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Schwerpunkte

Der Lehrstuhl für Kommunikationsnetze fokussiert sich auf die Forschung und Entwicklung sowie die quantitative Analyse neuartiger Kommunikationsdienste, Netzarchitekturen und deren Protokolle.

FG1-BildJahresbericht1

"Hochdynamische Netze", Emergency Response Mgmt. / Wireless Robotics
Hohe Mobilität von Kommunikationsknoten sowie nicht prognostizierbare Konfigurationen von Netztopologien, die sich häufig oder kontinuierlich verändern, erfordern zunehmend intelligente Algorithmen und Protokolle, die eine situations- und anwendungsbezogene Kommunikation ermöglichen. Solche hochdynamischen Netze sind auf der einen Seite gekennzeichnet durch ständig divergierende Anforderungen an die Dienstgüte einer Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise an Datenrate und Delay. Auf der anderen Seite variieren ebenfalls die Rahmenbedingungen hochdynamischer Netze, wie Netzabdeckung/Signalstärken, relative Geschwindigkeiten der Kommunikationsinstanzen sowie Kapazität und Verfügbarkeit von Netzzugangspunkten.

Ein heute wichtiger Anwendungsbereich hochdynamischer Netze findet sich im Bereich von Notfallinformationssystemen sowie im Bereich der Machine-to-Machine Kommunikation (Robotik). Aktuelle Forschungsthemen in diesem Bereich sind:

  • Dynamische Netzplanung und Mobilitätsmodellierung für autonome Micro Unmanned Aerial Vehicles (UAV)
  • Optimale Abdeckung mit Hilfe von schwarmbasierten Teamstrategien für UAVs
  • Netzsicherheit und vertikale Handover-Verfahren für verteilte sicherheitskritische Notfallinformationssysteme
  • Fast Mobile IP zur Unterstützung vertikaler Handover in IPv6 basierten Netzen
  • Geobasierte Routingkonzepte und Mobilitätsstrategien für hochmobile eingebettete WLAN-Netze
  • Adaptive Quality of Service Algorithmen sowie Kanalmodellierung für LTE und 5G-Netze
  • Sichere Kommunikationsnetze der nächsten Generation für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben
  • Servicearchitekturen und Middleware-Entwicklung für XML-basierte IT-Föderationen
  • Neuartige leistungsfähige und sichere Föderationstechnologien


"Hochzuverlässige Netze", Wireless Automation and Navigation for Production Systems

Durch die rasante Entwicklung von drahtlosen und drahtgebundenen Kommunikationstechnologien ergeben sich neue, potenzielle Anwendungsgebiete im Bereich der industriellen Automatisierung. Dabei besteht die Notwendigkeit einer hochzuverlässigen Vernetzung, um die sichere Durchführung der meist zeitkritischen und sicherheitsrelevanten Prozesse zu gewährleisten. Diese Netze sind zumeist durch ein stationäres Backbone und einen Anteil ressourcenbeschränkter und teilweise mobiler Knoten gekennzeichnet, die Informationen über relevante Sensormesswerte austauschen, Steuer- und Schaltbefehle senden und entgegennehmen, abrechnungsrelevante Daten transferieren oder aber Benutzerinteraktionen durchführen. Hierbei stehen gerade die Anforderung an Signalstärke, Energieverbrauch, Datenmengen, Zuverlässigkeit, Erreichbarkeit und Latenzen im Mittelpunkt der Betrachtungen, um eine hochzuverlässige Kommunikationsinfrastruktur zu schaffen. Bei der Absicherung industrieller Prozesse spielt zusätzlich die Ortsinformation eine zentrale Rolle in der Informationsauswertung. Navigationslösungen für den Indoor- und Outdoor Bereich sind daher von großer Bedeutung für die erfolgreiche Durchführung. Die Forschungsfelder dieser Gruppe lassen sich aus der Kernbeschreibung wie folgt auf die Einzelvorhaben der Mitarbeiter aufteilen:

  • Evaluierung und Optimierung neuartiger Kommunikationstechnologien und -protokollen für skalierbare industrielle Anwendungen
  • Monitoring von industriellen Prozessen und Indoor Lokalisierung mittels eingebetteten ZigBee Netzen
  • Optimierung des Energieverbrauchs von autonomen Sensornetzen anhand von intelligenten Kommunikationsprotokollen
  • Kanalmodellierung und Entwicklung von neuartigen Kommunikationsdiensten für Satelliten-Netze
  • Einsatz von Galileo Diensten im Katastrophenschutz
  • Verkehrsmodellierung für ressourcenbeschränke Kommunikationsnetze

 

"IKT in Energiesystemen und der Elektromobilität", ICT for Energy Systems and Electric Mobility

Im Rahmen der angestrebten Energiewende nimmt die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) aufgrund der steigenden Dezentralisierung von Energieressourcen und deren Volatilität eine Schlüsselpositionen ein: Sie ist der Enabler für eine intelligente und effiziente Integration neuer Energieressourcen in heutige Netzinfrastrukturen und ermöglicht die Vernetzung mit den Akteuren in der Wertschöpfungskette. Daraus resultieren neue, insbesondere auch interdisziplinäre Anwendungsfälle in den Bereichen Smart Grids sowie Smart Cities und Smart Traffic. Ein Beispiel hierfür ist die Elektromobilität: Elektrofahrzeuge können insbesondere vor dem Hintergrund des Ausbaus volatiler erneuerbarer Energien als steuerbare Lasten und gleichzeitig dezentrale Energiespeicher im Verteilnetz einen großen Beitrag zur Energienetzstabilisierung leisten. Im Umkehrschluss haben sie jedoch ebenfalls Einfluss auf das Mobilitätsverhalten der Nutzer. In derartigen neuen Anwendungsfeldern sind die Kernanwendungsbereiche der IKT: das Management, die nahtlose Integration und weitgehende Automatisierung bzw. Koordination von steuerbaren Lasten und Erzeugern, das Monitoring der Netze und Ressourcen, sowie die individuelle Abrechnung/Vergütung von genutzten bzw. zur Verfügung gestellten Ressourcen (z.B. durch Smart Metering). Im Rahmen dieser Forschungsgruppe widmen wir uns daher den im Umfeld dieses Zukunftsmarktes entstehenden zentralen Herausforderungen für die IKT:

  • Analyse und Bewertung der Eignung drahtloser bzw. zellularer Zugangsnetze für Smart Grid Anwendungen wie z.B. Smart Metering durch domänenspezifische Kanal- und Verkehrsmodellierung und Netzplanung.
  • Kommunikation über das Stromkabel: Datenübertragung mittels Schmal- und Breitband Powerline Communications in Smart Grids und der Elektromobilität.
  • Kopplung domänenübergreifender Simulationsumgebungen für Energie- und Kommunikationssysteme (Hybridsimulation) z.B. zur realitätsnahen Bewertung zeitkritischer Kommunikationsprozesse zwischen Schaltanlagen.
  • Begleitende Technologieevaluierung zur Standardisierung von Kommunikationsprotokollen im Smart Grid Umfeld (z. B. Vehicle-to-Grid Kommunikationsschnittstelle & Netzautomatisierung in LV/MV/HV Netzen).
  • Nahtlose, vertikale IKT Integration von Elektrofahrzeugen in Energienetze als verteilte Energieressourcen auf Basis von Internet of Things – Technologien.
  • Entwicklung modellbasierter Protokollvalidierungsverfahren sowie Konformitäts- und Interoperabilitätstests für Kommunikationsprotokolle im Smart Grid, insbesondere für die Vehicle-to-Grid Kommunikationsschnittstelle.
  • Integration von Elektrofahrzeug-Pools in Energienetz-Systemdienstleistungsportfolios mittels intelligenter Flottenmanagement Konzepte.
  • E-Fahrzeugflottenoptimierung durch Bewegungs- und Ladeprofilanalyse unter Berücksichtigung von Datensicherheit und Datenschutzvorgaben.


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