Hinweise zur Labordurchführung

  • Die Versuche CDMA, KC, VS und WLAN benötigen Vorgabewerte für die Vorbereitung und Durchführung. Diese finden sie ebenfalls in der Stud.IP-Veranstaltung zum Labor.
  • Die Versuche CDMA, KC, QC und VS sind sogenannte "Toolbook" Versuche am PC. Dies sind automatisch ablaufende Tutorials mit eingebauten Aufgaben, die Sie selbstständig nach "Anleitung" des Toolbooks durchführen. Bitte bereiten Sie sich gut vor und bringen Sie einen Taschenrechner mit. Die Abschlussfragen (Multiple-Choice) sind recht "knifflig", sollen zum erneuten Nachdenken der vermittelten Theorie anregen, gehen aber wegen ihrer (manchmal auftretenden) Doppeldeutigkeit nur  zu einem  geringen Prozentsatz in die Benotung ein. Für die Benotung viel entscheidender sind Bereiche wie: gute Vorbereitung, zeitlich entsprechende Durchführung und Teamarbeit innerhalb der Gruppe.
  • Die Versuche LoRaWAN,  RiN, SIP, MPLS und WLAN sind Versuche, die an Rechnern mit Linux- und Windows-Betriebssystemen  durchgeführt werden. Bereiten Sie sich bitte entsprechend der Versuchsanleitungen auch auf die Bedienung dieser Rechner vor.
  • Sie müssen für keinen der Versuche eine Nachbereitung anfertigen. Alle Versuche enden mit der Abgabe Ihrer Unterlagen am Tag der Durchführung. Dort geben Sie Ihre Vorbereitung (sofern der Versuch es erfordert) und das ausgefüllte Deckblatt des Laborumdrucks ab.

 

LoRaWAN

In diesem Versuch geht es um die IoT-Funktechnologie "LoRaWAN" welches sich für riesige Sensornetzwerke eignet behandelt. Ziel dieses Versuchs ist es, ein funktionsfähiges LoRaWAN-Netzwerk mit allen Komponenten zu konzipieren und praktisch einzurichten. Hierfür stehen am Versuchsplatz einige IoT-Sensoren, entsprechende Funk-Gateways sowie der Zugang zu einer Middleware (Backend eines LoRaWAN-Netzwerks) bereit.

Routing in Netzwerken (RiN)

Im Rahmen dieses Versuchs lernen die Studierenden verschiedene Routing-Alternativen am Beispiel des Internet-Protokolls der Version 4 und 6 kennen. Als experimentelle Basis dient ein Stand-alone-Netzwerk aus einem Windows 7- und vier Ubuntu 15.10-Rechnern. Durch entsprechende Konfiguration und Parametrisierung (Adressen und Netzmasken vergeben, Routing-Tabellen manuell bearbeiten, alternative Leitwege einrichten) werden verschiedene Leitweglenkungs-Verfahren untersucht und bewertet.

WLAN-Grundlagen (WLAN)

Dieser Versuch stellt einen thematischen Einstieg in Wireless LANs auf Basis von IEEE 802.11 dar (kurz WLAN). Kernthemen des Versuches sind die Funktechnologie als solche, Zugriffsmechanismen der Clients auf das Funkmedium, Handover Prozesse von Clients zwischen verschiedenen Access Points, Steuerungsmechanismen und die Funk-Ausleuchtung innerhalb von Gebäuden.

 

Session Initiation Protokoll (SIP)

Der Begriff Next Generation Networks steht für eine neue Form von Kommunikationsnetzen, die sich durch die Konvergenz herkömmlicher Netze (Telefonnetze, Mobilfunknetze, etc.) mit IP-basierten Netzen ergibt. Ein Netz, das dem NGN-Konzept genügt, unterstützt Multimedia-Kommunikation, d.h. es ermöglicht Audio-, Text-, Stand- und Bewegtbildkommunikation, auch in Kombination. Ein solches Netz arbeitet zumindest in seinem Kern paketorientiert, normalerweise auf Basis des Internet Protocols. Da dieses verbindungslos arbeitet, wurden und werden spezielle Protokolle erarbeitet, die zwar IP nutzen, aber trotzdem dafür sorgen, dass vor der eigentlichen Kommunikation via Nutzdaten die Verbindung steht.

Prinzipiell kommen für die Aufgabe mehrere Protokollfamilien in Frage, vor allem SIP (Session Initiation Protocol) und H.323. Beide sind allerdings nur in den Grundfunktionen miteinander kompatibel. SIP ist zwar das jüngere Protokoll, wurde aber für Release 5 des UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) als Standard festgelegt und ist insgesamt leistungsfähiger sowie leichter erweiterbar.

Dieser Versuch gibt einen Einblick in die technischen Zusammenhänge der Signalisierung mittels Session Initiation Protocol.

Multi Protocol Label Switching (MPLS)

Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen an die Übertragungseigenschaften und Bandbreiten eines Netzes stellt Multi Protocol Label Switching (MPLS) eine gute Erweiterung zum Internet Protocol (IP) dar. MPLS bietet gezielte Verkehrsreglungsmöglichkeiten mit Hilfe von Traffic Engineering (TE). TE wird genutzt um weniger beanspruchte Übertragunswege im Netz zu nutzen. Heutzutage stellen Multimedia-Anwendungen wie Voice over IP (VoIP) oder Online Spiele hohe Anforderungen an die Übertragungsqualität eines Netzes. Mit MPLS ist die Sicherstellung von Übertragungseigenschaften (Quality of Service, kurz QoS) möglich. Internet Service Provider nutzen die Möglichkeit der Erstellung von Virtuell Private Networks (VPN) auf Basis von MPLS, welche gegenüber anderen Techniken vergleichsweise kostengünstig und ein hohes Maß an Sicherheit garantieren.

Dieser Versuch führt Sie in die Grundlagen von MPLS und dessen Funktionsweise ein. Kenntnisse aus dem RiN Versuch sind Voraussetzung für die Durchführung dieses Versuches.

 

Kanalcodierung (KC)

Der Versuch zeigt auf, wie durch Hinzufügen von Redundanz Daten gegen Bitfehler bei der Übertragung bzw. Speicherung gesichert werden können. Es werden sowohl fehlererkennende als auch fehlerkorrigierende Codes untersucht. Für in der Praxis häufig eingesetzte Codes wie CRC (Cyclic Redundancy Check) und BCH-Codes (Bose/Chaudhuri/Hocquenghem) werden die auftretenden Restfehlerwahrscheinlichkeiten analysiert.

Quellencodierung (QC)

Im Rahmen dieses Versuches werden Verfahren zur Datenkompression durch Redundanzreduktion erarbeitet. Die Redundanzreduktion sowohl für gedächtsnislose als auch gedächtnisbehaftete Quellen wird untersucht. Die Code-Erstellung und die Bewertung der Leistungsfähigkeit wird für gängige Verfahren wie Huffman-Codierung und Lauflängenkodierung behandelt.

Verschlüsselung (VS)

Die Bedeutung von Verschlüsselungsverfahren zur Sicherung der Vertraulichkeit von Kommunikationsbeziehungen nimmt mit der Weiterentwicklung der Kommunikationssysteme zu. Dieser Versuch erschließt zwei grundlegende Verfahren zur Verschlüsselung (DES = Data Encrytion Standard als symmetrisches Verfahren ; RSA = Rivest/Shamir/Adleman als asymmetrisches Verfahren). Darüberhinaus werden Methoden zum sicheren Austausch von Schlüsseln sowie der Einsatz öffentlicher und privater Schlüssel untersucht.

Code Division Multiple Access (CDMA)

Das CDMA-Verfahren ist die wesentliche technologische Grundlage für die dritte Generation der digitalen Mobilkommunikationssysteme (UMTS; Universal Mobile Communication System). Im Versuch werden die gängigen Verfahren zur Bandspreizung (Direct Sequence Verfahren, Frequency Hopping Verfahren) sowie die unterschiedlichen Spreizcodes (Walsh-Hadamard Codes, ML-Codes u.ä.) und deren Leistungsmerkmale behandelt. Die Kanaltrennung durch Codesequenzen wird am Beispiel der Realisierung des Down-Link für ein Funktelefonsystem aufgezeigt.

Kommunikationsprotokolle (ISDN)

Als typisches Beispiel für Kommunikationsprotokolle der OSI-Schichten 2 und 3 wird in diesem Versuch das D-Kanal Protokoll des ISDN-Basisanschlusses (U k0 /S 0 - Schnittstelle) untersucht. Der Versuchsaufbau besteht aus einem ISDN Endgerät (Telefon), das mit einen S 0 -Anschluß verbunden ist, sowie einem als Endgerät arbeitenden PC mit S 0 -Karte, der mit einen anderen S 0 -Anschluß verbunden ist. Auf dem PC werden softwaregesteuert gezielt fehlerhafte Abläufe und Zustände auf der Schnittstelle (OSI-Schichten 2 und 3) erzeugt. Ein angeschlossener Protokolltester erlaubt den Studierenden, Art und Ursache auftretender Fehler in den Protokollabläufen zu untersuchen.