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27.11.1992 - 

DFN-Verein untersucht Möglichkeiten einer Infrastruktur

Wissenschaftler arbeiten an einem multimedialen Forschungsnetz

*Frieder Wolf betreut den Bereich Multimedia und Verteilte Anwendungen beim Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes (DFN-Verein) in Berlin.

Multimedia-Konzepte sind in den letzten Jahren zu einem zentralen Thema der Informatik geworden. Am deutlichsten wird dieser Trend in verschiedenen Bereichen der Unterhaltungselektronik sichtbar. Nicht ganz so auffällig dringen Multimedia-Anwendungen aber auch zunehmend in alle Bereiche von Forschung und Lehre vor.

Im Mittelpunkt vieler Entwicklungen steht heute die Ablösung der Informationsbasis "Text" durch sogenannte "Dokumente", die sowohl Text als auch Grafik enthalten. Gleichzeitig gibt es zahlreiche Bestrebungen, auch die zeitabhängigen Informationstypen Ton und Bewegtbild in die Computerarbeitswelt zu integrieren. Diese Aktivitäten sind jedoch oft noch nicht genügend aufeinander abgestimmt. In der Regel stützen sie sich auf proprietäre Einzelplatz-Lösungen, die den heutigen Multimedia-Markt dominieren.

Für die Wissenschaft, deren DV-Anlagen sich aus historischen Gründen zu einer äußerst heterogenen Rechnerlandschaft entwickelt haben, sind derartige platformspezifische Ansätze nicht ausreichend. Vielmehr benötigt die Forschung eine übergreifende Sicht auf Informationen, um den Übergang in eine multimediale Arbeitswelt vollziehen zu können.

Koordinierte Aktivitäten in mehreren Bereichen

Um Multimedia-Informationen in verteilte kooperative und wissenschaftlich-technische Anwendungen zu integrieren, sind koordinierte Aktivitäten in mehreren Bereichen notwendig.

Zunächst sind Standards für die Präsentation und den Austausch aller Informationstypen (Text, Grafik, Audio, Video) und die daraus zusammengesetzen Dokumente zu definieren sowie darauf aufbauende Editoren und Konverter zu verbreiten.

Darüber hinaus ist es erforderlich, Multimedia-orientierte Benutzeroberflächen und neue verteilte Anwendungsdienste zu schaffen. Von besonderer Bedeutung sind gleichfalls Entwicklungsumgebungen für neue Dienste und verteilte Anwendungen auf inhomogenen Rechnerplattformen.

Weil an wissenschaftlichen Vorhaben oft Beteiligte aus ver- schiedenen Institutionen, Städten oder gar Ländern mitwirken, ist es notwendig, multimediale Informationen und Anwendungen über schnelle Datennetze, auch für den Weitverkehr, verfügbar zu machen. Die hierfür geeigneten Übertragungstechniken und Protokoll-Stacks müssen evaluiert und geeignete Hardwareplattformen entwickelt werden.

All diese Aktivitäten sind von Herstellern, Standardisierungsgremien, Anwendern und Dienstanbietern gleichermaßen zu erbringen.

Wegen der zunehmenden Bedeutung von Multimedia für die rechnergestützte Kommunikation beteiligt sich auch der Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes (DFN-Verein) an dieser Aufgabe. Dabei wird er durch Zuwendungen des Bundesministers für Forschung und Technologie unterstützt.

Als Selbsthilfeorganisation der Wissenschaft für die Datenkommunikation konzentriert er seine Aktivitäten im Multimedia-Bereich auf grundlegende Anwendungsaspekte und auf die Bereitstellung einer entsprechenden Kommunikations-Infrastruktur.

Heute sind im Wissenschaftsbereich fast alle Workstations und PCs lokal vernetzt (Ethernet, 10 Mbit/s). Viele dieser LANs sind ihrerseits in regionale Netze eingebunden, in denen mit FDDI (100 Mbit/s) beziehungsweise DQDB leistungsstarke Übertragungstechniken eingesetzt werden. Die Basis für die Weiterverkehrs-Kommunikation im DFN-Umfeld ist das Wissenschaftsnetz (WIN) mit Anschlußkapazitäten von 9,6 Kbit/s,

64 Kbit/s und seit kurzem auch 2 Mbit/s. Die Konnektivität zwischen den europäischen Wissenschaftsnetzen realisiert seit Oktober 1992 das "European Multi Protocol Backbone" (EMPB,2 Mbit/s)

Schwerpunkte mit typischen Anforderungen

Für eine schrittweise Integration von multimedialen Nutzungsformen in dieses Umfeld gibt es Schwerpunkte mit typischen Anforderungen: Treibende Kraft ist hier vor allem die direkte und indirekte interpersonelle Kommunikation. Hier ist eine wachsende Nachfrage nach Multimedia-Electronic-Mail und Videokonferenzen zu verzeichnen. Im informativen Bereich geht es vornehmlich darum, Multimedia-Datenstrukturen in Informationssysteme sowie in entfernt und verteilt nutzbare Datenbanken zu integrieren. Auf dem wissenschaftlich-technischen Feld sind die Möglichkeiten von grafischen Workstations zur Visualisierung von Ergebnissen in Interaktion mit Servern anzuwenden.

Die für verschiedene Multimedia-Anwendungen erforderlichen Datenübertragungs-Kapazitäten (siehe Abbildung) verdeutlichen, daß schon mit der existierenden Kommunikations-Infrastruktur im DFN-Umfeld auf einigen Gebieten der schrittweise Übergang zu multimedialen Anwendungsformen erfolgen kann. Eine Steigerung der Übertragungsleistung ist vorrangig im Weitverkehr notwendig, läßt sich aber in Deutschland nicht ohne weiteres verwirklichen. Während zum Beispiel in den USA, Großbritannien oder Frankreich Weitverkehrsnetze von 34 bis zu 622 Mbit/s geplant und eingeführt werden, haben die Versuche, in Zusammenarbeit mit der Telekom die Grundlagen für ein Hochgeschwindigkeits-Datennetz (HDN) zu schaffen, bisher nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt.

Um unter den gegebenen Bedingungen trotzdem die Einführung beziehungsweise Pilotnutzung fortgeschrittener Netztechniken und die Entwicklung von Multimedia-Anwendungsumgebungen zu ermöglichen, will der DFN-Verein statt eines großflächigen HDN zunächst etwa fünf regionale HDN-Testbeds (RTBs) errichten. In den RTBs soll die Integration von Anwendergruppen zur Nutzung dieser innovativen Techniken erfolgen.

Als Grundlage für künftige Vorhaben nimmt der DFN-Verein gegenwärtig eine Bestandsaufnahme bisheriger Multimedia-Entwicklungen vor. Ein erstes Ergebnis ist die Studie "Graphik und Netzdienste in wissenschaftlichen Anwendungen". Weiterhin wurde mit einer Untersuchung begonnen, die einen Überblick über verfügbare Produkte und deren Produktumgebungen geben sowie mögliche neue Entwicklungslinien abschätzen soll.

Die heute, überwiegend noch textorientierte Electronic Mail ist ein verbreiteter Dienst im DFN-Umfeld. Ein äquivalenter Multimedia-Mail-Dienst wäre bereits in Netzen mit 64 Kbit/s Übertragungsleistung eingeschränkt nutzbar und ab 2 Mbit/s zum allgemeinen Einsatz fähig. Daher eignet sich Electronic Mail besonders gut für die Überführung in einen multimedialen Dienst. Im Rahmen des Berkom-II-Projektes "Multimediale Teledienste" werden gegenwärtig die Dienste Multimedia-Mail auf Basis des X.400(88)-Standards und Multimedia Collaboration spezifiziert und von verschiedenen Partnern prototypisch entwickelt. Der DFN-Verein plant, sich an diesem Projekt mit mehreren Beiträgen zu beteiligen. Vorgesehen sind die Entwicklung eines X.400(88)- Multimedia-User-Agents gemäß der Berkom-Spezifikation sowie Betriebsversuche mit den entstehenden Multimedia-Teledienst-Komponenten im DFN- Umfeld (lokal, regional und global). Im Hinblick auf die Konnektivität zwischen verschiedenen Protokollwelten soll auf Basis eines verbreiteten X.400-SMTP- Gateways ein Übergang zwischen der Berkom-Multimedia-Mail-Lösung und der Internet-Multimedia-Mail-Komponente MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) entstehen.

Ein europäisches Videokonferenz Projekt soll schrittweise in einem Zeitraum von 18 Monaten 50 Konferenzstationen in zehn europäischen Ländern verbinden und einen Übergang zu entsprechenden US-Nutzerkreisen (HEP, Space, LTR, Darpa) herstellen. Die Konferenzstationen sollen sowohl als Konferenz als auch in Form entsprechend ausgerüsteter Workstations realisiert werden. Zur Übertragung dienen verschiedene Datenübertragungs-Kapazitäten mit den Varianten von n x 64 Kbit/s, 2 Mbit/s, 34 Mbit/s und 45 Mbit/s. Somit wird dieser Dienst auf der Basis des 2-Mbit/s-WIN und des 2-Mbit/s-EMPB in breitem Umfang zur Verfügung stehen.

Eine verbreitete Nutzungsform im Wissenschaftsbereich ist der Datenbankzugriff. Einen wesentlichen Schritt hin zu einer Multimedia-Datenbank stellt die Möglichkeit der entfernten Nutzung einer Bilddatenbank dar. Im Rahmen eines Projektes "Netzdienst für Bilddatenbanken" werden Dienste für den öffentlichen Zugriff auf Rasterbilder entwickelt. Daneben wird eine Reihe von Funktionen, etwa die Standardisierung von Bildern und Operationen auf Bildtypen, in einer objektorientierten Umgebung unterstützt.

Zu den von der Wissenschaft benötigten neuen multimedialen Anwendungen, die sich schon unter den derzeitigen Rahmenbedingungen realisieren lassen, gehört die sprach- beziehungsweise videobegleitete verteilte Bearbeitung von Multimedia-Anwendungen. Der DFN-Verein beteiligt sich im Rahmen der Fachgruppe 1.6.3 der Informationstechnischen Gesellschaft an der Spezifikation dieser Dienstumgebung, die sich aus den Komponenten Remote Viewing (RV), Remote Viewing and Manipulation (RV&M) und Joint Editing zusammensetzt. Diese Dienste ergänzen sich gegenseitig, so daß beispielsweise mit Remote Viewing ein Konzept diskutiert und anschließend mit Joint Editing ein Dokument erstellt werden kann.

Nutzerspezifische problemorientierte verteilte Anwendungen gewinnen in vielen Wissenschaftsdisziplinen zunehmend, an Bedeutung wie zum Beispiel in medizinischen und CAD-Anwendungen, in der Umweltforschung und in der Meteorologie. Eine Voraussetzung dafür sind multimediale Entwicklungsumgebungen, die sowohl Multimedia-spezifische Werkzeuge enthalten als auch Werkzeuge zur Verteilung von Anwendungen. Bei der Verteilung von Anwendungen mit Komponenten zur Client-Server-Kommunikation (Remote Procedure Call - RPC), zur Massendaten-Übertragung, zur Datenkonvertierung, zum Management etc. gibt es im Wissenschaftsbereich schon einschlägige Erfahrungen und Aktivitäten.

Hohe Erwartungen an die OSF-Aktivitäten

Die erste plattformübergreifende derartige Entwicklungsumgebung stand mit der Public Domain Software ISODE (ISO Development Environment) einer Realisierung des ISO/OSI- Protokoll-Stacks, zur Verfügung. Obwohl diese Software im transportorientierten Bereich eine weltweite Bedeutung hat, nicht zuletzt durch die Bereitstellung verschiedener Anwen- dungsdienste, beschränkt sich die Nutzung ihrer anwendungsorientierten Komponenten voranging auf Insider.

Eine hohe Erwartung verbindet sich mit den OSF-Aktivitäten auf diesem Gebiet. Jedoch wird die OSF/DCE-(Distributed Computing Environment-)Umgebung nicht vor Ende 1993 für die wichtigsten Rechnerplattformen bereitstehen. Bereits ab November 1992 wird jedoch eine vom DFN-Verein geförderte Entwicklungsumgebung für verteilte Anwendungen zur allgemeinen Nutzung verfügbar sein.

Das DFN-RPC-Toolkit verfügt über ein Fortran-Interface, enthält Visualisierungskomponenten und bietet spezielle Möglich- keiten für den Einsatz im Hochgeschwindigkeits-Bereich. Getestet und verfügbar ist es für Compute Server von Alliant, Convex und Cray sowie für Workstations von Apollo, DEC, IBM, Silicon Graphics und SUN; es läßt sich auch auf andere Systeme portieren.