Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK

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1 Jahresbericht 2008

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3 Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK Leistungen und Ergebnisse Jahresbericht 2008

4 Vorwort Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr Telefon: Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr ist seit 2003 Leiter der Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK. Im August 2006 wurde er an die Universität Augsburg auf den Lehrstuhl für Kommunikationstechnik berufen. Die fachlichen Schwerpunkte seiner wissenschaftlichen Arbeit liegen insbesondere in der Selbstorganisation von Autonomous Communication Systems, deren Methoden auch zunehmend in Systemen wie einem Fahrzeug und im Fahrzeugumfeld immer wichtiger werden. Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Geschäftspartner und Kunden, angewandte Forschung, wie sie die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt, erfordert einerseits eine starke Orientierung an den sich zunehmend verkürzenden Produktentwicklungszyklen sowie gleich zeitig sich den Herausforderungen der Umsetzung der grundlagenorientierten und damit längerfristigen Forschung zu stellen. Wie reagieren wir als Fraunhofer-Institut auf diese Anforderungen? Im Jahr 2006 hatten wir als Ergebnis unseres Strategieprozesses beschlossen uns zukünftig vermehrt auch auf Branchen außerhalb der klassischen Telekommunikation zu konzentrieren. Diese haben einen wachsenden Bedarf an IuK und weisen ein hohes Innovationspotential auf. Die strategische Ausrichtung wird von uns jährlich überprüft, erweitert und an sich neu ergebende Anforderungen, die ein längerfristiges F & E-Potential aufweisen, angepasst. Das in 2006 neu geschaffene Geschäftsfeld Automotive entwickelt sich sehr gut und konnte in 2008 vor allem die öffentlich geförderte Vorlaufforschung verstärken. Im Fokus der Forschung stehen die Beherrschung der Komplexität, der Connectivity und Robustheit der Netze und Fahrzeugsoftware. Ein zentraler Punkt ist die Entwicklung von Methoden zur Selbstorganisation eines Steuergeräteverbundes, mit denen die zunehmende Komplexität beherrschbarer wird. Dies beinhaltet auch die Integration von beliebigen Endgeräten in das Fahrzeug. Dabei werden zukünftig sowohl die drahtlose Intra-Car Kommunikation, neue drahtgebundene Bussysteme als auch die Car-to-X Kommunikation untersucht. Die Telekommunikationsbranche wächst zusammen. Ehemals stark getrennte Bereiche wie Carrier- und Enterprisenetze und Anwendungen werden zukünftig verstärkt auf weltweit verfügbare Ressourcen und Dienste zugreifen, d. h. die Netzgrenzen verschwinden. Wir haben darauf reagiert indem wir unsere beiden Geschäftsfelder Carrier Systems und Enterprise Communications in das Geschäftsfeld Enterprise & Carrier Communication zusammengelegt haben. Neben der Analyse und Optimierung unternehmenszentrierter Kommunika tionsdienste, z. B. der Zentralisierung von Diensten, rücken Konzepte zur Dienstbereitstellung (Service Provisioning) in Form von Selbstkonfiguration und Selbstbeschreibung und die ubiquitäre Assistenz als Komposition einzelner Dienste mit Kontextbezug zukünftig in den Vordergrund. Produktionstechnik, Maschinenbau und Automatisierungstechnik sind wichtige Pfeiler der deutschen Wirtschaft. In diesen Branchen sind moderne Kommunikations- und Softwarelösungen ein wesentlicher Innovationstreiber. Diesem Umstand tragen wir Rechnung indem wir in 2008 mit dem Aufbau des Geschäftsfeldes Industrial Communication begonnen haben. Einen Schwerpunkt der Forschungsarbeiten bilden draht lose Systeme und Sensornetze. Während die Grundlagenforschung in den vergangenen Jahren viele Arbeiten diesem Thema gewidmet hat, zeigen sich im industriellen Einsatz nach wie vor Optimierungspotentiale. Vielversprechend sind neue Architekturansätze, die eine effizientere 4

5 Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK Nutzung des drahtlosen Übertragungskanals erlauben und so Echtzeitfähigkeit oder Robustheit maßgeblich verbessern. Ein zweiter Schwerpunkt der Forschungsarbeiten werden neue Softwarearchitekturen und Entwicklungsmethoden sein. Hier spielen Themen wie die optimierte Unterstützung von Multi- und Manycore-Prozessoren für den Einsatz in industriellen Steuerungen, Robotikanwendungen und die Realisierung automatisierter Systemtests bei der virtuellen Inbetriebnahme eine wichtige Rolle. Neben den marktorientierten Geschäftsfeldern werden langfristig orientierte Forschungsaspekte bei ESK durch die Kompetenzfelder vertreten. Das Kompetenzfeld Local Communication Systems haben wir in Adaptive Communication Systems umbenannt, um dem Fokus der Arbeiten Konzeption und Realisierung von selbstorganisierenden Kommunikationsplattformen Rechnung zu tragen. Hier sind noch viele Fragen offen, wie z. B. die Realisierung dynamischer Plattformen, skalierbare Embedded Middleware und Integration mobiler Endgeräte, Dienste bzw. Systemkomponenten. Insbesondere die Aspekte Semantik, Sicherheit und die hohe Selbstorganisationsfähigkeit von verteilten, dynamischen Systemen spielen hier eine entscheidende Rolle. Das Kompetenzfeld Software Methodology umfasst unverändert unser Knowhow zur Erstellung, Qualitätssicherung und zum Test von softwarebasierten vernetzten Systemen. Für die Zukunft ist geplant, in der Vorlaufforschung stärker an neuen Entwurfs- und Qualitätssicherungsverfahren für Software systeme zu arbeiten, insbesondere am Entwurf von selbstorganisierenden Systemen. Unsere Ertragslage war auch in 2008 sehr stabil. Insbesondere im Bereich der öffentlichen Projektförderung konnten wir einen Zuwachs verzeichnen. Mit der Initiative Bayern 2020 investiert der Freistaat Bayern in Forschung und Entwicklung. Im Rahmen des Programms konnten wir wichtige Projekte definieren, die es uns erlauben, die Vorlaufforschung zu intensivieren und eine gute Voraussetzung für die Umwandlung in ein Fraunhofer-Institut schaffen. Leider konnten wir unseren Personalstamm nicht wie geplant ausbauen, was insbesondere auf den Mangel an Absolventen und Absolventinnen der Ingenieurswissenschaften und der Informatik zurück zu führen ist. Des wegen werden wir in 2009 verstärkt in die Akquise neuer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter investieren. Dazu werden wir nicht nur wie in den letzten Jahren unsere Projektergebnisse vorrangig auf Fachmessen ausstellen, sondern unsere Beteiligung an Veranstaltungen wie den Münchener Wissenschaftstagen und dem Girls Day ausweiten. Begonnen haben wir damit bereits in 2008, beispielsweise indem wir unsere Arbeiten zur Automobilentwicklung auf dem Tag der offenen Tür der Bundesregierung präsentiert haben. Ich bedanke mich recht herzlich bei allen unseren Partnern und Auftraggebern aus Unternehmen und der Forschungsförderung für das in uns gesetzte Vertrauen, wie auch bei den Mitarbeitern der ESK für die geleistete Arbeit, die sie wieder in einer Auswahl von Projekten sehr eindrucksvoll im vorliegenden Bericht nachlesen können. 5

6 Inhaltsverzeichnis Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK Die Fraunhofer ESK im Profil 8 Die Fraunhofer-Gesellschaft auf einen Blick 10 Die Fraunhofer ESK in Zahlen 11 Unsere Kunden und Partner 12 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik 13 Kompetenzfelder, Geschäftsfelder, Labore 14 Kompetenzfeld Adaptive Communication Systems 16 Kompetenzfeld Software Methodology 18 Geschäftsfeld Enterprise & Carrier Communication 20 Leistungsbereich Fixed and Mobile Solutions 22 Leistungsbereich Mobile Applications 23 Leistungsbereich Broadband Access 24 Leistungsbereich Software Development 25 Geschäftsfeld Industrial Communication 26 Leistungsbereich Industrial Networks 28 Leistungsbereich Software Architectures and Methods 29 Geschäftsfeld Automotive 30 Leistungsbereich Automotive Networks 32 Leistungsbereich Infotainment and Driver Assistance 33 Leistungsbereich Model Driven Software 34 Leistungen für Industriepartner 35 Labore 36 Enterprise Communication Lab 37 DSL & Access Test Lab 38 Automotive Lab 39 6

7 Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK Highlight-Projekte 40 DynaSoft Dynamisch selbstorganisierende Softwaresysteme 42 Automotive Communication and Networks 43 Modellbasierter Entwurf und Test von Kommunikationssoftware 44 Dynamics in Unified Communication & Collaboration Networks 45 Die Flut der Fachinformationen beherrschen 46 Kompetenzzentrum für Sprach- und Mobilkommunikation 48 Implementierung eines Fraunhofer-Sprachdienstes 50 Praxisnahe Lösungen zur Schließung von Breitband- Versorgungslücken 52 AUTOSAR Standardisierung für Log und Trace Funktionalität 54 Linux im Automobil 56 Namen, Daten, Ereignisse 58 Veranstaltungen 60 Publikationen 62 So finden Sie uns 66 Impressum 67 7

8 Die Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK im Profil Die Fraunhofer ESK forscht anwendungsorientiert an Informations- und Kommunikationssystemen, die gleichzeitig sicher, leistungsfähig, intelligent und einfach zu bedienen sind. Die Wissenschaftler der Münchener Forschungseinrichtung haben die Vision, die zunehmend verteilten, heterogenen und dynamischen Kommunikationssysteme und -anwendungen künftig beherrschbar, bedienbar und sicher zu gestalten. Dazu benötigen viele Anwendungen und Dienste eine selbstorganisierende, durchgängige Vernetzung, deren Methoden und Möglichkeiten die Wissenschaftler der ESK untersuchen. Die Forschungsthemen werden im Schwerpunkt Self-Organizing Communication gebündelt und vorangetrieben. Die Fraunhofer ESK ist Teil des deutschen Fraunhofer-Forschungsnetzwerks. Im April 1999 als eigenständige Fraun hofer- Einrichtung gegründet, beschäftigt sie mittlerweile rund 55 Mit arbeiter. Der Institutsleiter, Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr, ist gleichzeitig Ordinarius für Kommunikationstechnik an der Fakultät für Angewandte Informatik der Universität Augsburg. Diese Personalunion gewährleistet, dass die Fraun hofer ESK umfassenden Zugang zu den Ergebnissen der Grundlagenforschung an der Universität erhält. Die Kompetenzfelder Die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK sind Experten für weite Bereiche der Kommunikationstechnik, von Übertragungstechnik über Protokolle bis zu intelligenten Anwendungen. Besondere Kompetenz weisen sie im Bereich Adaptive Communication Systems auf. Da die Kommunikationstechnik zunehmend durch Software realisiert wird, haben die Wissenschaftler das Kompetenzfeld Software Methodology ebenfalls erschlossen. Das Kompetenzfeld Adaptive Communication Systems befasst sich mit Methoden der Selbstorganisation, von grundlegenden Verfahren über Systemkonzepte bis zu innovativer Geräteund Userinteraktion sowie mit selbstorganisierenden Netzen für drahtgebundene und drahtlose Technologien. Im Betätigungsfeld Embedded Systemplattformen bietet die Fraunhofer ESK Konzepte und Lösungen für Systemsoftware, Middleware, Management und Assistenz systeme an. Die effiziente Entwicklung von hochqualitativer Software steht im Zentrum des Kompetenzfeldes Software Methodology. Dies beinhaltet den modellbasierten Entwurf von verteilter und paralleler, selbstorganisierender Software, Testverfahren zur Sicherung von Softwarequalität sowie virtuelle Integration. Bei Software-Produktlinien (SPL) liegt der Fokus auf vernetzen SPL und deren Einführung. Die Geschäftsfelder Die Kompetenzen der Fraunhofer ESK kommen in den Geschäftsfeldern Automotive, Enterprise & Carrier Communication und Industrial Communi cation zum Einsatz, d. h. in Branchen, bei denen der Einsatz von IuK-Techno logien besonders wichtig ist. Zu den Kunden und Partnern der Fraunhofer ESK zählen u. a. Unternehmen aus der Automobilbranche, der Telekommunikationsbranche, der Produktionstechnik, der Automatisierungstechnik und der Gebäudetechnik. Das Geschäftsfeld Automotive bietet Fahrzeugherstellern sowie deren Zulieferern Forschungs- und Entwicklungsleistungen. Drei Leistungsbereiche werden bearbeitet:»automotive Networks«,»Infotainment and Driver Assistance«und»Model Driven Software«. Die Wissenschaftler entwickeln zukünftige Bordnetzarchitekturen, Middleware- und Access-Technologien für automobile Netzwerke sowie Methoden für die Car-to-X-Kommunikation und Consumer Device Integration. 8

9 Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK Zudem ist das Geschäftsfeld auf Prototyping, Software-Entwurfsmethodik, durchgehende Testkonzepte und eine frühzeitige Absicherung von Software- Spezifikationen spezialisiert. Im Geschäftsfeld Enterprise & Carrier Communication entwickeln die Wissenschaftler im Leistungsbereich»Broadband Access«Lösungen für die Optimierung drahtgebundener Zugangsnetze, insbesondere DSL.»Fixed and Mobile Solutions«und»Mobile Applications«unterstützen Unternehmen bei der Entwicklung und Einführung unternehmensweiter Kommunikationsinfrastrukturen und mobiler Applikationen. Dabei werden aktuelle Themen, wie Fixed-Mobile-Convergence, und zukünftige Themen, wie Plattformen für interaktive mobile Dienste, berücksichtigt. Im Bereich»Software Development«erforschen die Wissenschaftler neuartige und effiziente Testmethoden für verteilte Kommunikationssysteme. Industrial Communication, das jüngste Geschäftsfeld, arbeitet in den Leistungsbereichen»Industrial Networks«und»Software Architectures and Methods«. Themen wie Bustechnologien und Vernetzung, Sensornetzlösungen und Selbstorganisation werden von den Wissenschaftlern bei Industrial Networks verfolgt, modellbasierter Softwareentwurf, Softwaretest und Qualitätssicherung sowie Software in mechatronischen Systemen beschäftigt den Leistungsbereich Software Architectures and Methods. Das Management-Team Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr Verwaltungsleiterin Dipl.-Ing. Martina Gerloff Geschäftsfeldleiter Dipl.-Ing. Michael Stiller Enterprise & Carrier Communication Kompetenzfeldleiter Dr.-Ing. Markus Zeller Adaptive Communication Systems Geschäftsfeldleiter Dipl.-Ing. Mike Heidrich Industrial Communication Kompetenzfeldleiter Dipl.-Ing. Mike Heidrich Software Methodology Geschäftsfeldleiter Dr.-Ing. Dirk Eilers Automotive 9

10 Entwicklung der Fraunhofer ESK 1993 Gründung des Institutsbereichs Systemtechnik / Telekommunikation am Fraunhofer- Institut für Festkörpertechnologie 1994 Aufbau des Bereichs Systemtechnik / Telekommunikation unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ingolf Ruge 1999 Überführung von Systemtechnik / Telekommunikation in die eigenständige Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommu nikationstechnik ESK unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ingolf Ruge 2003 Übernahme der kommissarischen Leitung von Fraunhofer ESK durch Dr.-Ing. Rudi Knorr. Vorlesung: Kommunikationssysteme, Universität Augsburg 2006 Berufung von Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr auf den Lehrstuhl für Kommunikationstechnik an der Fakultät für Angewandte Informatik der Universität Augsburg Ernennung von Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr zum Leiter der Fraunhofer ESK Die Fraunhofer-Gesellschaft auf einen Blick Forschen für die Praxis ist die zentrale Aufgabe der Fraunhofer-Gesellschaft. Die 1949 gegründete Forschungsorganisation betreibt anwendungsorientierte Forschung zum Nutzen der Wirtschaft und zum Vorteil der Gesellschaft. Vertragspartner und Auftraggeber sind Industrie- und Dienstleistungsunternehmen sowie die öffentliche Hand. Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt in Deutschland derzeit mehr als 80 Forschungseinrichtungen, davon 57 Institute Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, bearbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 1,4 Milliarden Euro. Davon fallen 1,2 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung. Zwei Drittel dieses Leistungsbereichs erwirtschaftet die Fraunhofer-Gesellschaft mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Nur ein Drittel wird von Bund und Ländern als Grundfinanzierung beigesteuert, damit die Institute Problemlösungen erarbeiten können, die erst in fünf oder zehn Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft aktuell werden. Niederlassungen in Europa, in den USA und in Asien sorgen für Kontakt zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen. Mit ihrer klaren Ausrichtung auf die angewandte Forschung und ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess Deutschlands und Europas. Die Wirkung der angewandten Forschung geht über den direkten Nutzen für die Kunden hinaus: Mit ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeit tragen die Fraunhofer- Institute zur Wettbewerbsfähigkeit der Region, Deutschlands und Europas bei. Sie fördern Innovationen, stärken die technologische Leistungsfähigkeit, verbessern die Akzeptanz moderner Technik und sorgen für Aus- und Weiterbildung des dringend benötigten wissenschaftlich-technischen Nachwuchses. Ihren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern bietet die Fraunhofer-Gesellschaft die Möglichkeit zur fachlichen und persönlichen Entwicklung für anspruchsvolle Positionen in ihren Instituten, an Hochschulen, in Wirtschaft und Gesellschaft. Studentinnen und Studenten eröffnen sich an Fraunhofer-Instituten wegen der praxisnahen Ausbildung und Erfahrung hervorragende Einstiegs- und Entwicklungschancen. Namensgeber der als gemeinnützig anerkannten Fraunhofer-Gesellschaft ist der Münchner Gelehrte Joseph von Fraunhofer ( ), der als Forscher, Erfinder und Unternehmer gleicher maßen erfolgreich war. 10

11 Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK Die Fraunhofer ESK in Zahlen Personal In 2008 waren in der Fraun hofer-einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK insgesamt 40 Mitarbeiter (davon 82,5 Prozent im wissen schaft lichtechnischen Bereich) tätig. Insgesamt 53 Praktikanten, Diplomanden und wissenschaftliche Hilfskräfte unterstützten die Wissenschaftler bei Ihrer Arbeit. Feste Mitarbeiter in ,0% Technische Mitarbeiter Wissenschaftler und Ingenieure 67,5% 17,5% Interne Dienste Aufwendungen (in tausend Euro) Personalaufwand Sachaufwand Investitionen Erträge (in tausend Euro) Wirtschaftsprojekte Öffentliche Förderung Sonstige Erträge Interne Programme 11

12 Unsere Kunden und Partner Zu den Kunden der Fraunhofer ESK zählen zahlreiche innovative Unternehmen wie Audi, BMW, Infineon, Siemens und M-net. Wissenschaftliche Partner der Fraunhofer ESK sind Institute von Universitäten und Fachhochschulen, u. a. aus Augsburg, Erlangen, München, Berlin, Würzburg und Paderborn. 12

13 Lehrstuhl für Kommunikationstechnik Der Institutsleiter der Fraunhofer ESK, Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr, ist gleichzeitig Ordiniarius des Lehrstuhls für Kommunikationstechnik (LKT) an der Fakultät für angewandte Informatik der Universität Augsburg. Der Lehrstuhl widmet sich der Erforschung von Grundlagen für selbstorganisierende Kommunikationssysteme in Verbindung mit Next Generation Networks. Im Mittelpunkt von Forschung und Lehre stehen die neuen Anforderungen an die Informationsund Kommunikationstechnik, die vor allem durch die Mobilität des modernen Menschen entstehen. U. a. wird untersucht, wie gewährleistet werden kann, dass lokale Netzwerke zum Beispiel in privaten und öffentlichen Gebäuden oder im PKW und öffent liche Netzwerke nahtlos ineinander übergehen. Schwerpunkte sind hier die Erforschung der drahtlosen Ad-hoc-Vernetzung, die Selbstorganisation von Netzwerken und die Konzeption von Dienstschnittstellen zwischen öffent lichen und lokalen Netzwerken. der Forschung werden aktuell folgende Themen verfolgt: n Konzeption und Untersuchung von Trust-Methoden in Organic Computing Systemen n Konzeption und Untersuchung von neuen dynamischen Automotive- Kommunikationsplattformen. Selbstorganisierende Systeme Zukünftig wird die Anzahl von Kommunikationsdevices (Endgeräte, Sensoren, Aktoren) sowie die Leistungsfähigkeit und die Komplexität der Geräte und der Infrastruktur für die Vernetzung stark ansteigen. Wichtig für deren Akzeptanz ist, dass die vernetzten Systeme sicher, sowie einfach zu bedienen und zu administrieren sind. Notwendig ist ebenfalls, dass die Systeme intuitiv mit dem Menschen interagieren bzw. viele Aufgaben autonomer als bisher erfüllen, d. h. sich mehr und mehr selbst organisieren. Selbstorganisation umfasst die so genannten Self-X-Technologien, wie z. B. Self-management, Self-awareness, Self- [re]configuration, Self-optimisation, Self-healing, Self-protection, Self-adaption und Self-description. Im Rahmen Next Generation Networks Die Anforderungen an neue Kommunikationsnetze sind die Realisierung von netz- und standort-übergreifender Sprach-, Video- und Datenkommunikation. Je nach Bedarf des Teilnehmers sind ein dynamisches Bandbreitenmanagement, sehr kurze Verzögerungszeiten, hohe Bandbreiten und neue intelligente Dienste unter gleichzeitiger Minimierung der Kosten bei Endgeräten und dem Netzbetrieb notwendig. Diese Anforderungen erfüllt künftig ein Next Generation Network ein Kommunikationsnetz, das durch die Konvergenz herkömmlicher Netze (Tele fonnetze, Mobilfunknetze etc.) mit IP-basierten Netzen entsteht und welches integrierte Multimediadienste und persönliche Informationen bedarfs orientiert bereitstellt. 13

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15 Kompetenzfelder, Geschäftsfelder, L a b o re 15

16 Kompetenzfeld Adaptive Communication Systems Der Mensch nutzt täglich eine Vielzahl von Informations- und Kommunikationssystemen mit steigender Tendenz. Um dabei die Nutzung zu vereinfachen, ist es künftig notwendig, dass diese Systeme den jeweiligen Kontext erkennen, um situationsangepasst und autonom zu agieren. hierbei die System-to-System- und die System-to-Human-Kommunikation, die Erstellung von zukünftigen Infrastrukturkonzepten und die Evaluierung der Leistungs- und Funktionsfähigkeit von Kommunikationssystemen. Kompetenzfeldleiter Dr.-Ing. Markus Zeller Telefon: Dr.-Ing. Markus Zeller ist seit 2006 Leiter des Kompetenzfelds. Er trat 1999 in die Fraunhofer- Gesellschaft ein und baute die Abteilung Kommunikationstechnik der Fraunhofer ESK auf promovierte er an der TU München auf dem Gebiet der Videosignalverarbeitung. Sein Schwerpunkt liegt auf der Erforschung neuer Methoden für die Selbst organisation von verteilten Systemen, drahtloser Kommunikation, Next Generation Networks im Access und Metrobereich sowie Automotive-Bussysteme und -Komponenten. Im Sinne der Ambient Intelligence werden Systeme zukünftig aus einer Vielzahl von einzelnen Rechenknoten bestehen, die über Sensoren und Aktoren mit der Umwelt in Kontakt stehen und dem Menschen gezielt Assistenzfunktionen anbieten. Zentrale Randbedingungen für den Einsatz dieser Systeme sind: n Reduzierung der Systemkomplexität, n Senkung der Administrationskosten, n einfache Bedienung und n sicherer Betrieb. Lösbar sind diese Aufgaben zukünftig nur durch eine hohe Selbstorganisationsfähigkeit von verteilten, dynamischen Systemen. Hierzu sind neue Methoden für die Vernetzung und die Interaktion der Systeme in Verbindung mit den jeweiligen Diensten und Funktionen untereinander (System-to-System) und mit dem Menschen (System-to- Human) notwendig. Im Kompetenzfeld»Adaptive Communication Systems«arbeiten Wissenschaftler an der Erforschung und Entwicklung neuer Kommunikationskonzepte und -systeme für»local Area Networks«, einschließlich fahrzeuginterner Kommunikationslösungen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf den Netz-/Systemschnittstellen insbesondere zwischen lokalen und globalen Netzen. Ziel ist die Erforschung neuer Kommunikationsmethoden und der Entwurf neuer Konzepte für die gerätetechnische Umsetzung bzw. für die (Selbst-) Organisation der Systeme. Teilaspekte sind Methoden der Selbstorganisation Die Fähigkeit der Selbstorganisation ist zukünftig eine wesentliche Komponente kostengünstiger, einfach zu bedienender und sicherer Kommunikationssysteme. Langjähriges Know-how hat die Fraunhofer ESK bei Methoden für die Selbstorganisation von Systemen, wie Service Discovery/Management, Ressourcenmanagement und Sicherheitsmanagement. Beispiele sind: n Trust-basierte Sicherheitsverfahren, n Verfahren für das Ressourcen- und Service-Management. Zukünftig sollen weitere Aspekte der Selbstorganisation mit Schwerpunkt Geräte- und Dienstmanagement untersucht werden. Embedded Systemplattformen Der verstärkte Einsatz von IT-Lösungen in embedded Systemplattformen erfordert neue Vernetzungs- und Integrationskonzepte meist auf Basis der IP- Protokoll-Familie. Die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK arbeiten an neuen Konzepten und Werkzeugen speziell für die Bereiche Systemsoftware, Middleware und adaptive Assistenzsysteme für verteilte Systeme. 16

17 Kompetenzfelder, Geschäftsfelder, Labore Im Fokus der Forschung liegen die Untersuchung und die Entwicklung von n neuen Konzepten für dynamische, IP-fähige Bordnetze auf Basis von verteilten Rechenknoten, Sensoren und Aktoren, n Algorithmen für die selbstorganisierende Verteilung von Diensten auf die zur Verfügung stehenden Rechenknoten, n Consumer Device Integration zur Integration mobiler Geräte in bestehende Fahrzeugsysteme bzw. selbstorganisierende Integration von Systemen, Anwendungen und Endgeräten in Fahrzeuge, n neue selbstoptimierende Konzepte für den Einsatz von Multi- und Manycore-Prozessoren für eingebettete Rechenknoten. Selbstorganisierende Netze Die Vernetzung von IT-Systemen im Automobil, in Access-Systemen und der Industriekommunikation erfordert neue, leistungsfähige Vernetzungs lösungen. Im drahtgebunden bzw. optischen Bereich werden dafür neue Echtzeit- Ethernet-Varianten entwickelt. Ziel des Bereichs Wireless Networks sind neue drahtlose Kommunikationslösungen auf Basis von low-power-funktechniken (z. B. ZigBee, Z-WAVE oder Chipcon) aber auch WLAN und Bluetooth. Dabei werden verfügbare Module um spezielle Funktionen erweitert und in selbstorganisierende Kommunikationslösungen eingebunden. Die Fraunhofer ESK hat hierzu bereits zahlreiche Lösungen erarbeitet, wie z. B. die Entwicklung bzw. Anpassung von Ethernet an die Erfordernisse im Automotive-Umfeld, wie n Echtzeitfähigkeit und Streamingfähigkeit, n eine Multi-hop-Infrastruktur für WLAN- und Bluetooth-Endgeräte, n eine Optimierung der Videoübertragung über Single- und Multi-hop- Netze und n ein auf low-power-funktechnik basierendes System für Facility-Management, so z. B. für die Vernetzung von Funkschließzylindern. Die wissenschaftlichen Arbeiten konzentrieren sich auf Methoden der Selbstorganisation, die es zukünftig erlauben, einfache drahtlose oder drahtgebundene Vernetzungslösungen zu realisieren, so z. B. skalierbare, robuste und low-poweroptimierte Architekturkonzepte für die sichere Organisation der Daten, Dienste und Anwendungen. Ausblick Zukünftig wird der Fokus der Arbeiten auf der Konzeption und Realisierung von selbstorganisierenden Kommunikationsplattformen liegen, da hier noch viele Fragen offen sind, z. B. die Realisierung dynamischer Plattformen, skalierbare Embedded Middleware und Integration mobiler Endgeräte, Dienste bzw. Systemkomponenten. Insbesondere die Aspekte Semantik und Sicherheit spielen eine entscheidende Rolle. 17

18 Kompetenzfeld Software Methodology Kompetenzfeldleiter Dipl.-Ing. Mike Heidrich Telefon: Dipl.-Ing. Mike Heidrich ist seit 1999 bei der Fraunhofer ESK und leitet das Kompetenzfeld Software Methodo logy. Sein Schwerpunkt liegt auf der Erforschung neuer Methoden zur Software- Entwicklung und der Multimedia-Kommunikation. Nach seinem Studium der Elektro technik mit der Spezialisierung Automatisierungs technik folgte eine dreijährige Industrie tätigkeit in der er sich mit der Entwicklung und Inbetriebnahme softwarebasierter SCADA- Systeme beschäftigte. Er leitet gleichzeitig das Geschäftsfeld Industrial Communication. Software ist heute im hohen Maß für die Qualität von vielen Produkten und Anwendungsbereichen mitverantwortlich. Die Methoden zur Erstellung von Software müssen daher verschiedene Anforderungen erfüllen. Zum einen muss eine hohe Softwarequalität garantiert werden, zum anderen spielen Kosteneffizienz und Zeitdruck bei der Softwareentwicklung eine Rolle. Sichere und robuste Software erfordert aus gereifte Methoden für den Entwurf, die Implementierung aber auch für die Qualitätssicherung. Hierfür werden heute in der Forschung verschiedene Ansätze erprobt, wie beispielsweise die modellbasierte Entwicklung, modellbasiertes Testen oder Software-Produktlinien. Das Kompetenzfeld Software Methodology umfasst das Know-how der Fraunhofer ESK zur Erstellung und Qualitätssicherung von softwarebasierten vernetzten Systemen. Schwerpunkte bilden dabei der modellbasierte Systemund Softwareentwurf, die Entwicklung variantenreicher Software durch Software-Produktlinien sowie neue Methoden für den Softwaretest. Modellbasierter Entwurf Die Fraunhofer ESK legt ihren Forschungsarbeiten eine modellbasierte Software- Entwurfsmethodik zugrunde. Diese bietet gegenüber klassischen Methoden für Softwaredesign und -Implementierung den wesentlichen Vorteil, dass bereits in frühen Phasen des Entwurfsprozesses die Funktionalität des Designs validiert und verifiziert werden kann. Der modellbasierte Software-Entwurf bietet zudem in Verbindung mit modernen Code-Generatoren die Möglichkeit, den gesamten Entwicklungsprozess bei hohen Qualitätsanforderungen effizienter zu gestalten. Standards der OMG (Object Management Group) wie UML 2.0 und MDA sind hierbei derzeit richtungweisend. Die modellbasierte Entwurfsmethodik stellt aus Sicht der Fraunhofer ESK einen Kernbaustein für zukünftige Entwicklungsprozesse von Informations- und Kommunikationssystemen in der Automobiltechnik und der Telekommunikation dar. Softwaretest Bei der industriellen Software-Entwicklung spielt die Qualitätssicherung von Software-Produkten eine zunehmend wichtigere Rolle. Der Trend zu Produkten mit immer mehr Varianten und Funktionalitäten führt zu einem komplexeren Software-Entwurfsprozess. Die Komplexität der Software steigt dabei exponentiell mit der Zahl der Funktionalitäten oder Varianten. Mit der Komplexität steigt auch die Menge an notwendigen Tests zur Sicherstellung der geforderten 18

19 Kompetenzfelder, Geschäftsfelder, Labore Softwarequalität exponentiell. In Zukunft werden also immer stärker Methoden benötigt, um die Testfälle möglichst effizient zu erstellen sowie die Anzahl der notwendigen Testfälle bei vorgegebenen Bedingungen zu minimieren. Die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK erforschen diese Methoden und erstellen Werkzeuge, um aus UML-Modellen Tests automatisiert zu generieren. Dabei bietet der modellbasierte Software-Entwurf bzw. Test-Entwurf den Vorteil, dass durch die graphische Darstellung die erhöhte Komplexität besser handhabbar wird. Software-Produktlinien Die Existenz verschiedener Funktionsvarianten für ein Softwareprodukt stellt Softwareentwickler verschiedener Branchen vor große Herausforderungen. Ein Ansatz für den Umgang mit der Variantenvielfalt und für die strategische Wiederverwertung ist der Einsatz von Software-Produktlinien. Der gesamte Entwicklungsprozess wird bei Software-Produktlinien in einen domänen- und einen produktorientierten Anteil zerlegt. Domänen orientierte Prozesse und Methoden behandeln den Gleichanteil einer zusammengehörigen Gruppe von Softwareprodukten. Ergebnisse dieser Prozesse können in allen Produkten wieder verwendet werden. Produkt orientierte Prozesse betreffen einzelne Produkte, die durch strategische Wiederverwendung aus den Ergebnissen der domänen-orientierten Prozesse erstellt werden können. Varianten werden in Software-Produktlinien mit Hilfe von speziell dafür geeigneten Modellen auf der Anforderungsund der Lösungsseite spezifiziert. Die Forschungen der Fraunhofer ESK befassen sich damit, wie sich theoretische Ansätze von Software-Produktlinien in den Bereichen Automotive und Kommunikationstechnik unter Einbeziehung von Praxisanforderungen einsetzen lassen, bzw. welche Erweiterungen hierbei erforderlich sind. Beispielsweise ist es in der Automobilindustrie notwendig, Verknüpfungen zwischen den Produktlinien der Automobilhersteller und der Zulieferunternehmen zu berücksichtigen, um einen optimalen Gesamtprozess zu erreichen. Ausblick Für die Zukunft ist geplant, in der Vorlaufforschung stärker an neuen Entwurfsund Qualitätssicherungsverfahren für Softwaresysteme zu arbeiten. Insbesondere der Entwurf von selbstorganisierenden Systemen erfordert erweiterte Entwurfs- und Testmethoden. Mit Hilfe von Selbstorganisation sollen zukünftige Systeme während der Laufzeit eigenständig Entscheidungen treffen können, um sich auf ändernde Umgebungsbedingungen besser anpassen zu können. Eine derartige adaptive Funktionalität muss bereits in frühen Phasen des Entwurfsprozesses aber auch bei der Qualitätssicherung berücksichtigt werden. Ein weiterer wichtiger Trend ist z. B. der steigende Einsatz von Multicore- und zukünftig auch Manycore-Prozessoren in eingebetteten Systemplattformen, wofür angepasste Entwurfsverfahren zur Erstellung optimierter Anwendungssoftware erforderlich sind. 19

20 Geschäftsfeld Enterprise & Carrier Communication Geschäftsfeldleiter Dipl.-Ing. Michael Stiller Telefon: Michael Stiller ist Leiter des Geschäftsfeldes Enterprise & Carrier Communications. Er begann seine Laufbahn mit dem Studium der Elektrotechnik. Nach seinem Studium arbeitete er an der Konzeption, Entwicklung und Betreuung von MMI-Produkten für Produktionsanlagen. Mit dem Wechsel zur Fraunhofer ESK im Jahr 2000 übernahm er die Leitung für den Bereich Applikationen und Dienste, der 2006 im Geschäftsfeld Enterprise Communications aufging. Ende 2008 wurde das Geschäftsfeld Carrier integriert. Telekommunikation im Sinne des weltumspannenden Netzwerks besitzt für unsere Gesellschaft eine essentielle Bedeutung. Sie schafft ständig neue Formen lokaler und globaler virtueller Vernetzung im politischen, sozialen, ökonomischen, aber auch ökologischen Umfeld. Die Auswirkungen der 50 Jahre alten Vision des global village werden erst jetzt so richtig wahrgenommen, sei es in einem weltweit vernetzten Wirtschaftssystem oder in weltweit genutzten social communities. Das bedeutet jedoch, dass Kommunikationstechnologien und die darauf aufsetzenden Dienste zwar lokal bzw. individuell genutzt, aber global erforscht, entwickelt und vermarktet werden. Andererseits gibt es im Bereich der Infrastruktur viele länderspezifische Ausprägungen, sei es aufgrund gewachsener Infrastrukturen, Märkte, Regularien oder kultureller U n t e r schiede. Während in asiatischen und afrikanischen Ländern vor allem die Mobilkommunikation ein beherrschendes Thema ist, steht in Europa die Breitbandversorgung im ländlichen Raum zur Diskussion. Nach dem Motto think global act local unterstützt das Geschäftsfeld Enterprise und Carrier Communication vor allem heimische Unternehmen in ihrem globalen Wettbewerb in Form von Infrastrukturkonzepten, bei der Analyse und Etablierung modernster Kommunikationsdienste oder der Entwicklung neuer spezifischer branchenübergreifender Dienste in den Bereichen Kommunikation, Kollaboration und A s s i s t e n z. Themen und Ergebnisse Der Leistungsbereich»Fixed and Mobile Solutions«unterstützt öffentliche Einrichtungen und Unternehmen, insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen bei Planung, Einsatz und Weiterentwicklung von Telekommunikationslösungen. Wichtige Themen sind hier die Integration mobiler Endgeräte, die Konzeption von Unified Communication and Collaboration Lösungen und die Evaluation neuer Kommunikationdienste wie z. B. Skype. Die Fraunhofer ESK veröffentlicht zu diesen Themen regelmäßig aktuelle Studien.»Mobile Applications«entwickelt mobile Lösungen für die Bereiche Unternehmensanwendungen und ubiquitäre Assistenz. Aktuelle Forschungsthemen sind dabei n die Kopplung von mobilen Diensten und Kontext (Präsenz-, Identitätsinformationen etc.) zu adaptiven Diensten, n neuartige Interaktionskonzepte für mobile Dienste, n Provisioning für mobile Endgeräte, n Methoden zur SPAM-Bekämpfung bei mobilen Diensten. Der Leistungsbereich Broadband Access bietet zum einen Testdienstleitungen für Access und Inhouse Technologien wie DSL oder Power Line Communication (PLC) an und unterstützt Gemeinden und Landkreise beim Anschluss an das breitbandige Kommunikationsnetz. Leistungsbereiche n Fixed and Mobile Solutions n Mobile Applications n Broadband Access n Software Test 20

21 Kompetenzfelder, Geschäftsfelder, Labore Forschungsfokus Der Fokus des Geschäftsfeldes liegt primär in der Betrachtung verschiedener Kommunikationsdienste. Hier wird an einer Reihe von unternehmens- bzw. netzbetreiberrelevanten Themen geforscht: n Analyse und Optimierung unternehmenszentrierter Kommunikationsdienste z. B. Zentralisierung von Diensten, n Konzepte zur Dienstbereitstellung (Service Provisioning) in Form von Selbstkonfiguration und Selbstbeschreibung, n Ubiquitäre Assistenz als Komposition einzelner Dienste mit Kontextbezug, n Vermeidung einer unerwünschten Dienstenutzung durch Entwurf und Einsatz vertrauensbasierter Modelle, n Entwurf modellbasierter Methoden zur Entwicklung und zum Test von hochgradig verteilten Diensten. 21

22 Leistungsbereich Fixed and Mobile Solutions Der Schwerpunkt des Leistungsbereiches liegt im Themenfeld Unified Communication & Collaboration (UCC), ausgehend von den sprachbasierten Diensten in Fixed and Mobile Networks. Die Inhalte reichen von Analysen von Kommuni - kationsprozessen bis hin zu Infra struk turkonzepten und berühren daher Informationsflüsse, Authenti fizierungs- und Autorisierungslösungen, den Transport und die Speicherung mobiler Daten, sowie Systemanalysen und -evaluationen. Telekommunikationslösungen für Unternehmen Der zunehmende Bedarf an Mobilkommunikationslösungen, insbesondere der Blick auf integrative Lösungen im Bereich der Enterprise-Kommunikation, beeinflusst die fachliche Ausrichtung des Leistungsbereiches. Der Fokus richtet sich immer stärker auf die Sicherung des mobilen Datenverkehrs und die Verwahrung von Informationen und Authentifizierungsdaten auf den Endgeräten. Logischerweise muss in diesem Zusammenhang auch das Management der Endgeräte betrachtet werden. Das Aufgabenspektrum der Mitarbeiter umfasst daher sowohl die Konzeptionierung und Umsetzung modernster konvergenter Kommunikationslösungen bei den Auftraggebern, die Bewertung von aktuellen und auch künftigen Lösungen als Gutachter, als auch die Mitarbeit an der Entwicklung und Standardisierung von Kommunikationssystemen und Lösungen. Der Leistungsbereich betreibt das Fraunhofer-Kompetenzzentrum für Sprachund Mobilkommunikation, das strate gische Entwicklungsaufgaben, Beratungen und Betriebsaufgaben betreut. Der Leistungsbereich hat langjährige Erfahrung in der Beratung zu Telekommunikationslösungen im Unternehmensbereich. Themen wie Computer- Telefonie-Integration (CTI) oder Unified Messaging bilden dabei die klassische Brücke zur IT bzw. zu den Office Anwendungen. Der Leistungsbereich hat sein Portfolio entsprechend den wachsenden Anforderungen, wie die nahtlose Integration mobiler Endgeräte oder der Wandel hin zu reinen IP-basierten Kommunikationslösungen, stetig erweitert. Studien, Vorträge und Gutachten Um die Kenntnisse zu nutzen und zu verbreiten, bestehen Partnerschaften. Neben Vorträgen und Workshops, aktuell besonders im universitären Umfeld, erstellen wir technologische Gutachten für institutio nelle Investoren und Venture Capital Unternehmen. Herausforderungen für die Zukunft Mit der fortschreitenden Integration mobiler Lösungen in die Organisationen wächst der Bedarf an entsprechenden integrativen Konzepten. Heraus for derun gen sind hier zum einen die transparente Nutzung mobiler End geräte über ver schie dene abgesicherte Kommunikationswege, zum anderen die endgeräte unabhängige Nutzung von zentralen Diensten. Zielgruppen Das Angebotsspektrum ist interessant für Unternehmen, welche ihre Kommunikationslösungen modernisieren und ihren Geschäftsprozessen anpassen müssen, aber auch die neutrale Bewertung von Technologien und Lösungen in Anspruch nehmen wollen. 22

23 Kompetenzfelder, Geschäftsfelder, Labore Leistungsbereich Mobile Applications Der Leistungsbereich erforscht und entwickelt ubiquitäre und kontextsensitive Dienste. Der Forschungsschwerpunkt wird von der Konvergenz der Dienste und Geräte aus dem Festnetz und dem Mobilfunk bestimmt. Wir unterstützen unsere Kunden mit Expertenwissen bei der Integration und Entwicklung mobiler Komponenten, sowohl aus architektonischer Sicht als auch der Anwendung auf die Bereiche mobile Office und ubiquitäre Assistenz. Die Fraunhofer ESK unterstützt die Umset zung dieser Konzepte für mobile Plattformen (u. a. Symbian und Windows Mobile) und kann dabei auf ein breites Spektrum bestehender Lösungen zurückgreifen. Dazu gehört die optimale Einbindung mobiler Geräte in die Telekommunikationsinfrastruktur des Kunden via SMS, MMS, Video-Streaming oder Instant-Messaging und Presence bzw. der Einsatz von dedizierten Clients für die multimediale Interaktion. Mit ihren Konzepten und Lösungen kann die Fraunhofer ESK Anbietern von mobilen Diensten und solchen, die ihre Produkte um mobile Komponenten erweitern wollen, wichtige Bausteine für deren Entwicklung liefern. Vor allem für E-Learning verfügt die Fraunhofer ESK bereits über erprobte Bausteine. Mobile Dienste Aufgrund der hohen Dynamik des Marktes für mobile Anwendungen, Dienste und der Einführung von neuen Endgeräten besteht bei Herstellern und IT-Systemhäusern ein hoher Bedarf an Unterstützung. Die Fraunhofer ESK erarbeitet Systemkonzepte und ent wick elt Prototypen für neue mobile Dienste. Die Herausforderung liegt dabei zum einen in der Konvergenz von Festnetz und Mobilfunk, zum anderen in der Vielfalt der mobilen Endgeräte. Aktuelle Schwerpunkte sind: n Entwicklung von Dual-Mode-Technologien mit Schwerpunkt GSM/WLAN, n Entwicklung neuer Mobile Service Provisioning Methoden, n Absicherung dieser heterogenen In frastrukturen durch neue Sicherheitskonzepte (Tunneling, SPIT, SIP-Security). Ubiquitäre Assistenz- und Lerntechnologien Der Begriff lebenslanges Lernen ist eng verbunden mit Selbstlernkompetenz, dem Aufweichen herkömmlicher Bil dungs strukturen und dem ständigen Aktualisieren von Wissen und Kompetenzen. Grundlage für lebenslanges Lernen ist der Zugang zu einer persönlichen virtuellen Lernumgebung, unabhängig von Ort und Zeit. Mit ubiquitären Technologien kann diesem Ansinnen in hervorragender Weise Rechnung getragen werden. Vor allem mobile End geräte, deren Interaktionsmöglichkeiten, permanente Verfügbarkeit und Integration in weltweite Dienste- bzw. Lernplattformen bieten erstaunliche Möglichkeiten an. Sei es als Assistenz in Situationen, wo Informationen bzw. Wissen benötigt werden, sei es als omnipräsenter Trainer um bestimmte persönliche Ziele zu erreichen oder als Zugang zu personalisierten Lern-Communities. So hat die Fraunhofer ESK im Projekt ecoach eine Reihe von Komponenten realisiert, die den ubiquitär Lernenden mobil unterstützen. In Zukunft werden die Wissenschaftler vor allem an Erweiterungen auf dem Gebiet der Interaktion und der Integration von neuen Endgeräten in Lernplattformen und Lernumgebungen arbeiten. 23

24 Leistungsbereich Broadband Access Heute gehört das Versenden, Herunterladen und Nutzen großer Datenmengen fast schon zum täglichen Leben. E-Commerce hat sich soweit etabliert, dass manche Familien schon die gesamten Weihnachtseinkäufe online abwickeln. Diese in der Großstadt alltäglichen Gegebenheiten stellen in ländlichen Gebieten Einwohner und Gemeinden vor die große Herausforderung an der digitalen Welt adäquat beteiligt zu sein. Aber auch auf Seiten der Netzbetreiber führt die zunehmende Nutzung des Internet zu neuen Herausforderungen. Die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK bieten für beides Lösungen. Broadband Access Durch die stetige Zunahme der Anzahl von DSL Anschlüssen bei gleichzeitiger Erhöhung der angebotenen Bandbreite kommt es zu einer wachsenden gegenseitigen Beeinflussung und Störung der Anschlüsse. Um eine hohe Qualität auch zukünftig zu sichern und hohe Datenraten zu gewährleisten sind hier geeignete Maßnahmen wie Power Back Off oder zukünftig verstärkt das Dynamic Spectrum Management erforderlich. Gleichzeitig gewinnt Energieeffizienz bei leitungsbasierten Zugangstechnologien an Bedeutung. Die Senkung des Energiebedarfs bei gleichzeitigen Maßnahmen zur Erhöhung von Datenraten und Reichweite ist eine der wesentlichen Anforderungen an zukünftige Kommunikationssysteme. Daher untersucht die Fraunhofer ESK neben Verfahren zum DSL-Bonding, Phantom-Schaltungen, Spectrum Management und Netzverträglichkeit auch den Einsatz von Low Power Modes bei der DSL Übertragung sowie neue Netzmanagementmethoden zur Unterstützung einer optimalen Nutzung der Ressourcen Bandbreite und Energie. Packet Networks: Vom Netzbetreiber zum Service Provider Um weiterhin profitabel zu bleiben, müssen die Service Provider zunehmend selbst Dienste zur Verfügung stellen. Neben den bekannten Angeboten wie Sprache und Internet- Dienste werden das zukünftig zunehmend komponierte Dienste mit Zusatzfunktionen wie Communitys, Presence und Instant-Messaging sein. Der Benutzer ist damit in der Lage, eigene Services zu kreieren und diese seiner Community anzubieten. Für diese neuen Dienstleistungen benötigen die Netzbetreiber so genannte Service Enabler-Technologien, um Zusatzfunktionen in die bereits bestehenden Dienste zu integrieren. Hierzu müssen die Netzbetreiber eine neue Netzmanagement-Plattform mit Hilfe der IMS-Technologien (IP-Multimedia Subsystem) oder ICT-Grid (Information and Communication Technology) im Netz integrieren. Zielgruppe Die Fraunhofer ESK arbeitet gemeinsam mit Chip- und Systemherstellern an der Optimierung von DSL Systemen. Netzbetreiber unterstützen die Wissenschaftler bei der Einführung neuer Technologien wie z. B. VDSL2 durch Simulationen und Beratungsleistungen. Ergänzend bietet die Fraunhofer ESK Tests von DSL Modems, Integrated Access Devices sowie weiterer Netzkomponenten im Rahmen des DSL & Access Test Labs an. Für Netzbetreiber bietet die Fraunhofer ESK konkrete Implementierungen von Transport-Kontrollfunktionen für ethernetbasierte Netzdomänen an und unterstützt Netzbetreiber und Systemhersteller bei der Integration in die Netzkomponenten. 24

25 Kompetenzfelder, Geschäftsfelder, Labore Leistungsbereich Software Development In der industriellen Erstellung von Software sind zwei Trends erkennbar: Die Einsatzbereiche für Software, z. B. im Telekommunikations- und Informationstechniksektor, werden ständig erweitert und die Komplexität der Software steigt erheblich. Das hat zur Folge, dass der Druck auf die Faktoren Kosten und Time-to-Market stark zunimmt. Bei unveränderten Entwicklungsmethoden führt dies häufig zu einer unzureichenden Softwarequalität. Damit gewinnt die Sicherstellung einer hinreichenden Softwarequalität durch neue effiziente Testmethoden eine entscheidende Bedeutung. Die Fraunhofer ESK unterstützt Hersteller von Kommunikationstechnik beim Entwurf, der Implementierung und der Qualitätssicherung von Software. Hierfür kombiniert sie langjährige Erfahrungen zur Funktionalität von Kommunikationstechnik mit dem Know-how moderner Softwaremethodik. Softwareentwurf und Implementierung Einen Schwerpunkt bildet die Spezifikations- und Implementierungsunterstützung für die Realisierung von Kommunikationslösungen oder deren Prototypen. Hierzu zählen beispielsweise die Unterstützung bei der Erstellung von Last- und Pflichtenheften, die eigentliche Softwareimplementierung in C/C++ oder einer anderen Sprache sowie die Konzeption und Umsetzung von Software- und Systemtests. Im Bereich des Softwareentwurfs werden verstärkt modellbasierte Entwurfsverfahren eingesetzt. Beispielsweise kommen für den formalen Entwurf von Protokollsoftware Modellierungs sprachen wie SDL oder UML nach ITU-T Z.109 zum Einsatz. Diese Vorgehensweise bietet folgende Vorteile: Zum einen existiert mit den Modellen eine saubere formale Dokumentation der entwickelten Software. Zum anderen kann mit Hilfe von Simulationen formaler Modelle eine Absicherung der Funktionalität in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses erreicht werden. Softwaretest Neben dem Softwareentwurf und der Implementierung liegt ein weiterer Schwerpunkt der Dienstleistungen auf dem Test verteilter Kommunikationssoftware. Hierfür geeignete Testarchitekturen sind oft sehr aufwändig und teuer. Durch den Einsatz moderner Standards wie TTCN-3 oder der Umsetzung einer modellbasierten Testmethodik können Effizienz und Qualität der Testumgebungen maßgeblich erhöht werden. In entwicklungsnahen Projekten unterstützt die Fraunhofer ESK Hersteller von Systemen für die Telekommunikation bei der Konzeption methodischer Teststrategien und beim Aufbau von Testarchitekturen. Im Bereich der Forschung wird verstärkt an Entwurfs- und Testmethoden für verteilte und parallele Systeme gearbeitet. Beispielsweise sind Verfahren für die Testgenerierung verteilter Middle ware-architekturen Gegenstand der Untersuchungen. Zielgruppen Die Fraunhofer ESK arbeitet in dem Leistungsbereich Software Development mit Herstellern von Systemkomponenten für die Telekommunikation zusammen Dies umfasst beispielsweise Hersteller von Carrier Equipment, Home-Gateways, Enterprisekomponenten und Betreiber von Internetdiensten. 25

26 Geschäftsfeld Industrial Communication Geschäftsfeldleiter Dipl.-Ing. Mike Heidrich Telefon: Dipl.-Ing. Mike Heidrich ist seit 2008 für den Aufbau und die Leitung des Geschäftsfeldes verantwortlich. Nach seinem Studium der Elektrotechnik mit der Spezialisierung Automatisierungstechnik folgte eine dreijährige Industrietätigkeit in der er sich mit der Entwicklung und Inbetriebnahme softwarebasierter SCADA- Systeme beschäftigte. Seit 1999 ist Mike Heidrich bei der Fraunhofer ESK. Vor der Übernahme der Geschäftsfeldleitung hat er sich mit Themen in der Gebäudekommunikation, der drahtlosen Vernetzung und dem Einsatz moderner Softwaremethoden beschäftigt. Er leitet gleichzeitig das Kompetenzfeld Software Methodology. Produktionstechnik, Maschinenbau sowie Automatisierungs- und Gebäudetechnik sind wichtige Pfeiler der deutschen Industrie. In diesen Branchen stellt der Einsatz moderner Kommunikations- und Softwarelösungen einen wesentlichen Innovationstreiber dar. Beispielsweise sind Steuerungslösungen in der Automatisierungstechnik oder der Robotik ohne den Einsatz passender Programme undenkbar. Neben dem Softwareeinsatz hat sich in den vergangenen Jahren auch das Gebiet der Industriekommunikation maßgeblich entwickelt. Beispiele hierfür sind die Umsetzung moderner Industriebusse auf Ethernet-Basis oder der Einzug der drahtlosen lokalen Vernetzung auf der Feldebene. Die Fraunhofer ESK will mit dem Aufbau des neuen Geschäftsfeldes Industrial Communication wesentliche Beiträge für die anwendungsorientierte Erforschung zukünftiger industrietauglicher Kommunikations- und Softwarelösungen erbringen. Dafür kann sie auf eine Reihe bereits existierender Ergebnisse und Erfahrungen auf diesen Themengebieten zurückgreifen. Themen und Ergebnisse Eine lange Tradition hat bei der Fraunhofer ESK das Thema Gebäudekommunikation. Neben der Gebäudesteuerung und -automatisierung sind dabei die Sprach- und Videokommunikation wesentliche Applikationen. Die Arbeiten betreffen Kommunikationssysteme, die in der Lage sind, Dienste mit unterschiedlichen Anforderungen auf Basis flexibler breitbandiger Kommunikationsplattformen umzusetzen. Anwendungsbereiche liegen in der Türkommunikation, der Intercom-Vernetzung oder der Videoüberwachung. In der Gebäudekommunikation werden drahtlose Netze und für Spezialanwendungen auch Sensornetze zunehmend wichtig. Beispielsweise lassen sich mit Sensornetzen autonome intelligente Systeme realisieren, die für Sicherheitsaufgaben, wie die Vernetzung elektronischer Türschlösser, eine Reihe von Vorteilen bringen. Für den Bereich der industriellen Produktion arbeiten die Wissenschaftler an Entwicklungs- und Testlösungen für industrielle Software. So können beispielsweise durch Methoden der virtuellen Inbetriebnahme Softwarefunktionen in Steuerungssystemen, wie SPS-Programme, bereits in frühen Phasen des Systementwurfs erprobt und ausgetestet werden. Leistungsbereiche n Industrial Networks n Softwarearchitekturen und -methoden Forschungsfokus Einen Schwerpunkt der Forschungsarbeiten im Geschäftsfeld Industrial Communication der Fraunhofer ESK bilden die drahtlosen Systeme und Sensornetze. Während in der Grundlagenforschung in den vergangenen Jahren viele Arbeiten diesem Thema gewidmet wurden, zeigen sich im industriellen Einsatz nach wie vor Optimierungspotentiale. Vielversprechend sind neue Architekturansätze für drahtlose Systeme, die eine effizientere Nutzung des drahtlosen Kanals erlauben und so Echtzeitfähigkeit oder Robustheit maßgeblich v e r bessern können. 26