Methods of Real-time Networking

Modul: Methods of Real-time Networking (6 Credits)
Name im Diploma Supplement	Methods of Real-time Networking
Verantwortlich	Prof. Dr.-Ing. Amr Rizk
Voraussetzungen	Siehe Prüfungsordnung.
Workload	180 Stunden studentischer Workload gesamt, davon: Präsenzzeit: 60 Stunden Vorbereitung, Nachbereitung: 90 Stunden Prüfungsvorbereitung: 30 Stunden
Dauer	Das Modul erstreckt sich über 1 Semester.
Qualifikationsziele	Die Studierenden kennen die Bedeutung, grundlegende Methoden und wichtige Anwendungen der Leistungsbewertung von Echtzeit-Kommunikationsnetzen. kennen die typischen Mechanismen und Schedulingverfahren in Echtzeit-Kommunikationsnetzen und können deren Wirkungsweise mit dem Netzwerkkalkül in der Min-Plus Systemtheorie erklären. kennen die Grundlagen deterministischer Kommunikationsnetze kennen ausgewählte Methoden und Werkzeuge zur Messung in realen Echtzeit-Kommunikationsnetzwerken. sind in der Lage die erarbeiteten Verfahren gegeneinander abzugrenzen, problemspezifisch geeignete Methoden auszuwählen, auf typische Fragestellungen anzuwenden und relevante Schlussfolgerungen zu ziehen.
Praxisrelevanz	Die Vorlesung Methods of Real-time Networking (MRN) behandelt die Modellierung und Leistungsbewertung von Echzeit-Kommunikationsnetzen. Der Schwerpunkt liegt auf aktuellen Analysemethoden mit denen ein grundlegendes Verständnis der Leistungsfähigkeit sowie eine Basis zur Planung, Optimierung und Weiterentwicklung von Echtzeit-Kommunikationsnetzen vermittelt wird. Bedeutung und Implikationen der einzelnen Theorien werden an Beispielen mit Schwerpunkt auf Industrienetze und Fahrzeugvernetzung erläutert. Neben den analytischen Methoden gibt die Vorlesung eine Einführung in die Messung in realen oder prototypischen Systemen und Testumgebungen.
Prüfungsmodalitäten	Zum Modul erfolgt eine modulbezogene Prüfung in der Gestalt von einer mündlichen Prüfung (in der Regel 20-40 Minuten) oder Klausur (in der Regel 90 Minuten). Die genauen Prüfungsmodalitäten werden in den ersten Vorlesungswochen festgelegt. Vom Dozierenden wird zu Beginn der Veranstaltung festgelegt, ob die erfolgreiche Teilnahme an der Übung (mind. 50% der Übungspunkte) als Prüfungsvorleistung Zulassungsvoraussetzung für die Modulprüfung ist. Bestandene Prüfungsvorleistungen haben nur Gültigkeit für die Prüfungen, die zu der Veranstaltung im jeweiligen Semester gehören.
Verwendung in Studiengängen	LA Info GyGe Master > Wahlpflichtbereich Informatik > 1.-3. FS, Wahlpflicht Mathe Master > Anwendungsfach "Informatik" > weitere Informatik-Module > 1.-4. FS, Wahlpflicht SNE Master > Wahlpflichtbereich > 1.-3. FS, Wahlpflicht TechMathe Master > Anwendungsfach "Informatik" > weitere Informatik-Module > 1.-4. FS, Wahlpflicht WiInf Master > Wahlpflichtbereich > Wahlpflichtbereich II: Informatik, BWL, VWL > Wahlpflichtmodule der Informatik > 1.-3. FS, Wahlpflicht
Bestandteile	Vorlesung Methods of Real-time Networking (3 Credits) Übung Methods of Real-time Networking (3 Credits)
Modul: Methods of Real-time Networking (WIWI‑M0917)

Vorlesung: Methods of Real-time Networking (3 Credits)
Name im Diploma Supplement	Methods of Real-time Networking
Anbieter	Networks and Communication Systems
Lehrperson	Prof. Dr.-Ing. Amr Rizk
Semesterwochenstunden	2	Sprache	deutsch
Turnus	Sommersemester	maximale Hörerschaft	###LABEL_NOLIMIT###
Abstract Die Vorlesung Methods of Real-time Networking behandelt die Modellierung und Leistungsbewertung von Echzeit-Kommunikationsnetzen. Der Schwerpunkt liegt auf aktuellen Analysemethoden mit denen ein grundlegendes Verständnis der Leistungsfähigkeit sowie eine Basis zur Planung, Optimierung und Weiterentwicklung von Echtzeit-Kommunikationsnetzen vermittelt wird. Bedeutung und Implikationen der einzelnen Theorien werden an Beispielen mit Schwerpunkt auf Industrienetze und Fahrzeugvernetzung erläutert. Neben den analytischen Methoden gibt die Vorlesung eine Einführung in die Messung in realen oder prototypischen Systemen und Testumgebungen. Über die gängigen Verfahren und ihre Anwendungen hinaus werden in der Vorlesung ausgesuchte Aspekte aktueller Forschungsfragen vertieft.
Lehrinhalte Verkehrsregulierung und Systembeschreibung: Verkehrsregulatoren, deterministische Verkehrsmodelle, deterministische und empirische Einhüllende, deterministische Dienstkurven Dienstgarantien und Deterministische Leistungsschranken Min-plus Systemtheorie: Min-Plus Faltung, Grundlagen von Min-Plus Operatoren Netzwerke mit mehreren Eingängen und Ausgängen: Min-plus matrix algebra Netzwerkscheduling: Priortitätsscheduling, Earliest-Deadline-First, SCED, WFQ Einführung in die stochastische Datenverkehrsmodellierung Time Sensitive Networks, Scheduling mit isochronem Datenverkehr, Credit-based Scheduling Anwendungen: Real-time Ethernet for robotic and on-board vehicular networks Instrumentierung, Netzwerkmessung, Datenratenabschätzung in vernetzten Systemen
Literaturangaben Folienskript der Vorlesung und Artikelkopien nach Bedarf C.S. Chang: “Performance Guarantees in Communication Networks”, Springer J.-Y. Le Boudec, P. Thiran: „Network Calculus: A Theory of Deterministic Queuing Systems for the Internet“, Springer LNCS 2050 A. Kumar, D. Manjunath, J. Kuri: "Communication Networking: An Analytical Approach", Morgan Kaufmann A. M. Law, W. D. Kelton: Simulation, Modeling and Analysis", McGraw Hill, 3rd Ed.
didaktisches Konzept Vorlesung mit interaktiven Elementen und integrierten Programmiereinheiten.
Vorlesung: Methods of Real-time Networking (WIWI‑C1182)

Übung: Methods of Real-time Networking (3 Credits)
Name im Diploma Supplement	Methods of Real-time Networking
Anbieter	Networks and Communication Systems
Lehrperson	Prof. Dr.-Ing. Amr Rizk
Semesterwochenstunden	2	Sprache	deutsch
Turnus	Sommersemester	maximale Hörerschaft	###LABEL_NOLIMIT###
Lehrinhalte In der Übung werden sowohl formale Aspekte als auch praktische Inhalte aus der Vorlesung vertieft. Hier werden Modelle und Analysen von Echtzeitnetzen erstellt. Theoretische Grundlagen werden in Form analytischer Aufgaben vertieft.
Literaturangaben siehe Vorlesung
didaktisches Konzept In der Übung werden die erlernten Konzepte angewendet. Die vorgegebenen praxisnahen (teilweise bewerteten) Problemstellungen erlauben den Studierenden in selbständiger Arbeit Netzmodelle zu erstellen. Die Ergebnisse der Modelle und Analysen werden gemeinsam besprochen und vertieft. Theoretische Aspekte werden in Form von Diskussionen wissenschaftlicher Publikationen bzw. Vorrechenbeispiele vertieft.
Übung: Methods of Real-time Networking (WIWI‑C1183)