Kai-Steffen Hielscher
Dr.-Ing. Kai-Steffen Jens Hielscher
Weitere Informationen
Publikationen
2022
ITANS: Incremental Task and Network Scheduling for Time-Sensitive Networks
In: IEEE Open Journal of Intelligent Transportation Systems 3 (2022), S. 369-387
ISSN: 2687-7813
DOI: 10.1109/OJITS.2022.3171072
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Synchronization of Hybrid Models in the Automated Driving Simulation
95th IEEE Vehicular Technology Conference - Spring, VTC 2022-Spring (Helsinki, 2022-06-19 - 2022-06-22)
In: IEEE Vehicular Technology Conference 2022
DOI: 10.1109/VTC2022-Spring54318.2022.9860798
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Broadband Internet Access via Satellite: Performance Measurements with different Operators and Applications
Breitbandversorgung in Deutschland - 16. ITG-Fachkonferenz
URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9861788
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Delay-Guaranteeing Admission Control for Time-Sensitive Networking using the Credit-Based Shaper
In: IEEE Open Journal of the Communications Society (2022), S. 1-1
ISSN: 2644-125X
DOI: 10.1109/OJCOMS.2022.3212939
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Ensuring Reliable and Predictable Behavior of IEEE 802.1CB Frame Replication and Elimination
2022 IEEE International Conference on Communications, ICC 2022 (Seoul, South Korea, 2022-05-16 - 2022-05-20)
In: ICC 2022 - IEEE International Conference on Communications 2022
DOI: 10.1109/ICC45855.2022.9838905
URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9838905
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(anderer)
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2021
Simulative Evaluation of the TSN Mechanisms Time-Aware Shaper and Frame Preemption and Their Suitability for Industrial Use Cases
20th Annual IFIP Networking Conference, IFIP Networking 2021 (Virtual, Espoo, FIN, 2021-06-21 - 2021-06-24)
In: Zheng Yan, Gareth Tyson, Dimitrios Koutsonikolas (Hrsg.): 2021 IFIP Networking Conference, IFIP Networking 2021 2021
DOI: 10.23919/IFIPNetworking52078.2021.9472830
URL: http://dl.ifip.org/db/conf/networking/networking2021/1570720396.pdf
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A Service-Oriented Real-Time Communication Scheme for AUTOSAR Adaptive Using OPC UA and Time-Sensitive Networking
In: Sensors 21 (2021)
ISSN: 1424-8220
DOI: 10.3390/s21072337
URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/21/7/2337
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LETT: An Execution Model for Distributed Real-Time Systems
2021 IEEE 94th Vehicular Technology Conference (VTC2021-Fall) (Norman, OK, USA, 2021-09-27 - 2021-09-30)
In: IEEE (Hrsg.): 2021 IEEE 94th Vehicular Technology Conference (VTC2021-Fall) 2021
DOI: 10.1109/VTC2021-Fall52928.2021.9625343
URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9625343
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Broadband Internet access via satellite: State-of-the-art and future directions
15. ITG-Fachkonferenz Breitbandversorgung in Deutschland - 15th ITG Expert Conference on Broadband Coverage in Germany (Virtual, Online, 2021-03-02 - 2021-03-03)
In: Breitbandversorgung in Deutschland - 15. ITG-Fachkonferenz 2021
URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9399712
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Performance of modern web protocols over satellite links
38th International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC 2021)
DOI: 10.1049/icp.2022.0564
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Discrete event simulation for the purpose of real-time performance evaluation of distributed hardware-in-the-loop simulators for autonomous driving vehicle validation
In: Electronic Communications of the EASST 80 (2021), S. 2-6
ISSN: 1863-2122
DOI: 10.14279/tuj.eceasst.80.1150
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POSTER: Revisiting Multipath QUIC Experiments and Comparing them with more recent Multipath TCP Implementations
27th IEEE International Symposium on Local and Metropolitan Area Networks, LANMAN 2021 (Virtual, 2021-07-12 - 2021-07-13)
In: IEEE Workshop on Local and Metropolitan Area Networks 2021
DOI: 10.1109/LANMAN52105.2021.9478815
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2020
One-Way Delay and Goodput Measurements with a VDSL, DOCSIS, and MPTCP Internet Access
43rd International Conference on Telecommunications and Signal Processing, TSP 2020 (Milan, 2020-07-07 - 2020-07-09)
In: Norbert Herencsar (Hrsg.): 2020 43rd International Conference on Telecommunications and Signal Processing, TSP 2020 2020
DOI: 10.1109/TSP49548.2020.9163526
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Design of a hybrid genetic algorithm for time-sensitive networking
20th International GI/ITG Conference on Measurement, Modelling and Evaluation of Computing Systems, MMB 2020 (Saarbrücken, 2020-03-16 - 2020-03-18)
In: Holger Hermanns, Holger Hermanns (Hrsg.): Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 2020
DOI: 10.1007/978-3-030-43024-5_7
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Repeatable Simulation for Highly Automated Driving Development and Testing
2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring) (Antwerp, 2020-05-25 - 2020-05-28)
In: IEEE (Hrsg.): Proceedings of the 2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring) 2020
DOI: 10.1109/VTC2020-Spring48590.2020.9129208
URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9129208
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An ns-3 model for multipath communication with terrestrial and satellite links
20th International GI/ITG Conference on Measurement, Modelling and Evaluation of Computing Systems, MMB 2020 (Saarbrücken, 2020-03-16 - 2020-03-18)
In: Holger Hermanns, Holger Hermanns (Hrsg.): Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 2020
DOI: 10.1007/978-3-030-43024-5_5
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Network Calculus Results for TSN: An Introduction
In: 2020 Information Communication Technologies Conference (ICTC) 2020
DOI: 10.1109/ICTC49638.2020.9123308
URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9123308
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2019
Satellite internet performance measurements
2019 International Conference on Networked Systems, NetSys 2019 (Garching bei München, 2019-03-18 - 2019-03-21)
In: Georg Carle, Tobias Hossfeld, Wolfgang Kellerer, Jorg Ott (Hrsg.): Proceedings of the 2019 International Conference on Networked Systems, NetSys 2019 2019
DOI: 10.1109/NetSys.2019.8854494
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2018
Measurement-Based Evaluation of Environmental Diffraction Modeling for 3D Vehicle-to-X Simulation
10th IEEE Vehicular Networking Conference (VNC 2018) (Taipei, 2018-12-05 - 2018-12-07)
In: Proceedings of the 10th IEEE Vehicular Networking Conference (VNC 2018) 2018
DOI: 10.1109/VNC.2018.8628418
URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8628418&isnumber=8628314
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Multipath Communication over Terrestrial and Satellite Links
DOI: 10.1109/LANMAN.2018.8475101
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2017
Proceedings of the 5th GI/ITG KuVS Fachgespräch Inter-Vehicle Communication (FG-IVC 2017)
(2017)
URL: http://www7.cs.fau.de/fgivc2017/
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(Techreport)
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2015
Industrial Application of Network Calculus
Network Calculus (Dagstuhl Seminar 15112) (Dagstuhl, Germany)
In: Network Calculus (Dagstuhl Seminar 15112), Schloss Dagstuhl, Wadern, Germany: 2015
DOI: 10.4230/DagRep.5.3.63
URL: http://drops.dagstuhl.de/opus/volltexte/2015/5269
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Problems of Strict and Non-strict Service Curves in Connection with Aggregate Scheduling
(2015), S. 33
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(Techreport)
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2014
Construction Methods for MDD-based State Space Representations of Unstructured Systems
MMB 2014 (Bamberg, Germany)
In: Proceedings of the 17th International GI/ITG Conference on "Measurement, Modelling and Evaluation of Computing Systems and "Dependability and Fault-Tolerance 2014
DOI: 10.1007/978-3-319-05359-2_4
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A Framework for Establishing Performance Guarantees in Industrial Automation Networks
MMB & DFT 2014 (Bamberg)
In: Proceedings MMB & DFT 2014 2014
DOI: 10.1007/978-3-319-05359-2_13
URL: http://www7.informatik.uni-erlangen.de/~klehmet/publications/Papers/In_Proceeding_MMB2014.pdf
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2013
Different Scenarios of Concatenation at Aggregate Scheduling of Multiple Nodes
The Ninth International Conference on Networking and Services (Lisbon, Portugal)
In: ICNS 2013: The Ninth International Conference on Networking and Services 2013
URL: http://www7.informatik.uni-erlangen.de/~klehmet/publications/Papers/ICNS2013.pdf
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2012
Precompiled Configuration Spaces for the Verification of Consistency in Production Planning Processes
25th European Conference on Operational Research (Vilnius (Litauen))
In: 25th European Conference on Operational Research 2012
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Multi-Valued Decision Diagrams for the Verification of Consistency in Automotive Product Data
QSIC 2012 (Xi'an, 2012-08-27 - 2012-08-29)
In: Proceedings of 12th International Conference on Quality Software (IEEE) 2012
DOI: 10.1109/QSIC.2012.43
URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6319247
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Automatische Generierung des Network Calculus-Modells aus einem Simatic STEP7-Projekt
KommA 2012 (Lemgo, Germany)
In: Kommunikation in der Automation 2012
URL: http://www7.informatik.uni-erlangen.de/~ksjh/Pub/pdf/2012_KommA_NetCalc.pdf
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Network Calculus: Application to an Industrial Automation Network
MMB & DFT 2012 (Kaiserslautern)
In: MMB & DFT 2012 Workshop Proceedings 2012
URL: http://www7.informatik.uni-erlangen.de/~klehmet/publications/Papers/WoNeCa_IndustrialApplication.pdf
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Strictness of Rate-Latency Service Curves
International Conference on Data Communication Networking (Rom, 2012-07-24 - 2012-07-27)
In: Proc. of International Conference on Data Communication Networking 2012
URL: http://www7.informatik.uni-erlangen.de/~klehmet/publications/Papers/NCstrict.pdf
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2011
MDD-based Verification of Car Manufacturing Data
CimSim 2011 (Malaysia, 2011-09-20 - 2011-09-22)
In: IEEE (Hrsg.): Third International Conference on Computational Intelligence, Modelling & Simulation (IEEE) 2011
DOI: 10.1109/CIMSim.2011.40
URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6076354
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On the Ordering of Variables of Multi-Valued Decision Diagrams
MMBnet 2011 (Hamburg)
In: Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Verlässlichkeitsbewertung von Kommunikationsnetzen und Verteilten Systemen 2011
URL: http://www7.informatik.uni-erlangen.de/~berndt/publications/pdf/mmbnet.pdf
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2010
Spezifikation und Implementation des CAN-Arbitrierungsverfahrens in UPPAAL
CS-2010,5 (2010), S. 11
URL: http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus/frontdoor.php?source_opus=2353
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(Techreport)
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Scheduling Complex Automotive Embedded Real-Time Systems
VES 2010 (Qingdao, China, 2010-07-15 - 2010-07-17)
In: Proc. of IEEE Intern. Conf. on Vehicular Electronics and Safety 2010
DOI: 10.1109/ICVES.2010.5550932
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Schedulability Analysis in Time-Triggered Automotive Real-Time Systems
(VTC2010-Fall) (Ottawa, Canada, 2010-09-06 - 2010-09-09)
In: Proc. of 72nd IEEE Vehicular Technology Conference 2010
DOI: 10.1109/VETECF.2010.5594406
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Introduction of time dependencies in usage model based testing of complex systems
4th International Systems Conference, SysCon 2010 (San Diego, CA)
DOI: 10.1109/SYSTEMS.2010.5482341
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Model driven testing of embedded automotive systems with timed usage models
2010 IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety, ICVES 2010 (Qingdao)
DOI: 10.1109/ICVES.2010.5550938
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2009
A measurement-based simulation model of a web cluster representing system and application level dynamics
Eurocon '09 (St. Petersburg, Russia, 2009-05-18 - 2009-05-23)
In: Proc. of IEEE EUROCON 2009 2009
DOI: 10.1109/EURCON.2009.5167649
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Stochastic and deterministic performance evaluation of automotive CAN communication
In: Computer Networks 53 (2009), S. 1171-1185
ISSN: 1389-1286
DOI: 10.1016/j.comnet.2009.02.008
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2008
Measurement-Based Modeling of Distributed Systems (Dissertation, 2008)
URL: http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus/volltexte/2008/914/
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Delay Bounds for CAN Communication in Automotive Applications
MMB (Dortmund, Germany, 2008-03-31 - 2008-04-02)
In: Proc. 14th GI/ITG Conference Measurement, Modelling and Evaluation of Computer and Communication Systems, Berlin: 2008
URL: http://www7.informatik.uni-erlangen.de/~ksjh/Pub/pdf/Klehmet-CAN-MMB08.pdf
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Real-Time Guarantees for CAN Traffic
VTC2008-Spring (Marina Bay, Singapore, 2008-05-11 - 2008-05-14)
In: 2008 IEEE 67th Vehicular Technology Conference, Piscataway, N.J.: 2008
DOI: 10.1109/VETECS.2008.327
URL: http://www7.informatik.uni-erlangen.de/~ksjh/Pub/pdf/VTC2008-draft.pdf
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2007
Worst Case Analysis for Multiple Priorities in Bitwise Arbitration
(GI/ITG-Workshop MMBnet) (Hamburg, Germany)
In: GI/ITG-Workshop MMBnet: Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Verlässlichkeitsbewertung von Kommunikationsnetzen und verteilten Systemen 2007
URL: http://www.informatik.uni-hamburg.de/bib/medoc/B-281-07.pdf
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A Low-Cost High Precision Time Measurement Infrastructure for Embedded Mobile Systems
In: Sixth International Workshop on Robot Motion and Control (RoMoCo'07), Bukowy Dworek, Poland: 2007
DOI: 10.1007/978-1-84628-974-3_41
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2006
Performance Issues in Statistical Testing
MMB 2006 (Erlangen, Germany, 2006-03-27 - 2006-03-29)
In: Proc.of 13th GI/ITG Conference on Measurement, Modeling, and Evaluation of Computer and Communication Systems, Berlin: 2006
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Modeling and simulation of performance analysis for a cluster-based Web server
In: Simulation Modelling Practice and Theory 14 (2006), S. 188-200
ISSN: 1569-190X
DOI: 10.1016/j.simpat.2005.04.004
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2005
A Measurement-Based Simulation Model of a Web Cluster
ISC'2005 (Berlin, Germany, 2005-06-09 - 2005-06-11)
In: 3rd Int. Industrial Simulation Conference, Ghent, Belgium: 2005
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Analyse und Modellierung einer produktiven verteilten Webanwendung
3. GI/ITG-Workshop MMBnet 2005 (Hamburg)
In: Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Verlässlichkeitsbewertung von Kommunikationsnetzen und verteilten Systemen, Hamburg: 2005
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Measurement-based modeling of end-to-end delays in WLANs with ns-2
ASIM (Erlangen, Germany)
In: Proc. 18th Symposium on Simulation Techniques (ASIM) 2005
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2004
- Truchat Sébastien, Hielscher Kai-Steffen Jens, Pflaum Alexander:
Towards Cost Efficient Mobile Services
MOMM 2004 (Bali, Indonesia)
In: 2nd Int. Conf. on Advances in Mobile Multimedia, Bali: 2004
URL: http://www.ocg.at/publikationen/books/volumes/sr184.html
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2003
A Low-Cost Infrastructure for High Precision High Volume Performance Measurements of Web Clusters
TOOLS 2003 (Urbana, IL, USA)
In: Proc. 13th Conf. on Computer Performance Evaluations, Modelling Techniques and Tools, Heidelberg: 2003
URL: http://www.springerlink.com/link.asp?id=njgh082d155hnqat
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2001
Aufbau eines clusterbasierten Webservers zur Leistungsanalyse (Diplomarbeit, 2001)
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Projekte
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Adaptives Quality-of-Service-Management für einen effizienten und resilienten Betrieb intelligenter Verteilnetze
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 2022-07-01 - 2026-06-30
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) -
Simulation KI-unterstützter automobiler Szenarien und Protokoll-Optimierung
(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
Titel des Gesamtprojektes: Optimierung der Konnektivität für automobile Anwendungen in hybriden Satelliten / terrestrischen 5G Netzwerken mittels künstlicher Intelligenz
Laufzeit: 2022-02-01 - 2025-01-31
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)Die Kooperation bestehend aus Airbus Defence and Space GmbH, Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen, Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg und der ZF Friedrichshafen AG hat das gemeinsame Ziel, die Konnektivität für automobile Anwendungen in hybriden Satelliten und terrestrischen 5G Netzwerken mittels künstlicher Intelligenz zu erforschen und optimieren.
Die FAU arbeitet hierzu schwerpunktmäßig an Konzepten zur Integration automobiler Anwendungen, der Erstellung eines Simulationsmodells zur Kombination von Fahrzeug- und Satellitenkommunikation, der Einbindung von KI-Algorithmen, der Leistungsbewertung und Optimierung von Quality-of-Service relevanten Netzwerk- und Protokollaspekten sowie der Umsetzung in einem Echtzeit-Demonstrator. Ergebnisse sollen bei wissenschaftlichen Konferenzen vorgestellt werden und in die Standardisierung von 5G und zukünftigen 6G Netzwerken eingebracht werden.
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Neue Protokollentwicklungen für schnelles Internet über Satellit
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 2021-10-01 - 2024-09-30
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)Die Kooperation der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg mit der ND SatCom GmbH hat im Vorhaben QUICSAT das gemeinsame Ziel, Internetprotokolle und Anwendungen für geostationäre Satellitenverbindungen zu verbessern.
Hierzu soll das Potenzial neuer Technologien (AQM, ECN, BBR und insbesondere QUIC) untersucht werden. Ultimatives Ziel ist es, dass Internet über Satellit eine ähnliche Performance wie terrestrische Internetanschlüsse aufweist.
Die hohe Latenz bei Internet mit geostationären Satelliten, die momentane Architektur von Internetprotokollen sowie die stets steigende Komplexität von Internetanwendungen (insbesondere bei Webseiten) sind der Grund dafür, dass die Performance von Satelliteninternet geringer als die Performance von terrestrischen Internetanschlüssen ist, auch wenn die Datenraten vergleichbar sind. Neuere Quality of Service-Mechanismen (QoS), wie sie für das Internet entwickelt wurden, finden bei der Satellitenkommunikation momentan noch keine Anwendung. Bei QUIC (potenzieller Nachfolger für TCP) besteht zudem die Gefahr, dass sich aufgrund der Nichtanwendbarkeit von PEPs die Performance von Satelliteninternet sogar verschlechtert.
Das Projekt liefert einen Beitrag zur Protokollerforschung, Standardisierung und bei begleitenden Referenz-Implementierungen.
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MBPLE4Mobility - Durchgehend modellbasierte Entwicklung und Produktlinienentwicklung für Steuerungssystem in der Fahrzeugtechnik
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 2021-07-01 - 2024-06-30
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)Als Teil eines großen Konsortiums befasst sich der Lehrstuhl Informatik 7 im Rahmen des Projekts mit dem modellbasierten Systementwurf der Fahrzeug-Kommunikationssysteme unter Einbezug von Variantenvielfalt. Hierfür wird zum einen eine Optimierung für die Konfiguration und die Ressourcenauslegung der Netzwerkarchitektur für verschiedene Kommunikationsprotokolle und -mechanismen realisiert. Zum anderen werden Safety-Analysen unter Verwendung von Fehlerbäumen und Erweiterung dieser für Produktlinien durchgeführt.
Für den formalen Nachweis der erforderlichen Echtzeiteigenschaften wird Network Calculus herangezogen. Dafür müssen geeignete Ansätze für die in den Vernetzungstechnologien verwendeten Scheduling-Verfahren (z.B. TAS, prioritätsbasiert, CBS, usw.) formuliert werden.
Für eine automatisierte und beschleunigte Erstellung der Netzwerkoptimierungen und der Safety- und Echtzeit-Analysen werden Modell- und Codegeneratoren entwickelt. Die Ergebnisse dieser Auswertungen werden in die Modellierung des Gesamtsystems zurückgeführt.
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Bewertung der Leistungsfähigkeit von Internet über Satellit
(FAU-externes Projekt)
Laufzeit: 2021-01-01 - 2021-04-30
Mittelgeber: andere Förderorganisation
URL: https://www.cs7.tf.fau.de/forschung/quality-of-service/forschungsprojekte/sat-internet-performance/In dieser Arbeit wird die Leistungsfähigkeit verschiedener Anwendungen über verschiedene Internetzugänge bewertet, mit Fokus auf den Internetzugang über Satellit.
Konkret wurden folgende Zugangstechnologien ausgewählt:
- Geostationäre Satelliten (Konnect/Eutelsat, skyDSL/Eutelsat, Bigblu/Eutelsat, Novostream/Astra)
- Satelliten-Megakonstellation in niedriger Umlaufbahn (Starlink)
- Terrestrische Systeme als Referenz (o2 DSL, Congstar LTE)
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Engineering von zukünftigen Zugsteuer- und Managementsystemen
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 2018-10-01 - 2021-09-30
Mittelgeber: Siemens AGMit den sich entwickelnden Technologien und Methoden im Bereich der Echtzeitkommunikation und der stetig steigenden, zu übertragenden Datenmenge ist die Bahnindustrie auf den Zug der Modernisierung ihrer Prozesse aufgesprungen.Bei den Bahnanwendungen liefern verschiedene Hersteller bis heute unterschiedliche und meist nicht kompatible Lösungen. Diese Lösungen werden für eine bestimmte Konstellation eines Zuges spezifiziert, sind in den meisten Fällen aber nicht in der Lage, bei einer Veränderung der Zugkonstellation die korrekte Funktionalität zu bieten. Um sicherheits- und zeitkritische Bereiche von unkritischen Bereichen zu trennen, die z. B. Dienstleistungen für Fahrgäste wie Wireless LAN anbieten, müssen darüber hinaus getrennte Netze mit einer eigenen Infrastruktur aufgebaut werden, die für den Zug und seine Hersteller mehr Gewicht und Kosten bedeuten.
Im Bereich der Echtzeitkommunikation hat sich Time-Sensitive Networking (TSN) als mögliche Lösung zur Überwindung der oben genannten Probleme herausgestellt. Es stellt Verfahren und Mechanismen für die Ethernet-Technologie bereit, die sie mit Aspekten des Determinismus und der Zuverlässigkeit bereichern.
Mit Time-Sensitive Networks (TSN) können die sicherheits- und zeitkritischen Domänen mit unkritischen Bereichen zusammengeführt werden, so dass den sicherheitskritischen und zeitsensiblen Domänen noch genügend Zuverlässigkeit und Determinismus garantiert werden kann und die Bedürfnisse der Passagiere befriedigt werden.
Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, die Eignung von TSN im Bahnbereich zu testen. Vorrangiges Ziel des Projekts ist es, zu analysieren, ob die Anforderungen der sicherheits- und zeitkritischen Anwendungen in Bezug auf eine deterministische Netzwerkkommunikation und beschränkte Latenzen im Netzwerk erfüllt werden können und gleichzeitig nachzuweisen, dass die Erfüllung der Ansprüche der kritischen Anwendungen nicht zu einer signifikanten Beeinträchtigung unkritischer Anwendungen führt.
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Network Calculus für Time-Sensitive Networking
(Projekt aus Eigenmitteln)
Laufzeit: 2018-10-01 - 2022-10-01Dieses Forschungsprojekt beschäftigt sich mit Anwendungsmöglichkeiten von Dienstgütegarantien in Time-Sensitive Networking, insbesondere mithilfe von Network Calculus. Echtzeit-Systeme werden zunehmend in der Industrie, z.B. der Automobil-, Automatisierungs- oder Unterhaltungsbranche benötigt. Klassisches Ethernet garantiert jedoch keine Echtzeitfähigkeit, weshalb die Time-Sensitive Networking Task Group (IEEE 802.1) Standards für die Echtzeitübertragung von Daten über Ethernet-Netzwerke entwickelt. Diese Standards werden unter dem Begriff Time-Sensitive Networking (TSN) zusammengefasst. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird nun die Anwendung von Network Calculus für TSN untersucht. Network Calculus (NC) ist eine Systemtheorie zur deterministischen Leistungsbewertung. Dabei werden mathematische Methoden verwendet, um Leistungsgarantien für Kommunikationssysteme zu bieten. NC kann dabei helfen, Echtzeit-Eigenschaften von TSN zu bewerten, erforderliche Latenz-Grenzen einzuhalten und Aufschlüsse über die optimale Konfiguration der Netzwerke liefern. Außerdem ermöglicht es die Dimensionierung der Puffer und kann existierende oder neue Scheduling-Algorithmen bewerten. -
Transparent Multichannel IPv6
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 2017-04-01 - 2020-12-31
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)Satellite communication is a way to provide broadband internet access all over the world. However, with geostationary satellites the propagation delay leads to very high delays in the magnitude of several hundred milliseconds. In order to improve the interactivity and responsiveness of communication systems, utilizing a second communication link can be highly beneficial.The Transparent Multichannel IPv6 (TMC-IPv6) Project aims to combine the advantages of multiple heterogeneous communication links. An illustrative example is the combination of a rural DSL connection with low data rate/low latency and a satellite connection with high data rate but high latency, which results in a user internet access with high data rate and low latency providing a better Quality of Experience (QoE).
Satellite-based internet access from different operators is provided by our project partners in order to experience realistic satellite communication environment and test potential solutions. The outdoor unit (parabolic antenna) is mounted on the roof of the Wolfgang-Händler-Hochhaus.
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Kommunikation in Energieinformationsnetzen
(Projekt aus Eigenmitteln)
Laufzeit: seit 2017-04-01Das elektrische Energienetz befindet sich durch Digitalisierung und Integration dezentraler Energiequellen im Wandel. Die Durchdringung und informationstechnische Vernetzung mit Sensorik und Aktorik lassen komplexe virtuelle Steuerungssysteme entstehen.
Liegt dem ein leistungsfähiges Kommunikationsnetz zugrunde, können innovative Dienste und Anwendungen eine ökologische, ökonomische, stabile und hochwertige Energieversorgung ermöglichen. Die vielfältigen, teils echtzeitkritischen, Anforderungen und Verkehrsmuster der gegebenenfalls großräumig verteilten Anwendungen stellen dabei eine besondere Herausforderung dar.
Untersuchungsgegenstand dieses Forschungsprojekts ist der Ersatz proprietärer Lösungen durch ein programmierbares Kommunikationsnetz mit Standardkomponenten. Diese ermöglichen einen wirtschaftlichen Betrieb und hohe Kompatibilität, individuellen Anforderungen werden durch Software erfüllt. Übergeordnetes Ziel ist dabei, die Infrastruktur der Energie- und Kommunikationsnetze gleichermaßen optimal zu nutzen und Überdimensionierung zu minimieren. -
Requirements oriented testing with Markov chain usage models in the automotive domain
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 2008-11-01 - 2011-10-31
Mittelgeber: IndustrieAs a result of the integration of increasingly elaborate and distributed functionality in modern automobiles the amount of installed electronic and software continuously grows. The associated growth in system complexity makes it inevitable that the test methods used for verification and validation keep pace with this development. Nowadays the test routine in industry usually requires each test case to be crafted manually by a test designer. The test case execution itself and test result evaluation usually are performed in an automated manner. This procedure has many drawbacks, as the crafting of single test cases is apparently awkward and error-prone and it is impractical to calculate test management criteria such as test coverage. Within this project a method is developed that overcomes these drawbacks. Markov chain usage models (MCUM) constitute the central role within this project. MCUMs are employed to describe the possible usage of the System-under-test and to derive test cases from them. On the one hand the integration of MCUMs makes it possible to develop methods to integrate test requirements formally, as to improve traceability. On the other hand they provide the basis to incorporate algorithms or strategies that allow the generation of test cases fitting to various test requirements in the automotive domain. These comprise e.g. different coverage criteria under usage or system oriented aspects. Moreover established methods exist that allow the calculation of dependability measures based on results obtained from test cases automatically generated from MCUMs. Also the test planning can be supported by indicators that are derived during the test process. The project aims for developing a method to describe test requirements formally by building a model. This model allows the derivation of test suites considering various testing aims and constraints. The tools themselves should form a part of the ITF (Integrated Testing Framework) and the process extend the current one described by EXAM and employed within the Volkswagen AG. -
Network Calculus und Optimierung
(Projekt aus Eigenmitteln)
Laufzeit: seit 2004-03-01Network Calculus (NC) ist ein systemtheoretischer Ansatz zur deterministischen Leistungsanalyse. Dabei kommen mathematische Methoden zum Einsatz, um Leistungsgarantien für Kommunikationssystemen bestimmen zu können. Die Methode kann sowohl in der Planungsphase für zukünftige Systeme als auch bei der Analyse bestehender Systeme eingesetzt werden. In Echtzeitsystemen spielt die Rechtzeitigkeit bestimmter Ereignisse eine entscheidende Rolle. Daher ist es wichtig, die Ergebnisse klassischer Leistungsanalyse, die stochastische Erwartungswerte wie etwa Mittelwerte liefert, durch mathematische Methoden zu ergänzen, die garantierte Schranken für Worst-Case-Szenarien liefern können. Network Calculus ermöglicht die Bestimmung von oberen Grenzen für Ende-zu-Ende-Verzögerungen für einzelne Netzwerkknoten und Folgen von Knoten in einem Netzwerk, Obergrenzen für die benötigten Puffer und Grenzen für den ausgehenden Verkehr. Diese analytischen Grenzen charakterisieren das Verhalten im Worst-Case und erlauben eine korrekte Dimensionierung der Systeme.Aktuell studieren wir die Grenzen der Anwendbarkeit von Network Calculus für das Multiplexen von Datenströmen, insbesondere, wenn die Aggregation von Strömen nicht nach dem FIFO-Prinzip erfolgt. Die Aggregation von Strömen spielt eine wichtige Rolle, wenn Multiplex-Verfahren modelliert werden. Wir setzen Network Calculus beim Multiplexen an einzelnen Knoten und bei der Hintereinanderschaltung mehrerer Knoten in einem Netzwerk ein.
Wir haben Methoden des Network Calcus erfolgreich in industriellen Anwendungen der internen Fahrzeugkommunikation eingesetzt. Eingebettete Netze in Fahrzeugen müssen harte Echtzeitbedingungen erfüllen. Während TDMA-Verfahren wie in FlexRay die Erfüllung von Grenzen garantieren, erlaubt das stochastische Multiplexen in CAN-Netzen lediglich die Bestimmung von Grenzen für die höchste Priorität. Durch die Anwendung von Network Calculus können wir Grenzen für alle Prioritätsklassen bestimmen, ohne dass wir einen konkreten Kommunikationsablauf vorgeben müssen. Es genügt für die Bestimmung der harten Echtzeitgrenzen, wenn lediglich obere Grenzen für die Menge der an den Knoten ankommenden Daten bekannt sind.
Ein weiteres Einsatzgebiet für Network Calculus ist die industrielle Kommunikation. In der Industrieautomatisierung sind meist auch harte Grenzen für die Ende-zu-Ende-Verzögerung gefordert. Der Einsatz von Ethernet mit unterschiedlichen Prioritätsklassen erlaubt eine kostengünstige Implementierung solcher Fabrikautomatisierungssysteme. Aber ohne strikte Planung der Netze können die geforderten Verzögerungsgrenzen aufgrund des statistischen Multiplexens nicht garantiert werden. Wird Network Calculus bereits in der Planungsphase solcher Netze eingesetzt, können die Netze so dimensioniert werden, dass alle nötigen Grenzen eingehalten werden können. Neben den Verzögerungszeiten können auch die benötigten Puffergrößen in Knoten wie etwa in Industrial Ethernet Switches begrenzt werden. Aktuell fordern einige Anwender von Industieautomatisierungslösungen die einfache Integration von nicht echtzeitfähigen Komponenten in bestehende Netze, sei es von IP-Kameras oder von Bedienterminals. Ohne zusätzliche Analysen kann der Verkehr der zusätzlichen Geräte die Echtzeitkommunikation derart stören, dass bestehende Grenzen für die Verzögerung und den Puffer von Echtzeitverkehr nicht mehr eingehalten werden können. Durch Berücksichtigung des Nicht-Echzeitverkehrs in Network Calculus und durch Verkehrsformung dieser Datenströme können die Netze so dimensioniert werden, dass die Grenzen weiterhin eingehalten werden. Aktuell werden Netwok-Calculus-Berechnungen in ein bestehendes automatisiertes Netzwerkplanungswerkzeug integriert.