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UnIQue

Das UnIQue-Projekt hat sich das Ziel gesetzt, den gehobenen Ansprüchen von Nutzern in zellularen Netzen gerecht zu werden. Die Vorgabe liegt darin, die Variabilität von Paketverzögerungen und den Durchsatz in Web-Anwendungen mit einzubeziehen, sodass eine signifikante Verbesserung von mobilen Web-Applikationen, wie dem Video-Live-Streaming, erreicht wird.

Beschreibung

Die bahnbrechenden Arbeiten von Shannon haben vor rund 60 Jahren die Informationstheorie als Eckpfeiler der Nachrichtentechnik etabliert. Ihre Bedeutung stammt unter anderem aus der Entkopplung der Datenkompression von der Datenübertragung, die durch die berühmten Quell- und Kanalkodierungstheoreme erreicht wird. Der Erfolg, den die Informationstheorie in der Nachrichtentechnik hat, wurde im Bereich der Kommunikationsnetze bislang nicht erreicht. Aktuelle Fortschritte in einzelnen Gebieten, wie Cross-Layer Optimierung oder Network Coding, verdeutlichen jedoch das enorme Potential, das eine Netzwerkinformationstheorie zugänglich machen kann.



Eine wesentliche Herausforderung für eine Netzwerkinformationstheorie wird durch die Charakteristika des Datenverkehrs, der hochgradig variabel (sporadisch) und latenzsensitiv ist, verursacht. Im Gegensatz dazu vernachlässigt die Informationstheorie die Dynamik von Information und Kapazität und fokussiert auf Mittelwerte respektive asymptotische Schranken. Typischerweise können diese Schranken durch Verwendung beliebig großer Codeworte (Kodierverzögerungen) mit vernachlässigbar kleiner Fehlerwahrscheinlichkeit erreicht werden. Um Verzögerungen in Netzen zu analysieren wird dagegen die Warteschlangentheorie eingesetzt, die (stochastische) Modelle des Datenverkehrs und des Übertragunsdienstes verwendet. Bislang fehlt eine enge Kopplung dieser Modelle mit informationstheoretischen Konzepten wie der Entropy oder der Kanalkapazität.



Ziel dieses Projekts ist es, Bausteine zu einer Netzwerkinformationstheorie beizutragen, die die Kluft zur Netzwerktheorie (Warteschlangentheorie) schließen können. Zu diesem Zweck verwenden wir Konzepte aus der Informationstheorie, um die Dynamik von Quellen und Kanälen zu untersuchen. Unser Ansatz basiert auf Hüllkurven für Information und Kapazität, die den Einfluss der Zeitskala abzubilden vermögen. Diese Hüllkurven konvergieren im Grenzwert gegen die Entropie bzw. Kanalkapazität. Das Modell wird warteschlangentheoretische Untersuchungen ermöglichen, die einen wesentlichen Beitrag zu einer Netzwerkinformationstheorie leisten und substanzielle, neue Einsichten und Anwendungen aus einer holistischen Analyse von Kommunikationsnetzen ermöglichen können.

Research area
Networks and Vision
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End