfür liegt in der kurzen Verweildauer der Mobilen in den einzelnen
ZustÄanden, bei der Verwendung des regelungstechnischen Ansatzes. Zusammenfassend konnten Verbesserungen der Droppingrate gegenüber der Wahl statischer Timeouts
und des dynamischen Ansatzes mittels Simplex gemessen werden. Dafür müssen allerdings erhöhte Blockingraten und eine schlechtere Call-Setup-Time in Kauf genommen
werden.

Thema

Integration von Quality of Service (RSVP), Sicherheit (AAA) und Mobilität (MIFA)- (in Bearbeitung)

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Dr.-Ing. Ali Diab
Bearbeiter:
Lu Cai
Stefanie Streichardt
Yi Zhang
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

Implementierung von RSVP im Wireless Internet Labor

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Dr.-Ing. Ali Diab
Bearbeiter:
Alexander Grotkopp
Micheal Menges
Steffen Schmidt
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

MBMS - ptp- vs. ptm-Optimierung mittels Java-Applet

Typ:
Projektseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Bearbeiter:
Matthias Köhler
Maik Luxa
Christoph Schellnack
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

Recherche zur Modellierung des High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) Kanals bei UMTS

Typ:
Projektseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Dr.-Ing. Florian Liers
Bearbeiter:
Matthias Köhler
Maik Luxa
Christoph Schellnack
Status:
abgeschlossen
Abstract:
Diese Ausarbeitung besch¨aftigt sich mit dem High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA), einem paketbasierten Datendienst im WCDMA-Downlink in UMTS, der unter idealen Bedingungen Datenraten von bis zu 14,4 Mbps erreicht. Beschrieben wird dessen Funktionsweise sowie Mechanismen und Neuerungen die für HSDPA Verwendung finden. Insbesondere auf Modifikationen in der Architektur (MAC-hs) und Datenübertragung (AMC) sowie die Einführung neuer Funkkanäle (HS-DSCH) und Mechanismen zur Übertragungswiederholung
(hybrid-ARQ) wird dabei eingegangen. Im zweiten Teil wird
ein Modell zur Bestimmung des Ressourcenverbrauchs und der effektiven Datenrate von HSDPA vorgestellt. Dabei werden Einflussfaktoren wie die Anzahl aktiver Mobile und die Funkbedingungen berücksichtigt.

Thema

UMTS Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS)

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Bearbeiter:
Lu Cai
Yi Zhang
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

QoS in hybriden Netzen

Typ:
Studienarbeit
Betreuer:
Dipl.-Ing. René Böringer
Bearbeiter:
Alexander Grotkopp
Status:
abgeschlossen
Abstract:
Sowohl im eigenen Netz als auch über die Netzgrenzen hinaus wird die Qualitätssicherung (QoS) der Datenübertragung zunehmend wichtiger, vor allem im Hinblick auf Echtzeitdienste und die zunehmende Mobilisierung. Die ersten Schritte auf diesem Gebiet wurden bereits durch die Einführung der QoS-Protokolle in den jeweiligen Datennetzen getan. Auch gibt es schon einige Ideen wie man einen qualitativ hochwertigen Datentransfer durch mehrere Netze
bewerkstelligen kann. In dieser Arbeit wurden zwei Möglichkeiten vorgeschlagen Quality of Service (QoS) in hybriden Netzen umzusetzen. Leider können nach wie vor einige Probleme der netzübergreifenden Kommunikation nur bedingt als gelöst angesehen werden. So kommt es zum Beispiel grundsätzlich zu einer Überreservierung von Ressourcen, so dass zu Gunsten der Übertragungsqualität Bandbreite in den Netzknoten verschenkt wird. Außerdem lassen sich auf Grund der unterschiedlichen Arbeitsweisen der Netze einige Parameter schlecht oder gar nicht abschätzen, wodurch es bei ungünstigem Verkehrsaufkommen durchaus zu Verletzungen der QoS-Vereinbarungen kommen
kann.

Thema

Optimale Platzierung von Ankerpunkten in Telekommunikationsnetzen - Am Beispiel von I-MPLS

Typ:
Diplomarbeit
Betreuer:
Dipl.-Ing. René Böringer
Bearbeiter:
Florian Liers
Status:
abgeschlossen
Abstract:
Die wachsenden Teilnehmerzahlen in den Mobilkommunikationssystemen und gleichzeitig steigende Anforderungen an die Dienstgüte der Funkzugangsnetze erfordert ein leistungsfähiges Mobilitätsmanagement innerhalb eines Mobilfunknetzes. Dies gilt insbesondere für
paketorientierten Netze, die eine große Zahl von permanent verbundenen, mobilen Endgeräten bedienen und verwalten müssen. Eine geschickte Platzierung der Mobilitätsfunktionalität innerhalb eines Funkzugangsnetzes beschleunigt den Signalierungsvorgang für bestimmte Handover und reduziert damit die Wahrscheinlichkeit für einen
Paketverlust. Allerdings verzögern die Mikromobiltätskomponenten, die sogenannten Ankerpunkte, die normale Paketweiterleitung. Dies erhöht zum einen die Verzögerung des Nutzdatenverkehrs und zum anderen verlangsamt es die Signalisierungvorgänge von Handovern, die nicht an den Vorteilen der Mikromoblitätsfunktionalität partizipieren können. Die Diplomarbeit stellt eine Methode vor, mit der es erstmalig möglich, ist eine optimale Platzierung der Mikromoblitätsfunktionalität für ein bestehendes Telekommunikationsnetz zu berechnen. Die Modellierung erfolgt anhand der Topologie des Netzes und seinen Verkehrsdaten. Die Optimierung berücksichtigt die Dauer der Signalierungsvorgänge für die Handover und die Verzögerung des Nutzdatenverkehrs. Der gesamte Optimierungsprozess wurde für das Optimierungstool TRIAS der Firma IDEO Laboratories automatisiert und ist insbesondere auch auf große Telekommunikationsnetze anwendbar. Als Beispiele kommen reale Netzwerke mit mehr als 350 Knoten zum Einsatz. Die Validierung der Optimierung erfolgte über den Netzwerksimulator NS2 und das neue Mikromobilitätsprotokoll I-MPLS. Die Diplomarbeit untersucht darüber hinaus die Sensibilität des optimalen Ergebnisses bezüglich einer Veränderung der Verkehrsdaten und Optimierungsparameter. Aufgrund der festgestellten Wichtigkeit einer solchen Analyse werden verschiedene lokale und globale Sensibilitätsgrößen definiert bzw. vorgestellt.

Thema

Alternative Routingprotokolle zur Performanceverbesserung in MPLS-Netzen

Typ:
Studienarbeit
Betreuer:
Dipl.-Ing. René Böringer
Bearbeiter:
Veronika Windpassinger
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

Sicherheit und QoS mit Mobile IP

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Dr.-Ing. Ali Diab
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

QoS mit Mobile IP

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Dr.-Ing. Ali Diab
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

Untersuchung der Interaktion von MobileIP mit RSVP im Wireless-Internet-Labor

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Dr.-Ing. Ali Diab
Status:
abgeschlossen
Abstract:

Thema

Analyse und Simulation von HSDPA und RRC-Algorithmen auf UMTS Systemebene

Typ:
Diplomarbeit
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Mitschele-Thiel
Dr.-Ing. Florian Liers
Bearbeiter:
Philipp Schleizer
Status:
abgeschlossen
Abstract:
In der Arbeit wird zunächst der am Fachgebiet entwickelte
Simulator CARMA, der zum Vergleich von Algorithmen zur Verwaltung von Radioressourcen, insbesondere dem Wechsel von RRC-Zuständen bei UMTS dient, um HSDPA erweitert. Teil der Erweiterung stellt unter anderem eine Schnittstelle für Scheduling-Algorithmen dar. Anschließend werden
die Auswirkungen auf die bereits implementierten Algorithmen, vor allem bezüglich Verbindungsaufbauzeiten und erzielbarem Datendurchsatz, untersucht. Darüberhinaus wird ein neuer, skalierbarer Algorithmus auf Basis einer genetischen Heuristik implementiert.

Thema

Recherche und praktischer Vergleich verschiedener Methoden für einen netzwerkbasierten Bootvorgang

Typ:
Hauptseminar
Betreuer:
Dipl.-Inf. Holger Kärst
Bearbeiter:
Knut Schäfer
Mario Schild
Status:
abgeschlossen
Abstract:
Recherche und praktischer Vergleich verschiedener Methoden für einen netzwerkbasierten Bootvorgang


Moderne Computernetzwerke stellen mit dem Voranschreiten der Technik, der Anzahl und Vielfalt der angeschlossenen Geräte immer größere Anforderungen an die Administration.
In einem großen Unternehmen kann sich die Zahl der verbundenen Geräte schnell auf einige hundert belaufen.
Die Kosten pro Einzelplatz werden dabei unverhältnismäßig groß, da jedes System separat installiert, konfiguriert und gewartet werden muss. Bei einer sehr komplexen und weitreichenden Struktur solcher Netze ist es deshalb ausschlaggebend, die Möglichkeiten einer Kosteneinsparung, Steigerung der Sicherheit und Senkung der Fehleranfälligkeit zu nutzen. Von Vorteil wäre zum Beispiel eine administrative, welche all diese Bereiche weitgehend bündelt.
In den letzten Jahren hat sich eine Technologie entwickelt, welche unter dem Namen Diskless bekannt geworden ist. Es handelt sich dabei um Computer, die über keine fest eingebauten Datenträger verfügen. Da diese Geräte nun keine Möglichkeit haben, ein Betriebssystem zu speichern, müssen sie sich dieses von einer anderen Quelle beschaffen.
Das hierbei angewandte Verfahren, ein Betriebssystem über das Netz von einem entfernten Gerät zu laden und auszuführen, trägt den Namen Netzwerk-Boot.
Es ist leicht zu erkennen, dass diese Möglichkeit mannigfaltige Vorteile gegenüber lokalem Booten bietet. Unter anderem können durch die zentrale Datenhaltung und Softwareverwaltung, ähnlich wie bei einem einzelnen System, quasi beliebig viele Arbeitsplätze ohne erwähnenswerten Mehraufwand parallel administriert werden. Beim nächsten Neustart booten diese nun automatisch mit der aktuellsten Version der Systemdateien. Gleichzeitig kann durch Netzwerk-Boot der Hardwareaufwand und die Ausfallwahrscheinlichkeit jedes einzelnen Arbeitsplatzes verringert werden. An dieser Stelle könnte jeweils mindestens eine Rechnerkomponente(z.B. eine Festplatte und das Diskettenlaufwerk)eingespart werden. Weitergehend könnte man auch günstigere leistungsschwächere)Rechnerkomponenten einsetzen, die eben nur noch die nötige Leistung zur Dateneingabe und -ausgabe, aber eben nicht mehr zur Datenverarbeitung besitzen.
Heutige Zukunftsvisionen einiger Softwarefirmen gehen bereits soweit, gar den privaten Rechner zu Hause von zentralen, möglicherweise firmeneigenen Servern über das Internet, zu booten und mit der jeweilig nötigen Software zu versorgen. Zu erwähnen bleibt noch, dass, anders als das Internet, moderne Firmennetzwerke bereits heute über die nötigen Datenübertragungsraten verfügen, um für Netzwerk-Boot von aktuellen Betriebssystemen keinen möglichen Engpass darzustellen.
Im Laufe der Zeit haben sich nun bis heute verschiedene Standards des Booten vom Netzwerk herauskristallisiert, die weitverbreitet in Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung zur technischen Anwendung kommen. Gegenstand dieser Arbeit soll es im Folgenden sein, vier dieser bekanntesten Möglichkeiten zu beschreiben, miteinander zu vergleichen und dabei etwaige Vor- und Nachteile aufzuzeigen.
Folgende Technologien finden nun in dieser Arbeit Beachtung:


Eine der ältesten Entwicklungen ist NetBoot. Besitzt ein Rechner einen Intel-kompatiblen Prozessor, so kann er mit Hilfe von Netboot ohne Festplatte oder Diskette gestartet werden. Auf Basis des Internetprotokolls TCP/IP werden die Standardprotokolle BootP, DHCP und TFTP genutzt, um ein Linux, ein FreeBSD oder auch eine DOS/Windows-Variante zu starten.


Eine weitere Möglichkeit bietet Etherboot. Hierbei handelt es sich um ein freies Softwarepaket, mit dessen Hilfe sich BootROMs erstellen lassen, um eine breite Auswahl verfügbarer Betriebssysteme zu booten. Auch hier wird das Internetprotokoll TCP/IP genutzt, um über die Protokolle DHCP und TFTP zu booten.


Eine dritte Technologie ist unter dem Namen Preboot Execution Environment (kurz PXE) bekannt. Es handelt sich um eine Entwicklung von Intel und Systemsoft. Diese Spezifikation setzt auf die Protokolle IP, UDP, DHCP und TFTP.


Novell ist mit seinen Remote Program Load (kurz RPL) ebenfalls in den Bereich des Netzwerk-Boot vorgedrungen. Das Konzept basiert auf der Idee, eine Bootdiskette von einem NetWare-Rechner zu beziehen.