Forschungsthemen
Energieeffiziente Vermittlungsprotokolle in drahtlosen Sensornetzen
Moderne Halbleitertechnologien ermöglichen die Realisierung kleiner
batteriebetriebener Sensorsysteme, die mit einem eigenen Mikroprozessor
und einem drahtlosen Kommunikationsmodul ausgestattet sind. Zu einem
Sensornetz verbunden erlauben sie eine kostengünstige und detaillierte
Fernüberwachung in vielen Bereichen, z.B. im Brückenbau oder beim
Umweltmonitoring. Für die Lebensdauer eines solchen Sensornetzes spielt
der Energieverbrauch bei der Kommunikation eine entscheidende Rolle,
der vor allem durch die verwendeten Medienzugangs- und
Routing-Protokolle bestimmt wird.
Um den Einfluß unterschiedlicher Protokollkonzepte auf den
Energieverbrauch einfach und exakt untersuchen zu können, wird zum
einen ein Framework erstellt, das die modulare Konstruktion von
Sensornetz-Protokollen unterstützt. Zum anderen werden exakte
Simulationsmodelle für Sensornetze erstellt, die alle auftretenden
Effekte, z.B. Umschaltzeiten der Transceiver und Kollisionen beim
Senden von Nachrichten genau berücksichtigen.
Anhand dieses Simulationsframeworks werden existierende Protkolle
bewertet, verglichen und optimiert, sowie neue Protokollvarianten
entwickelt. Neben der Möglichkeit zur Schaffung einer kontrollierten
Versuchsumgebung hat die Simulation dabei den entscheidenden Vorteil,
daß auch Einflußgrößen bewertet werden können, die in realen
Versuchsaufbauten nicht beobachtbar sind. Dazu zählen Kollisionen, die
den Energieverbrauch erheblich beeinflussen, aber auch Verluste, die
durch die zwangsläufig verteilte Implementierung von Routingalgorihmen
entstehen. Das Framework erlaubt damit, für spezifische Anwendungsfälle
die am besten geeigneten Protokollvarianten zu bestimmen, um die
Lebensdauer und damit die Wirtschaftlichkeit drahtloser Sensornetze zu
optmierien.
Verteilte Online-Tests
In Kooperation mit dem Fachbereich 5 ("Wirtschaftswissenschaft und
Didaktik der Wirtschaftslehre", Prof. Schlösser) entwickelt der Lehrstuhl ein System zur
Durchführung von Web-gestützten Online-Klausuren, -Evaluationen und -Tests. Die
Herausforderungen auf Seiten der Informatik sind dabei die Unterstützung
unterschiedlichster Sicherheitsanforderungen (Vertraulichkeit, Verbindlichkeit,
etc.), das Erreichen einer hohen Verfügbarkeit und Robustheit des Systems, sowie
eine gute Skalierbarkeit. Da das System schnell in unterschiedlichsten
Umgebungen einsetzbar sein soll, wird als Client ein Standard-Webbrowser
verwendet, so daß keine Software-Installation anfällt.
Ein Prototyp des Systems
ist bereits seit WS 03/04 erfolgreich im Einsatz.
Monitoring paralleler und verteilter Anwendungen im Bereich des Hochleistungsrechnens
Ziel dieser Arbeiten ist die Entwicklung eines Systems, das die
Online-Beobachtung und Steuerung paralleler Programme in einem verteilten System
ermöglicht. Ein solches System ist die Basis für eine Vielzahl von
Programmierwerkzeugen, z.B. für Leistungsanalyse, Debugging, Test oder
Visualisierung.
Die Herausforderungen sind dabei, eine
gute Skalierbarkeit und eine möglichst geringe Rückwirkung auf das untersuchte
System zu erreichen. Dazu wird ein Ansatz verfolgt, der auf einer verteilten
Auswertung der überwachten Ereignisse basiert. Die Auswertung ist dabei vom
Werkzeug frei programmierbar, d.h. einem Ereignis können beliebige Aktionen
zugeordnet werden. Ziel der Arbeiten ist, eine sequentielle Spezifikation dieser
Auswertung (z.B. in Form stromverarbeitender Funktionen) automatisch in eine
verteilte Realisierung umzusetzen. Weitere Schwerpunkte sind die Überwachung von
(möglicherweise zur Laufzeit variierenden) Objektmengen sowie die effiziente
Kommunikation (Multicast/Reduction).
Im Rahmen
früherer Arbeiten an der TU München und
im EU-Projekt CrossGrid wurden bereits
die Schnittstelle OMIS und das
Monitorsystem OCM-G
für Anwendungen im Grid-Computing
realisiert.
Online-Leistungsanalyse paralleler und verteilter Anwendungen
Auf Basis des OCM-G entstand im EU-Projekt CrossGrid ein Online-Leistungsanalysewerkzeug (G-PM) für parallele Anwendungen im Grid, das als Basis für weitergehende Forschungsarbeiten dient. Die anvisierten Fragestellungen sind:
- Beurteilung der Meßverfahren und Ausarbeitung einer exakte Semantik der Meßwerte, inkl. Fehlerabschätzung
- Kombination unterschiedlicher Meßverfahren (Profiling und Tracing)
- Herstellung eines Bezugs zwischen Meßwerten und Anwendungs-Quellcode
- Programmierbare, anwendungsorientierte Metriken und deren effiziente, verteilte Implementierung
Grid-Computing
Die Arbeiten zum Monitoring und zur Leistungsanalyse berücksichtigen als eine mögliche Zielplattform das Grid. Der Lehrstuhl befaßt sich daher auch mit Fragen der Grid-Middleware (z.B. Job Submission, Job Monitoring; Globus, LCG, MPICH-G2) und Grid-Anwendungen, die Berührungspunkte zu den genannten Schwerpunkten aufweisen.
Nutzung von Ethernet für Realzeitaufgaben in der Automatisierungstechnik
Von Seiten der Industrie besteht ein großes Interesse,
den etablierten Standard "Ethernet" auch im Bereich der Automatisierungstechnik
einzusetzen. Wegen der zu erfüllenden Realzeit-Anforderungen müssen dabei
Kollisionen vollständig vermieden werden. Dies wird durch einen geeigneten
"Kommunikations-Fahrplan" (Schedule) erreicht, an den sich alle Teilnehmer
halten müssen.
Viele bisherigen Ansätze (z.B.: Ethernet Powerlink
oder EtherCAT) erlauben dabei zu einem
Zeitpunkt im gesamten Netz nur eine einzige Kommunikation, sie nutzen also nicht aus,
daß bei Vernetzung mit Switches auch mehrere, unabhängige
Kommunikationen parallel durchgeführt werden können. Siemens verfolgt bereits mit
Profinet
einen solchen Ansatz.
Das Ziel der Arbeiten des Lehrstuhls ist es, optimale Schedules zu finden,
die bei einer Switch-basierten Vernetzung soweit möglich gleichzeitige Kommunikationen
zuläßt, wobei vorgegebene Realzeitbedingungen als eine Art von QoS (Quality of Service)
eingehalten werden. Daneben soll auch eine (zentrale oder verteilte) Steuerung
realisiert werden, die den ermittelten Schedule während des Betriebs durchsetzt.
Datenschutz in Smartphone-Betriebssystemen
Moderne Smartphones sind werden nicht mehr nur zum Telefonieren verwendet, sondern werden zunehmend zum Alleskönner, mit Organizer, Mails, Bildern, Videos und vielem mehr. Dabei ist es wichtig, dass die Daten, die der Nutzer auf seinem Smartphone speichert geschützt werden, da zum Beispiel die Apps, die der Nutzer installiert, auf genau diese Daten zugreifen können. Am Lehrstuhl wird derzeit APEFS, ein System entwickelt mit welchem es einem normalen Smartphone-Nutzer möglich ist, bei seiner Suche nach Apps Filter zu verwenden, welche einschränken, auf welche Dienste eine App zugreifen darf bzw. nicht darf.
Desweiteren wird mit AppTistic ein System entwickelt, mit welchem die Apps aus den unterschiedlichen Markets (bisher Google Play und Windows Phone Marketplace) analysiert werden können. Dazu werden die Informationen der Webseiten ausgelesen und auf einem Server hier im Institut gespeichert. Mit den verschiedenen Frontends können die Informationen dann ausgelesen werden.