Heutige Kommunikationssysteme unterstützen eine Vielzahl von Anwendungen und sind zur optimalen Diensterbringung auf das Zusammenspiel von Mechanismen auf allen Schichten angewiesen. Die Anpassung eines Kommunikationssystems an sich ändernde Rahmenbedingungen kann durch gezielte Transitionen zwischen Mechanismen erreicht werden. Eine Transition erfolgt immer dann, wenn der Übergang von einem Mechanismus MA zu einem zweiten, semantisch ähnlichen Mechanismus MB eine Optimierung des Netzwerks verspricht. Um einen solchen Übergang möglichst effizient zu realisieren, wird in Teilprojekt A3 die Migration von Netzzustandsinformationen zwischen den Mechanismen MA und MB mit dem Ziel einer nahtlosen Durchführung von Transitionen erforscht – Netzzustandsinformationen umfassen dabei interne Systemzustände der Mechanismen, die beschreibenden Metadaten, Konfigurationsparameter und Monitoring-Daten sowie die Historie dieser Informationen.Weiterhin werden die Einflüsse einer Transition auf das Kommunikationssystem untersucht, so dass diese erkannt, abgeschätzt und im Vorfeld berücksichtigt werden können.
In Phase I von MAKI lag der Fokus des Teilprojekts A3 auf der Untersuchung und Entwicklung von Ansätzen zur Migration von Netzzustandsinformationen für Mechanismen der Transport- und Vermittlungsschicht sowie für Netzfunktionen. Hierzu wurden die Einflüsse ausgewählter Transitionen auf das Kommunikationssystem untersucht. Mechanismen im Internet und für SDN sowie Netzfunktionen verwalten Netzzustandsinformationen bisher pro Mechanismus. Die resultierende isolierte Informationshaltung (Informationssilos) verhindert, dass andere Mechanismen Zugriff auf diese Informationen bekommen und erschwert damit eine generische Transitionsunterstützung. Als Kernbeitrag von Teilprojekt A3 wurde daher ein generalisierter Ansatz zur Erhebung, Persistenz, Transformation und Wiederverwertung von Netzzustandsinformationen über Mechanismen-, Protokollund Systemgrenzen hinweg entwickelt, der eine generische Transitionsunterstützung ermöglicht. Die Funktionsfähigkeit und Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Ansatzes konnte experimentell sowohl für Mechanismen des Internet, als auch für SDN-Systeme und Netzfunktionen erfolgreich gezeigt werden. Der aus den Arbeiten resultierende Dienst zur Erfassung und Verwaltung von Netzzustandsinformationen, STEAN (A Storage and Transformation Engine for Advanced Networking Context), wurde prototypisch realisiert und in mehreren Anwendungsfällen
getestet.
Ziel des Teilprojekts A3 in Phase II ist es, die Migration von Netzzustandsinformationen durch eine neuartige Konstruktionsmethodik proaktiv und software-definiert für die Optimierung von Transitionen in Endsystemen und im Netzwerk nutzbar zu machen. Proaktivität und Software-Definiertheit werden dadurch realisiert, dass die Kommunikationsanforderungen von Anwendungen zu Beginn ihrer Ausführung einem softwaredefinierten Netzwerk-Controller zugeführt werden, der dann unter Berücksichtigung aktueller Netzzustandsinformationen entsprechende Transitionen durchführt. Dazu erfolgt eine signifikante funktionale Erweiterung von STEAN hinsichtlich der Berücksichtigung von Anwendungsanforderungen und der Konzeption adäquater software-definierter Methoden. Dies erlaubt einerseits, Endsysteme und Anwendungen in die Optimierung von Transitionen mit einzubeziehen und andererseits, die Leistungsfähigkeit von entsprechend erweiterten softwaredefinierten Netzen für Konfliktlösungen bei konkurrierenden Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsklassen und den damit verbundenen koexistenten Multi-Mechanismen zu nutzen.
Der thematische Fokus des Teilprojekts in Phase II liegt dabei auf mobilen Anwendungen (Apps) sowie auf software-definierten drahtlosen Netzen (SDWN). Konkret geht es dabei um die Erforschung von neuen Ansätzen, mit denen Apps ein jeweils optimales Netz erhalten können. Dazu wird das Kommunikationsverhalten der Apps analysiert, um Klassen von Kommunikationsmustern und deren Bedeutung für Transitionen bzw. Netzzustandsmigrationen zu identifizieren. Die identifizierten Klassen von Kommunikationsmustern werden auf für sie optimale existierende oder neu generierte Mechanismen abgebildet, so dass bei einem Wechsel zwischen Klassen von Kommunikationsmustern unter Berücksichtigung aktueller Netzzustandsinformationen proaktiv ein Wechsel zwischen den zugeordneten Mechanismen, d.h. eine Transition, erfolgt. Die in STEAN gesammelten Netzzustandsinformationen werden genutzt, um Aktionen bezüglich optimaler Transitionen zur Unterstützung gegebener Kommunikationsmuster entweder lokal durch ein Endgerät (z.B. für Modulation, Kanalzugriff, Pufferverwaltung) oder systemweit via SDWN-Interaktion (z.B. für Routing, Ressourcenreservierung) zu initiieren. Weiterhin werden neuartige Konfliktlösungen für konkurrierende Anforderungen solcher Kommunikationsmuster bzw. den damit verbundenen koexistenten Multi-Mechanismen konzipiert, die einerseits auf der Virtualisierung von Ressourcen beruhen und andererseits die SDWN-Funktionalität um neu zu entwickelnde Methoden für eine faire Ressourcenallokation erweitern.
Das Teilprojekt A3 erforscht in MAKI Ansätze zur innovativen Verwertung von Anwendungsanforderungen und Netzzustandsinformationen für eine effiziente Transitionsunterstützung mittels software-definierter Methoden für drahtlose Netze. Es liefert Beiträge zu proaktiven Transitionen, zu software-definierten Kommunikationssystemen und zur Lösung von Ressourcenkonflikten von koexistenten Multi-Mechanismen.
