Leistungscharakteristika von ATM-Netzen für ... - Torsten E. Neck

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9 Zusammenfassung und Ausblick Die moderne Medizin benötigt für die Durchführung sensibler, minimal invasiver Eingriffe mehr und mehr unterstützende Techniken. Die Informatik kann dafür unter anderem im Bereich der Robotik und der Telematik Beiträge leisten. Im Rahmen dieser Arbeit konnten vorhandene Konzepte studiert werden, die aus dem reichen Erfahrungsschatz der Fernhantierung in großtechnischen Anlagen heraus entwickelt wurden. Kennzeichnend für sie ist die Verbindung von Konzepten aus der Robotik und Echtzeitprogrammierung mit Konzepten aus der Telematik. Telepräsenzsysteme, die für den medizinischen Einsatz entwickelt werden, unterliegen besonders strengen Echtzeitbedingungen. Sie sind darüber hinaus echte multimediale Anwendungen. Im Rahmen der präzisen Analyse der vorhandenen Konzepte konnte ermittelt werden, daß die strengen Randbedingungen des medizinischen Einsatzfeldes sich nicht in Höchstanforderungen auswirken. Insbesondere konnte gezeigt werden, daß ein auf unabhängigen Kanälen beruhendes Konzept voll genügt. Durch die geschickte Struktur des Gesamtsystemes sind die Kanäle fast ausschließlich unidirektional. Die beiden Phänomene „Unabhängigkeit“ und „Unidirektionalität“ erleichtern das Einhalten der strengen Echtzeitbedingungen, indem sie erhöhte Parallelität ermöglichen. ATM-Netze stellen eine hohe Übertragungskapazität bei geringer Verzögerung zur Verfügung. Theoretische Berechnungen mit den ermittelten Anforderungen führen zu dem Schluß, daß die heute mit ATM erhältliche Übertragungskapazität von 155 Mbit/s bis zum Endgerät durchaus in der Lage ist, sowohl das kontinuierliche Medium „Video“ (ca. 82 Mbit/s bis zu 103 Mbit/s und 108 Mbit/s) als auch das diskrete Medium „Regelung“ (ca. 0,5 Mbit/s) in einem Anschluß zu befriedigen. Damit wird das Konzept von ARTEMIS mit einem zentralen „MMI-Server“ durchführbar. Die theoretisch ermittelten und praktisch gemessenen Verzögerungen von 25 µs bis ca. 83 ms für die verschiedenen Ebenen und Medien liegen im Bereich des tolerierbaren. Es konnte gezeigt werden, daß nicht die Netztechnik an sich der entscheidende Einflußfaktor für die Verzögerungen ist, sondern die Weiterverarbeitung vor allem der kontinuierlichen A/V-Daten auf der Anwendungsebene. Die Untersuchungen in dieser Arbeit gingen von einem sehr lokalen System aus, in dem ein oder zwei ATM-Switches für nicht mehr als eine „Operation“ gleichzeitig zur Verfügung stehen. Unter diesen Voraussetzungen konnte „großzügig“ mit den Ressourcen umgegangen werden. An dieser Stelle können, an die vorliegende Arbeit anschließend, Anpassungen im Hinblick auf ein größeres Netz und mehrere Operationssitzungen gleichzeitig vorgenommen werden. Schlagworte wie „garantierte Dienstgüte“, „Traffic Shaping“ und „Ressourcenmanagement“ spielen dann eine wichtige Rolle. Weitergehende Untersuchungen sind sicher auch im Hinblick auf die Systemsicherheit notwendig. Zum einen muß die Betriebssicherheit bei einer wirklichen Operation durch Redundanz garantiert werden können, zum anderen ist auch die Datensicherheit zu untersuchen, da reale Anwendungen im Bereich sehr sensibler Daten angesiedelt sein werden. Stand: 18.02.2008, 13:44:17
10 3Literatur /AtBr94/ /BeBi94/ /Beck92/ /Bley93/ /Brei91/ /Brei93/ /BrSc90/ /BuSc94/ /Cell94/ /CoLe89/ /Enss94/ A. Atkinson, A. Brinkmann, J. L. van den Berg, J. J. A. van Dijk, F. C. I. van den Eijnden, C. P. H. M. Lavrijsen, S. Louis, R. Macfadyen, S. Murphy, E. M. Scharf, D. De Vleeschauwer, R. J. F. de Vries, S. B. Winstanley, S. Wittevrongel. Results of Experiments on Performance Assessment using Real Applications. Philips Report, EXPLOIT Document R2061/EXP/SW3/DS/P/030/b1. Philips Kommunikations Industrie AG, Nürnberg, 31.12.1994 Christoph Berhardt, Ernst Biersack. Video Server Architectures: Performance and Scalability. In: Proceedings of the 4th Open Workshop on High Speed Networks, S. 220–227, Brest, September 1994. Klaus Becker. Entwurf und Realisierung einer Bedienschnittstelle für den bedienergeführten Betrieb von MONSUN. Primärbericht Nr. 42.03.01P11B. Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Oktober 1992. P. Bley. Ziele und Organisation des Projektes Mikrosystemtechnik des KfK. In: Proceedings des 1. Statuskolloquium des Projektes Mikrosystemtechnik, S. 9–18, Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe, 23./24. September 1993. Helmut Breitwieser. Übersicht über das Universalmaster-Steuerungssystem MONSUN. Primärbericht Nr. 17.03.01P10F. Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, November 1991. Helmut Breitwieser. Funktionen, Betriebsarten und Bedienoberfläche des Universalmaster-Steuerungssystems MONSUN. Primärbericht Nr. 41.06.01P05A. Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Februar 1993. H. Breitwieser, H. Schufflitz, M. Huber. Bedienung von DISTEL. Primärbericht Nr. 17.03.01P15A. Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Oktober 1990. Markus Burak, Falk Schulz, Thomas Luckenbach. Performance Experiments with Inhouse ATM Technology. In: Proceedings der ICCS94, 14.–18. November 1994, Singapore. Cellware Breitband Technologie GmbH. Provisional AAL1 Handbook. Cellware GmbH, Berlin, September 1994. Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest. Introduction to Algorithms. Second Printing. MIT Press, Cambridge, 1990. Jürgen Enssle. Modelling and Statistical Multiplexing of VBR MPEG Compressed Video in ATM Networks. In: Proceedings of the 4th I.W.S. Meeting ‘94, S. 59–67. /Eppe94/ Klaus Eppele. ATM: Migrationspfade und Projekte. In: DATACOM 8/1994, S. 112–118. Datacom Verlag, Bergheim, August 1994. /Eppe95/ /Flan92/ /GhHu93/ Klaus Eppele. Die LAN-Emulation ist der letzte Meilenstein auf dem Weg zu ATM. In: Computerwoche 5(95), S. 40f., 3. Februar 1995. James L. Flanagan. Speech Technology and Computing: A Unique Partnership. In: IEEE Communications Magazine, S. 84–89, Mai 1992. Mohammad Ghanbari, Charles J. Hughes. Packing Coded Video Signals into ATM Cells. In: IEEE/ACM transactions on Networking, Vol. 1(5), S. 505–508, Oktober 1993. Stand: 18.02.2008, 13:44:17
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