Im Rahmen von MAKI entstehen neben der exzellenten wissenschaftlichen Arbeit auch Beiträge darüber hinaus. So wurden Demonstratoren entwickelt, die in Software-Repositories unter freien Lizenzen veröffentlicht, Datensätze der wissenschaftlichen Community zur Verfügung gestellt oder Patente angemeldet wurden.
Hier finden Sie eine Übersicht der entwickelten Demonstratoren mit entsprechenden Videos.
The CoNEXT '21 paper describes an approach to determine a lower bound for the achievable packet- and bit- rate of XDP/BPF programs offloaded onto an Netronome Agilio CX SmartNIC.
This repository contains a full implementation of the approach and all tools and data used in the evaluation.
In modern cloud environments, Distributed Stream Processing (DSP) systems are critical for enabling real-time data analysis in large-scale applications. Parallelism is often a desired property of DSP workloads to meet the timeliness and scaling requirements of current applications, necessitating the use of distributed and multi-core cloud resources. However, understanding and predicting the performance of DSP workloads is challenging due to the heterogeneous nature of cloud resources. Accurate performance modeling is essential for optimizing decisions to meet mission-critical requirements, such as timeliness, in heterogeneous environments. PDSP-Bench and ZeroTune address these challenges by providing a benchmarking system and zero-shot performance prediction models, respectively. Their results can be leveraged to perform mechanism transitions or optimize joint operator placement and parallelism to fulfill mission-critical requirements.
This demo presents PDSP-Bench, a novel benchmarking system that evaluates parallel DSP applications on heterogeneous cloud infrastructure. It addresses key limitations in existing benchmarking systems for DSP by offering enumeration for various hardware configurations and workloads. PDSP-Bench enables the benchmarking of synthetic and real-world workloads, providing deep insights into DSP system performance, e.g., the impact of parallelism across diverse streaming applications and heterogeneous hardware.
Additionally, the demo features ZeroTune, a novel learned cost model and optimizer for DSP workload parallelism tuning. Using transfer learning techniques similar to those in Large Language Models, ZeroTune provides highly accurate performance predictions and generalization for unseen workloads and hardware configurations. In addition, it uses predicted performance to optimize parallelism for unseen DSP workloads across varying cloud hardware. It significantly improves workload execution times, offering speed-ups and improved resource efficiency.
Using the heterogeneous resources of the CloudLab testbed, we showcase the scalability, accuracy, and performance benefits of PDSP-Bench and ZeroTune, demonstrating their impact on optimizing DSP systems in heterogeneous cloud environments.
Wir simulieren und visualisieren eine einzelne Sender-Empfänger-Verbindung. Dabei erscheinen am Sender in zufälligen Abständen Status Updates einer gemessenen Größe, die dieser an den Empfänger übermitteln soll.
Das kurze Video zeigt einen ROS-basierten turtlebot3, der einen DTN-ROS-Proxy verwendet, um auch unter schwierigen Netzwerkbedingungen zu kommunizieren, und der eine „Store, Carry & Forward“-Architektur verwendet, um mit unterbrochener Konnektivität umzugehen.
lectureStudio ist eine offene und lizenzfreie Software für E-Teaching mit Unterstützung für Windows, Mac OS und Linux. Sie bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten: Das beginnt bei der Präsentation von PDF-basierten Foliensätzen inklusive der Möglichkeit von Stiftanmerkungen und digitalen Whiteboards. Ergänzt werden diese beiden Features für den Einsatz in interaktiven Lehrszenarien (Klassenzimmer, Hörsaal) durch ein Quizsystem, mit dem sich sehr einfach Umfragen durchführen lassen, an denen die Zuhörer direkt über eigene mobile Endgeräte GDPR-konform ohne den Einsatz spezieller Apps oder externer Server teilnehmen können. Für den Fernunterricht sind Aufzeichnungen und bandbreitenschonendes Live-Streaming direkt in die Software integriert.
Um den Bandbreitenverbrauch des lectureStudio-Servers beim Verteilen der PDF-Datei zu Beginn der Vorlesung noch weiter zu verringern, sollen in Zukunft Peer-to-Peer (P2P) Technologien eingesetzt werden.
In diesem Beispiel haben wir das GIPS-Framework (Graph-Based ILP Problem Specification Tool) verwendet, um einen inkrementellen P2P-basierten Topologiekontrollalgorithmus zu spezifizieren.
Das Ziel des Algorithmus ist die Erstellung und Verwaltung einer P2P-Overlay-Topologie, um Clients mit dem Streaming-Server der lectureStudio-Plattform zu verbinden. Dabei müssen auch Ausfälle in der Topologie (z. B. das plötzliche Verlassen eines Clients) repariert werden.
Das Video zeigt unseren Workflow von der Forschung über die Testbed-Implementierung bis hin zur realen Welt.
SUN ist unser integriertes Testbed für UAV-Simulationen, das die Simulation der physischen Welt mit einer geeigneten Netzwerkemulation und sogar SDRs als Hardware-in-the-Loop beinhaltet.
Wir prognostizieren den Verlust der Wi-Fi-Verbindung, bevor diese abbricht, um nahtlose vertikale Handover zwischen Wi-Fi- und Mobilfunknetzen durchzuführen. Unser Ansatz stützt sich auf Daten von mehreren Smartphone-Sensoren wie Wi-Fi-RSSI, Beschleunigung, Kompass, Schrittzähler oder Luftdruck, um den Verbindungsverlust vorherzusagen. Die Anwendung verwendet Multipath-TCP, um dynamisch zwischen verschiedenen drahtlosen Verbindungsmodi zu wechseln.
Mit Hilfe der Live-Analyse der Kopfbewegung von Nutzer*innen durch Sensoren und historischem Wissen über das Nutzerverhalten, beispielsweise welche Bereiche von 360° Videos besonders häufig betrachtet wurden, kann vorausgesagt werden, welcher Bereich des Videos der/die Nutzer*in als nächstes betrachten wird.
Diese Vorhersage kann dazu genutzt werden, die voraussichtlich betrachteten Bereiche in hoher Qualität und die Bereiche außerhalb dieses Sichtbereichs in geringer Auflösung zu laden, wodurch Bandbreite eingespart werden kann. Eine Transition dieser beiden Vorhersagemechanismen kann die empfundene Qualität der Nutzer*innen erhöhen.
ProgMP ist ein Programmiermodell für das Multipath-TCP-Scheduling. Es bietet leistungsstarke Abstraktionen zur Entwicklung eigener anwendungs- und präferenzbewusster Scheduler.
Der Operator Placement (OP)-Mechanismus diktiert die Zuordnung von Recheneinheiten, auch Operatoren genannt, zur Netzwerkinfrastruktur auf der Grundlage der vom Endbenutzer gewünschten Leistungsziele. Das Verhalten einer Platzierung wird stark von der zugrundeliegenden Umgebung beeinflusst, z.B. der Arbeitslast von Abfragen oder den Leistungszielen einer großen Anzahl von Benutzern. Aus diesem Grund ist es nicht ausreichend, die verteilte komplexe Ereignisverarbeitung (Distributed Complex Event Processing, DCEP) nur auf einem einzigen Platzierungsmechanismus aufzubauen, aber sie kann von einer adaptiven Verwendung mehrerer Platzierungsmechanismen profitieren. TCEP bietet dies durch (i) die Unterstützung von Schlüsselschnittstellen zur Entwicklung von OP-Mechanismen, (ii) die Ermöglichung eines dynamischen Austauschs von OP-Mechanismen auf der Grundlage der Benutzeranforderungen und (iii) die Erleichterung des Einsatzes der Betreiber auf einer breiten Palette von Netzwerkinfrastrukturen.
Angetrieben durch Echtzeitanwendungen wie IIoT, TSN und Fahrzeugnetzwerke gewinnt die Optimierung von Netzwerken und deren Elementen hinsichtlich Latenz und Durchsatz immer mehr an Bedeutung. Mit dieser Demo zeigen wir, wie Latenzen von Netzwerkkomponenten mit Hilfe von handelsüblicher P4-Hardware mit einer Genauigkeit im Nanosekundenbereich identifiziert werden können.
Wir zeigen eine gemessene Ausbreitungsgeschwindigkeit von 5ns/m in Glasfaserkabeln. Darüber hinaus skaliert unser Ansatz durch die Aggregation vieler kostengünstiger Lastgeneratoren zu einer flexiblen softwarebasierten Lastgenerierung auf bis zu 100Gbit/s Verbindungsgeschwindigkeit.
Die Netzwerkfunktions-Virtualisierung (NFV) auf Standard-Hardware bietet eine attraktive, kostengünstige Plattform, um Innovationen viel schneller zu etablieren als mit speziell angefertigten Hardware-Produkten. Leider entspricht die Implementierung von NFV auf handelsüblichen Prozessoren nicht den Leistungsanforderungen der Komponenten der Datenebene mit hohem Durchsatz in großen Carrier-Access-Netzwerken. In diesem Artikel schlagen wir eine Möglichkeit vor, den Zugang zu Heimnetzwerken mit programmierbaren Paketverarbeitungsarchitekturen anzubieten. Basierend auf der hochflexiblen Programmiersprache P4 stellen wir einen Entwurf und eine Open-Source-Implementierung einer BNG-Datenebene vor, die den anspruchsvollen Anforderungen von Breitbandnetzwerk-Gateways in Carrier-Grade-Umgebungen gerecht wird.
Getrieben von dem Wunsch, die wiederholte Implementierung einiger weniger Skripte für die Durchführung und Analyse von Experimenten zu vermeiden, entwickelte sich MACI zu einem generischen Framework für Netzwerkexperimente, der die Effizienz erheblich steigert und die Reproduzierbarkeit gewährleistet. MACI umfasst und integriert etablierte Simulatoren und Analysewerkzeuge, um schnelle aber systematische Netzwerkexperimente zu fördern. MACI verbesserte den Forschungs- und Entwicklungsprozess verschiedener Kommunikationssysteme erheblich.
Mit CoalaViz stellen wir ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem Anpassungsentscheidungen in selbstadaptiven pervasiven Kommunikationssystemen nachvollziehbar und gleichzeitig für eine Vielzahl von Anwendungsfällen anwendbar sind. CoalaViz (i) visualisiert die Systemleistung über die Zeit, (ii) visualisiert den Systemzustand als Kontext-Feature-Modell und graphenbasierte Netzwerkansicht, (iii) erlaubt es dem Benutzer, Prioritäten von Leistungszielen interaktiv zu ändern, und (iv) bietet ein modulares, erweiterbares Design. Wir demonstrieren die Anwendbarkeit von CoalaViz anhand von drei allgegenwärtigen System-Anwendungsfällen.
TVZF ist eine neuartige Entzerrungstechnik, die sich mit nicht-stationären Störungen befasst. Dabei lockert TVZF die Anforderungen an die Zeit- und Frequenzsynchronisation bei gleichzeitigen Mehrbenutzer-Übertragungen. Wir stellen ein Empfängerdesign für asynchrone MU-MISO mit IEEE 802.11g-konformen Signalen vor und evaluieren es mit Over-the-Air-Übertragungen in einem WARP-SDR-Testbed in LOS- und NLOS-Szenarien. Die relativen Zeit- und Frequenzverschiebungen zwischen gleichzeitigen Sendern werden systematisch abgestimmt, um die Leistung unseres Empfängers im Vergleich zu handelsüblicher Hardware zu bewerten. Bei Zeitverschiebungen bis zur Länge des zyklischen Präfixes und Frequenzverschiebungen bis zu 5 kHz erreicht unser Empfänger durchschnittliche Rahmenempfangsraten von 97 % bzw. 92 % für LOS und NLOS.
Nexmon ist ein C-basiertes Firmware-Patching-Framework für Broadcom/Cypress WiFi-Chips, mit dem eigene Firmware-Patches geschrieben werden können, um beispielsweise den Monitormodus mit Radotap-Headern und Frame-Injektion zu ermöglichen.
