Studentische Arbeiten

Diese Masterarbeit begibt sich auf die ehrgeizige Reise, eine avantgardistische Musikstreaming=Anwendung zu konzipieren, zu gestalten und zu implementieren, die die digitale Musikkonsumlandschaft revolutionieren soll. Das zentrale Thema dreht sich um die Schaffung einer ausgeklügelten und nutzerzentrierten Plattform, die nicht nur als Kanal für das Musikstreaming dient, sondern auch modernste Algorithmen des maschinellen Lernens wie K-means für die Gruppierung der Nutzer auf der Grundlage ihrer Favoritenliste und Apriori für die Empfehlung von Songs für jede Nutzergruppe integriert, um den Nutzern ein personalisiertes und bereicherndes Hörerlebnis zu bieten. Der Datensatz wurde synthetisch aus SongID und iframes der einzelnen Songs erstellt. Die treibende Kraft hinter dieser Innovation ist die Notwendigkeit, die Beschränkungen herkömmlicher Musik-Streaming-Anwendungen zu überwinden und insbesondere die Herausforderung anzunehmen, den Nutzern relevante und maßgeschneiderte Inhaltsvorschläge zu bieten. Die zentrale technologische Innovation, die in dieser Forschung zum Einsatz kommt, ist die Integration eines Content Delivery Network (CDN) mit PlanetScale und Render. In Anbetracht der globalen und dezentralisierten Natur der Internetnutzer gewährleistet das CDN eine schnelle und zuverlässige Verteilung der Inhalte und ermöglicht den Nutzern den nahtlosen Zugriff auf die Musikstreaming-Anwendung von jedem geografischen Standort aus. Diese Infrastruktur verbessert nicht nur die Zugänglichkeit, sondern trägt auch zu einer Verringerung der Latenz bei, wodurch Pufferungsverzögerungen verringert werden und ein unterbrechungsfreies und angenehmes Musikstreaming-Erlebnis garantiert wird. In dieser Arbeit wird der Schwerpunkt auf die sorgfältige Bewertung der Auswirkungen des CDN auf die Gesamtleistung der Anwendung gelegt, wobei Metriken wie Latenzzeit, Seitenladezeit und Benutzerzufriedenheit auf der Grundlage der Absprungrate untersucht werden, um die Wirksamkeit des CDN bei der Verbesserung der globalen Zugänglichkeit zu bewerten. Entscheidend für die Forschung ist die Integration von Algorithmen des maschinellen Lernens für Song-Empfehlungen. Die Modelle des maschinellen Lernens fungieren als intelligente Kuratoren, die komplexe Muster im Nutzerverhalten entschlüsseln, um präzise und relevante Musikvorschläge zu unterbreiten und so das Engagement und die Zufriedenheit der Nutzer zu steigern. Die Erkenntnisse der Studie können in künftige Entwicklungen von Musik-Streaming-Plattformen einfließen, indem sie für einen nutzerzentrierten Ansatz und den strategischen Einsatz neuer Technologien in der sich ständig weiterentwickelnden Landschaft des digitalen Unterhaltungskonsums plädieren, indem sie die Rendering-Latenz der Anwendung verringern.

Aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile wie Flexibilität, Skalierbarkeit, massive Objektkonnektivität usw., die speziell auf die Bedürfnisse von Industrieumgebungen zugeschnitten sind, werden 5G-Campusnetze für die Industrie zunehmend attraktiv. Allerdings ist der Antrag für den Betrieb eines solchen 5G-Campusnetzes sehr komplex und kostspielig. Ziel dieser Masterarbeit war es daher, verschiedene Netzwerksimulatoren zu untersuchen und einen auszuwählen, in dem eine Simulation durchgeführt und ausgewertet wird, um die Frage zu beantworten, unter welchen Randbedingungen ein 5G-Campus-Netzwerk sehr gut für die IoT-Umgebung geeignet ist und, mehr noch, wo es Nachteile oder Einschränkungen gibt. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein 5G-Campusnetz für IoT-Anwendungen mit einer Kapazität von 100 IoT-Geräten mit Hilfe des OMNeT++-Netzwerksimulators simuliert und anschließend die Leistung dieses Campusnetzes anhand definierter Parameter - Anzahl der IoT-Gateways, Paketgröße und Frequenzband - beurteilt. Anhand der Analyse der Simulationsergebnisse konnten wir dann feststellen, dass die 5G-SA-Verbreitung für die Implementierung von Campusnetzen mit enormer Kapazität geeignet ist. So wurden Handlungsempfehlungen und Rahmenbedingungen für die Implementierung von 5G-IoT-Campusnetzen definiert. Diese Arbeit unterstreicht die Perspektiven für zukünftige Forschungsziele, darunter die Untersuchung und Optimierung der Energieeffizienz von 5G-Geräten und batteriebetriebenen IoT-Geräten. Schließlich bietet sie einen praktischen Leitfaden für den effizienten Einsatz und die Optimierung von 5G-Campusnetzen in der Umgebung des Internets der Dinge.

Mit dem rasanten Wachstum des Video-Streaming-Verkehrs in den letzten Jahren ist die Optimierung der Bereitstellung von Inhalten für die Anbieter von Streaming-Diensten von entscheidender Bedeutung geworden. Die Entlastung der sogenannten Content Delivery Networks (CDN) ist ein zentrales Anliegen und daher ist eine effiziente Cache-Verwaltung von zentraler Bedeutung. Gleichzeitig ist es wichtig, eine hohe Qualität bei optimaler Nutzung der Ressourcen aufrechtzuerhalten. Um dieses Hindernis zu beseitigen, wird in dieser Arbeit ein Cachemodell vorgeschlagen, das eine Mischung aus einer Technik zur Verwaltung des Netzwerkverkehrs namens HeavyKeeper und einer hochmodernen Cache-Räumungspolitik namens TinyLFU einsetzt. TinyLFU nutzt die Bloom-Filter-Theorie, um ein Element als Gewinner oder Verlierer zu deklarieren und es dementsprechend im Cache zu belassen oder es daraus zu entfernen. Der HeavyKeeper, der Teil des Verbunds ist, identifiziert außerdem, ob es sich bei dem Cache-Gewinner oder -Verlierer um einen sogenannten "Heavy Hitter" handelt. Der Identifizierungsprozess erfolgt über ein gewichtsbasiertes System, das die Komponenten Häufigkeit, Aktualität und Datenvolumen des Datensatzes gewichtet. Auf der Grundlage dieses doppelten Filterungsprozesses werden die am meisten benötigten Elemente im Cache gespeichert. Wenn ein Medienmanifest angefordert wird, wird zunächst überprüft, ob es sich im Cache befindet. Wenn das Element nicht im Cache vorhanden ist, wird es an das CDN weitergeleitet. Um das vorgeschlagene Cachemodell zu bewerten, wurde ein Simulations-Setup mit fünf anderen Cache-Richtlinien installiert. Die Simulation wird in drei verschiedenen Szenarien durchgeführt. Bei der Bewertung mit einer erhöhten Anzahl von Benutzeranfragen schneidet das vorgeschlagene Cachemodell besser als die anderen bestehenden und traditionellen Cache-Räumungsstrategien ab. Simulationen mit den beiden anderen Szenarien lassen auf Verbesserungsmöglichkeiten schließen, doch die aufgezeichneten Cache-Trefferquoten bewegen sich mit dem neuartigen Cachemodell in Richtung einer überdurchschnittlichen bis mittelmäßigen Leistung. Mit entsprechenden Anpassungen bei der Gewichtung und der Anzahl der Heavy Hitter könnte die Cache-Performance des vorgeschlagenen Cache-Modells ausgereift werden und die anderen Cache-Räumungsstrategien übertreffen. Darüber hinaus leistet die Arbeit auch einen Beitrag zur Zeitreihenvorhersage und -analyse, die für das Verständnis des Streaming-Verkehrsverhaltens von Bedeutung ist. Die Verkehrsanalyse ermöglicht die Zwischenspeicherung geeigneter Medieninhalte zu geeigneten Zeitpunkten, wodurch die Betriebskosten und der Bandbreitenverbrauch gesenkt werden können. Das vorgeschlagene Cachemodell erweist sich als effektiver Kandidat für eine Cache-Räumungspolitik und mit der entsprechenden Verfeinerung kann es als Basis für kommende Herausforderungen und Innovationen im Videostreaming dienen.

Durch die fortschreitende Technologie nimmt das in bildgebenden Anwendungen er- zeugte Datenvolumen stetig zu. Dies ist besonders bei drahtlosen Sensoren im Rahmen des Internet of Things bemerkbar. Das zugrunde liegende Netzwerk dieser Geräte muss entsprechend im Stande sein, solche Datenmengen durch Mobilkommunikation anwendungsgerecht zu übertragen. Besonders für die Vernetzung größerer Areale bieten etablierte Standards, wie Wi-Fi und Bluetooth, mittlerweile eine Vermaschung ihrer Netzwerke an, bei der sich alle Geräte untereinander verbinden. Inwiefern sich daher nun diese beiden Standards für vermaschte Netzwerke eignen, um anspruchsvolle Daten, wie audiovisuelle Echtzeit-Datenströme, zu übertragen, war die zu beantwortende Kernfrage dieser Arbeit. Dafür wurden die Standards neben einem theoretischen Vergleich auch praktisch in verschiedenen Szenarien auf ihre Eignung untersucht. In den Szenarien wurden dabei mit zunehmender Gerätezahl nach Möglichkeit die für audiovisuelle Da- tenübertragungen besonders ausschlaggebenden Kennzahlen Latenz, Jitter, Durchsatz und Paketverlustrate gemessen. Die Ergebnisse wurden anschließend verglichen, be- wertet und in bisherige relevante Veröffentlichungen eingeordnet. Es resultierte, dass der zu Wi-Fi zugehörige Standard IEEE 802.11s durchaus geeignet ist, um audiovisu- elle Echtzeit-Datenströme zu übertragen. In allen Szenarien konnten die festgelegten Grenzwerte der Kennzahlen eingehalten werden. Der zu Bluetooth zugehörige Stan- dard Bluetooth Mesh hingegen eignet sich nach aktuellem Stand noch nicht für solche Übertragungen. Lediglich eine Übertragung von Echtzeit-Audiodaten könnte unter den richtigen Bedingungen möglich sein. Da Bluetooth Mesh jedoch noch relativ jung ist, ist eine zukünftige Eignung für audiovisuelle Echtzeit-Datenströme nicht auszuschließen.

In dieser Arbeit wird ein dezentralisiertes Modell für digitale Produkte vorgestellt, das dem Bedarf an umfassender Sicherheit gerecht wird und gleichzeitig die Agilität und Flexibilität des Gesundheitswesens erhält. Das Modell schafft einen Rahmen, der das Fachwissen sowohl von Produktteams als auch von einem zentralen SecOps-Team nutzt. Der Schwerpunkt liegt auf der Automatisierung eines dezentralisierten Frameworks für die Verwaltung des DDoS-Schutzes (Distributed Denial of Service) und der Einrichtung einer WAF (Web Application Firewall) für verteilte digitale Produkte, während gleichzeitig eine zentralisierte, codegesteuerte Governance für Sicherheit, Überwachung und Compliance beibehalten wird. Ziel ist es, die Verbindungen zwischen den Räumlichkeiten des Kunden und den öffentlichen Endpunkten, die von den Produkten mit Kundenkontakt genutzt werden, zu rationalisieren und zu vereinfachen. Um dies zu erreichen, wird die Konnektivitätsplattform als eine Infrastruktur eingeführt, die eine sichere, konforme, kontrollierte und konsistente Netzwerkkonnektivität für die beteiligten Systeme bietet, trotz der geteilten Verantwortung zwischen mehreren Parteien. Cloudflare wird als zentrale Plattform für die Verwaltung des eingehenden Datenverkehrs und das Hosting digitaler Produkte ausgewählt. Die Connectivity Platform nutzt verschiedene Cloudflare-Services wie Content Delivery Networks (CDN), Argo Tunneling, Bring Your Own IP (BYOIP), Data Localization Suite (DLS), WAF und DDoS-Schutz. Dies verbessert das dezentralisierte Modell, indem es die Netzwerkkonnektivität von Edge-Räumlichkeiten zur Platform Cloud & Edge Infrastructure hervorhebt. Plattformkonnektivität besteht aus gemeinsam genutzten oder gemeinsamen technologischen Diensten und Ressourcen, die von digitalen Produkten zur Verbesserung, Optimierung und Sicherung ihrer Abläufe genutzt werden. Sie folgt dem DevSecOps Paradigma (Development Security Operations), um sowohl eine horizontale Skalierung (über mehrere Produkte und Edge-Standorte hinweg) als auch eine vertikale Skalierung (erhöhter Durchsatz und Anzahl der Verbindungen) zu ermöglichen. Die Einrichtung von Cloudflare wird mithilfe eines GitOps-basierten Betriebsmodells verwaltet, das fortschrittliche Servicefunktionen umfasst. Das Design und die Implementierung der Connectivity Platform zielen darauf ab, die Einhaltung der regulatorischen Anforderungen zu gewährleisten, die üblicherweise für unterstützte Produkte gelten. Sicherheitsbelange werden während des gesamten Lebenszyklus der Softwareentwicklung berücksichtigt, wobei DevSecOps-Prinzipien zum Einsatz kommen. Die Integration von Terraform Cloud (TFC) und GitLab bietet Unternehmen die Möglichkeit, Infrastructure as Code (IaC) sicher zu skalieren und dabei den Schwerpunkt auf Zusammenarbeit und Governance zu legen. Es wurde ein Testrahmen entwickelt, um das ordnungsgemäße Funktionieren der Cloudflare-Konfigurationen zu gewährleisten, wobei Parameter wie Datenlokalisierung, WAF, DDoS-Schutz und die Validierung der Endpunktsicherheit von Zonenmodulen berücksichtigt wurden. Die Leistungsbewertung wird unter Verwendung des für die Connectivity Platform implementierten dezentralen Modells durchgeführt. Das Cucumber Behaviour Driven Development (BDD)-Framework wird für automatisierte Tests verwendet, wobei Testprotokolle und Berichte über die CI-Pipelines von GitLab generiert werden. Zu den Leistungsbewertungen gehören das Senden kontinuierlicher Anfragen an die Endpunkte der Connectivity Platform, die Analyse von Regeln zur Ratenbegrenzung, die Messung des Prozentsatzes blockierter Transaktionen, die Bewertung der Netzwerklatenz für DDoS-verwaltete Regeln, der Vergleich von normalem Datenverkehr mit DDoS-Angriffen und die Messung der Secure Sockets Layer (SSL)-Leistung anhand von Metriken wie Transactions Per Second (TPS) und gleichzeitigen Verbindungen, um die Prävention von DDoS-Angriffen zu verbessern und die Zuverlässigkeit und Sicherheit der SSL-Infrastruktur zu analysieren.

In unserer Studie entwickelten wir ein drahtloses Sensornetzwerk, das speziell für Pflegeheime ausgelegt ist, um den Komfort und die Gesundheitsüberwachung älterer Menschen zu verbessern. Dieses Netzwerk umfasst tragbare Sensoren für Vitalzeichen und Umgebungssensoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit, um die spezifischen Bedürfnisse von Pflegeheimen zu adressieren. In Anbetracht der Energiebeschränkungen und Mobilität dieser Sensoren haben wir Software Defined Networking (SDN) integriert, um die Netzwerktopologie effektiv zu verwalten. SDN trennt Steuerungs- und Datenebenen, was eine flexiblere Netzwerkverwaltung ermöglicht und komplexe Rechenaufgaben an den SDN-Controller verlagert. Diese Integration von SDN mit Wireless Sensor Networks (WSN) ermöglicht eine effiziente globale Nachrichtenverwaltung, minimiert den Energieverbrauch und balanciert die Energie der Knoten, um so die Routing-Pfade zum Sink-Knoten im Pflegeheimsystem zu optimieren. Wir führten einen Nachbarschaftserkennungsmechanismus unter den Knoten ein, um die Netzwerkkonnektivität aufzubauen und zu erhalten, und berichteten diese Informationen an den SDN-Controller. Dieses System ermöglicht es dem SDN-Controller, Probleme wie Verbindungsunterbrechungen, Bewegungen mobiler Knoten und Pseudo-Totknoten zu überwachen und anzugehen, wodurch die Netzwerkstabilität erhöht wird. Mit einem variablen Längen-Genetischen Algorithmus (VLGA) wählt unser Netzwerk intelligent Clusterköpfe aus und berechnet Routing-Pfade mit dem Dynamischen Dual-Gewicht Dijkstra-Algorithmus, um Netzwerkressourcen effektiv zu verwalten. Unsere Validierungstests mit Python und Mininet-WiFi zeigten, dass der DDWGA-Algorithmus traditionelle genetische Algorithmen in Bezug auf Energieeffizienz übertrifft, insbesondere bei der Verlängerung der Lebensdauer der ersten und letzten ausfallenden Knoten. DDWGA zeigte auch eine überlegene Netzwerkstabilität und einen geringeren Anteil an Pseudo-Totknoten im Vergleich zum EEHTC-Algorithmus. Zusätzlich bestätigte unsere Implementierung in Mininet-WiFi die Wirksamkeit des Algorithmus in realen Szenarien, obwohl wir eine erhöhte Datenpaket-Overhead aufgrund kürzerer Zyklusperioden feststellten. Unsere Ergebnisse hoben auch die Bedeutung der Knotendichte für die Energieeffizienz hervor, wobei höhere Dichten effizienter waren. In Zukunft zielen wir darauf ab, die Betriebseffizienz unseres Netzwerks weiter zu verfeinern. Die Optimierung der Berichtsfrequenzen der Knoten basierend auf ihrer Geschwindigkeit wird ein Schwerpunkt sein. Auch planen wir, die Mobilität der Knoten als Faktor in den genetischen Algorithmus zur Auswahl der Clusterköpfe einzubeziehen, wobei Knoten mit geringerer Bewegungsgeschwindigkeit eher für die Auswahl des Clusterkopfes in Betracht gezogen werden. Außerdem planen wir, Strategien zur Leistungszuweisung zu erforschen, um das Verhältnis von Pseudo-Totknoten weiter zu reduzieren, möglicherweise durch die Zuweisung unterschiedlicher Anfangsenergieniveaus basierend auf der Nähe der Knoten zum Sink-Knoten. Dieser Ansatz könnte zu einer effizienteren Energienutzung führen und die Gesamtlebensdauer des Netzwerks verlängern.

Die Vehicle-to-Everything (V2X)-Kommunikation ist ein wichtiger Bestandteil intelligenter Verkehrssysteme (ITS), die einen integrierten Ansatz für den Austausch relevanter Informationen für eine Vielzahl von Anwendungen wie aktive Verkehrssicherheit, Infotainment und Verkehrsmanagement bieten. Der zuverlässige und rechtzeitige Austausch von Informationen zwischen Fahrzeugknoten ist eine entscheidende Herausforderung bei V2X. In diesem Zusammenhang sind effiziente V2X-Routing-Protokolle unerlässlich, um Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten und gleichzeitig die allgemeine Dienstqualität (QoS) zu verbessern. Ad-hoc-Netze für Fahrzeuge (VANETs) sind aufgrund der hohen Mobilität der Fahrzeugknoten, der unsteten Konnektivität, der schnellen Änderungen der Netztopologie und der unbegrenzten Größe des Netzes starken Schwankungen unterworfen, die die Routing-Leistung erheblich beeinträchtigen können und häufige Aktualisierungen der Routing-Entscheidungen erforderlich machen können. Herkömmliche Routing-Protokolle sind nicht in der Lage, mit den komplexen Merkmalen umzugehen, die in solchen dynamischen Netzen auftreten. In diesem Zusammenhang haben sich Techniken des maschinellen Lernens in letzter Zeit als leistungsfähige Werkzeuge für das Lernen komplexer Aufgaben erwiesen. Reinforcement Learning-Techniken, insbesondere Deep Reinforcement Learning (DRL), können diese Herausforderung meistern, indem sie mit der V2X-Umgebung in Echtzeit interagieren. Aufgrund der graphenstrukturierten VANET-Topologie können traditionelle DRL-Modelle, die für gitterartige Daten entwickelt wurden, jedoch nicht verallgemeinert werden. Daher wird in dieser Arbeit die Leistung einer GNN-basierten DRL-Routing-Strategie über verschiedene V2X-Netzwerktopologien mit Schwerpunkt auf der Optimierung von Datenrate und Latenzzeit bewertet. Darüber hinaus wird die Routing-Leistung des vorgeschlagenen Modells mit einem idealen Routing-Protokoll für den kürzesten Weg verglichen, um die Wirksamkeit der Strategie zu demonstrieren.

Im Zeitalter der Digitalisierung stieg die Relevanz der Thematik Ortsungebundenheit für Datenübertragungen immer weiter an, wodurch insbesondere Kommunikationstechnologien aus dem Bereich der kabellosen Kommunikation aktuell viel Fortschritt durch umfassende Forschung und Weiterentwicklungen erfahren. Die kabellose Kommunikation war jedoch bisher stets mit erheblichen Nachteilen bezüglich der Leistungsdaten gegenüber den kabelgebundenen Lösungen verknüpft, während die Anforderungen an die Datenübertragung für alle Kommunikationstechnologien auch weiterhin schnell ansteigen. Damit die kabellose Datenübertragung eine echte Alternative sein kann, muss diese auch abseits des Vorteils der Ortsungebundenheit konkurrenzfähig sein und darf keine für die Nutzung relevanten Nachteile aufweisen. Um dies zu prüfen, wurden für den Einsatz innerhalb eines Local Area Networks Zielgrößen für die relevantesten Leistungsmerkmale einer Datenübertragung innerhalb des privaten als auch des gewerblichen Bereichs herausgearbeitet. Diese wurden anschließend genutzt, um die aktuell relevantesten kabellosen (Wi-Fi 6; 5G) und kabelgebundenen (Ethernet über Kupferkabel; Ethernet über Glasfaserkabel) Kommunikationstechnologien anhand von theoretischen und auch praktischen, selbst gemessenen Leistungsdaten zu charakterisieren. Ziel dieser Arbeit war es somit, die Forschungsfrage „Kann die kabellose Kommunikation in unterschiedlichen Use Cases den Anforderungen an die Datenübertragung genügen?" zu beantworten. Im Rahmen der Arbeit wurde deutlich, dass die kabellosen Kommunikationstechnologien viel Potenzial bieten, jedoch zum aktuellen Zeitpunkt, im Rahmen der gestellten Anforderungen, noch keine wirklich Alternative sind.

Das Internet der Dinge ist ein entwickeltes Konzept des Internets, bei dem alle Dinge in unserem Leben mit dem Internet oder untereinander verbunden werden können, um Daten zu senden und zu empfangen und bestimmte Funktionen über das Netzwerk durchzuführen. So erfreut sich das Smart Home immer größerer Beliebtheit, bei dem verschiedenen technischen Einrichtungen im Haus vernetzt werden, um das Leben angenehmer zu machen. Diese Arbeit untersucht die Eignung von 6LoWPAN für den Einsatz in Smart Home. 6LoWPAN ist ein Akronym für Internet Protokoll Version 6 über drahtloses Netzwerk mit geringem Energieverbrauch. In dieser Arbeit wurden Simulationswerkzeuge wie OPNET, OMNET++,ns2, ns3, COOJA recherchiert und COOJA als Simulationswerkzeug ausgewählt, in dem die 6LoWPAN-Implementierung durchgeführt wurde.

Die Funktionstüchtigkeit und Stabilität ist eine wesentliche Voraussetzung für den Betrieb eines Kommunikationsnetzes. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit verschiedenen Standards für das Monitoring und Netzwerkmanagement in Unternehmensnetzwerken und weiterführend mit einer praktischen Implementierung einer Monitoringlösung in der TEAG-Gruppe. Anfänglich wird das Thema Monitoring und Netzwerkmanagement theoretisch aufgearbeitet und im Kontext von Unternehmensnetzwerken der aktuelle Stand der Technik beleuchtet. Dabei wird die grundlegende Managementarchitektur dargestellt und der Einsatz des funktionalen Modells der ISO (FCAPS) beschrieben. Im Anschluss erfolgt die Untersuchung der verschiedenen Netzbereiche im Unternehmensnetzwerk der TEAG-Gruppe hinsichtlich der aktuellen Umsetzung von Monitoring und Netzwerkmanagementaufgaben. Diesbezüglich bestehende Probleme werden dargestellt. Ein Augenmerk liegt dabei auf der eingesetzten Software-defined Networking-Lösung Cisco ACI™ im Rechenzentrum. Der praktische Teil umfasst die Ausarbeitung eines Konzeptes für eine neue Monitoringlösung. Dafür erfolgt eine Evaluierung mit Hilfe einer Vergleichsmatrix, welche auf Basis bestehender Probleme und weiterer definierter Anforderungen erstellt wurde. Abschließend wird die Fehlerüberwachung der Cisco ACI™ mit automatischer Weiterleitung von Alarmmeldungen über verschiedene Kommunikationswege an das Network Management Center und den Bereitschaftsdienst realisiert.

Die Nachfrage nach einer effektiven Dienstqualität wurde durch die rasche Ausweitung von rasante Ausbreitung von drahtlosen Sensornetzanwendungen. Als drahtlose Sensornetzwerke Sensornetzwerke entwickelt wurden, stand der Energieverbrauch im Vordergrund, während die Anforderungen an die Dienstqualität weniger wichtig waren. Da jedoch Multimedia-, kritische und Echtzeitanwendungen zunehmen, ist es wichtiger denn je, qualitativ hochwertige Dienste anzubieten. Dienste. Die effektive Bereitstellung der erforderlichen Dienstqualität ist eine große Herausforderung, da drahtlose Sensoren nur über begrenzte Ressourcen verfügen. Die Schwierigkeiten, denen sich WSNs konfrontiert sind, können durch den Einsatz von Software Defined Networking als Routing-Methode gelöst werden. Dieses Projekt schlägt eine Methode vor, bei der ein Controller eine Ansicht des Netzwerks erstellt und den Dijkstra-Algorithmus verwendet, um Pakete über den kürzesten Weg zu leiten. Die Architektur besteht aus aus Gateways, die Daten von den drahtlosen Sensorknoten empfangen und dann die Daten an den Senkenknoten weiterleiten, basierend auf den Anweisungen des Controllers. Wenn dieser Ansatz im Gegensatz zum konventionellen Routing-Protokoll für leistungsarme und verlustbehaftete Netze eingesetzt und verlustbehaftete Netze eingesetzt wurde, zeigen die Ergebnisse unserer Simulation eine deutliche eine deutliche Verbesserung der Dienstgüte des Netzes.

Das Ziel der Arbeit umfasst Literaturübersicht und Überblick über den Stand der Technik von MACH-Diensten für E-Commerce. Tracing von Microservices-basierten APIs einschließlich der Probleme sowie derVorteile des Tracings. Überwachung der auf der MACH-Architektur basierenden Anwendung mit verfügbaren Überwachungswerkzeugen in einzelnen Phasen. Performance-Evaluierung der MACH für die oben genannten Anwendungsszenarien.

Drahtlose Sensornetzwerke sind ein wichtiger Bestandteil der Entwicklung des Internets der Dinge. Für Anwendungen in der Präzisionslandwirtschaft werden Sensorknoten inweit entfernten Feldern eingesetzt und meist mit wiederaufladbaren Batterien betrieben. Aufgrund der Abgelegenheit des Netzwerks ist es äußerst schwierig, die Batterien dieser Knoten aufzuladen oder zu ersetzen. Es ist wünschenswert, den Energieverbrauch der Sensorknoten zu minimieren, um ununterbrochene Informationen über die landwirtschaftlichen Parameter zu erhalten. Um dies zu erreichen, muss ein energieeffizientes RoutingProtokoll entwickelt werden, um die Lebensdauer des Netzwerks zu verlängern. In dieser Arbeit werden die bestehenden Routing-Protokolle eingehend analysiert. Da der Energieverbrauch eines Knotens direkt proportional zum Quadrat (manchmal auch zum Vierfachen) der Entfernung zwischen Sender und Empfänger ist, werden die Knoten in kleine Gruppen eingeteilt. Diese Knoten werden in kleine Cluster eingeteilt, und es wird ein Clusterkopf gewählt, der für die Übertragung der Daten von den lokalen Knoten zum Senkenknoten verantwortlich ist. Die mobile Senke nähert sich dann den Clustern und sammelt die erforderlichen Daten ein, wodurch der Energieverbrauch in diesem gesamten Prozess minimiert wird. Diese Forschungsarbeit bietet eine Lösung zur Erhöhung der Lebensdauer eines drahtlosen Sensornetzes mit einer mobilen Senke. Die Restenergie der Knoten und ihre Entfernung zueinander werden zur Berechnung des Auszahlungswerts in dieser vorgeschlagenen innovativen Spieltheorie auf der Grundlage von Brute-Force-Methoden verwendet. Ein mobiler Pfadplanungsalgorithmus für das Sammeln von Daten von Clusterköpfen in einem Netzwerk mit einer mobilen Senke wird ebenfalls diskutiert. Der vorgeschlagene, auf der Spieltheorie basierende innovative Ansatz zeigt im Vergleich zu den bestehenden Techniken bessere Ergebnisse in Bezug auf eine längere Lebensdauer des Netzwerks.

In dieser neuen, schnelleren Generation des Internets sind die Daten und Inhalte bereits die größten und wichtiger (z.B. YouTube, Netflix, Amazon, iTunes, Spotify). Das frühere Internet basierte auf dem Konzept der Datenübertragung auf Client-Server-Basis Verbindung ohne Bedingung für Quality of Service (QoS). Der Begriff Informationszentriert Networking (ICN) erschien um 2010, wahrscheinlich inspiriert von Van Jacobsons Google aus dem Jahr 2006 Tech Talk "Eine neue Sicht auf Networking". Dies war einer der Wendepunkte die Internetarchitektur von einem ganz neuen Standpunkt aus zu betrachten. Die Hauptmotivation gegenüber ICN ist das architektonische Missverhältnis der heutigen Internetarchitektur und ihrer Nutzung. Information-Centric Networking (ICN) bringt viele Fortschritte und Vorteile über die traditionelle Infrastruktur, die im Fall der Luftfahrzeuge nicht getestet wurde Netzwerke. Unser Ziel dieser Arbeit ist es, die ICN-Kommunikation in der Luft zu testen Netzwerk mithilfe von Netzwerkvirtualisierungstechnologie basierend auf Software Defined Networking (SDN) und testen Sie die Load-Balancing-Schemata. In den Ergebnissen der Diplomarbeit die Leistung Es wurde eine Auswertung zwischen zwei Weiterleitungsstrategien durchgeführt. Mehrere Controller waren auch auf den SDN- und ICN-Technologien getestet. Unter Verwendung aller oben genannten Technologien in der Luft Die Netzwerktopologie wurde bereitgestellt und die Kommunikation über ICN ermöglicht. Das gesamte Setup wurde für das Airlab-Testbed bei Airbus erstellt, um eines seiner Ziele zu zeigen das Potenzial der Verwendung von ICN als Kernelement zukünftiger luftgestützter Netzwerke in Bezug auf Unterstützung von Internet Protocol (IP)-Anwendungen bei gleichzeitiger Erzielung einer besseren Leistung mobile Umgebungen.

Ein MQTT-Pub-Sub-Dienst über ein Fahrzeug-NDN-Netzwerk ist für intelligente Fahrzeuge konzipiert. Das Kommunikationssystem ist ein Push-basiertes Publisher-Subscriber-Modell, das auf einem Pull-basierten NDN-Protokoll beruht. Ein MQTT-Proxy wird eingeführt, der es ermöglicht, Themen im Namen von Abonnenten- und Herausgeberfahrzeugen zu abonnieren und zu veröffentlichen. Der MQTT-Proxy hat sowohl eine MQTT-Schicht als auch eine NDN-Schicht. Die MQTT-Schicht fungiert als MQTT-Client, während die NDN-Schicht als NFD fungiert. Zusätzlich erfolgt die Einführung und Umsetzung des Konzepts von PersistentPath. Es hilft dem Teilnehmerfahrzeug und dem MQTT-Proxy, die Daten über einen dauerhaften Pfad weiterzuleiten und kontinuierlich aktualisierte Nachrichten zu empfangen, ohne nachfolgende Interessen an den Proxy zu senden. In ähnlicher Weise leitet ein nicht dauerhafter Pfad das Datenpaket, das die veröffentlichten Daten trägt, von einem Herausgeber an den Proxy weiter. Der Hauptunterschied zwischen dem dauerhaften und dem nicht dauerhaften Pfad besteht hier darin, dass eine dauerhafte Verbindung eine kontinuierliche Verbindung aufrechterhält und andererseits eine nicht dauerhafte Verbindung eine einmalige Verbindung herstellt Beständiger Pfad. Für die zukünftige Arbeit muss ein NDN-Routing-Schema entwickelt werden, um einen verteilten Proxy-Lastenausgleich zu erreichen, und ein Caching-Algorithmus, um die Teilnehmerlatenz zu reduzieren, da wir veraltete Nachrichten oder Daten nicht auf einem der NFDs zwischenspeichern dürfen V-NDN in Kombination mit herkömmlichem LTE-System ist möglich. Es kann untersucht werden, wie die LTE-Netzwerkstruktur mithilfe der NDN-Funktionen verbessert werden kann. Der in dieser Arbeit implementierte MQTT-Proxy wird für viele zukünftige Studien von Nutzen sein, um das Verhalten des MQTT-Dienstes über NDN zu analysieren. Darüber hinaus muss das Netzwerk mit mehreren MQTT-Proxys simuliert und getestet werden, was einen besseren Lastausgleich ermöglicht, was in der realen Welt wahrscheinlich der Fall sein wird.

Die Internet-Architektur hat sich seit der Einführung von Software Defined Networking (SDN), das nachweislich die Beschränkungen herkömmlicher Netzwerke überwindet, rasch weiterentwickelt. SDN ist in der Lage, Flexibilität und Programmierbarkeit im Netzwerk durch die Entkopplung von Kontroll- und Datenebene zu bieten, was eine zentrale Steuerung ermöglicht. Dies macht den SDN-Controller anfällig für verschiedene Angriffsvektoren, einschließlich Denial of Service (DoS) und Distributed Denial of Service (DDoS)-Angriffe, die ihn überwältigen und zu einem Single Point of Failure machen können. Dies unterstreicht die Notwendigkeit eines effizienten Intrusion Detection Systems (IDS) oder eines Mechanismus zur genauen Erkennung von DDoS-Angriffen und zu deren Entschärfung. Im Laufe der Jahre wurden mehrere Methoden eingesetzt, die auf statistischen und wissensbasierten Algorithmen beruhen, die sich jedoch bei der Erkennung von Zero-Day-Angriffen als nicht wirksam erwiesen haben. Maschinelles Lernen und neuronale Netze haben ihre Kompetenz bei der Erkennung von Angriffen unter Beweis gestellt, erfordern jedoch einen hohen Rechenaufwand und ein Feature-Engineering vor dem Training auf vordefinierten Datensätzen. Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass keine Datensätze mit aktualisierten Verkehrsmustern zur Verfügung stehen, die ein realistisches Angriffsverhalten abbilden. Deep Convolutional Neural Network (CNN)-Modelle hingegen erreichen eine höhere Genauigkeit bei der Erkennung komplexer Muster aus Bildern und extrahieren die Merkmale selbst aus Rohdaten. In dieser Arbeit setzen wir ein vortrainiertes CNN-Modell für tiefes Lernen mit dem Namen ResNet-50 ein, das die Technik des Transferlernens nutzt. Dieses Modell soll als Anwendung innerhalb des SDN-Controllers eingesetzt werden und ein effizientes IDS bilden, das in der Lage ist, DDoS-Angriffe präzise zu erkennen und zu entschärfen. Wir verwenden zwei der neuesten Angriffsdatensätze, nämlich CICDDoS2019 und InSDN, um unser Modell auf 10 und 20 Epochen getrennt zu trainieren. Wir führen ein Benchmarking unseres Modells an den beiden Datensätzen mit zuvor vorgeschlagenen Techniken und Methoden durch. Jeder Datenfluss aus den Datensätzen wurde vor dem Training in ein RGB-Bild umgewandelt. Unser Modell erreicht nach 20 Epochen eine Genauigkeit von 98,94 Prozent im CICDDoS2019-Datensatz und 99,94 Prozent im InSDN-Datensatz.

Diese Arbeit untersucht das Cloud- und Edge-Computing-Paradigma für das Internet der Dinge (IoT) und bewertet die Leistung der Edge- und Cloud-Computing-Funktionen für das IoT. Diese Arbeit trägt zu einer Literaturübersicht über den Stand der Technik des Edge- und Cloud-Computings bei. Das Edge- und Cloud-Computing wird auf den drei Aufbaumodellen Bare Metal, Virtualisierung und Containerisierung durchgeführt, und Microsoft Azure Cloud wird als Cloud-Plattform verwendet. Für die Edge- und Cloud-Computing-Modelle werden drei Anwendungsfälle basierend auf den Datenverarbeitungstechniken als generische Datenverarbeitungs-, Datenfilterungs- und Datenkomprimierungstechniken verwendet. Die Edge-Setups sind mit dem Azure IoT Hub verbunden, und Azure Stream Analytics wird zum Streamen und Überwachen der Daten vom Azure IoT Hub zum Azure Blob Storage verwendet. In dieser Arbeit wird das Cloud-basierte Publisher- und Subscriber-Paradigma verwendet, wobei der Edge-Server der Publisher, Azure IoT Hub als MQTT-Broker und Azure Stream Analytics der Subscriber ist. Die CI und CD (CI/CD) für die Smart-Home-Automatisierung wird als CI am Edge-Server und CD in der Azure-Cloud unter Verwendung von GitHub-Aktionen entworfen und implementiert. Die Leistung aller Edge- und Cloud-Computing-Modelle mit Use Cases wird anhand der Edge-to-Cloud (E-C)-Latenz, der Cloud-Verarbeitungslatenz und der Durchsatzparameter bewertet. Die Use-Case-Szenarien werden auch für die Datenverarbeitung evaluiert und verglichen. Darüber hinaus werden drei Edge-Computing-Modelle anhand des Systemparameters prozentuale CPU-Auslastung bewertet und verglichen. Die Leistungsbewertung zeigte, dass die Containerisierung im Vergleich zu Bare-Metal- und Virtualisierungs-Setups weniger Schwankungen in der Latenz- und Durchsatzverteilung aufweist. Die Auswertung der Anwendungsszenarien zeigt, dass die Datenkomprimierungstechnik besser geeignet ist, um die Cloud-Kosten zu reduzieren, ohne dass Sensordaten verloren gehen, obwohl die Datenfilterung sogar weniger Nachrichtenübertragung erfordert, aber viele Sensordaten gehen bei der Datenverarbeitung verloren. Die Bewertung der E-C-Latenz und des Durchsatzes von zwei Azure-Ressourcengruppen ergab, dass die Ressourcengruppe West USA aufgrund der großen geografischen Entfernung zum Edge-Server eine höhere Latenz und einen geringeren Durchsatz als die Ressourcengruppe West Europa aufweist.

SDN ist ein vielversprechender Ansatz zur Entwicklung traditioneller Netzwerke durch die Trennung der Steuerungsebene von der Datenebene. Aufgrund seiner neuen, einzigartigen Konzepte und Funktionen, bei denen ein zentraler Punkt, d.h. der SDN-Controller, für die Erstellung, Verwaltung und Fehlerbehebung der Netzwerke zuständig ist, erfordert SDN mehr Analysen, um seine Durchführbarkeit aus Sicherheitsgesichtspunkten zu gewährleisten. Das Konzept einer zentralisierten Ansicht ist ein Segen, der sich in einen Fluch verwandeln kann. Die Verfügbarkeit des SDN-Controllers durch das Starten von DDoS-Angriffen ins Visier zu nehmen, ist eine der wichtigsten und kritischsten Herausforderungen, die in SDN existieren. DDoS-Angriffe sind bekannte Cyber-Attacken, die sich auf die Erschöpfung von Ressourcen konzentrieren und die Nichtverfügbarkeit von Netzwerkdiensten verursachen. Das Ziel dieser Studie ist es, die DDoS-Angriffe auf das SDN-Netzwerk zu simulieren und die Effektivität der Verwendung von Deep-Learning-Modellen zur Erkennung und Entschärfung solcher Angriffe in einer SDN-Umgebung mit mehreren Controllern zu testen. Um die DDoS-Angriffe genau zu behandeln und zu analysieren und die tatsächlichen physischen Netzwerkumgebungen zu emulieren, wird der CICDDoS2019-Datensatz gewählt. Die experimentellen Ergebnisse erklärten, dass der DDoS-Angriff erkannt und abgeschwächt werden konnte, um die Nichtverfügbarkeit des SDN-Controllers zu verhindern. Darüber hinaus übertrifft die vorgeschlagene Methode die traditionellen Methoden des maschinellen Lernens.

Diese Arbeit wurde mit Hilfe der Firma Indu-Sol GmbH in Schmölln mit modernster Ausstattung durchgeführt. Sie befasst sich mit der Untersuchung der industriellen Ethernet-Kommunikation und dem damit verbundenen Ethernet-Switching für die Echtzeit-Datenübertragung. Sie konzentriert sich vor allem auf die Switch-Schaltlatenz von Echtzeitframes und die Analyse von negativen Auswirkungen von Best-Effort-Frames auf die Schaltlatenz von Profinet-IO Frames. Dabei wurden die Switche Promesh P10 und Promesh P20 der Firma Indu-Sol, sowie der Marvell Link Street hinsichtlich ihrer Switching-Latenz näher untersucht. Die Promesh P10 und P20 Switche wurden verwendet, um die PNIO-Daten zu modellieren und die Switching-Effekte von Best-Effort-Frames auf PNIO-Frames näher zu beleuchten. Außerdem kamen die Time Sensitive Network-Protokolle 802.1 Qav (Egress Policy) und 802.1 Qbv (Time Aware Shaping) im Marvel Link Street zum Einsatz, um zu untersuchen, inwieweit sich durch ihren Einsatz die Auswirkungen von Best-Effort-Frames auf Echtzeit-Frames überwinden lassen um somit niedrigere und zuverlässige Latenzzeiten im industriellen Ethernet zu erreichen. Der Marvell-Switch wurde so programmiert, dass er zwischen Echtzeit- und Best-Effort-Frames unterscheidet, den Ausfall von Echtzeit-Frames vermeidet und gleichzeitig eine zuverlässige Latenzzeit bietet.

Die Lokalisierungsdienste können in Proximity-Lösungen und Positionierungssysteme unterteilt werden. Proximity-Lösungen werden verwendet, um zu bestimmen, wie nah zwei Geräte aneinander. Positionierungssysteme hingegen werden verwendet, um den physischen Standort von Geräten zu bestimmen. Zu den allgemeinen Anwendungsfällen für Positionierungssysteme gehören Real Time Location Systems (RTLS) Applications. RTLS in Anwendungen wie Personen- oder Asset-Tracking eingesetzt. Für das vorliegende Projekt ist die gewählte Anwendung die Verfolgung von Assets in einem Lagerhaus. In diesem Zusammenhang könnte BLE 5.1 eine effiziente Lokalisierungsmethode für Innenräume bieten, die auf zwei verschiedenen Richtungsfindungs-Techniken Angle of Arrival (AoA) oder Angle of Departure (AoD) basiert. Für die aktuelle Arbeit wurde die Technik AoA ausgewählt, da sie für die gewählte Anwendung Assets Tracking in einem Lagerhaus besser geeignet ist, da die Tags einfach gehalten sein sollten und die Locators die schwere DoA-Verarbeitung durchführen sollten. Zusätzlich werden MUSIC und 2D-Unitary ESPRIT als DoA-Algorithmen für die entsprechende Implementierung und den Vergleich ausgewählt. Der größte Teil der derzeitigen Forschung zur Richtungsfindung bei BLE 5.1 konzentriert sich auf Uniform Linear Arrays (ULA), bei denen nur die Schätzung der Azimutwinkel möglich ist. Daher besteht der Beitrag des vorliegenden Projekts in der Evaluierung und Implementierung eines BLE 5.1-Peilsystems, das mit realen Referenzmessungen und einem anderen Peilsystem verglichen werden soll, wie es von der AoA-Lösung von Silicon Labs für Uniform Rectangular Array (URA) implementiert wurde, bei dem die Schätzung der Azimut- und Elevationswinkel möglich ist. Um diese Aufgabe zu erfüllen, werden in der vorliegenden Arbeit zunächst die Grundlagen von BLE 5.1 und DoA vorgestellt. Dann wird eine Implementierung des Direction Finding Systems vorgeschlagen, wobei alle Schritte vor der Winkelschätzung beschrieben werden. Als nächstes wird die Entwicklung eines Testbeds für die entsprechende Evaluierung des vorgeschlagenen Systems mit realen Referenzmessungen und der AoALösung von Silicon Labs vorgestellt. In diesem Zusammenhang werden die experimentellen Ergebnisse des Testbeds vorgestellt. Abschließend werden die Schlussfolgerungen über ein neuartiges Direction Finding System für BLE 5.1 basierend auf den experimentellen Ergebnissen gezogen.

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) bietet Bürgern, Organisationen und Unternehmen erhebliche Vorteile, und im Allgemeinen wird die Lebensqualität erheblich verbessert. Diese positiven Auswirkungen sind jedoch durch schwerwiegende Cybersicherheitsprobleme bedroht. Aufgrund der eingeschränkten Ressourcen auf IoT-Geräten können sie in den meisten Fällen nicht die Vorteile einer starken Sicherheit nutzen, die dazu führt, dass gefährdete Geräte als Angriffsquellen oder als Angriffsziele ausgewählt werden. Einige Beispiele für diese Angriffe sind Mirai, BrickBot und BASHLITE, die in IoT-Netzwerken weit verbreitet sind. In der IoT-Umgebung sind Publish/Subscribebasierte Protokolle von Interesse, und unter diesen Protokollen ist MQTT aufgrund seiner zahlreichen positiven Aspekte eines der beliebtesten. In dieser Arbeit wird das Protokoll MQTT in einem SDN-Netzwerk verwendet. DoS-Angriffe in Netzwerk-, Transportund Anwendungsebenen werden im IoT-MQTT-Netzwerk angewendet. In der Netzwerkund Transportschicht werden bekannte Flooding-Angriffe implementiert und für die Anwendungsschicht werden MQTT-basierte DoS-Angriffe entworfen und bereitgestellt. Darüber hinaus wird ein entropiebasiertes Erkennungsframework vorgeschlagen, um die Angriffsquelle zu erkennen. Plaintext- und TLS -Authentifizierungsmethoden werden verwendet, um die Clientauthentifizierung zu sichern. Angriffstypen werden für beide Authentifizierungen ausgeführt, und das vorgeschlagene Erkennungsframework wird auch gegen diese Angriffe bewertet. Der Angriffseffekt wird für beide Authentifizierungsszenarien berücksichtigt. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse, dass unser Erkennungsmodul die Angriffspräsenz unmittelbar nach dem Start erkennen kann.

Da elektromagnetische Wellen unter Wasser bereits nach sehr kurzer Entfernung absorbiert werden, kann zum Beispiel eine Wireless Local Area Network (WLAN) Verbindung nicht für die Kommunikation von Unterwasserfahrzeugen über große Entfernungen, sondern allenfalls für kurze Distanzen verwendet werden. Ein möglicher Einsatzzweck für diese Kommunikationsform ist eine Dockingstation, die zur Übermittlung von Daten eines Unterwasserfahrzeugs benutzt wird. Dadurch kann auf ein zeit- und energieaufwändiges Auf- und Abtauchen verzichtet werden. In dieser Bachelorarbeit werden zuerst, anhand der theoretischen Eigenschaften von elektromagnetischen Wellen in Wasser, die Möglichkeiten einer kabellosen Kommunikation unter Wasser abgeschätzt. Anschließend wird in praktischen Versuchen untersucht, inwieweit eine WLAN-Kommunikation unter Wasser bezüglich Reichweite, Datenrate und Stabilität möglich ist. Weiterhin wird untersucht, ob der Sendebereich eventuell durch WLAN-Repeater vergrößert werden kann. Diese Ergebnisse werden schließlich unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus der Theorie bewertet.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Konzept einer "Sicheren Daten übertragungseinrichtung" (SDÜE) über unsichere, öffentlich zugängliche Verbindungen im bahntechnischen Umfeld. Die Signale, welche dabei übertragen werden, stammen von höchst sicherheitsrelevanten Systemen. Um diese Signale auf einem Feldbus zu übertragen, werden im Rahmen dieser Arbeit "SIL Net Gates" (SNG) entworfen und prototypisch realisiert. Durch eine Anordnung aus 2 SNGs wird eine logische Verbindung hergestellt. Ein Signal, welches an einem Eingang eines SNGs anliegt, wird auf einem korrespondierenden SNG als Ausgang wieder ausgegeben. Die prototypische Anwendung inklusive Software wird unter Berücksichtigung grundlegender Anforderungen der entsprechenden Normenreihe CENELEC EN 5012X entworfen und implementiert. Die Implementierung eines sicheren Kommunikationsprotokolls und der Entwurf entsprechender zusätzlicher Sicherungsfunktionen werden ebenfalls behandelt. Am Ende steht die prototypische Umsetzung einer sicheren Kommunikationslinie.

Die Anforderung Funktionen aus der IIOT und der Digitialisierung in der Industrie einzuführen um agiler und effizienter zu werden, erfordert große Datenübertragungsmengen. Open Platform Communication Unified Architecture (OPC UA) ist eine vielseitige Technologie für den sicheren, zuverlässigen und interoperablen Datentransport in einer industriellen Umgebung. In dem kürzlich eingeführten OPC UA PubSub-Schema werden die teilnehmenden Knoten derzeit manuell konfiguriert, da im Standard kein automatischer Konfigurationsmechanismus angegeben ist. Die automatische Konfiguration ist wichtig, um das volle Potenzial des PubSub-Ansatzes auszuschöpfen, indem dynamische und skalierbare Netzwerkänderungen ermöglicht und Informationen zu möglichen Änderungen in Bezug auf verfügbare Informationen bereitgestellt werden. In dieser Arbeit werden drei Ansätze zur automatischen Konfiguration vorgeschlagen, nachdem die vorhandenen Mechanismen zur automatischen Konfiguration, die OPC UA-Standards und das manuelle Konfigurationsverfahren für OPC UA PubSub-fähige Knoten umfassend untersucht wurden. Die vorgeschlagenen Ansätze werden mit dem OMNeT ++ - Netzwerksimulator simuliert und verglichen. Der Vergleich jedes Ansatzes wird auf der Grundlage des Nachrichtenaufwands während der Konfiguration und der erforderlichen Konfigurationszeit durchgeführt, um die Leistung hinsichtlich Zuverlässigkeit, Energieeffizienz und Skalierbarkeit zu analysieren. Basierend auf den Ergebnissen wird der vielversprechendste Ansatz auf realen OPC-UA-Knoten implementiert und verifiziert. Die Implementierung auf realer Hardware und Simulation zeigt ähnliche Ergebnisse, was die Eignung des gewählten Ansatzes auf OPC-UA PubSub-fähigen Knoten impliziert.

Software Defined networking (SDN) ist ein neuer Netzwerkansatz, der die traditionellen Netzwerke kontinuierlich weiterentwickelt und in flexiblere Netzwerke umwandelt, um sich schnell an die wachsende Nachfrage der Endbenutzer anzupassen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Netzwerken ermöglicht dieser Ansatz die Entkopplung von Steuerungs- und Datenebenenfunktionen, um Netzwerkressourcen auf dynamische Weise effizient zu überwachen, zu konfigurieren und zu optimieren. Es verfügt über eine zentrale Steuerung mit einer globalen Ansicht des Netzwerks, um die gesamten Netzwerkressourcen mithilfe programmierbarer Schnittstellen zu verwalten. Diese zentrale Steuerung bringt auch mehrere Sicherheitslücken mit sich, die von Angreifern ausgenutzt werden können, um die Netzwerkfunktionalität zu stören. Die SDN Architektur ist für Angreifer sehr attraktiv, da sie Pakete sorgfältig erstellen können, was zu einem großen Datenverkehr von SDN Switches zum Controller führen kann, was zu einer Sättigung der Bandbreite des Steuerkanals und sogar zu falschen Einträgen in den Switches führt. In dieser Arbeit überwachen wir das Verhalten von SDN Controllern, um DDoS Angriffe auf die SDN Architektur zu erkennen. Die Erkennung von böswilligem Verhalten des Controllers erfolgt mithilfe von Entropie- und Korrelationstechniken und um den betroffenen Controller effektiv zu identifizieren. Nach der Erkennung des betroffenen Controllers wird eine Lösung vorgeschlagen, um den betroffenen Controller zu isolieren, die auf der gegenseitigen Entscheidung anderer Controller im Netzwerk basiert. Um das Netzwerk zu schützen, wurde eine Supervisor-Anwendung entwickelt, die das Verhalten von Controllern überwacht und es den Controllern ermöglicht, böswilliges Verhalten durch gegenseitige Entscheidung zu entscheiden. Aus den Simulationsergebnissen geht hervor, dass der angegriffene Controller erkannt und isoliert werden kann, um eine weitere Sättigung der Netzwerkressourcen zu verhindern.

Ziel dieser Arbeit war es, die Belastbarkeit von Bluetooth-Mesh-Netzwerken zu untersuchen, indem ein experimentelles Testbed eines Mesh-Netzwerkes bestehend aus Bluetooth Low Energy (BLE)-Geräten erstellt wurde. Für die Bewertung des MeshNetzwerks wurden Parameter wie die Signalstärke, die Entfernung und das Packet Delivery Ratio berücksichtigt. Die theoretische Untersuchung verschiedener BLE MeshImplementierungen und Mesh Networking Software für Bluetooth 5.0 werden in dieser Arbeit vorgestellt. Verschiedene Arten von hardwarebasierten BLE-Implementierungen werden theoretisch untersucht und verglichen. Diese Arbeit trägt zum Vergleich des Standes der Technik bestehender BLE MESH-Netze, die von der Industrie mit Software Entwicklungs-Kits, Anwendungen, Anwendungsfällen, Hardware-Beschreibungen und Open-Source-Implementierungen für verschiedene Betriebssysteme angeboten werden, bei. Im Hinblick auf die Untersuchung von BLE MESH-Netzwerken wurden verschiedene Experimente durchgeführt, die sich z.B. auf Coverage, Received Signal Strength Indicator (RSSI) und Packet Delivery Ratio bezogen. Die verschiedenen Messungen wurden für verschiedene Szenarien untersucht. Der Vergleich und die Analyse der experimentellen Daten führte zu Schlussfolgerungen über die Belastbarkeit des BLE MESH-Netzwerks. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass BLE MESH-Netze eine gute Belastbarkeit aufweisen.

Diese Arbeit zielt darauf ab, ein auf Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) basierendes System zu entwerfen und zu simulieren, das aus einer unterschiedlichen Anzahl von Sensorknoten besteht, die über ein bestimmtes geografisches Gebiet verteilt sind, mehreren Gateways in verschiedenen Internet of Things (IoT) Anwendungsszenarien. Die Simulation des Long Range (LoRa) Netzwerks basiert auf den beiden vorhandenen LoRaWAN-Simulatoren d. h. Framework für LoRa (FLoRa) und LoRa-Simulator (LoRaSim) und MATLAB. Zusätzlich werden die praktischen Experimente des LoRaWAN-Netzwerks auf dem Campus der Technische Universität Ilmenau entwickelt. Die Messergebnisse über das Message Queue Telemetry Transfer (MQTT) Protokoll werden in der Cloud (d. h. MQTT-Broker) publiziert und vom MQTT-Broker über Mobiltelefone, PCs, Laptops usw. abonniert.

Die Automobilindustrie befindet sich derzeit in einem Umbruch. Megatrends wie Autonomes Fahren, Elektrifizierung oder Konnektivität stehen im Fokus der wichtigsten Hersteller. Bertrandt folgt diesen Trends und entwickelt ein eigenes, hochmodernes Auto. Infolgedessen wird die Fahrzeugarchitektur in Richtung der domänenorientierten Architektur neu gestaltet. Darüber hinaus wird Automotive Ethernet zusammen mit Scalable Service-Oriented Middleware over IP (SOME/IP) eingeführt, um die anspruchsvolle Kommunikation im Fahrzeug zu bewältigen. Es ist jedoch zu beachten, dass die klassischen Kommunikationsprotokolle nicht ganz verschwinden werden. In einer solchen Situation ist es unerlässlich, das Verhalten und die Auswirkungen zu analysieren, die die alten und neuen Technologien in Kombination haben. Ziel dieser Arbeit ist es, die Ergebnisse auszuwerten, wenn ein klassisches Protokoll wie Controller Area Network (CAN) mit SOME/IP kombiniert wird. Die End-to-End-Verzögerungen werden zusammen mit den spezifischen Segmenten, die den gesamten Kommunikationsweg bilden, gemessen. Es werden mehrere Simulationen unter verschiedensten Szenarien durchgeführt. Dabei werden Zyklusszeiten von 5 ms, 10 ms und 100 ms betrachtet. Ebenfalls wurde auf dem Ethernet, wie auch auf dem CAN, ein Stressszenario durchgeführt, um eine hohe Grundlast zu erzeugen um dadurch die Kommunikation zu stören. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zuverlässigkeit der Kommunikation von der Häufigkeit der erzeugten Nachrichten abhängt. Realitätsnahe Werte wie 10 ms und 100 ms haben geringe Verzögerungen, was beweist, dass diese neu entwickelten Technologien für die Automobilumgebung geeignet sind.

Die klassische Softwareverteilung mit Client-Server-Ansatz stellt Schlüsseltechnologien wie das Internet of Things vor Engpässe, die den Fortschritt der Digitalisierung einschränken. Zur Vermeidung von Latenzen und der Reduktion von Downloadzeiten, wurden Techniken wie Fog-Computing entwickelt. Eine Möglichkeit das Fog-Computing auf die Softwareverteilung anzuwenden stellt die Peer-to-Peer Verteilung mit Koordinationsserver dar, die auch mit den Herausforderungen vermaschter Netze umgehen kann. Bei langsamen instabilen Kommunikationsnetzen, wie einem Weitverkehrsfunknetz, steigern sich diese Herausforderungen bei der Softwareverteilung großer Datenmengen drastisch. Softwareverteilungssysteme werden eingesetzt, um die Übertragung von Daten zwischen den Hosts zu orchestrieren und zu optimieren. Im Rahmen dieser Masterarbeit werden die Systeme Transmission des Transmission Project, Dragonfly von Alibaba und Kraken von Uber als Lösung für die Übertragung von Software in vermaschten Weitverkehrsnetzen untersucht und evaluiert. Diese 3 Systeme bedienen sich im Kern dem Fog-Computing in Form einer Softwareverteilung mittels Peer-to-Peer und Koordinationsserver. Zur Evaluation wird eine Testumgebung aufgebaut, die aus einem virtuellem Netzwerk besteht, das einem Ausschnitt des HAMNET nachgebildet ist und mit Containernet emuliert wird. Innerhalb dieses Testnetzwerks werden die Systeme implementiert, die Softwareverteilung durchgeführt und Downloadzeiten zusammen mit dem Datenverkehr gemessen. Die Systeme werden unter verschiedenen Einflussgrößen untersucht, die ihre Eignung für die Softwareverteilung in vermaschten Weitverkehrsnetzen kennzeichnet. Dazu werden die zu verteilende Datei und die Anzahl der Koordinationsserver variiert, sowie Messungen durchgeführt bei denen einzelne Koordinationsserver ausfallen. Die Messergebnisse zeigen, dass insbesondere Transmission, als Beispiel für einen BitTorrent-Client zeichnet sich hierbei durch eine schnelle Verteilung und geringe Streuung beim Datenverkehr aus. Dahingegen macht sich Dragonfly durch eine wesentlich langsamere Verteilung und einen hohen Datenverkehr sowie viele Verteilungsfehler bemerkbar. Im Gegensatz zu Dragonfly liefert Kraken, das für die Verteilung von großen Datenmengen über die gesamte USA genutzt wird, vielversprechende Ergebnisse.

Die Interoperabilität in drahtlosen Sensornetzen, also die Zusammenarbeit heterogener Komponenten eines Netzes, ist durch die Diversität angebotener Hard- und Softwarelösungen nicht immer gegeben. Dies ist ein Problem, wenn bestehende Netze um anderen Komponenten erweitert werden sollen und schränkt die Zukunftsfähigkeit eines Netzes ein. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Interoperabilität der drei Implementierungen OpenThread, dem Kinetis- und dem Mbed Thread Stack des Protokollstapels Thread. Anhand unterschiedlicher Untersuchungen wird die Zusammenarbeit der Implementierungen beobachtet und anschließend bewertet. Nach einer theoretischen Betrachtung folgen empirische Untersuchungen, deren Beobachtung Aufschluss darüber gibt, ob die Implementierungen standardkonform arbeiten und bis zu welchem Grad sie interoperabel sind. Anhand der gewonnenen Ergebnisse wird klar, dass Interoperabilität zwischen den Implementierungen nicht als gegeben vorausgesetzt werden kann. Bei der Durchführung der Versuche werden unterschiedliche Auffälligkeiten im Ablauf dokumentiert, die zu Einschränkungen in der Zusammenarbeit der Netzwerkknoten führen. Weiterhin wird festgestellt, dass von der Thread Group zertifizierte Endprodukte hiervon nicht betroffen sind und besser abschneiden, als jene die diese offizielle Zertifizierung nicht haben. Die Ergebnisse bestätigen die Relevanz der Interoperabilitätsbetrachtungen in drahtlosen Sensornetzwerken und zeigen, dass selbst zwischen Implementierungen eines Standards Probleme auftreten können.

Die vorliegende Masterarbeit gibt einen Überblick über die Konzeption eines Hardware"=in"=the"=Loop Prüfstands am Beispiel der Realisierung einer simulierten Montagefahrt. Hierfür wird die Architektur und das Design der grundlegenden Simulationskomponenten vorgestellt. Die Simulationssoftware der Aufzugumgebung wurde mit für die Simulation der Montagefahrt benötigten Komponenten erweitert. Die Funktionalität der Implementation wurde durch umfassende Software"= und Systemtests bestätigt. So konnte gezeigt werden, dass das Modell der Aufzugumgebung so funktioniert, dass die Zustandsmaschinen der Steuerungssoftware eine Montagefahrt einleiten können. Die virtuelle Aufzugkabine kann nun über Middelware"=Telegramme gesteuert werden.

In den letzten Jahren haben die Fahrzeug-zu-Fußgänger (V2P) Kommunikationssysteme bei mehreren Interessengruppen, von der Wissenschaft über Normungseinrichtungen bis hin zur Industrie, zunehmend an Bedeutung gewonnen. V2P-Kommunikationssysteme bieten mehrere Komfortapplikationen, vor allem aber Anwendungen zur Erhöhung der Sicherheit von ungeschützten Verkehrsteilnehmern (VRU) im Straßenverkehr. Bis es aber zum Einsatz von V2P-Sicherheitsanwendungen im Straßenverkehr kommen kann, muss vorerst noch einigen zentralen Problemen in der Forschung nachgegangen werden. In städtischen Szenarien, in denen der Verkehr besonders dicht ist, sind Überlastungen des Kommunikationsnetzes ein großes Problem. Diese werden durch den regelmäßigen Austausch von Sicherheitsmeldungen zwischen Fahrzeugen und VRUs verursacht, was die Zuverlässigkeit dieser Kommunikation beeinträchtigt. Für ein Fahrzeug und einen Fußgänger, die unmittelbar vor einem Unfall stehen, ist es jedoch gerade wichtig, zuverlässig zu kommunizieren, und so den Unfall vermeiden zu können. Als mögliche Lösung dieses Problems stellt diese Arbeit ein neues On-Demand-Quality-of-Service Framework vor. Es verwendet einen neuen Mechanismus, der benachbarte (also die Gefahrensituation umgebende) Knoten (Fahrzeuge und Fußgänger) über den nahenden Unfall informiert und sie auffordert, die Priorität ihrer Sicherheitsmeldungen vorübergehend zu verringern. Um diese Anforderung zu vermitteln, wird eine neue Nachricht entworfen sowie ein Mechanismus zur Verarbeitung der neuen Nachricht und ein Mechanismus zur Senkung der Priorität von Nachrichten beim Empfänger. Das vorgestellte Framework basiert auf dem System "Dedicated Short Range Communication/Wireless Access in Vehicular Environments" (DSRC/WAVE) und ist rückwärtskompatibel mit seinen Protokollen. Es wird durch Simulationen validiert, bei denen mehrere Simulationswerkzeuge eingesetzt werden. Die Leistungsanalyse des Frameworks wird unter Berücksichtigung des Packet Delivery Ratio (PDR) von Sicherheitsmeldungen zwischen Fahrzeug und Fußgänger, die kurz vor einem Unfall stehen, beobachtet. Die Simulationsergebnisse zeigen eine signifikante Erhöhung der Zuverlässigkeit der Kommunikation zwischen akut unfallgefährdetem Fahrzeug und Fußgänger, und bestätigen damit, dass das vorgestellte Framework eine wertvolle Quality-of-Service Lösung sein kann.

Software Defined Networking (SDN) ist ein neues Netzwerkschema, das hohe Flexibilität und einfache Verwaltbarkeit von Computernetzwerken bietet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Netzwerken, entkoppelt SDN die Steuerungsebene von den Netzwerkgeräten. Durch die Entkopplung ermöglicht SDN eine einfache Verwaltung von Netzwerkressourcen und die Bereitstellung von Netzwerkanwendungen. Daher eignet sich SDN für eine hohe Bandbreite, damit die heutigen Anwendungen eine gute Leistung erbringen können. Obwohl SDN großen Erfolg bringt, sind verschiedene Sicherheitslücken in der Struktur von SDN und im OpenFlow-Protokoll aufgetreten. Controller in SDN ist logisch zentralisiert und hat eine globale Sicht auf das Netzwerk, wodurch das Risiko besteht, dass der Controller gefährdet wird. Der SDN-Controller ist für die Planung des gesamten Netzwerkverkehrs verantwortlich. Andererseits sind die Netzwerkressourcen in SDN relativ begrenzt. Somit hat SDN eine begrenzte Verarbeitungskapazität. Daher dringen Angreifer in das Netzwerk ein und überlasten Ressourcen und Verarbeitungskapazität. In dieser Arbeit wurden verschiedene SDN-Schwachstellen untersucht sowie die aktuellen Erkennungs- und Abschwächungsmechanismen von gefälschten Paketangriffen in SDN untersucht. Darüber hinaus, wird ein neuer Abwehrmechanismus gegen böswillige Benutzer eingeführt, um einen gefährdeten SDN-Controller vor nicht authentifizierten Benutzern und die Netzwerkressourcen und -dienste vor Erschöpfung zu schützen. Ein simuliertes Modell wurde in der Ryu-Steuerung mit Unterstützung der Hardwareerweiterung in der Mininet-Simulationsumgebung implementiert. Die Ergebnisse unseres Ansatzes zeigen Leistungsverbesserungen und zeitliche Komplexität im Vergleich zum vorherigen Ansatz. Unsere erweiterte Lösung bietet einen gegenseitigen Schutz für gefährdete Controller und für gefährdete Erweiterungen. Außerdem erkennt sie böswillige Benutzer effizient im Netzwerk und reduziert sie so schnell wie möglich.

In den letzten Jahren hat Industry 4.0 aufgrund der damit verbundenen Vorteile viel Aufmerksamkeit erregt. Drahtlose Sensornetzwerke sind die Schlüsselkomponente für die erfolgreiche Umsetzung. Sichere und zuverlässige Kommunikation ist wichtig, aber gleichzeitig sind die Energieressourcen bei drahtlosen Sensornetzen sehr knapp. Dazu bedarf es einer standardisierten Kommunikationstechnologie, die Sicherheit und Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Schonung der Ressourcen bietet. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Bewertung, ob eine Kommunikationstechnologie namens "OPC UA" diesen Anforderungen entspricht. Durch die Durchführung einer Reihe von Simulationen und die Analyse der Ergebnisse ergibt sich, dass OPC UA in der Tat eine komfortable Kommunikationstechnologie ist, mit Energieverbrauchsprofilen, die für drahtlose Sensornetzwerke geeignet sind und sehr hilfreich für Industrie 4.0-Anwendungen sind.

Bezüglich Aufbau und Organisation des fahrzeuginternen Kommunikationsnetzwerks wird die Elektronikarchitektur der nächsten Fahrzeuggeneration von Porsche tiefgreifende Änderungen einführen. Anstatt klassischer Bus Systeme, wird die Interkommunikation der Steuergeräte durch Automotive-Ethernet und diensteorientierte Kommunikation bestimmt. Im Prozess der Absicherung von Funktionen eines Fahrzeugs werden Hardware-in-the-Loop Testsysteme für automatisiertes und manuelles Ende-zu-Ende Testen von Connected Car Diensten eingesetzt. Neue Anforderungen für das Testen von Connected Car Funktionen in dieser neuen Elektronikarchitektur werden zu einer steigenden Anzahl zu testender Ländervarianten der Steuergeräte und ihrer Software führen. Resultierend daraus, werden die aktuellen System nicht ausreichen, um die neue Architektur zu testen. In dieser Arbeit wird als erster Schritt der vorhandene Status analysiert und Anforderungen gesammelt. Basierend darauf werden mehrere Konzepte für neue Hardware-in-the-Loop Systeme entwickelt und miteinander verglichen. Das daraus entwickelte System wird anschließend mit Hilfe eines CAD Programms konstruiert, einige Komponenten des neuen Systems aufgebaut und so weit, wie es der Entwicklungsstand der neuen Fahrzeugelektronikarchitektur zulässt, validiert. Das neue Konzept enthält ein modulares Steckverbindersystem, das es flexibel und anpassbar macht. Daneben wird der Betrieb von externen Testgeräten, wie zum Beispiel ausländische Mobilfunk-Basisstationen und deren Verbindung zum Hardware-in-the-Loop-System, aufgezeigt. Weiterhin wird das neue System fernbedienbar sein und überträgt Audio und Video von den Geräten, die getestet werden, zu einem entfernten Standort.

Die moderne Welt wird intelligenter. Immer mehr Teile unseres alltäglichen Lebens werden technologisch aufgewertet und vernetzt. Die Geschwindigkeit, mit der elektronische Anwendungen dabei in unserem Umfeld Fuß fassen, ist in den letzten Jahren zunehmend angestiegen. Die hohe Menge an Geräten und der schnelle technische Wandel fordern neue Ansätze für ihre Vernetzung und zur Umprogrammierung Over-the-Air. Bluetooth Mesh ist eine neue Erweiterung des weitverbreitetem Bluetooth Low Energy Standards für Multi-Hop-Netzwerke mit potentiell Tausenden an Geräten. Für diese Netzwerke sollen nun Methoden zur Over-the-Air-Programmierung gefunden und untersucht werden. Dazu wurden die dazugehörigen Anforderungen in möglichen Anwendungen analysiert, potentielle Fehlerquellen und erforderliche Sicherheitsanforderungen ergründet und basierend darauf ein umfassendes Konzept entwickelt und in einer ersten Implementation getestet. Das Verfahren erweist sich dabei als tauglich, um auch größere Datenmenge in Bluetooth Mesh-Netzwerken zu verteilen und mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Umständen und Anforderungen umzugehen.

Kommunikationssysteme spielen eine wichtige Rolle zurzeit und in der Zukunft. Es gibt auch sehr viele Forschungen und Entwicklungen darüber. Um Kommunikationsprotokolle und Netztopologien zu entwickeln oder zu testen werden normalerweise Netzsimulatoren verwendet. Es gibt viele Simulatoren, die frei verfügbar sind. Mit solchen Simulatoren werden verschiedene Netztopologien definiert und die Leistungsfähigkeit des Kommunikationsprotokolls durch statistische Ergebnisse der Simulation bestimmt. Die zurzeit am meisten benutzten Simulatoren sind ns-3 und OMNeT++. In dieser Arbeit wird zuerst der Grund erklärt, warum Simulation ein hauptsachliches Instrument für die Forschung eines Kommunikationssystems ist. Dann werden zwei Simulatoren von theoretischer Seite analysiert und verglichen. Dadurch werden die Eigenschaften von ns-3 und OMNeT++ recherchiert. Danach werden vier verschiedene Netztopologien bei NS-3 und OMNeT++ simuliert. Daraus werden die Kosten der Ressourcen und die Leistungsfähigkeit dieser beiden Simulatoren mit steigender Anzahl der Knoten bzw. Komplexität des Netzwerks ermittelt. Schließlich wird ein Szenario mit realer Hardware nachgestellt. Die Ergebnisse der Messungen werden mit den Simulationsergebnissen verglichen.

In dieser Arbeit wird ein Low Cost Indoor Lokalisierungssystem auf Basis von Bluetooth Low Energy entwickelt. Der primäre Anwendungsfall ist die Positionsbestimmung von Personen in privaten Haushalten mit einem Smart Home System. Es werden verschiedene Ansätze zur Positionsbestimmung untersucht und anschließend ein System mit infrastrukturbasierter Ortung umgesetzt. Die Position wird in diesem anhand der Signalstärke von Bluetooth Beacons durch Trilateration und einen Partikel-Filter bestimmt. Das entstandene System ist einfach in Betrieb zu nehmen, leicht zu verwenden und lässt sich nachträglich installieren. Die Kosten des Systems betragen circa 40€ Grundkosten + 30€ pro Raum. Die erreichte Positionsgenauigkeit liegt zwischen ein und drei Metern, wenn sich die zu lokalisierende Person nicht bewegt.

LoRa ist eine der kürzlich aufkommenden Technologien um das Internet der Dinge zu verbessern. Die Vision wird mit jedem Tag präsenter, da die kosten für die Technologie für einen immer größeren Personenkreis erschwinglich werden. Ein großer Teil dieser Anwendungen des Internet der Dinge bieten essentielle Sensor-Überwachung und sind als niedrig-energie Drahtlossensornetzwerke organisiert. Drahtlossensorennetzwerke gehören zu der Gruppe der low power wide area networks (LPWAN), und gewinnen zunehmend an Bedeutung als eine Alternative oder Erweiterung zu Cellular-IoT. Viele verschiedene Technologien, Ideen und Spezifikationen wetteifern sich als die beste verfügbare LPWAN Technologie zu etablieren. Auf diesem wachsenden Markt, ist LoRa, eine proprietäre Funkmodulations-Technik, eine dieser Technologien. Sie wird von LoRaWAN genutzt, einer offenen Datenübertragungsebene, welche eine Kommunikation in einer Stern-Topologie definiert. Diese Arbeit wird einen Einblick auf die LoRa Technologie nehmen, und ihre Nutzbarkeit in bestimmten Szenarien. Sie wird die Grenzen dieser Kommunikationstechnologie aufzeigen. Weiterhin wird diese Arbeit die Performance in einer Punkt-zu-Punkt Kommunikation darstellen.

Um komplexe Anwendungsfälle der Kommunikationstechnik zu untersuchen, wird normalerweise eine Simulation dem Feldversuch vorgezogen. Damit diese Simulationen allerdings verwertbare Ergebnisse liefern, müssen sie mit realitätsnahen Annahmen durchgeführt werden. Zu diesem Zweck werden in dieser Arbeit verfügbare Implementierungen prominenter Path-Loss-Modelle in OMNeT++ an eine Reihe gegebener Feldmessungen angepasst. Mithilfe der gefundenen Parameter wird daraufhin das Verhalten eines größeren Netzwerks unter verschiedenen Umwelteinüssen getestet. Die Ergebnisse liefern eine Orientierung für die zu verwendenden Modellparameter sowie einen Einblick, wie stark sich deren Verwendung im Vergleich zu vereinfachter Signalausbreitung bemerkbar macht.

V2V Kommunikation soll Verkehrsunfälle zu verhindern. Die DSRC Technologie nutzt WAVE Protokoll Architektur ermöglichen Sicherheits- und nicht sicherheitsrelevante Anwendungen in VANET. Sicherheitshinweise werden ausgetauscht, über einen eigenen Kanal auf MAC Schicht. Einsatz von dedizierten Kanal für Sicherheit Nachrichtenaustausch führt zu Staus. Es gibt verschiedene Kontrollmechanismen der Kanal Staus in V2V Kommunikationsort. Um die Verkehrsunfälle mit Fußgängern zu vermeiden, brauchen wir V2P Kommunikation für ihre Sicherheit. Verfügbaren V2P Kommunikationsmechanismen sprechen das Thema Verkehr Kollisionsvermeidung und Unfälle im Straßenverkehr. Verschiedene clustering-Algorithmen für VANET and MANET in Literatur konzentrieren sich hauptsächlich auf erreichen Cluster Stabilität vorgeschlagen. Aber diese Algorithmen in der Regel nicht einzigartige Mobilität, Entfernung und Richtung für V2P Kommunikation erforderlichen Parameter und sprechen auch nicht die Frage der Kanal Staus. Durch den Einsatz von speziellen Kanal für Sicherheit Nachrichtenaustausch in V2P Kommunikation geht es Kanal Staus noch Anlass zur Sorge in V2V-Kommunikation. Zur Bewältigung dieses Problems, eine gemeinsame P2P Kommunikation auf die nicht sicherheitsrelevanten SCH wird vorgeschlagen, die helfen könnte, die Zahl der Meldungen von Fußgängern auf die Fahrzeuge gerichtet. In dieser Forschungsarbeit ein clustering-Algorithmus für die Fußgänger ist konzipiert und umgesetzt, mit dem SCH. Die Fußgängerzone Cluster-Kopf ausgewählt anhand verschiedener Parameter in der Sicherheit Nachricht erhielt aus dem Fahrzeug auf dem dedizierten Kanal vorhanden ist. Nur die Fußgängerzone Cluster Leiter Sicherheit Broadcastmeldungen auf dem dedizierten Kanal, wodurch die Zahl der Warnhinweise auf den Fahrzeugen ausgerichtet. Implementierung und Simulation des Algorithmus werden in OMNeT ++, Venen und SUMO durchgeführt. Simulationsergebnis mit einem spärlichen Verkehrs-Szenario zeigt, dass die Fußgänger clustering die Anzahl der Warnhinweise auf dem dedizierten Kanal richtet sich an die Fahrzeuge reduziert hat. Es hilft bei der Kontrolle der Staus, die verursacht wird durch Aktivierung V2P-Kommunikation. Schließlich ist eine Technik, um die Langlebigkeit der Cluster compute vorgeschlagen.

VANETs oder in erster Linie bekannt als Vehicular Ad Hoc Networks gehören zu einer Klasse von mobilen Ad-hoc-Netzen oder MANETs, sind der besonderen Art wegen ihrer Fähigkeit, Netzwerk-Topologie schnell ändern. Infolgedessen ist die Verbindung zwischen VANETs verpflichtet, in regelmäßigen Abständen zu trennen. Dies erfordert ein effizientes routing Schema besteht aus den infrastrukturbasierten Unterstützung durch \ac{RSUs} bekannt als \ac{V2I}. Auch diese Methode kombiniert mit routing Position basiert die Verwendung von der geographischen Position der Knoten macht schlage um Inter vehicular Kommunikation in vor allem dynamische Netzwerke zu verbessern. Um dies zu erreichen, wir haben zwei Protokolle "nämlich" ROAMER und FRHR und bewertet die Leistung der einzelnen des Protokolls. Diese Protokolle sind aus der Literatur gewählt, da sie übertreffen die vorhandene Hybrid-Position-basierte routing-Protokolle. Mehrere Simulationen und Ergebnisse über die VoIP-Anwendung. Bildverzögerung, Frame-Verluste, MOS und empfangene Durchsatz sind die Parameter, die als Teil der VoIP-Anwendung zu bewerten, die Reaktion dieser Protokolle unter unterschiedlichen Fahrzeugdichte, unterschiedliche Geschwindigkeit der Fahrzeuge und mehrere RSUs gewählt. Erzielten Ergebnisse werden diskutiert, um die Leistung dieser Protokolle für V2I-Umgebung zu bewerten.

Verbundene Häuser, verbundene Auto, vernetzte Industrieanlagen und weitere Anwendungen sind nur der Anfang einer vernetzten Welt. Eine Welt, in der Milliarden von Objekten mit dem Internet verbunden sein werden und den Austausch einer riesigen Menge an Informationen erfordern. Dies ist mit dem "Internet of Things" (IoT) real geworden. Das Internet der Dinge ist ein Netzwerk-Paradigma, indem Sensoren, Aktoren und Geräte mit dem Internet verbunden sind. Die Hauptaufgabe dieser Geräte ist es, die Umgebung zu beobachten und die Messwerte entsprechend zu melden und entsprechend darauf zu reagieren. Das IoT-Netz kann Knoten mit unterschiedlichen Eigenschaften von Erfassungs- und/oder Steuerungsfähigkeiten enthalten. Darüber hinaus können die von verschiedenen Herstellern stammen. Idealerweise sollten alle unterschiedlichen Knoten interoperabel sein und aus der Box arbeiten. Die Situation, die es erfordert, dass die Geräte selbst konfigurieren und sich selbstständig im Netzwerk registrieren können. In dieser Arbeit wurde ein Ansatz zur Behandlung der Selbstkonfiguration und Selbstregistrierung des IoT-Knotens entwickelt. Der Protokollstapel des IoT-Knotens wurde als Plattform verwendet, um die Selbstkonfiguration zu realisieren. Dann wurde der vorgeschlagene Ansatz simuliert und hinsichtlich der Registrierungsverzögerung und des zusätzlichen Nachrichtenaufkommens bewertet. Die Simulationsergebnisse haben gezeigt, dass die für die Selbstregistrierung und -konfiguration erforderliche Verzögerung relativ gering ist und der Signalisierungsaufwand des Ansatzes gering ist. Die Ergebnisse zeigen die Anwendbarkeit des Ansatzes im realen Leben und ermöglichen eine Umsetzung auf verschiedenen Hardware-Geräten.

Heutzutage wird die Kommunikation zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten (z.B. Sensoren, Steuerungsgeräte) in einem Fahrzeug mit Hilfe von Bussystemen realisiert. Mit den steigenden Ansprüchen nach Komfort und Sicherheit während der Fahrt wächst auch die Anzahl an Sensoren im Fahrzeug. Damit zukünftig zusätzliche Kosten für Verkabelung und Einbau verringert werden können, entstand die Frage nach einer neuen Methode zur Realisierung der Intra-Fahrzeug-Kommunikation. Ein potentieller und während der letzten Jahre in vielen Bereichen verwendeter Lösungsansatz sind drahtlose Sensornetze (Wireless Sensor Network (WSN)). Die Standards für Wi-Fi, Bluetooth und Global System for Mobile Communications (GSM) waren für drahtlose Sensornetze nicht geeignet, da für ihren Betrieb viel Energie benötigt wird. Damit der Energieverbrauch gering bleibt und Kabel für zusätzliche Stromquellen gespart werden können, wurde ein neuer Standard (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.15.4) entwickelt. Dieser Standard ist durch geringere Leistungsaufnahme für lange Betriebszeiten über Batterieversorgung und durch geringe Datenraten charakterisiert. Eine der bekanntesten Technologien, die auf IEEE 802.15.4 basieren und in drahtlosen Sensornetzen benutzt werden, ist ZigBee. Zentrale Probleme von ZigBee bzw. IEEE 802.15.4 sind die unvorhersehbare Natur des verwendeten Mediums (Funk), verursacht z.B. durch Mehrwegausbreitung, und das am häufigsten genutzte Frequenzband (2.4 GHz), in dem auch andere drahtlose Technologien wie Wi-Fi und Bluetooth arbeiten. Im Rahmen dieser Arbeit wird versucht, die Eignung des Standards 802.15.4 und von ZigBee für den Einsatz in Fahrzeugen zu überprüfen und die folgenden Fragen zu beantworten: - Welche Störungen sind in einem Fahrzeug zu beobachten? - Welchen Einfluss können die ermittelten Interferenzen auf die Qualität der Übertragung haben? Passende Anwendungsszenarien zur Evaluation von Interferenzen werden herausgearbeitet und nach Anforderung in einer Object Modular Network Testbed in C++ (OMNeT++)-basierten Simulationsumgebung simuliert. Abschließend werden die Ergebnisse evaluiert und diskutiert und die Arbeit der Simulationsumgebung überprüft.

Die modernen Trends der Entwicklung der Telekommunikation erfordern neue Ansätze zu den klassischen Verfahren von HO. Traditionelle Mechanismen von HO, die auf RSS basierend sind, werden irrelevant für die modernen Technologien und Dienstleistungen, die die Anforderungen der Kunden und Anwendungen sowie die Bedürfnisse des Betreibers erfüllen müssen. In der wissenschaftlichen Literatur und in der Industrie gibt es viele Ansätze zur Lösung dieses Problems, zum Beispiel, die Methoden der Entscheidungsfindung auf der Grundlage von vielen Kriterien (multi-criteria decision making), neuronale Netze, fuzzy-Logik etc. In dieser Masterarbeit haben wir eine gründliche Analyse der bestehenden Algorithmen für den Ausgleich der Netze mit dem Schwerpunkt auf die Algorithmen, die die Mechanismen neuronaler Netze nutzen, gemacht. Im Detail wurden die Kriterien für den Lastenausgleich und die Kriterien für die Entscheidung über HO untersucht. Betrachtet wurden die Klassifizierung der neuronalen Netze, sowie ihre Parametrisierung. Am Ende wurde der Algorithmus für den Ausgleich der Netze ausgewählt, der genau so im Rahmen des Simulators OMNet++ umgesetzt war. Er wurde analysiert und modifiziert mit Hilfe von MCDM-Algorithmus. Auch im praktischen Teil haben wir ein neuronales Netzwerk trainiert und seine Wechselwirkung mit dem ausgewählten Algorithmus für den Ausgleich der Netze gegründet. Die Arbeit der Algorithmen wurde mit Hilfe von Matlab bewertet , aber der Algorithmus, der durch OMNet++ eingebettet ist, muss noch überarbeitet werden. Als zukünftige Arbeit planen wir die geänderte Kode für die Bewertung der in Matlab gemachten Annahmen verwenden.

Die vorliegende Arbeit handelt von der Einführung eines Netzwerkmonitoring-Systems in einem mittelständischen Forschungsunternehmen. Zunächst wird ein Überblick über Netzwerkmonitoring allgemein und dabei oft verwendete Protokolle gegeben. Es folgt eine Analyse der Anforderungen im Forschungsunternehmen. Anschließend werden verschiedene Monitoring-Lösungen miteinander auf ihre Erfüllung dieser Anforderungen geprüft. Die Wahl fällt dabei auf Icinga2, das im Anschluss ausführlich vorgestellt wird, wobei exemplarisch beschrieben wird, wie Icinga2 die gestellten Anforderungen erfüllen kann. Den Abschluss der Bachelorarbeit bildet eine Reflexion über die Einbindung des Netzwerkmonitoring-Systems.

Die vorliegende Masterarbeit präsentiert und bewertet einen Ansatz zur Unterstützung mobiler Teilnehmer, der insbesondere die Adressierungsproblematik behandelt. Diese entsteht, weil ein Endgerät, das sich vom Abdeckungsbereich eines Netzes in ein anderes Netz bewegt, dort eine andere IP-Adresse zugewiesen bekommt. Hauptaugenmerk der Arbeit liegt auf der Verbindungsübergabe (Handover) unter Berücksichtigung der IP-Adressvergabe und den dabei entstehenden Auswirkungen auf laufende Kommunikationsvorgänge. Die vorgestellte Lösung mit der Bezeichnung \mymacro{Dynamic Index NAT} (DINAT) sieht einen \mymacro{Network Address Translation} (NAT) Server vor, der global im Internet erreichbar ist und die sich ändernde IP-Adresse des mobilen Endgeräts gegenüber den aktuellen Kommunikationspartnern verbirgt. Simulationsergebnisse belegen, dass der DINAT-Ansatz kürzere Verbindungsübergaben und Ende-zu-Ende-Verzögerungen sowie kleinere Paketverlustraten erreichen kann als das standardisierte Mobile IPv6.

In unserer modernen Welt ist ein starker Trend zu Konnektivität und Automatisierung in Heim und Alltag zu beobachten. Die Vernetzung von Sensorik und Steuerung in der stetig ansteigenden Anzahl an Elektronikgeräten in unserem Umfeld ist keine triviale Aufgabe und beschäftigt die Industrie bereits seit Jahren. Ein neues Augenmerk auf die Verwendung einer Vielzahl von sparsamen Funkgeräten im Nahbereich hatte zur Folge, dass der Einsatz von Mesh-Netzwerken zunehmend erwünscht wird. Diese Arbeit untersucht die Eignung der relativ jungen Funktechnologie Bluetooth Low Energy (Bluetooth Smart) für den Einsatz in solchen mesh-verbundenen Netzen. Dazu werden mittels einer Demonstratoranwendung verschiedene Messungen zur Übertragungsstabilität durchgeführt. Um die Eignung in größeren Netzwerken zu untersuchen, werden anschließend verschiedene Situationen simuliert. Anhand dieser Ergebnisse wird Bluetooth Mesh anwendungsbezogenen mit verschiedenen alternativen Funktechnologien verglichen.

Ein Vehicular Ad-Hoc Network (VANET) ist ein Netzwerk, das es ermöglicht, ein Informationsaustausch zwischen den Fahrzeugen und der Umgebung zu realisieren. Dabei wird die allgemeine Effizienz und Sicherheit des Verkehrssystems gesteigert. Die Überlastung des Steuerkanales, auf welchem die sicherheitsrelevanten Nachrichten und die steuerungsrelevanten Informationen in dem ganzen Netzwerk übertragen werden, ist eine große Herausforderung im VANET- Forschungsbereich. Eine Überlastung des Steuerkanals führt zu einer Verschlechterung der VANET-Leistung. Neben der Überlastung des Steuerkanals, die bei der Verwendung einer festen Sendeleistung während der Übertragung von sicherheitsrelevanten Nachrichten in einem VANET auftreten kann, entstehen zusätzliche Einschränkungen für die Konnektivität im Netzwerk. In dieser Arbeit wird ein Verfahren für die Leistungssteigerung eines VANETes durch die dynamische Anpassung der Sendeleistung vorgestellt. Der Algorithmus für die Anpassung der Sendeleistung beim genannten Verfahren berücksichtigt, neben den aktuellen Bedingungen des Netzwerkes und der aktuellen Verkehrsdichte, die extremen Mobilitätsszenarien und die Funktionalität der sicherheitsrelevanten Anwendungen in dem VANET. Die Anwendung dieses Verfahrens zeigt die positive Auswirkung der Anpassung der Sendeleistung auf die Leistung des VANETes im Vergleich zur Verwendung einer festen Sendeleistung. Daraus resultiert eine Verbesserung der Konnektivität, lokalen Rezeptionsrate der Pakete im Netzwerk und Funktionalität der sicherheitsrelevanten Anwendungen.

Viele der im täglichen Leben verwendeten drahtlosen Kommunikationsnetze basieren auf einem Infrastrukturansatz. Mobile Knoten buchen sich an fest positionierten Basisstationen ein. Fallen diese durch Umwelteinflüsse aus, so kommt die Kommunikation zum erliegen. Um für Such- und Rettungskräfte in solchen Szenarien ein funktionierendes Kommunikationsnetz aufzubauen, kommen "mobile ad-hoc networks" (MANET) zum Einsatz. Um Forschungen an solchen Netzen nicht nur in Computersimulationen durchzuführen, werden reale Testplattformen benötigt. Diese Arbeit gibt unter anderem einen Überblick über bestehende Plattformen. Die dort verwendeten Funkstandards (u.a. IEEE 802.11, IEEE 802.15.4 \& Bluetooth) werden mit weiteren Ad-Hoc-fähigen Systemen verglichen. Ziel der Arbeit ist das Entwickeln einer eigenen modularen Testplattform auf Basis des Raspberry Pi. Hierfür wurden am Markt erhältliche Module auf ihre Eignung untersucht. Zur Umsetzung wurde mit dem "Mesh HAT" eine Zusatzplatine entwickelt, die mehrere Funklösungen integriert. Die nötigen Konfigurationsschritte und Erweiterungsmöglichkeiten werden ausführlich dargestellt. In Messungen werden Merkmale (Datenrate, Reichweite) der Schnittstellen charakterisiert und möglichen Einsatzszenarien zugeordnet.

Die rasant ansteigende Zahl von Kommunikationsnetzen und Szenarien, in denen keine kontinuierliche Verbindung aller Knoten, wie z. B. im Internet gewährleistet werden kann, zwang die Wissenschaft zu neuen Überlegungen, um die speziellen Anforderungen einer asynchronen Kommunikation in diesen Topologien zu erfüllen. Voraussetzung war es unter anderem, Nachrichten über große Distanzen zu übertragen, ohne zu wissen, wann eine Verbindung der beteiligen Knoten zu Stande kommt. Mobile Ad-hoc-Netzwerke stellen eine große Herausforderung dar, weshalb die neue Protokollarchitektur Delay Tolerant Networking (DTN) entwickelt und standardisiert wurde. Heute existieren viele Implementierungen und Erweiterungen des Protokolls, vor allem im Bereich Routing-Algorithmen, und es werden regelmäßig neue Ansätze ausgearbeitet und in Projekten umgesetzt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse bestehender Referenzimplementierungen von DTNs sowie deren Einsatzfähigkeit für einen Demonstrator auf eingebetteten Systemen. Es werden ein Konzept und ein Szenario ausgearbeitet und anschließend die Realisierung auf Raspberry Pis vorgestellt. Dabei wird auf die notwendige, eigens entwickelte Software für die Umsetzung detailliert eingegangen, welche Voraussetzung dafür ist, dass das ausgearbeitet Konzept auf der Hardware in Kombination mit DTN verwendet werden kann. Anschließend wird ein Routingverfahren der ausgewählten Referenzimplementierung in einem Versuchsaufbau validiert und abschließend mit den Ergebnissen der Simulation verglichen und entsprechend bewertet.

Moderne Anforderungen der Industrie, wie zum Beispiel die Automobilindustrie, erfordern die Nutzung von IEEE 802.15.4 drahtlosen Sensoren- und Intravehikel Netzwerke. Eine große Nachfrage besteht für einen Koppler, der IEEE 802.15.4 drahtlosen Sensoren Netzwerk indem Intravehikel Netzwerke integriert sind. Die Hauptaufgabe dieser Arbeit ist der Entwurf eines Konzepts für einen Koppler. "Bluetooth Low Energy" und IEEE 802.11p wurden als zwei mögliche Technologien in der Arbeit präsentiert. Daher war die erste Aufgabe die zwei Technologien miteinander zu vergleichen und festzustellen, welche Technologie für Intravehikel Netzwerke geeignet ist. Die Ergebnisse waren zugunsten der "Bluetooth Low Energy" Technologie. Soft- und Hardware-Programmierung waren nötig für den Entwurf des Kopplers. Die präsentierte Software empfängt Daten von IEEE 802.15.4 drahtlosen Sensoren Netzwerk durch unterschiedliche Sensoren-Knoten und koppelt die Daten in Bluetooth Low Energy Format ein. Kunden können die ausführlich formatierten Daten, den Wert, den Sensor Typ und die Sensoradresse empfangen. Die Software wurde erfolgreich getestet und somit wurde das Ziel der Arbeit erreicht.

Während eines Katastropheneinsatzes können Rettungskräfte mobile Ad-hoc-Netzwerke bilden, um die Kommunikationsverbindung untereinander aufrecht zu erhalten. Erschwerte Bedingungen vor Ort, ein potenziell großes Einsatzgebiet sowie große Distanzen zwischen den Einsatzkräften können zu einer Fragmentation des Netzwerks führen. Message Ferrying ist ein vielversprechendes Routingverfahren um die Verbindung von Knoten in einem Delay Tolerant Network zu gewährleisten. Dabei sind spezielle Knoten dafür verantwortlich, die Nachrichten im Netzwerk physisch von Sendern zu Empfängern zu transportieren. Diese sogenannten Message Ferries bewegen sich auf Routen, deren Planung wichtig für die Effizienz und Leistungsfähigkeit des Netzwerkes ist. Die dauerhafte Bewegung der Netzwerkknoten erschwert zusätzlich die Planung der Routen, sodass eine aktive Anpassung dieser während der Mission notwendig wird. Da in der aktuellen Forschung kein Konzept zur aktiven Anpassung der Routen durch die Ferries existiert, muss eine sinnvolle Grundlage für die Entscheidungsfindung des Anpassungsprozesses entwickelt werden. Dies ist das Ziel dieser Masterarbeit. Jene ist von folgenden Forschungsfragen geleitet: Ist die Sammlung und Auswertung von bewegungsbezogenen Kontextinformationen von Netzwerkknoten geeignet, um die Effektivität und Leistungsfähigkeit des Netzwerkes zu verbessern? Welche bewegungsbezogene Kontextinformationen sind dafür von Nutzen? Müssen bewegungsbezogene Kontextinformationen unter den Knoten ausgetauscht werden? Wie muss ein möglicher Kontextdatenaustausch realisiert werden? Die Grundlagen von Delay Tolerant Networks und deren Routingprotokollen, Message Ferrying sowie der aktuelle Stand der Forschung zu Kontextinformationssammlung und -auswertung werden genauer untersucht und erläutert. Basierend auf den erworbenen Erkenntnissen wird ein Konzept für die Sammlung und Verbreitung von bewegungsbezogenen Kontextinformationen entwickelt und im ONE Simulator für Delay Tolerant Networks innerhalb zweier Szenarien implementiert, getestet und ausgewertet. In den Simulationen wird das entwickelte Konzept mit den zwei DTN Routing-Protokollen Epidemic und PRoPHET verglichen, um seine Vorteile gegenüber diesen zu demonstrieren. Die Effektivität und Leistungsfähigkeit des entwickelten Konzepts werden detailliert beschrieben und vorgeführt, sowie mögliche Fehler und zukünftige Verbesserungen. Es kann gezeigt werden, dass bewegungsbezogene Kontextinformationen genutzt werden können, um die Leistungsfähigkeit von Message Ferrying in Delay Tolerant Networks zu verbessern.

Katastrophen wie der Tsunamis 2011 in Fukushima zeigen, wie Naturgewalten die Infrastruktur großer Gebiete zerstören können. Aber besonders an solchen Orten ist eine funktionierende Kommunikation notwendig, um schnelle Hilfe zu gewährleisten. Mit "Delay tolerant Networking" (DTN) kann in solchen Gebieten eine Kommunikationsmöglichkeit geschaffen werden. Dabei werden Nachrichten beim Nutzer gespeichert und bewegen sich mit diesen. Ein Routingprotokoll entscheidet dabei, ob die Nachricht an andere erreichbare Nutzer gesendet wird, damit die diese das Ziel erreichen kann. Durch den Transport im Speicher entstehen lange Verzögerungen in der Laufzeit. Ziel dieser Arbeit ist es festzustellen, wie gut sich diese Routingprotokolle zur Übertragung von Echtzeitdaten eignen. Dazu werden zuerst die benötigten Anforderungen für die Eignung zur Übertragung von Echtzeitdaten festgelegt. Danach erfolgt die Simulation verschiedener Routingprotokolle anhand zwei unterschiedlicher Szenarien. Besonders wird dabei auf die Auswirkung des Routings auf die Laufzeit der Nachrichten geachtet. Zusätzlich werden die beiden Szenarien unter Einbeziehung weiterer Knoten als MANET betrachtet, welche bei einer bestehenden Verbindung eine minimale Verzögerung und damit Echtzeitkommunikation ermöglichen. Die Simulationen konnten zeigen, dass das Verhalten der Protokolle von der Leistung der zugrunde liegenden Funkverbindung abhängig ist. Auch zeigen die Ergebnisse, dass DTN Netzwerke schon in kleinen Gebieten eine hohe Laufzeit der Nachrichten verursachen. Erst mit zusätzlichen platzierten Knoten konnten die gestellten Anforderungen erfüllt werden.

Kommunikationsnetze sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Besonders in großen Rechenzentren müssen diese besonders leistungsfähig sein, da hier hohe Ansprüche an Datendurchsatz und Auslieferungsverzögerungen gestellt werden - Zeit ist Geld. Großen Einfluss auf diese Leistungsfähigkeit hat der Verlust von Datenpaketen, die dann neu übertragen werden müssen. Um solche, durch Pufferüberlauf bedingte, Paketverluste zu vermeiden, wurden Strategien entwickelt, die derartige Staus verhindern sollen. Eine solche Strategie wurde in IEEE 802.1Qau standardisiert. Das Protokoll stellt einen zustandslosen Mechanismus bereit, der die Übertragungsrate direkt an der Quelle steuert, und dadurch in der Lage ist Paketverluste theoretisch komplett zu vermeiden. In dieser Arbeit soll die Auswirkung von IEEE 802.1Qau dargestellt und eine Erweiterung des Protokolls bezüglich Quality-of-Service-Garantien untersucht werden.

Unsere moderne Informationsgesellschaft ist auf leistungsfähige Netzwerktechnologien angewiesen. Dazu zählt auch Ethernet, das heute nahezu exklusiv für kabelgebundene lokale Netzwerke eingesetzt wird. Da die Anforderungen an solche Netze exponentiell wachsen, wird der Ethernet-Standard kontinuierlich weiterentwickelt, wobei neben einer Steigerung der Übertragungsgeschwindigkeit auch Protokolle für die Umsetzung von Dienstgütegarantien im Mittelpunkt der Forschung stehen. Zur Unterstützung der Entwicklung neuer Protokolle stellen sowohl computergestützte Simulationen als auch Testnetzwerke probate Erprobungsmittel dar, wobei für Letztere programmierbare Switches benötigt werden. Ein solcher Switch wird in dieser Arbeit als Anwendung im Linux User-Space entwickelt. Aufgrund von Unzulänglichkeiten bezüglich der Programmierbarkeit bestehender Software-Switches wird eine Neuimplementation in Angriff genommen. Im Fokus liegt dabei eine effiziente und skalierende Umsetzung der Ethernet-Frameweiterleitung mittels Multi-Threading. Es erfolgt zunächst eine detaillierte Untersuchung verschiedener Linux-APIs, Threading-Modelle, nebenläufigen Datenstrukturen und Synchronisationsoperationen. Unter Abwägung der Resultate wird dann ein simpler, programmierbarer Switch implementiert. Abschließende Untersuchungen zeigen, dass dieser größtenteils mit Hardware-Switches vergleichbare Leistungscharakteristiken aufweist. Zusätzlich wird weiteres Optimierungspotenzial anhand konkreter Beispiele identifiziert.

Fernunterricht erfreut sich heut zu Tage immer größerer Beliebtheit. Viele Menschen finden es praktisch von zuhause aus zu lernen. Die Flexibilität des Fernunterrichtes hat Personen aller Gesellschaftsschichten angelockt, Beschäftigte und Arbeitslose eingeschlossen. Aufgrund dessen untersucht diese Arbeit Lösungen um die Gruppenkommunikation innerhalb verschiedenen Kommunikationstechniken zu ermöglichen. Verschiedene Informationstechniken, wie zum Beispiel IPv4/IPv6, JMS, AMQP, DAB und DVB werden geprüft. Ihr Gruppenmanagement und Adressschemata werden ebenfalls betrachtet. Diese Arbeit präsentiert auch eine komparative Analyse von Kriterien um Entscheidungen über den Ablaufplan quer durch die verschiedenen Informationstechniken zu treffen. Modelle, welche die unterschiedlichen Informationstechniken integrieren, werden vorgestellt. Zwei dieser Modele werden simuliert, hierbei wird die Programmiersprache Java verwendet. Für jedes dieser Modele werden Kriterien, um Entscheidungen über den Arbeitsplan zu fällen entwickelt. Anhand dieser Kriterien kann eine spezifische Nachricht über den ausgewählten Gateway einer den betreffenden Nachrichtentyp unterstützenden Kommunikationstechnologie geleitet werden. Diese Modelle können eingesetzt werden, um Fernunterricht zu unterstützen, wobei die Schüler Arbeitsmaterialien und Vorträge über unterschiedliche Technologien, die von verschiedenen Geräten oder Arbeitsstationen unterstützt werden, empfangen können. Auch können Organisation die in dieser Arbeit vorgeschlagenen Modelle nutzen, um bei ihren Kunden für ihre Produkte, Dienstleistungen und Waren zu werben.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz von IPv6-basierten Übertragungsprotokollen in drahtlosen Sensornetzwerken. In einem praktischen Anwendungsszenario sollen Konzepte des Internet der Dinge unter Nutzung standardisierter Protokolle Anwendung finden. Für die Arbeit wurde das Open-Source-Betriebssystem TinyOS verwendet.

In der heutigen Welt ist die Kommunikation zwischen Menschen oder Geräten nicht mehr wegzudenken. Für die drahtlose Kommunikation wurden verschiedene Technologien wie z. B. Global-System-for-Mobile-Communications (GSM), Universal-Mobile-Telecommunications-System (UMTS) und Wireless-Local-Area-Network (WLAN) entwickelt. In der letzten Zeit haben die Forscher eine Vision von Netzwerken entwickelt, die sich im Aufbau von bisherigen drahtlosen Netzen unterscheiden. Die so genannten Mobilen Ad-hoc-Netzwerke (MANETs) haben keine feste Infrastruktur und sind vollkommen dezentral aufgebaut. Ursprünglich waren vor allem militärische Anwender an der Nutzung von MANETs interessiert. Später wurden ähnliche Szenarien im zivilen Umfeld wie z. B. für Rettungseinsätze im Katastrophenfall eingeführt. Die naheliegende Idee der Nutzung von MANETs in solchen Situationen ist die Erkennung der in der Umgebung angebotenen Dienste. Die Zielsetzung dieser Arbeit ist der Entwurf eines Diensterkennungsmechanismus basierend auf Namensauflösung über Routing, welche von Schellenberg et al. vorgeschlagen wurde. Durch die Implementierung des Diensterkennungsmechanismus in der Vermittlungsschicht, anstatt in der Anwendungsschicht, werden sowohl die Diensterkennung als auch das Routing zeitgleich realisiert. Dies führt zur Reduzierung des Netz-Overheads, wodurch Energie und Ressourcen geschont werden. Aufgrund der unzuverlässigen Kommunikation und begrenzter Ressourcen gibt es verschiedene Herausforderungen zur Diensterkennung in MANETs. Diese Netzwerke sind automatisch konfigurierbar und bestehen aus mobilen Endgeräten, die autonom sind und sich jederzeit frei bewegen, das Netzwerk verlassen oder in das Netzwerk eintreten können. Diensterkennung in einer solchen Umgebung erfordert einen dezentralen Ansatz. In dieser Arbeit wurde ein Protokoll zur Diensterkennung in einer dezentralen Architektur konzipiert, das auf Ad-hoc-On-demand-Distance-Vector (AODV) bzw. Optimized-Link-State-Routing (OLSR) basiert. Dies wurde anschließend implementiert und validiert.

Die Bluetooth-Technologie ist eine der erfolgreichsten Kurzstrecken-Funkstandards in batteriebetriebenen mobilen Geräten. Moderne Hörgeräte haben eine Vielzahl an Funktionen, wie zum Beispiel die drahtlose Audioübertragung mittels proprietären Protokollen. Mit Hilfe der Bluetooth-Technologie könnte in Hörgeräten eine Audioübertragung mit geringer Latenz von einer Vielzahl von Mobiltelefonen und anderen Bluetoothgeräten ermöglicht werden. In allen Embedded-Geräten benötigt die Funkschnittstelle den Großteil der Batteriekapazität. Der Bluetooth-Standard ist bereits hinsichtlich des Energieverbrauchs optimiert. Die verfügbaren Bluetooth-Ein-Chip-Lösungen nutzen proprietäre Ansätze um den Energieverbrauch zu minimieren. Allerdings übersteigen die Energieverbrauchswerte aktueller Bluetooth-Hardware immer noch die Energiekapazitäten aktueller Hörgeräte. Zu diesem Problem existieren zahlreiche Ansätze, den Energieverbrauch zu modellieren und entsprechende Designvorschläge zur Energieoptimierung der Hardware. Das Ziel dieser Masterarbeit bestand in der Recherche und dem Entwurf zu möglichen Anpassungen im Protokollstack eines Bluetooth-Empfängers bezüglich der Senkung des Energieverbrauchs. Hierbei sollte zusätzlich die Kompatibilität mit anderen Bluetooth-Geräten gewährleistet bleiben. Weiterhin wurden in dieser Arbeit lediglich die oberen Schichten des Bluetooth-Stacks untersucht. Insbesondere bezogen sich die Untersuchungen auf die Audioprofile HSP, HFP und A2DP in der Anwendungsschicht des Bluetooth-Protokollstapels. Hierbei wurden basierend auf Messungen und theoretischen Überlegungen mögliche Modifikationen der Audio-Profile vorgeschlagen. Die oberen Schichten des Bluetooth-Protokollstapels haben jedoch nur einen begrenzten Einfluss auf den Energieverbrauch der Hardware. Dies konnte mittels der in dieser Arbeit durchgeführten Experimente und Beobachtungen belegt werden. Somit besteht ein Bedarf an weiterführenden Untersuchungen der tieferen Schichten im Bluetooth-Protokollstapel hinsichtlich der Senkung des Energieverbrauchs. Zusammenfassend kann diese Masterarbeit als Grundlage für weiterführende Forschung und Anpassungen in den Bluetooth-Audio-Profilen und den tieferen Schichten der Bluetooth-Realisierungen angesehen werden.

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Überarbeitung des existierenden Bluetooth-Praktikumversuchs im Fachgebiet Kommunikationsnetze der Technischen Universität Ilmenau. Das ursprüngliche Praktikum verwendet veraltete Soft- und Hardware zur Versuchsdurchführung. Dieser Umstand macht es erforderlich, den aktuellen Stand dieser Technologie zu recherchieren. Zudem werden Schwachstellen in der bisherigen Versuchsanleitung aufgedeckt und überarbeitet. Nach umfangreicher Auseinandersetzung mit der Bluetooth-Technologie und deren neuen Eigenschaften in der aktuellen Version, erfolgt die Auswahl eines geeigneten Protokollanalysators für die Analyse der Bluetooth-Verbindungen und deren Visualisierung. Darüber hinaus ist es notwendig, Möglichkeiten für anwendbare Versuchsaufgaben zu entwerfen. Im praktischen Teil werden diese Aufgaben dann implementiert, getestet und überarbeitet oder verworfen falls erforderlich. Des Weiteren ist sowohl die Anfertigung zweierlei Versuchsanleitungen, für die Studenten sowie für den Praktikumsbetreuer, als auch die Durchführung von Testreihen mit geeigneten Probanden vorgesehen. Die abschließende Evaluierung der Testreihen führt gegebenenfalls noch zu einer Überarbeitung der Aufgabenstellungen und Versuchsanleitung beziehungsweise zur Bekanntgabe von Verbesserungsvorschlägen. Am Ende ist ein neuer, aktueller und verbesserter Praktikumversuch Bluetooth einsatzbereit.

Ziel dieser Masterarbeit ist die Entstehung eines Verwaltungssystem zur automatischen individuellen An- und Abmeldung verschiedener Gateways. Die Gateways sollen sich zur Laufzeit dynamisch im System registrieren können, ohne das Gesamtsystem neugestartet werden zu müssen. Demnach gliedert sich die Arbeit in 2 Teile. Erstens in die Recherche über verschiedene Verfahren zum dynamischen Komponentenmodell und die Unterschiede zwischen relationale Datenbankschnittstelle und objektrelationale Datenbankschnittstelle. Zweitens in die Konzeption und Umsetzung eines optimalen dynamischen Software Verwaltungssystems. Im ersten Teil werden 4 Ansätze recherchiert: CORBA, Jini, EJB, und OSGi. Anhand ausgewählter Kriterien, wie z.B. Plattformunabhänigkeit, Kapselung und Versionierung werden sie anschließend miteinander verglichen. OSGi wird letzendlich gewählt, da OSGi die neueste und optimalste Variante ist. Die Vor- und Nachteile von verschiedenen Datenbankschnitstellen werden auch berücksichtigt. Eine relationale Datenbank ist leichter zu realisieren, aber bei einer objektorientierten Progammierung hat objektrelationale Datenbank einen klaren Vorsprung. Mit Hilfe von einer Objekt Relational Mapping- (ORM)Software, wie z.B. EclipseLink oder Hibernate sei dies kein großes Problem mehr. Im zweiten Teil wird ein Konzept zur Verwaltung verschiedener Kommunkationsgateways erläutert. Hierbei stellt ein zentrales Element der Middleware einerseits eine Schnittstelle zum Assistenzsystem zur Verfügung und andererseits übernimmt dieses Modul die Verwaltung der einzelnen Gateways. Die Kommunikation zwischen der zentralen Schnittstelle und den Kommunikationsgateways soll ausschließlich über die vorhandene Message Oriented Middleware (MOM), in diesem Fall Advanced Message Queuing Protocol (AMQP), erfolgen. Die notwendige Speicherung vorhandener Informationen durch das zentrale Modul soll auf Basis der objektrelationalen Datenbankschnittstelle erfolgen.

Radiofrequenzknappheit ist eines der katastrophalen Probleme in der Wireless-Branche für die Zukunft der Kommunikation. Verschiedene Ursachen für die Frequenzknappheit wurden identifiziert. Industriebranchen behaupten jedoch, dass dieses Problem wegen der Spektrum-Politik entsteht, die sehr unflexibel für dynamische Änderungen in der Industrie ist. In Reaktion auf diese kündigte die FCC an, dass die Frequenzknappheit nicht ein dauerhaftes Problem ist und dies würde durch Anheben der strengeren an den primären Benutzer aufgetragenen Vorschriften behoben werden. Die aktualisierte Richtlinie erlaubt dem primären Benutzer Untervermietung ihrer lizenzierten Spektrum und folglich schaffte mehrere Technologien, die es ermöglichen, das Spektrum effizienter zu nutzen. Dynamic Spectrum Access ist ein solches Konzept, das unter den Forschern und der Industrie sehr gut empfangen wurde. Dynamic Spectrum Access Prozess vorschlug eine Reihe von Regelungen, um das Spektrum zugreifen. Dennoch konzentrierten sich Forscher hauptsächlich auf Schemen, wie Overlay Spektrum Sharing und Underlay Spektrum Sharing. Overlay Spektrum Sharing nutzt die Spektrumslöcher und besetzt das ungenutzte Spektrum. Underlay Spectrum Sharing ermöglicht Koexistenz von sekundären Anwendern mit gleichzeitigem Schutz für die primären Benutzer durch eine Interferenzeinschränkung und Pflege von Quality of Service. In unserer Forschungsarbeit haben wir einige vorhandene Spektrum Sharing Techniken studiert und schlugen ein neuartiges Schema vor, die wir als Hybrid Spektrum Sharing Scheme nannten. Hybrid Spektrum Sharing Scheme kombiniert bereits vorhandene oben genannte Spektrum Sharing Methoden und verwendet beide Schemen gleichzeitig anstatt separat. Durch den Einsatz der Systeme zusammen, wird System-Durchsatz verbessert. Wir haben unser Modell mit der Verwendung von Continuous Time Markov Chain enwickelt. Interaktionen von primären und sekundären Benutzern wurden mit der Anwendung der Continuous Time Markov Chain modelliert. Wir haben unsere Arbeit bestätigt und präsentiert in Form von Diagrammen. Unser Schema legt einen Grundstein für weitere Arbeit auf dem Gebiet und kann verbessert und umgesetzt werden.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde das Thema "Linkabrissprädiktion zur Handoverentscheidung in drahtlosen Netzen" untersucht. Betrachtet wird speziell die Linkabrissprädiktion. Im Fachgebiet Kommunikationsnetze wurde die Roaming-Enabled Architecture (REACH) entwickelt. Sie dient dazu, einen nahtlosen Wechsel zwischen Netzen jeglicher Art zu ermöglichen. Dazu wird mit Hilfe von Ausreissererkennung und linearer Regression ein in der Zukunft liegender wahrscheinliches Abrisszeitpunkt berechnet. Ziel dieser Diplomarbeit war es zu prüfen, ob mit anderen mathematischen Verfahren besserer Prädiktionsergebnisse erzielt werden können. Es wurden zunächst die Bayessche Statistik und Partikelfilter betrachtet, da dies als ein vielversprechender Ansatz erschien. Da dies aus Zeitgründen nicht zu einem Ergebnis führte, wurde die Statistik der durchgeführten Messreihen zur Prädiktion benutzt. Mit Hilfe der vorkommenden Übergangswahrscheinlichkeiten in diesem Datensatz wird die Prädiktion auf einer Eingangsmessreihe durchgeführt. Am Ende werden die Ergebnisse graphisch dargestellt.

Das Fraunhofer IOSB - AST hat zusammen mit der Otto Bock Mobility Solutions GmbH ein Fernwartungs- und Flottenmanagementsystem auf Basis der Technologien GPRS und GPS entwickelt. Es dient dazu, die E-Rollstühle aus dem Hause Otto Bock von einer Servicezentrale aus parametrieren zu können sowie den aktuellen Systemzustand zu analysieren. Darüber hinaus kann zeitzyklisch auf Positions und Statusinformationen der Rollstühle zugegriffen werden. In dieser Diplomarbeit wird die Planung, Konzeption und Programmierung einer Webanwendung beschrieben, die eine Verwaltung und Auswertung von E-Rollstuhl-Fernwartungsmodulen ermöglicht. Die Anwendung wurde in verschiedene Bereiche untergliedert, um den Zielgruppen Hersteller, Händler und Endanwender eine individuelle Sicht auf das System zu geben. Für die Programmierung wurden verschieden Technologien verglichen und geeignete, wie z.B. das PHP-basierte "Zend Framework" und die JavaScript-Bibliothek "jQuery", ausgewählt. Das Ergebnis der Arbeit ist eine funktionsfähige und skalierbare Software, die neben der Visualisierung von Positions- und Statusinformationen, auch Distributionsstrukturen, die durch den Verkauf und die Nutzung von Fernwartungsmodulen entstehen, abbildet.

Die Ausarbeitung beschäftigt sich mit der Konzeption und Umsetzung eines Dienstleistungsmanagementsystems auf Basis der softwarebasierten Telekommunikationsanlage Asterisk. Zuerst wird ein Überblick über die Motivation und die thematische Einordnung der Arbeit gegeben. Darauf folgend werden die Asterisk-Software vorgestellt und theoretische Grundlagen gelegt. Schnittstellen von Asterisk, die zur Realisierung in Frage kommen, werden vorgestellt und bewertet. In einem Funktions- und Bedienkonzept wird eine Schematisierung der Komponenten vorgenommen. Schließlich wird die Umsetzung und Implementierung beschrieben und am Ende durch einige Testszenarien geprüft.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der MPLS Technologie. Ziel ist die Erweiterung und Umstrukturierung des bestehenden Praktikumsversuches "`Einführung in das Multiprotocol Label Switching (MPLS)"' zur besseren didaktischen Vermittlung der Grundlagen und Funktionsweise des MPLS Protokolls in der Praktikumsumgebung. Dazu werden die theoretischen Grundlagen betrachtet und es werden daraus verschiedene Aufgaben extrahiert, die im Praktikumsversuch Anwendung finden. Diese Aufgaben sind modular gestaltet, damit für unterschiedliche Nutzergruppen die Aufgaben entsprechend ihres Kenntnisstandes gewählt werden können. Die Ergebnisse werden zusätzlich in Form einer Praktikumsanleitung für die Studenten und einer Musterlösung für den Betreuer festgehalten.

Mobile Ad-hoc NETworks (MANETs) sind hochdynamische Netzwerke, die sich in ihren Anwendungsgebieten von den Infrastrukturnetzen grundlegend unterscheiden. Für gewöhnlich sind Laptops, PDAs und Mobiltelefone die Netzknoten in MANETs. Oft sind in solchen Geräten Bluetooth, Wireless LAN oder UMTS Schnittstellen eingebaut, mit denen es ihnen ermöglicht wird zu kommunizieren. Der Begriff Mobilität nimmt für den Internetnutzer inzwischen einen hohen Stellenwert ein, was zur Folge hat, dass viele Entwicklungen hinzukommen, welche neue Ansätze haben um da gewesene Probleme zu lösen. Ein Nachteil bei dieser Entwicklung sind die ständig wechselnden Strukturen und komplexen Abhängigkeiten der MANETs. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Gateway entwickelt werden um MANETs mit Infrastrukturnetzen auf IP-Ebene, unter Berücksichtigung verschiedener Übertragungstechnologien, zu verbinden. Die hierfür zulässigen Funktechnologien sind Wireless LAN, Bluetooth und UMTS. Zunächst wird ein Überblick gegeben was MANETs sind, welche Probleme sich daraus ergeben und welche Ad-hoc Routingalgorithmen aktuell existieren. Im darauf folgenden Kapitel werden die Möglichkeiten der Adressierung näher untersucht, eine Übersicht zur Netzarchitektur von UMTS sowie eine Einleitung zum Protokoll LHA dargestellt. Nachfolgend wird das erarbeitete Konzept des Gateways in Verbindung mit den Vorteilen und Problemen verschiedener zu nutzender Funktechnologien vorgestellt. Am Ende folgen die Realisierung des zuvor erstellten Konzeptes und eine kurze kritische Betrachtung.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Integration und Benutzbarkeit verschiedener FMC-Dienste (Fixed Mobile Convergence) über klassische Telekommunikationswege und -geräte. FMC beschreibt die Konvergenz von Festnetz und Mobilfunknetz. Durch FMC-Dienste bietet FMC mobile, flexible und netzübergreifende Kommunikationsanwendungen. - In dieser Arbeit wurde zu Beginn eine Untersuchung über die Marktbestandteile verschiedener Telekommunikationsnetze durchgeführt. Die traditionelle Telefonie kann zunehmend keine hinreichenden Dienste mehr für die Nutzer anbieten. Ebenso können die Nutzer über klassische Telekommunikationswege und an klassischen Endgeräten die neuen FMC-Dienste nicht sinnvoll nutzen oder für ihre Bedürfnisse einrichten. Anschließend wurde eine Untersuchung über die aktuellen FMC-Konzepte durchgeführt. Nach einem Vergleich verschiedener FMC-Konzepte fiel die Entscheidung auf die IP-PBX-basierte (Private Branch eXchange) FMC-Lösung. Diese FMC-Lösung ist in der Lage, die traditionelle Telefonie und IP-Telefonie zu vereinen und verschiedene FMC-Dienste plattformunabhängig zur Verfügung zu stellen. Es gibt schon ein bestehendes FMC-Netz in der Arbeit [Guan09]. Das Konzept und die Quellcodes von dem FMC-Netz wurden teilweise in dieser Diplomarbeit verwendet. Auf Basis von dem FMC-Netz wurde ein IP-PBX-basiertes FMC-Netz neu aufgebaut. Die vorgestellten FMC-Dienste wurden in dieses aufgebaute FMC-Netz integriert. Darauf aufbauend wurde ein Konzept entwickelt, wie die Nutzer von klassischen Telefonie-Endgeräten diese Dienste sinnvoll und komfortabel nutzen können. Dieses Konzept wurde beispielhaft umgesetzt. Der Provisionsprozess wurde dabei auch theoretisch betrachtet, wie verschiedene Endgeräte in diesem FMC-Netz automatisch provisioniert werden können. Eine Web-Schnittstelle wurde entwickelt und dient zur Nutzerdaten-Konfiguration. Die Nutzer können gewünschte Funktionen darauf einstellen. Um eine noch flexiblere Verwaltung der Konfigurationsdaten des Nutzers zu ermöglichen, wurde ein Sprachdialogsystem implementiert. Das Sprachdialogsystem dient als eine alternative Verwaltungsmethode beziehungsweise mobile und komfortable Verwendung der FMC-Dienste. Zum Schluss wurde ein Usability-Test entworfen und durchgeführt, um das entwickelte Sprachdialogsystem zu optimieren.

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung von Simulationen zu Inband- Datenübertragungsmethoden in analogen Funksystemen. Hierbei werden Signale betrachtet, die der Kommunikationssteuerung in analoger Zugfunktechnik (UIC) und der Signalisierung nach den Standards ZVEI-1 und DTMF dienen. Unterschiedliche Algorithmen zur Erkennung, Erzeugung und komplexerer Verarbeitung sample-basierender Signale wurden verglichen und in Simulink-Modellen angewandt. Diese Arbeit dient als Grundlage dafür, die Funktionalität der erzeugten Modelle in Prozessoren von Embedded Systems, mithilfe der C-Codegenerierung aus Simulink-Modellen, zu implementieren.

Das Next Generation Network (NGN) ist ein IP-basierendes Telekommunikationsnetz, das entwickelt wurde um einen nahtlosen Übergang von den herkömmlichen Telefonnetzen zu ermöglichen. Das NGN vereint eine Vielzahl von Zugangsnetzen, die für den Nutzer über ein einheitliches Netzmodell wie ein einzelnes Netz nutzbar sind. Mit der Einführung des NGN werden auch neue Leistungsmerkmale in den Telekommunikationsnetzen verfügbar. Sprachkommunikation ist dabei nur noch eine Dienstleistung unter vielen, da andere Medien, wie Videokommunikation, Dateitransfer, Textnachrichten oder Chat, genauso für alle Netzteilnehmer nutzbar sind. - Durch diese Veränderungen werden neue Mehrwertdienste im NGN möglich, welche auf der Grundlage der verfügbaren Medien neue Funktionen bereitstellen. Nach der Einführung in das Modell des NGN werden dieser Arbeit Konzepte für solche innovative Mehrwertdienste untersucht und bewertet. Anschließend erfolgt eine Betrachtung der standardisierte Schnittstellen und Plattformen zur Bereitstellung solcher Dienste. Abschließend wird eine dieser Plattformen in ein NGN integriert und zur prototypischen Umsetzung einiger Dienstkonzepte eingesetzt.

Im Fachgebiet Kommunikationsnetze der TU-Ilmenau wird ein Praktikum zum Thema "Datenkommunikation und Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL)" angeboten. Ziel dieses Praktikums ist es, praktisches Wissen über Datenkommunikation mit verschiedenen Übertragungsprotokollen und -techniken zu vermitteln. Die Herausforderung dieser Arbeit bestand darin, die verwendeten Geräte und die verwendete Software zu aktualisieren. Dabei war besonders wichtig, den Praktikumsaufbau vor Manipulationen durch die Teilnehmer zu schützen. Um eine optimale Lernkurve zu erzielen, sollte der Praktikumsablauf gestrafft werden. Weiterhin sollte die Praktikumsanleitung dahingehend überarbeitet werden, dass der Zeitaufwand des Betreuers während des Praktikums geringer wird. Aus diesen Zielsetzungen entstand ein völlig neuer Praktikumsaufbau, der nun auf High Speed Digital Subscriber Line 2 (VDSL2) basiert. Dieser Aufbau wurde entwickelt und getestet. Weiterhin wurde das Betriebssystem der Mess-PCs auf GNU/Linux umgestellt. Das ausgereifte Benutzermanagement von GNU/Linux ist die Basis für die nun erhöhte Sicherheit des Praktikumsaufbaus. Die Praktikumsanleitung wurde überarbeitet und es wurden neue Fragen zu dieser ausgearbeitet. Außerdem wurden zwei Softwarewerkzeuge entwickelt, die die Übertragungsparameter und -eigenschaften während des Praktikumsversuchs visualisieren.

Fixed Mobile Convergence (FMC) bedeutet das Zusammenwachsen von Mobilfunk- und Festnetz. Dieser Zusammenschluss der beiden Arten von Netzwerktechnologien stellt die gesamte Telekommunikationsbranche vor neuen Herausforderungen. FMC ist derzeit weltweit ein zentrales Thema in der Entwicklung der Telekommunikation. Mit zunehmender Verbreitung des Internets, mit dem starken Wachstum von Wireless Local Area Network (WLAN) und mit den stark zunehmenden Fähigkeiten der Mobilgeräte gewinnt FMC immer mehr an Bedeutung bei den Telekommunikationsanlagen-Herstellern. - Inhalt dieser Arbeit ist es, eine FMC-Lösung für Privatnetze mit einem kostenoptimierten Verbindungsaufbau (LCR) zu entwickeln. Dabei wurde eine Untersuchung der FMC-Konzepte für Privatnetze mit Hinsicht auf ihre Architektur, eingesetzte Technik und verwendete Protokolle durchgeführt. Darauf aufbauend wurde ein eigenes LCR-Konzept für FMC entwickelt. Dieses wurde abschließend durch eine prototypische Implementierung mit einer Open-Source-Software-basierenden TK-Anlage umgesetzt, mit verschiedenen Szenarien untersucht und im Vergleich zu anderen Mechanismen bewertet.

Die vorliegende Diplomarbeit handelt von der Umrüstung eines ATM Praktikumsversuchs auf GNU/Linux. Es werden Virtualisierungskonzepte als mögliche Basis für den neuen Versuch untersucht und anschließend eine neue Netztopologie entworfen und eine daran angepasste Aufgabenstellung erarbeitet. Besonders Wert gelegt wurde auf die Sicherheit damit nicht versehentlich oder absichtlich die Konfiguration der beteiligten Systeme manipuliert werden kann.

In modernen Kommunikationsnetzen wächst mit jedem Tag die Bedeutung kontextsensitiver Dienste. Daneben ist auch die Attraktivität der Mobilfunknetze ungebrochen. So möchte der Benutzer heutzutage Informationen und Dienste auch über sein mobiles Endgerät abrufen können. Diese Möglichkeit des Dienstzugriffs kann verbessert werden, indem man Informationen und Dienste kontextsensitiv adaptiert und damit dem Benutzer einen optimal angepassten Dienst bietet. Der Kontext drückt sich dabei zum einen in den Fähigkeiten und Interessen des Benutzers und zum anderen in den Möglichkeiten, die das mobile Endgerät und der aktuelle Netzzugang bieten, aus. Um die kontextsensitiven Dienste erbringen zu können, wird ein kontextsensitives System SFINKS (flexibles System für Informationen in kontextsensitiven Telekommunikationsdiensten) am Fachgebiet Kommunikationsnetze entwickelt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit zwei Bereichen im SFINKS. Damit dem Benutzer automatisch entsprechende Dienste angeboten werden können, ist die Beobachtung von Interaktionen zwischen Benutzer und System sowie die Detektion von Änderungen innerhalb von Quelldatenbanken Aufgabe des Beobachtungsprozesses. Ereignisse und Änderungen müssen erkannt und analysiert werden. Die Reaktion auf die Beobachtung ist separat und Ereignis abhängig definiert. Nur so können dem Benutzer aktuelle Informationen und Dienste geliefert werden. Die Suche bzw. Sammlung von Informationen auf Basis von Kontextinformationen ist Aufgabe eines Suchprozesses. Die eigentliche Suche nach Informationen und Diensten wird mit Hilfe der Suchanfrage in lokalen und externen Quellen durchgeführt. Die Suchanfrage wird dabei aus einer Benutzeranfrage bzw. Meldung des Beobachtungsprozesses und aus dem gespeicherten Profil eines Benutzers formuliert. Gegenstand dieser Diplomarbeit ist die Konzeption, Realisierung und der Test von Beobachtungs- und Suchprozess im SFINKS. Dabei wird eine einheitliche Struktur von Quellen bzw. Quelldatenbanken entworfen und umgesetzt. Prozesse zur Analyse von Benutzeranfragen und der Erkennung von Änderungen in Quellen werden entworfen und realisiert. Darüber hinaus kann am Beispiel von Amazon gezeigt werden, dass externe Quellen unbekannten Aufbaus in den Suchprozess integriert werden können. Eine Suche auf externen Webseiten wird erläutert. Vorteile der personalisierten Sammlung von Informationen und Diensten werden mit Hilfe von Tests der Prozesse dargestellt. Die erzielten Ergebnisse liefern einen entscheidenden Beitrag für die Weiterentwicklung des kontextsensitiven Systems SFINKS. Die umgesetzten Prozesse konnten erstmals auf einem Demonstrator übertragen und im SFINKS verifiziert werden. Dadurch wurde eine Basis für nachfolgende Forschungen geschaffen.

In der heutigen Zeit gewinnt der Austausch von individuell angepassten Informationen immer mehr an Bedeutung. Besonders in vermittlungstechnischen Bereichen werden hierfür neue und innovative Lösungen gesucht. So muss beispielsweise die Wegewahl in paketvermittelten Kommunikationsnetzen dynamisch gestaltet werden, um den Nutzern Dienste anbieten zu können, die auf ihre persönlichen Interessen zugeschnittenen sind. Hierfür wurde das Konzept des kontextsensitiven Routings entwickelt. Es sieht vor, Routingentscheidungen anhand von situationsgebundenen Eigenschaften und Umgebungsparametern zu treffen. - Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption einer Testumgebung, welche der Verifikation kontextsensitiver Routingprotokolle dienen soll. Des Weiteren werden kontextsensitive Routingmechanismen mit Hilfe des modularen Routingwerkzeugs "Click" auf der Basis des "Ad hoc On-demand Distance Vector Routing"-Protokolls implementiert. Die umgesetzten Softwarekomponenten werden anschließend mit Hilfe des Demonstrators in verschiedenen Anwendungsszenarien auf ihre Funktionsweise und die Interoperabilität zu vorhandenen Netzwerktopologien und -protokollen überprüft. - Die erzielten Ergebnisse liefern einen entscheidenden Beitrag für die Weiterentwicklung des kontextsensitiven Routings. Die theoretischen Aspekte sowie die simulativen Untersuchungen der entwickelten Routingmechanismen konnten erstmals auf ein reales System übertragen und dort verifiziert werden. Mit dem Demonstrator wurde außerdem eine Basis für nachfolgende Forschungen geschaffen.

Heutzutage wird eine Vielzahl an verschiedenen Netzzugangstechnologien (Ethernet, WLAN, GPRS, Bluetooth, ...) wegen der fortsetzenden Entwicklung im mobilen Bereich zur Verfügung steht, daher entsteht der Nutzerwunsch nach der gleichzeitigen Nutzung dieser Netzzugangstechnologien bei mobilen Endgeräten, damit der Nutzer auf alle Dienste zu jeder Zeit und an jedem Ort zugreifen kann. - Am Fachgebiet Kommunikationsnetze der TU Ilmenau wurde eine Architektur entwickelt und umgesetzt, die den vertikalen Handover ermöglicht. Diese Architektur wurde in zwei Teile getrennt, Handover-Client und Handover-Server. - Der Zentrale Bestandteil des Handover-Clientes ist ein so genannter Handoverentscheider, der den optimalen Netzzugang von einer Netzzugangsliste nach den vorher bestimmten Nutzerwünschen auswählen und den vertikalen Handoverprozess kontrollieren soll. - Der gegenwärtige Handoverentscheider kann einige wichtige Wünsche wie Kanalbündelungen oder signalstärkegesteuerter weicher und weicherer Handover nicht erfüllen, deshalb sollte der Handoverentscheider Im Rahmen dieser Diplomarbeit neugestaltet werden. Der Entscheider verwendet die Signalstärke als Kriterium für die Handoverentscheidung (d.h. sie wird auf der physikalischen Ebene getroffen), er kann die Signalstärke durch die Nutzung der "exponentialen Regression" und hilfreichen Schwellen auswerten, damit der Verbindungsabriss vorhergesagt und die Ersatzverbindung aufgebaut werden kann. - Dazu ist der Algorithmus dieses Handoverentscheiders in der Lage, sowohl den optimalen Netzzugang auszuwählen als auch die Dauer des unverbundenen Zustandes (Offline-Zustand) sehr gering wie möglich zu machen. Der entwerfende Algorithmus wurde in der Programmiersprache "C++" implementiert. Er ist als eine Art ereignisgesteuerter Datenverarbeiter aufgebaut, sodass bei jedem neuen Zustand in der Datenstruktur der Netzzugangsschnittstellen erneut eine Entscheidung trifft und ggf. Befehle an die Kommunikationshardware verschickt.

Heutzutage ist VoIP eine verbreitete Technik, die die Kommunikation zwischen Menschen überall auf der Welt einfacher macht. Voice over Internet Protocol (VoIP), wie der Name schon sagt, ist eine Technologie, die die Telefonate über das IP-Netz möglich macht. - Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung eines VoIP-Softphones, das im Fachgebiet Kommunikationsnetze im Rahmen einer Doktorarbeit implementiert wurde. Ein Ziel des Projektes war die Untersuchung des Einsatzes dieser Technologie im mobilen Umfeld und die Adaptation dieses Softphones für mobile Endgeräte. - Ein Softphone ist ein Programm, das benutzt wird, um Telefonate von einem Rechner zu einem anderen Rechner (Softphone) oder zu einem konventionalen Telefon durchzuführen. Anderseits bietet ein Softphone oft eine Reihe von zusätzlichen Funktionalitäten, die im herkömmlichen Telefonnetz nicht verfügbar sind, zum Beispiel die so genannte Presence-Funktion oder Konferenzen mit einer unbegrenzten Anzahl von Teilnehmern. - Vor der Entwicklung eines Softphones ist es nötig die Funktionsweise und die Struktur der SIP-basierten Softphone zu verstehen. Deswegen ist der erste Teil der Arbeit einer Recherche über VoIP-Technologie und ihrer Protokollen (SIP, Session Decription Protocol (SDP), Real-time Transport Protocol (RTP) gewidmet. - Heutzutage gibt es viele Arten von Softphones, die für verschiedene Betriebssysteme und in verschiedenen Programmiersprachen geschrieben wurden. Obwohl sie eine gleiche Struktur haben sollen, können sie sich in ihren Funktionalitäten und an Plattformen unterscheiden. Das VoIP-Softphone basiert in diesem Projekt auf Microsoft RTC Client API, der für VoIP-Softphone die nötige Schnittstelle anbietet. - Einige neue Funktionalitäten, die in den VoIP-Softphone implementiert werden: - Kontaktliste: um die Daten von Gesprächspartnern zu speichern und ihre Anwesenheit zu überwachen. - Videokonferenz: um die Kommunikation mehr realer zu machen. - Obwohl nur einige Funktionalitäten im Rahmen dieses Projektes entwickelt werden, kann das Softphone danach entsprechend der Nutzeranforderungen weiterentwickelt werden.

Diese Arbeit konzipiert einen toolgestützten Planungsprozess zur Netzplanung von heterogenen taktischen Netzen. Heterogene taktische Netze sind Netze im militärischen Einsatz, die eine Vielzahl von verschiedenen Kommunikationsmitteln verwenden und robuste Kommunikation in schwierigen Umgebungen ermöglichen. Die Entwicklung sowie die prototypische Realisierung einer neuen Planungssoftware zeigen, wie die Netzplanung verglichen mit bisherigen Planungskonzepten vereinfacht, optimiert sowie zeitlich beschleunigt werden kann. Neben einer automatisierten Konfigurationserstellung für alle Teilnehmer eines Netzes wird dieses Ziel vor allem durch einen grafischen Netzeditor sowie Funktionen zur Evaluierung eines geplanten Netzes vor dem Einsatz erreicht. Darüber hinaus wird in dieser Arbeit ein Konzept zur Umsetzung der erstellten Konfigurationen erarbeitet sowie dessen Wirksamkeit an einem Demonstrator gezeigt. Dieser ermöglicht eine komfortable Verteilung der Konfigurationen an mobile Teilnehmer, die keine oder nur eine zeitweise Konnektivität aufweisen.

Kontextsensitives Routing in Ad-hoc-Netzen bedarf spezieller Routingprotokolle. Algorithmen, die in Infrastrukturnetzen genutzt werden, entsprechen nicht den hohen Anforderungen, die in spontan gebildeten Datennetz erfüllt sein müssen. Die Implementierung des reaktiven Protokolls AODVC in der Simulationsumgebung des Netzwerksimulators Ns-2 stellt einen Ansatz dar. Dieser befindet sich noch in der Entwicklung. Mit der Realisierung der Möglichkeit, den Knoten eines simulierten Netzes unterschiedlichen Kontext zuzuweisen und damit Einfluss auf deren Routingentscheidung zu nehmen, wurde ein Schritt auf dem Weg zum ausgereiften Ad-hoc-Routingprotokoll mit Kontexterweiterung getan. Weitere werden notwendig sein.

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem Entwurf einer Datenbank, welche die Bereitstellung kontextsensitiver Dienste unterstützt. Ausgehend von den Charakteristika von Kontextinformationen wird ein konzeptioneller Entwurf für eine solche Datenbank erstellt. Eine prototypische Implementierung erfolgt mit MySQL. Zusätzlich werden zwei externe Module entworfen und auf Basis dynamischer Webseiten umgesetzt. Eine Benutzeroberfläche ermöglicht dem Nutzer, gespeicherte Kontextinformationen anzusehen und zu aktualisieren. Außerdem erlaubt sie den Abruf umgebungsrelevanter Informationen. Eine History-Funktionalität wird realisiert, sie kann als Grundlage zur Erkennung wiederholter Nutzerabfragen dienen. Das zweite externe Modul emuliert die Kontexterfassung über IP-basierte Sensoren mit Hilfe eines PCs. Die Abfolge dabei übertragener Werte wird als Kontextverlauf gespeichert. Darüber hinaus werden verschiedene Ansätze beleuchtet, auf Basis von gespeicherten Kontextinformationen Nutzerprofile zu erzeugen. Ein XML-basierter Ansatz wird konzipiert und prototypisch implementiert. Abschließend werden Überlegungen zur Optimierung des Laufzeitverhaltens des gesamten Systems angestellt.

Ziel dieser Diplomarbeit ist die Konzeption und Umsetzung des Praktikums "Einführung in das Multiprotocol Label Switching (MPLS)". - Es wurden die theoretischen Grundlagen zusammengestellt. Dabei sind alle Komponenten und Voraussetzungen für MPLS, die Protokollstruktur, die Prozeduren, der Vergleich mit anderen Übertragungsverfahren, Anwendungen, Funktionsweisen und Eigenschaften von MPLS betrachtet worden. Es wurden Konzepte entwickelt, die eine praktische Umsetzung erlauben, Hardware beschafft, das MPLS-Netz aufgebaut und konfiguriert. - Aus verschiedenen Vorschlägen wurde ein Praktikum entwickelt. Resultat dieser Diplomarbeit ist ein MPLS-Netz, eine Praktikumsanleitung sowie ein Lösungs- und Vorbereitungsteil für den Betreuer.

Gegenstand der Untersuchung sind Location Based Services auf mobilen Endgeräten im Automotive-Bereich. Neben der detaillierten Grundlagenbetrachtung inhaltlicher und technischer Voraussetzungen widmet sich die Arbeit einer Recherche und Bedarfsanalyse im Unternehmensumfeld der BMW Group.Diese hat zum Ziel, mögliche und vorrangig innovative Einsatzmöglichkeiten von Location Based Services zu identifizieren und zu bewerten. Als Konsequenz wurden zahlreiche valide Anwendungsszenarien kreiert, in deren Mittelpunkt jedoch nicht immer das Automobil steht. - Ausgehend von den Ergebnissen der Analyse aller Szenarien hob sich ein Anwendungsfall besonders hervor. Dieser Anwendungsfall beschreibt eine gesetzliche Forderung der EU, die besagt, dass ab 2010 Neuwagen mit einem automatischen, positionsgestützten Notrufsystem ausgestattet sein müssen. Infolgedessen ist die Entwicklung eines derartigen Notrufssystems zukünftig von besonderem Interesse für die Automobilindustrie, weshalb für dieses Szenario im weiteren Teil der Arbeit ein entsprechendes Konzept erstellt wurde. - Im Rahmen der Konzeptionierung entstand zum einen der Entwurf einer vollständigen Systemarchitektur zur Abwicklung automatischer Notrufe über eine weitestgehend IT-gestütze Prozesskette. Darüber hinaus lag der Fokus der Entwicklung auf der prototypischen Implementierung eines mobilen, lokationsbasierten Clients, als Teillösung des Gesamtkonzeptes.

In der Mess- und Steuerungstechnik besteht der Wunsch viele batteriebetriebene Sensoren und Aktoren drahtlos zu vernetzen. Speziell für diesen Anwendungszweck ist der Funkstandard ZigBee konzipiert. Es handelt sich um eine sehr junge und vielversprechende Technologie, die derzeit praktisch noch wenig erprobt ist und über die noch sehr wenig Literatur verfügbar ist. Das Ziel der Diplomarbeit war die Untersuchung dieser Technologie und der Aufbau eines ZigBee-Multihop-Sensornetzwerks. Es galt die Frage zu klären, wie geeignet die ZigBee-Technologie zum Aufbau von Sensornetzwerken geeignet ist. Als eine Teilaufgabe der Diplomarbeit erfolgt die Vermittlung der grundlegenden Funktionalität sowie eine Leistungsanalyse des Funkstandards ZigBee. In diesem Zusammenhang wird auch die Daseinsberechtigung dieser Technologie gegenüber anderen, bereits etablierten Funkstandards erörtert. Eine durchgeführte Marktanalyse gibt einen Überblick über ZigBee-fähige Chipsatzlösungen von Halbleiterherstellern sowie ZigBee-Softwareimplementierungen. Die zur Verfügung gestellte Hard- und Software wurde vorgestellt und evaluiert. Hierbei werden die durch den sehr jungen Technologiestand bedingten Hardwarekapazitäts- bzw. Softwarefunktionslimitierungen aufgeführt. In aufgebauten Testnetzwerken wurden Messungen zu Ermittlung netzspezifischer Parameter durchgeführt und Netzwerkverhaltensanalysen vorgenommen, die zusammenfassend vorgestellt werden. Auf Basis der erlangten Erkenntnisse erfolgte anschließend der Aufbau eines Sensornetzwerks, dessen Konzeption geschildert wird. In diesem agierten Komponenten eines eigens entwickelten Sensorauslesesystems. Zur Realisierung dieses Systems war ein eigener Hardwareentwurf notwendig. Ein weiteres gesetztes Ziel der Diplomarbeit war der Entwurf eines prototypischen Transportsystems, das eine transparente Datenübertragung zwischen zwei PCs über das ZigBee-Multihop-Sensornetzwerk ermöglicht. Die Konzeption des realisierten Systems wird vorgestellt und die Ergebnisse von durchgeführten Durchsatzmessungen sind dokumentiert. Da ZigBee-Netzwerke über Selbstverwaltungseigenschaften verfügen, bestand auch der Wunsch Informationen über den aktuell vorliegenden Netzwerkzustand zu erfassen. Es werden die zwei möglichen Herangehensweisen zur Informationsbeschaffung erläutert. Je Ansatz wird anschließend eine Softwarelösung vorgestellt, die eine Visualisierung des Netzwerkzustandes ermöglicht.