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

DURCHFÜHRUNG 15
Das Institut für Angewandte Informatik am Forschungszentrum Karlsruhe arbeitet an der
Entwicklung eines Telemanipulatorsystems für den Einsatz in der minimal invasiven
Chirurgie (MIC).
Grundlage der Arbeit ist ein bereits prototypisch realisiertes Architekturkonzept für die Telemanipulatorsteuerung,
das Standard-LAN-Technologie für die Übertragung zeitkritischer
Steuerungsdaten zwischen Bedienerschnittstelle und dem als Fernarbeitseinheit eingesetzten
Manipulator verwendet.
MONSUN (Manipulator Control System Utilizing Network Technology) kann als offene Systemarchitektur
verstanden werden, die es möglich macht, unterschiedliche Manipulatoren in
ein komplexes Telepräsenzsystem zu integrieren; für die Telemanipulation sind dabei zeitkritische
Regelkreise über das verwendete LAN zu schließen.
Die Sollwertvorgaben für Position, Geschwindigkeit etc. werden bei der Telemanipulation
über ein Eingabegerät (Master-Manipulator) vom Bediener vorgegeben, d. h. diese Sollwertvorgaben
werden in einem übergeordneten Regelkreis, in dem der Bediener einbezogen ist,
generiert. Die erforderlichen Stellwertaktionen leitet der Bediener in einem echten Telepräsenzsystem
aus multimedialen Informationen (Video, Audio, Kraftreflexion) ab.
In der aktuellen Pilotversion von MONSUN werden Audio- und Videoinformationen nicht
über das verwendete LAN übertragen, sondern analog über separate Übertragungskanäle
geführt.
Neue Breitband-Übertragungstechniken wie ATM erscheinen geeignet, alle für die Telemanipulation
in Telepräsenzsystemen relevanten Informationen über ein einheitliches Medium
(Glasfaser) zu übertragen, vorausgesetzt, daß nicht hohe Übertragungsverzögerungen
die zeitkritische Regelung über Breitbandnetze verbieten.
Am Beispiel des „Asynchronen Transfer Modus“ (ATM), dem aussichtsreichsten Kandidaten
für die geplante Anwendung, sollen in einer genauen Analyse der Anwendung
charakteristische Rahmenvorgaben und anhand praktischer Versuche mit einer zu
beschaffenden hausinternen Pilotinstallation alle relevanten Übertragungsverzögerungen,
die bei der Übertragung von Steuerdaten, Audio und Video zu erwarten sind, ermittelt
werden.
1.3 Durchführung
Bei der Durchführung stand zeitlich die Vorbereitung der Beschaffung notwendiger ATM-
Komponenten für eine Pilotinstallation, insbesondere des zentralen ATM-Switches, am
Anfang. Die notwendigen Beschaffungen konnten zwar im zeitlichen Rahmen dieser Arbeit
vorbereitet werden, wegen der begrenzten Verfügbarkeit der notwedigen Investitionsmittel
jedoch nicht vollständig realisiert werden.
Parallel dazu wurden die zugrundegelegten Konzepte MONSUN und ARTEMIS intensiv
analysiert, um aus ihnen möglichst genaue Anforderungen für ein später aufzubauendes
Versuchsszenario zu erhalten.
Die Ergebnisse dieser Analyse waren in Beziehung zu setzen mit den Prinzipien des
vorgesehenen ATM-Netzes. Deshalb wurde in einer weiteren Phase der Durchführung das
Konzept von ATM studiert.
Die bislang in den KfK-Entwicklungen MONSUN und ARTEMIS informationstechnisch noch
nicht integrierten A/V-Medien wurden danach im Hinblick auf ihre digitale Verarbeitung
und Übertragung untersucht.
Diplomarbeit Torsten Neck