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ATM-Networking @ Karlsruhe Research Centre - Torsten E. Neck

ATM-Networking @ Karlsruhe Research Centre - Torsten E. Neck

ATM-Networking @ Karlsruhe Research Centre - Torsten E. Neck

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Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum für Technik und Umwelt<br />

<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

@ <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong><br />

Dipl.-Inform<br />

Inform. . <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong><br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.0 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong><br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong> GmbH<br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum für Technik und Umwelt<br />

<br />

<br />

Postfach 3640 • D-76021 KARLSRUHE<br />

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 • D-76344 Leopoldshafen<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Fon: +49 (0)7247 82- 4421<br />

Fax: +49 (0)7247 82- 7421<br />

eMail: <strong>Torsten</strong>.<strong>Neck</strong>@ftu.fzk.de<br />

W³: http://www.iai.fzk.de/~neck<br />

Studied Mathematics und Informatics at <strong>Karlsruhe</strong> University;<br />

main focus: Telematics (Prof. Krüger) and<br />

Information Systems (Prof. Lockemann)<br />

until 1998 at the “Institut<br />

für Angewandte Informatik”:<br />

Projects: TESUS, ARTEMIS, KISMET<br />

High Performance Networks for Multimedia Applications in Medicine<br />

from 1998 on at “Fortbildungszentrum für Technik und Umwelt”:<br />

Head of Branch “Information- and Communication Technologies”<br />

since 1999 Guest Professor for Telematics at “Fachhochschule <strong>Karlsruhe</strong>”<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.1 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong> GmbH (FZK)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Member of the<br />

Hermann-von<br />

von-Helmholtz-Association<br />

of German <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>s<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.2 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


HGF — Hermann-von<br />

von-Helmholtz<br />

Association of <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>s<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.3 (21/02/08)<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

AWI — Alfred-Wegener-Institut für Polar und<br />

Meeresforschung<br />

DESY — Deutsches Elektronen-Synchrontron<br />

DKFZ — Deutsches Krebsforschungszentrum<br />

DLR — Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt<br />

FZJ — Forschungszentrum Jülich<br />

FZK — Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong> für Technik und<br />

Umwelt<br />

GBF — Gesellschaft für Biotechnologische Forschung<br />

GFZ — Geo-Forschungszentrum Potsdam<br />

GKSS — Forschungszentrum Geesthacht<br />

GMD — Forschungszentrum Informationstechnik<br />

GSF — Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit<br />

GSI — Gesellschaft für Schwerionenforschung<br />

HMI — Hahn-Meitner-Institut Berlin<br />

IPP — Max-Planck-Institut für Plasmaphysik<br />

MDC — Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin<br />

Berlin-Buch<br />

UFZ — Umwelt-Forschungszentrum Leipzig-Halle<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong> GmbH (FZK)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Financiers:<br />

90 % Bundesrepublik Deutschland<br />

10 % Baden-Württemberg<br />

Annual Budget for <strong>Research</strong>:<br />

520 MDM, 80 MDM own returns<br />

Personel:<br />

3800 employees,<br />

1200 scientists and engineers,<br />

60 professors, ≥100 exchange scientists,<br />

≥ 200 PhD students, 400 trainees<br />

<strong>Research</strong> Area:<br />

16 scientific institutes<br />

4 inter-disciplinary projects<br />

5 scientific-technical departments<br />

3 federal project coordinations,<br />

1 regional project coordination<br />

Member of the Hermann-von<br />

von-Helmholtz-Association<br />

of German <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>s<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.4 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Key Reseach Areas of the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong><br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Environmental Reseach:<br />

Environmental Technology and<br />

Atmosphere <strong>Research</strong><br />

Energy <strong>Research</strong>:<br />

Safety of (Nuclear) Power Plants<br />

Final Deponies for Nuclear Waste<br />

Nuclear Fusion Technology<br />

Key Technologies:<br />

Microsystem Technology<br />

Medical Technology<br />

Nano Technology<br />

Supra Conductor Technology<br />

Basic <strong>Research</strong>:<br />

Nuclear Physics and Physics of Elementary Particles<br />

Toxicology and Genetics<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.5 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Microsystems Technology: The „<strong>Karlsruhe</strong><br />

Ant“<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.6 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Microsystems Technology: Medical Microsystems<br />

Medical Microsystems<br />

Feinerodierte Mikrozangen aus<br />

elastischen Nickel-Titan-Drähten<br />

für die endoskopische Neurochirurgie.<br />

Drahtdurchmesser : 0.63 mm.<br />

Mikropositioniersystem<br />

bestehend<br />

aus einem aktiven<br />

Mikroventilsystem<br />

und aufblasbaren<br />

Positionierballons.<br />

Durchmesser :<br />

2,5 mm..<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.7 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Microsystems Technology: Medical Microsystems<br />

Micro Rotablator<br />

Steuerbare Instrumente für die<br />

endoskopische Chirurgie im Größenvergleich<br />

mit einem Strohhalm.<br />

Hydraulisch angetriebene<br />

Mikrofräse für die minimal<br />

invasive Therapie.<br />

Durchmesser : 2,5 mm.<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.8 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Microsystems Technology: Medical Microsystems<br />

LIGA-<br />

Microturbine<br />

Strukturdetail der Düsenplatte aus<br />

PMMA, durch die Wasser in den<br />

Rotorgespritzt wird. Minimaler<br />

Düsenquerschnitt 28 µm,<br />

Höhe 100 µm.<br />

Durch Kapillar-Klebetechnik auf<br />

einer Welle befestigter Rotor.<br />

Rotordurchmesser : 1,4 mm.<br />

Millimeter<br />

maßstab<br />

Mit dem LIGA-Verfahren hergestellte,<br />

hydraulisch betriebene Mikroturbine<br />

bestehend aus Düsenplatte und Rotor.<br />

Gesamtdurchmesser : 2,5 mm.<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.9 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


In Search of the Killer Application that Requires <strong>ATM</strong><br />

Development of a<br />

Tele-Presence<br />

System for<br />

Minimally Invasive Surgery<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

A Distributed Feedback-Control<br />

System<br />

for Distant Telemanipulation<br />

with „the<br />

Man in the Loop“<br />

(not an Automated Robot System!)<br />

with Realtime System Visualization (VR)<br />

and Realtime Multimedia Monitoring (A/V)<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.10 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


The Operating Theatre of the Future<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.11 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


The Operating Theatre of the Future at it‘s Present State<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.12 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>Research</strong> Aims for Minimally Invasive Surgery<br />

<br />

<br />

“Minimally<br />

Invasive Handicaps”:<br />

View<br />

Space for Movements<br />

Reachability<br />

Tactile Sense<br />

Ergonomy<br />

technical Complexity<br />

Complexity of Hadling<br />

Deveopment Aims:<br />

Overcome of “Handicaps”<br />

better, faster, more secure<br />

cheaper<br />

more ergonomic<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.13 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Medical Project: Operating Theatre of the Future — „ARTEMIS“<br />

ARTEMIS —<br />

Advanced<br />

Robot and Telemanipulator System<br />

for Minimally<br />

Invasive<br />

Surgery<br />

Cooperation between:<br />

Sektion für Minimal Invasive Chirurgie am<br />

Zentrum für Medizinische Forschung der<br />

Eberhard-Karls-Universität Tübingen<br />

— Prof. Dr. G. F. Buëss<br />

Institut für Medizin- und Biotechnologie des FZK — Dr. H. Fischer<br />

<br />

Institut für Angewandte Informatik des FZK<br />

— Prof. Dr. G. Bretthauer<br />

Coordination:<br />

Arbeitsschwerpunkt Medizintechnik des FZK<br />

— Dr. U. Knapp<br />

Focus: Minimally Invasive Therapy of the Abdominal Region<br />

Laparoscopy<br />

Cholecystectomy, Cholecystostomy, Enterotomy, ...<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.14 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Medical Project: „ARTEMIS“, Staff at Tübingen T<br />

in April 1996<br />

v.l.: Kunert, Schäf, ?, Gumb, Dr. Mentges, <strong>Neck</strong>, Dr. Fleming, ?, Dr. Holler, ?, Dr. Neisius,<br />

Hepper, Prof. Dr. Buess, Roth, Dickerhof, Dr. Voges, ?, Eigel-Hanus, Dr. Hamad<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.15 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Medical Project: „ARTEMIS“, Staff at <strong>Karlsruhe</strong> in August 1998<br />

von links:<br />

Heinz Becker, Prof. Georg Bretthauer,<br />

Dr. Udo Voges, Dr. Elmar Holler,<br />

<strong>Torsten</strong> <strong>Neck</strong>, Reinhold Oberle<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.16 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Medical Developments of the ARTEMIS-Cooperation<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.17 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Test Parcours for Minimally Invasive Surgery<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.18 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Components of the ARTEMIS-System<br />

System<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Endoskop und Endoskopführung/Tracking Unit (EFS/TU)<br />

Endoskopsteuerung<br />

Tracking<br />

Arbeitseinheit/Work Unit (AEH/WU)<br />

starres Instrument<br />

flexibles Instrument<br />

Satz von Effektoren<br />

Werkzeugwechsel durch Austausch des Instruments<br />

oder in Revolvertechnik<br />

Mastereinheit/Master Unit (MEH/MU)<br />

gelenkorientierter Master oder „Free Flying Master“<br />

feste 1:1-Kinematik, Universalmaster-Kinematik (Indexing, Scaling)<br />

Mehrwertfunktionen (Force Feedback)<br />

Kontrolleinheit/Man Machine Interface (MMI)<br />

Funktionskontrolle und Steuerung, Monitoring<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.19 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS — Information Flows<br />

<br />

eigentliches Telemanipulator-Subsystem:<br />

Master Unit<br />

(MU)<br />

Control Information<br />

Work Unit<br />

(WU)<br />

<br />

Feedback Information<br />

Association Control/<br />

(Status/Tracking)<br />

Feedback<br />

Control Station<br />

(MMI)<br />

Control Information<br />

Feedback Information<br />

Audio/Video Information<br />

Kontroll-Subsystem:<br />

Endoscopy<br />

Positioning Unit<br />

(TU)<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.20 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS — Prototype Implementation<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.21 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS — Physical Communication Structure<br />

surgeon site<br />

Control<br />

Room<br />

teleoperation<br />

site (distance<br />

1.3km)<br />

Master<br />

man machine interface<br />

3D-video<br />

Master<br />

graphicSimulation<br />

RS232<br />

MMI-PC<br />

MasterControl<br />

Remote<br />

Master<br />

teleconferencing<br />

patient site<br />

RGB<br />

EMMI<br />

LAN EtherNet<br />

Operation<br />

Surrounding<br />

EGS-ControlUnit<br />

MasterControlUnit<br />

3D-endoscopic<br />

camera<br />

operation<br />

EGS<br />

table<br />

Slave Slave<br />

Work Unit-<br />

ControlUnit<br />

surrounding-video<br />

graphical<br />

simulation<br />

graphical user interface<br />

3D-video<br />

Control<br />

Monitor<br />

videobeamer<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.22 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Components of the ARTEMIS-System<br />

System<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Endoskop und Endoskopführung/Tracking Unit (EFS/TU)<br />

Endoskopsteuerung<br />

Tracking<br />

Arbeitseinheit/Work Unit (AEH/WU)<br />

starres Instrument<br />

flexibles Instrument<br />

Satz von Effektoren<br />

Werkzeugwechsel durch Austausch des Instruments<br />

oder in Revolvertechnik<br />

Mastereinheit/Master Unit (MEH/MU)<br />

gelenkorientierter Master oder „Free Flying Master“<br />

feste 1:1-Kinematik, Universalmaster-Kinematik (Indexing, Scaling)<br />

Mehrwertfunktionen (Force Feedback)<br />

Kontrolleinheit/Man Machine Interface (MMI)<br />

Funktionskontrolle und Steuerung, Monitoring<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.23 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS-Components<br />

Components: : 3D-Videoscope<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.24 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS-Components<br />

Components: Endoscopy Positioning Units „FIPS“ /„ROBOX“<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.25 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS-Components<br />

Components: „TISMIKA“ Work Units<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.26 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS-Components<br />

Components: : Master Units „HIT-Master“<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.27 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS-Components<br />

Components: Advanced Master Unit „TeSt“<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.28 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


ARTEMIS — Information Flows<br />

<br />

eigentliches Telemanipulator-Subsystem:<br />

Master Unit<br />

(MU)<br />

Control Information<br />

Work Unit<br />

(WU)<br />

<br />

Feedback Information<br />

Association Control/<br />

(Status/Tracking)<br />

Feedback<br />

Control Station<br />

(MMI)<br />

Control Information<br />

Feedback Information<br />

Audio/Video Information<br />

Kontroll-Subsystem:<br />

Endoscopy<br />

Positioning Unit<br />

(TU)<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.29 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


On a Long Way Towards <strong>ATM</strong>: <strong>ATM</strong> Events 1994 – 1999<br />

Tele Endoscopy Control over Kopernikus 10/1994<br />

Telekolloquium with Bill Gates 02/1996<br />

Virtual Computing <strong>Centre</strong> Karlsuhe 03/1996<br />

ANKA Initiation 07/1996<br />

IAI Video Collaboration Network 02/1997<br />

„Sommerakademie Kiel“ 08/1997<br />

IARP-Workshop Heidelberg 11/1997<br />

VOIP-Cooperation 06/1998<br />

MPOA-Installation at IAI 08/1998<br />

„Baden-Airport“ 09/1998<br />

<strong>ATM</strong>-Forum User Conference 10/1998<br />

MPOA-Interoperability Tests 06/1999<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.30 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

Teleendoscopy over Kopernikus 10/1994<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.31 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

Telekolloquium with Bill Gates 02/1996<br />

HP<br />

MMC<br />

Station<br />

TU-Berlin<br />

SUN<br />

<strong>ATM</strong>-Gateway<br />

NTI<br />

K-NET<br />

CODEC<br />

Gaede<br />

K-NET<br />

CODEC<br />

FORE<br />

Switch<br />

öffentliches<br />

<strong>ATM</strong>-Netz<br />

K-NET<br />

CODEC<br />

FZK<br />

HiLAN<br />

Switch<br />

Rechen-<br />

zentrum<br />

FORE<br />

Switch<br />

K-NET<br />

CODEC<br />

CISCO<br />

Switch<br />

Gerthsen<br />

DEC Alpha<br />

MMC<br />

Station<br />

DEC Alpha<br />

MMC<br />

Station<br />

SUN <strong>ATM</strong>-Gateway<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.32 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

Telekolloquium with Bill Gates 02/1996<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.33 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

„Virtual<br />

Computing <strong>Centre</strong>“ 03/1996<br />

0,221<br />

SGI - ONYX<br />

mit KISMET<br />

ROBOX<br />

Endoskop<br />

Raumkamera<br />

Armkamera<br />

LWL -<br />

Umsetzer<br />

PAL<br />

Monitor<br />

von<br />

X-Bar<br />

PAL<br />

PAL<br />

PAL<br />

NTSC<br />

SL1<br />

RS232<br />

38,4kb/s<br />

Monitor<br />

von<br />

CSV1<br />

Monitor<br />

von<br />

CSV6<br />

Beamer<br />

Kamera<br />

X<br />

/<br />

B<br />

A<br />

R<br />

PAL<br />

PAL<br />

NTSC<br />

NTSC<br />

Audio<br />

PAL<br />

Audio<br />

PAL<br />

Audio<br />

C<br />

S<br />

V<br />

1<br />

C<br />

S<br />

V<br />

5<br />

LWL -<br />

Umsetzer<br />

C<br />

S<br />

V<br />

3<br />

C<br />

S<br />

V<br />

4<br />

C<br />

S<br />

V<br />

7<br />

0,200;0,201;0,75<br />

0,220;0,221;0,75<br />

0,250<br />

0,251<br />

0,260<br />

0,261<br />

802.3<br />

COSY<br />

IAI<br />

0,200<br />

0,201<br />

0,220<br />

0,221<br />

0,270<br />

0,271<br />

0,280<br />

0,281<br />

(0,250)<br />

(0,251)<br />

(0,260)<br />

(0,261)<br />

0,250<br />

0,251<br />

0,75<br />

0,200<br />

0,201<br />

0,200<br />

0,201<br />

0,75<br />

0,260<br />

0,261<br />

COSY<br />

1<br />

HIK<br />

0,270<br />

0,271<br />

Cisco<br />

7000<br />

HIK<br />

COSY<br />

2<br />

HIK 0,200<br />

0,201<br />

0,220<br />

0,221<br />

0,280<br />

0,281<br />

(0,250) (0,260)<br />

(0,251) (0,261)<br />

0,271<br />

0,270<br />

0,250<br />

0,251<br />

0,75<br />

0,200<br />

0,201<br />

0,220<br />

0,221<br />

0,75<br />

0,260<br />

0,261<br />

0,280<br />

0,281<br />

ASX<br />

100<br />

RZ<br />

Cisco<br />

7500<br />

RZ<br />

0,270<br />

0,271<br />

0,280<br />

0,281<br />

0,75<br />

0,220<br />

0,200<br />

0,201<br />

0,75<br />

C<br />

S<br />

V<br />

2<br />

0,250<br />

C<br />

0,251<br />

S<br />

0,260<br />

V<br />

0,261<br />

6<br />

802.3<br />

C<br />

S<br />

V<br />

8<br />

NTSC<br />

SL2<br />

RS232<br />

38,4kb/s<br />

PAL<br />

PAL<br />

Audio<br />

PAL<br />

SGI -<br />

Indy<br />

PAL<br />

Audio<br />

PAL<br />

Audio<br />

Monitor<br />

v. CSV1<br />

Trainer<br />

Kamera<br />

Monitor<br />

ROBOX<br />

von CSV5<br />

für Robox-MMI<br />

u. Start Trainer<br />

Kamera<br />

Monitor<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.34 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

„Virtueller Spatenstich“ ANKA 07/1996<br />

Steuerdatenausgabe<br />

Audio/Video-<br />

Eingabe<br />

Audio/Video-<br />

Ausgabe<br />

Steuerdateneingabe<br />

RS232-<br />

Umsetzer<br />

RS232-<br />

Umsetzer<br />

Audio/Video-<strong>ATM</strong>-<br />

Coder-Decoder<br />

Audio/Video-<strong>ATM</strong>-<br />

Coder-Decoder<br />

155 mbit/s <strong>ATM</strong>-<br />

155 mbit/s<br />

Vermittlungsknoten<br />

Audio/Video-<strong>ATM</strong>-<br />

Coder-Decoder<br />

Audio/Video-<br />

Ausgabe<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.35 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

„Virtueller Spatenstich“ ANKA 07/1996<br />

Master-<br />

Spaten<br />

Saal-Regie<br />

A/V-PAL<br />

Großprojektion<br />

elektrisch!<br />

Micro-<br />

Controller<br />

SL1<br />

CSV-1<br />

RS232c (9,6kbps)<br />

A: 0,xC9<br />

V: 0,xC8<br />

D: 0,x4B<br />

GIGA-HIK2<br />

141.52.220.2<br />

1,x21<br />

1,x22<br />

1,xC8<br />

1,xC9<br />

1,x4B<br />

0,xC8<br />

0,xC9<br />

0,x4B<br />

0,x21<br />

0,x22<br />

Micro-<br />

Controller<br />

SL2<br />

CSV-2<br />

A: 0,xC9<br />

V: 0,xC8<br />

D: 0,x4B<br />

elektrisch!<br />

RS232c (9,6kbps)<br />

Manipul.:<br />

F I P S<br />

Kamera<br />

A/V-PAL<br />

Kontroll-<br />

Monitor<br />

RFC1577:<br />

out: 0,x22<br />

in: 0,x21<br />

10Base2 CSMA/CD<br />

MEGA-2<br />

141.52.144.21<br />

GIGA-SWH<br />

141.52.144.20<br />

VPI: 1<br />

ASX-100<br />

rz.uni-karlsruhe<br />

VPI: 1<br />

Siemens-CC<br />

DeTeAG<br />

GIGA-HIK1<br />

141.52.220.3<br />

Input-Select:<br />

V-Baustelle/<br />

V-EVE<br />

Multicast-Out:<br />

0,xC9 – 0,xC8<br />

A/V-Halle<br />

0,xC8<br />

0,xC9<br />

0,x21<br />

0,x22<br />

GIGA-IAI<br />

141.52.144.22<br />

A: 0,xC9<br />

V: 0,xC8<br />

RFC1577:<br />

out: 0,x21<br />

in: 0,x22<br />

MEGA-1<br />

141.52.144.23<br />

10Base2 CSMA/CD<br />

SGI-Indy<br />

Auswertung<br />

Datenhelm<br />

A/V<br />

X-Bar<br />

CSV-1<br />

Video-PAL<br />

SGI-Onyx<br />

"EVE"-<br />

Echtzeit-Simu.<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.36 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Videokollaborationsnetz IAI 02/1997<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

BelWü<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

DeTeAG<br />

<strong>ATM</strong>34/155<br />

Fore PH7000<br />

IAI<br />

100 Mbps<br />

FDDI<br />

Cisco 7500<br />

R-Ost 443<br />

100 Mbps<br />

FDDI<br />

Cisco 7000<br />

R-Mitte 442<br />

ASX-100<br />

RZ.UKA<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

B-Win<br />

<strong>ATM</strong>34<br />

FZK: <strong>ATM</strong>10<br />

Stereo-Audio<br />

PAL/NTSC<br />

in/out<br />

RS232c 1,5M<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

ISDN<br />

3x BRI<br />

CSV - 1<br />

+ SL1<br />

RAID-<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

Backup IAI/SK<br />

COSY<br />

HIK-1<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

1+2 Kameras<br />

Whiteboard<br />

Monitor<br />

WinApp<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

FV-VS HIT<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

ISDN<br />

ASX-200BX<br />

IAI<br />

PT<br />

Lv50<br />

PT<br />

Lv50<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

COSY<br />

HIK-2<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

1+2 Kameras<br />

Whiteboard<br />

Monitor<br />

WinApp<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

COSY<br />

IAI<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

FV-VS IAI<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

ISDN<br />

ISDN<br />

3x BRI<br />

CSV - 2<br />

+ SL2<br />

Stereo-Audio<br />

PAL/NTSC<br />

in/out<br />

RS232c 1,5M<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

PT<br />

Lv50<br />

1+2 Kameras<br />

Whiteboard<br />

Monitor<br />

WinApp<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.37 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Hybridsystem: H.320-Videokonferenz<br />

über <strong>ATM</strong><br />

CSV - 1<br />

+ SL1<br />

CSV - 2<br />

+ SL2<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

"Produktionsnetz" IAI<br />

Switch-Hub<br />

IAI<br />

100 Mbps<br />

FDDI<br />

Router B443<br />

COSY<br />

IAI<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

ASX-200BX<br />

IAI<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

PT<br />

Lv50<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

<strong>ATM</strong>155 (1,3 km)<br />

"<strong>ATM</strong>-Versuchsnetz" IAI<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

PT<br />

Lv50<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

FV-VS IAI<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

ISDN<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

100 Mbps<br />

FDDI<br />

Router B442<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

ASX-200BX<br />

HIK<br />

ISDN<br />

3x BRI<br />

<strong>ATM</strong>155 (ca. 15 km Singlemode)<br />

B-Win<br />

<strong>ATM</strong>34<br />

FZK: <strong>ATM</strong>10<br />

BelWü<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

ASX-100<br />

RZ.UKA<br />

DeTeAG<br />

<strong>ATM</strong>34/155<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.38 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

Telediagnostik „Sommerakademie Kiel“ 08/1997<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.39 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

Endoscopy Control via SNMP<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

SNMP-MIB<br />

für Endoskopführungssysteme<br />

Simultane Steuerung<br />

von beliebig vielen Sites<br />

in Konkurrenz über<br />

SNMP-GET und SNMP-SET<br />

SET<br />

Autorisierung über Community-String<br />

lokales Overriding<br />

Einfache Bedienoberfläche:<br />

als separates Window<br />

im Rahmen einer<br />

H.320-Konferenz<br />

[Dipl. David Rychen]<br />

mit integriertem Video<br />

in einem Web-Browser<br />

(JAVA-Servlet)<br />

[Dipl. Daniel Pamies-Arribas<br />

Arribas]<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.40 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

Virtuelles Symposium „IARP“ 11/1997<br />

PAL<br />

KOZ.DKFZ.HD<br />

Ton/Saalanlage<br />

Video-Beamer<br />

max. 640x480<br />

Audio<br />

Cinch<br />

Audio<br />

"Headset"<br />

Klinke<br />

3,5mm<br />

VGA<br />

RGB<br />

BNC<br />

VGA<br />

RGB<br />

BNC<br />

10Base2<br />

10Base2<br />

<strong>ATM</strong><br />

STM-1<br />

CSV-1<br />

IAI<br />

Live 50<br />

HIT<br />

<strong>ATM</strong><br />

25.6<br />

Mac-1<br />

Truppe<br />

10BaseX<br />

PC-1<br />

ARTEMIS<br />

10BaseX<br />

Router<br />

Telemanipulator<br />

PC-2<br />

ARTEMIS<br />

Audio<br />

V-Switch1000<br />

HIT<br />

Router<br />

10BaseX<br />

<strong>ATM</strong><br />

STM-1<br />

CSV-2<br />

IAI<br />

PAL<br />

PAL<br />

Video<br />

Switch<br />

<strong>ATM</strong><br />

STM-1<br />

B-WIN-Switch<br />

Uni-RZ.HD<br />

B-WIN<br />

Uni-RZ.HD Uni-RZ.KA<br />

HIK.FZK Live 50<br />

Mac-2<br />

Truppe<br />

Router<br />

PVP-Tunnel auf VPI 5 20 Mbps<br />

Fore ASX100<br />

Uni-RZ.KA<br />

Router<br />

Welt<br />

<strong>ATM</strong><br />

STM-1<br />

HiLAN COSY-GIGA<br />

HIK.FZK<br />

<strong>ATM</strong><br />

STM-1<br />

Fore ASX200BX<br />

IAI.FZK B445<br />

IAI-2<br />

H.320-384k<br />

Hirzinger DLR<br />

H.320-384k<br />

Lueth Berlin<br />

H.320-128k<br />

Rovetta Milano<br />

<strong>ATM</strong><br />

25.6<br />

H.320-384k<br />

Troccaz Grenoble<br />

<strong>ATM</strong><br />

STM-1<br />

COSY<br />

IAI<br />

CSV<br />

<strong>ATM</strong><br />

STM-1<br />

ISDN<br />

BRI<br />

<strong>ATM</strong><br />

STM-1<br />

V-Switch 1000<br />

IAI.FZK B691<br />

<strong>ATM</strong><br />

25.6<br />

V-Gate <strong>ATM</strong>/4BRI<br />

IAI.FZK<br />

ISDN Public<br />

Network<br />

<strong>ATM</strong><br />

25.6<br />

Live 50<br />

IAI-1<br />

IAI.FZK<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.41 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

VOIP-Cooperation<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.42 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Ethernet<br />

Ethernet<br />

Ethernet<br />

Ethernet<br />

Ethernet<br />

<strong>ATM</strong>-Events<br />

Events:<br />

High-Tech<br />

Tech-Region: FZK—Baden<br />

Baden-Airpark<br />

09/1998<br />

Grundgedanke:<br />

In der High-Tech-Region um <strong>Karlsruhe</strong><br />

kann es kein Problem sein, zwei MPOA-Netze<br />

über öffentliches WAN mit <strong>ATM</strong> zu koppeln,<br />

um Live-Video in hoher Qualität zu<br />

übertragen.<br />

IAI.FZK.DE<br />

Baden-Airport Söllingen<br />

Turm Wettersbach<br />

Turm Fremersberg<br />

Realisation:<br />

<strong>ATM</strong>-Verbindung scheitert an wenigen<br />

Metern LWL!<br />

Richtfunk als Alternative!<br />

IN KOOPERATION MIT:<br />

# ABB Gebäudetechnik Süd GmbH, <strong>Karlsruhe</strong><br />

# Baden Airpark GmbH, Söllingen<br />

# CONWARE Netzpartner GmbH, <strong>Karlsruhe</strong><br />

# Deutsche Telekom AG, Stuttgart<br />

# EBI Computer, <strong>Karlsruhe</strong><br />

# Mitsubishi Electronics<br />

# NEWBRIDGE Networks GmbH, München<br />

# NOVA Network GmbH, Ettlingen<br />

# Videor Technical Services GmbH, Rödermark<br />

Institut für Angewandte Inform atik<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> <strong>Neck</strong><br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.43 (21/02/08)<br />

IAI<br />

Showeffekt:<br />

In der High-Tech-Region um <strong>Karlsruhe</strong><br />

ziehen bei Bedarf auch Konkurrenten<br />

gemeinsam an einem Strang!<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Institute for Applied Informatics<br />

Head: Prof. Dr.-Ing. habil. Georg Bretthauer (MACH-UNI-KA)<br />

5 Departments:<br />

Mikrosystem-Informatik — Dr. H. Eggert<br />

Umweltinformatik — Dr. A. Jaeschke<br />

Industrielle Handhabungssysteme — Dr. H. Haffner<br />

Steuerungssysteme u. Kommunikation — Dr. E. Holler<br />

Mathematische Modelle — Dr. E. Gabowitsch<br />

Staff:<br />

ca. 70 persons (12/1998):<br />

40 scientists, 10 engineers, 10 PhD students<br />

Projects:<br />

ca. 20 interdiszipl. projects in the research areas:<br />

Umwelt, Mikrosystemtechnik, Medizintechnik, Energie:<br />

AlfaWeb, AROBIS, DARIF, ELAN, INPRO, KARO, MELINDA, WISA,<br />

TPAS, XUMA, COSMOS, ELMAS, LIDES, LIMES, MSB, MIDAS,<br />

SIMOT, PRAXIS, SINUS, ARTEMIS, 3D-VIDEO, TESUS, KISMET,<br />

SOMBRERO, OSCAR, EDITH, POMOS, ...<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.44 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Second Ethernet Installation in Germany at the IAI<br />

1983/84: Eines der ersten „Ethernets“ in<br />

Deutschland am IAI<br />

4 Segmente „gelbes Kabel“ 10Base5 Koax<br />

2 Segmente 10Base2 Koax<br />

zentraler Sternkoppler im KG (trp. Bridge)<br />

≥ 110 AUI Anschlüsse<br />

Endgeräte (09/1993): ∑ 126<br />

Sun — SunOS/Solaris 45<br />

DEC Vax — VMS und Ultrix 12<br />

Silicon Graphics — IRIX 5<br />

PC — MS-DOS/WINDOWS/RMX 48<br />

Xerox — ViewPoint 6<br />

Exoten 10<br />

Protokolle:<br />

TCP/UDP - IP<br />

DecNet/LAT<br />

NetBEUI und IPX/SPX<br />

XNS<br />

OSI-TP4<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.45 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IAI-Network<br />

Network: Shortcomings After 10 Years<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

1993/94: Überlastung der alten Segmente<br />

Studie über Erhöhung des Durchsatzes<br />

Pläne für Projekte mit garantierter Dienstgüte<br />

Netzerweiterung alternativ auf Basis:<br />

strukturierter Verkabelung in UTP-C5<br />

sternförmiger Verkabelung in UTP-C5<br />

sternförmiger Verkabelung in LWL Multimode 50/125µ<br />

Realisierung der LWL-Variante in 1994/95:<br />

144 Dosen (SC) in 96 Räumen<br />

zentrales Patchfeld im Serverraum 004<br />

davon im Stand 08/1998 belegt: 56<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.46 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Possibilities for Internetworking<br />

Kopplungsziele:<br />

Erweiterung über Maxima der<br />

Länge oder der Anschlußanzahl<br />

Erhöhung des Durchsatzes durch<br />

Verringerung an Kollisionen<br />

Abschottung<br />

Zwischensystem-Varianten:<br />

Repeater<br />

Brücken/Bridges<br />

Transparent Bridges<br />

Source Routing Bridges<br />

Remote Bridges<br />

Layer-2-Switches<br />

Router<br />

IP-Router<br />

Multiprotokoll-Router<br />

Gateways<br />

7—Applic.<br />

6—Present.<br />

5—Session<br />

4—Transp.<br />

3—Network<br />

2—Datalink<br />

1—Physical<br />

Kontrollinstanzen<br />

2—Datalink<br />

1—Physical<br />

V<br />

Bridge<br />

7—Applic.<br />

6—Present.<br />

5—Session<br />

4—Transp.<br />

2—Datalink<br />

1—Physical<br />

3—Network<br />

2—Datalink<br />

1—Physical<br />

7—Applic.<br />

6—Present.<br />

5—Session<br />

4—Transp.<br />

3—Network<br />

2—Datalink<br />

1—Physical<br />

3—Network<br />

2—Datalink<br />

1—Physical<br />

7—Applic.<br />

6—Present.<br />

5—Session<br />

4—Transp.<br />

3—Network<br />

2—Datalink<br />

1—Physical<br />

Kontrollinstanzen<br />

V<br />

3—Network<br />

2—Datalink<br />

1—Physical<br />

protokollgebundener<br />

Router<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.47 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Enhancement of IAI Inhouse Network — Phase 1<br />

Zentrale aktive Komponente:<br />

Multiprotokoll-Hub<br />

Layer-2-Switching — Transparent Bridge<br />

Layer-3-Routing — Multiprotokollfunktionalität<br />

Hub-Konzept:<br />

Konzentration von Endsystemanschlüssen<br />

prinzipieller Aufbau aus<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Chassis mit Power Supplies<br />

Backplane<br />

Management-/Control-Moduln<br />

Anschlußmoduln<br />

☺ Vorteile:<br />

collapsed Network, zentrales Management,<br />

Strukturierbarkeit des Netzes<br />

Nachteile:<br />

Single Point of Failure,<br />

Skalierbarkeit von Backplane und Netmods<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.48 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Enhancement of IAI Inhouse Network — Phase 1<br />

1-KG:21, 2-EG:20, 3-1OG:29, 4-2OG:25,<br />

5-004.6:2, 6-211.1:0 →∑: 97 (0)<br />

7-002D:4, 8-004.8:1, 9-004.9:1, 10-002C.1:4,<br />

11-309.1:2, 12-202.1:4, 13-206.1:3,<br />

14-208.1:3, 15-104.1:4, 16-308.1:2 →∑: 28 (2)<br />

17-115.1:1, 18-102.1:4, 19-117.1:1,<br />

20-111.1:1, 21-109.1:1, 22-107.1:1,<br />

23-103.1:1, 24-135.1:1, 25-312.1:2,<br />

26-203.1:2 →∑: 15 (7)<br />

27-004.3:1, 28-004.4:3, 29-324.1:1,<br />

30-004.10:1, 31-216.1:3, 32-310.1:1,<br />

33-202.3:5, 34-218.1:1, 35-004R:4,<br />

36-220.1:1 →∑: 21 (6)<br />

37-FDDI-DAS<br />

38-004D:1, 39-004D:1, 40-004R:11,<br />

41-004D:1, 42-004D:1, 43-004D:1 →∑: 16 (5)<br />

44-233.1:1, 45-237.1:1, 46-306.1:3,<br />

47-004R:3, 48-314.2:6, 49-002I.1:4,<br />

50-304.1:1, 51-004.2:6, 52-333.1:0,<br />

53-105.1:2 →∑: 27 (3)<br />

Endgeräte insgesamt: 204 (23)<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.49 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Interworking? Videokollaborationsnetz IAI 02/1997<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

Ux-Server<br />

BelWü<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

DeTeAG<br />

<strong>ATM</strong>34/155<br />

Fore PH7000<br />

IAI<br />

100 Mbps<br />

FDDI<br />

Cisco 7500<br />

R-Ost 443<br />

100 Mbps<br />

FDDI<br />

Cisco 7000<br />

R-Mitte 442<br />

ASX-100<br />

RZ.UKA<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

B-Win<br />

<strong>ATM</strong>34<br />

FZK: <strong>ATM</strong>10<br />

Stereo-Audio<br />

PAL/NTSC<br />

in/out<br />

RS232c 1,5M<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

ISDN<br />

3x BRI<br />

CSV - 1<br />

+ SL1<br />

RAID-<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

Backup IAI/SK<br />

COSY<br />

HIK-1<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

1+2 Kameras<br />

Whiteboard<br />

Monitor<br />

WinApp<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

FV-VS HIT<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

ISDN<br />

ASX-200BX<br />

IAI<br />

PT<br />

Lv50<br />

PT<br />

Lv50<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

COSY<br />

HIK-2<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

1+2 Kameras<br />

Whiteboard<br />

Monitor<br />

WinApp<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

COSY<br />

IAI<br />

<strong>ATM</strong>155<br />

FV-VS IAI<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

ISDN<br />

ISDN<br />

3x BRI<br />

CSV - 2<br />

+ SL2<br />

Stereo-Audio<br />

PAL/NTSC<br />

in/out<br />

RS232c 1,5M<br />

<strong>ATM</strong>25<br />

PT<br />

Lv50<br />

1+2 Kameras<br />

Whiteboard<br />

Monitor<br />

WinApp<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.50 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Integration of <strong>ATM</strong>-Island and Switched In House Network of IAI<br />

CSV<br />

iaisgi6<br />

V-Gate<br />

CSV<br />

E<br />

LES<br />

LECS<br />

BUS<br />

Rp<br />

R<br />

V-Gate<br />

R<br />

Welt<br />

IP und <strong>ATM</strong><br />

IP-Subnet<br />

IAI<br />

IP-Subnetting<br />

am IAI:<br />

vier Class-C-Subnetze<br />

141.52.44.y 0010.1100<br />

141.52.45.y‘ 0010.1101<br />

141.52.46.y‘‘ 0010.1110 —Hub ↔ R<br />

141.52.47.y‘‘‘ 0010.1111 — DECNet<br />

Verflachung über Subnetzmaske:<br />

255.255.254.0 1111.1110<br />

255.255.252.0 1111.1100<br />

unsystematische Vergabe von IP<br />

an Endsysteme in den Subnetzen 44/45<br />

Besonderheit:<br />

Anbindung einer <strong>ATM</strong>-Insel<br />

native <strong>ATM</strong>-Dienste über PVC<br />

Tunneling über PVP<br />

Integration einer LANE-1.0-Insel<br />

Besonderheit: VTOA und „Voice over IP“<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.51 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IAI Network Enhancement — Goals for Phase II<br />

Alle laufenden Anwendungen verwenden IP —<br />

nicht IP-Anwendungen sind ausgeprägt lokal<br />

<br />

IP-Anwendungen müssen auf Abruf jedem zugänglich sein,<br />

d.h. geroutete Any-to-Any-Connectivity ist ein Muß<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Für künftiges Wachstum müssen<br />

Backbone und Routerleistung skalierbar sein<br />

Switched Ethernet bis zum Desktop ist die<br />

klar eingeschlagene Richtung<br />

Quality of Service für zeitkritische Anwendungen<br />

Routing Dienste für subnetzübergreifenden Verkehr<br />

Store and forward Router Verzögerungen sind nicht tolerierbar<br />

Dynamische Konfiguration (adds, moves and changes)<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.52 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IAI Network Enhancement — Requirements for Phase II<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Erhöhung hung der Skalierbarkeit und der Verfügbarkeit<br />

Abwendung vom Hub-Prinzip<br />

Einsatz von <strong>ATM</strong> als Koppelnetz<br />

lokale Segmentierung, Abschottung<br />

Abbildung der Abteilungsstrukturen auf die Netzhierarchie<br />

Optimierung der Datenflüsse in den Arbeitsgruppen<br />

durch lokale Begrenzung<br />

weitestgehende Verringerung von Broadcasts<br />

globale Abschottung<br />

Entlastung des Backbone-Verkehrs<br />

entsprechend der Verkehrscharakteristik des Instituts<br />

direkter <strong>ATM</strong>-Zugang zu B-WIN, BelWue und T-<strong>ATM</strong><br />

Optimierung des Managements<br />

P2P-Anbindung von Endsystemen<br />

Verkehrsmanagement, Konfigurationsverwaltung<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.53 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IAI Network Enhancement — Phase II: LANE vs MPOA<br />

Alternative LANE / Bridging<br />

Skalierbarkeit:<br />

Abwendung vom Hub-Prinzip:<br />

Kopplung über <strong>ATM</strong>:<br />

lokale Segmentierung, Abschottung:<br />

Abbildung Abteilungsstruktur:<br />

Optimierung Arbeitsgruppen:<br />

Verringerung Broadcasts:<br />

Protokoll-Filterung:<br />

One-Armed-Router Bottleneck!<br />

globale Abschottung:<br />

Entlastung Backbone:<br />

native <strong>ATM</strong>, PVC/PVP:<br />

<br />

Management:<br />

P2P-Endsysteme<br />

Konfigurationsverwaltung:<br />

☺<br />

☺<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

☺<br />

☺<br />

☺<br />

<br />

Alternative MPOA / Routing<br />

Skalierbarkeit:<br />

Abwendung vom Hub-Prinzip:<br />

Kopplung über <strong>ATM</strong>:<br />

lokale Segmentierung, Abschottung:<br />

Abbildung Abteilungsstruktur:<br />

Optimierung Arbeitsgruppen:<br />

Verringerung Broadcasts:<br />

Protokoll-Filterung:<br />

Short-Cut-Routing!<br />

globale Abschottung:<br />

Entlastung Backbone:<br />

native <strong>ATM</strong>, PVC/PVP:<br />

Umsetzung MPOA ⇔ LANE:<br />

Management:<br />

P2P-Endsysteme<br />

DAA-geeignete Konfiguration!<br />

☺<br />

☺<br />

☺<br />

<br />

☺<br />

☺<br />

☺<br />

☺<br />

☺<br />

<br />

☺<br />

☺<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.54 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IAI Network Enhancement — Implementation of Phase II with MPOA<br />

LES<br />

LECS<br />

BUS<br />

Ridge Edge Device<br />

Ridge Edge Device<br />

R<br />

R<br />

IAI-alt<br />

<strong>ATM</strong> Switch<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

NIC<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

NIC<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

NIC<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

NIC<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

NIC<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

NIC<br />

E<br />

Rp<br />

Route Server<br />

<strong>ATM</strong>-<br />

NIC<br />

Welt<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.55 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IAI Network Enhancement —Phase II: MPOA „Homework“<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Realisierung mit Kupfer-Ports und separate Umsetzung auf LWL<br />

Wohlüberlegtes Auflegen der Benutzer auf die Edge-Devices<br />

Routing oder doch nur Bridging?<br />

Neuvergabe der IP-Nummern mit einer erweiterten Subnetz-Maske!<br />

LLLL LLLL.LLLL LLLL.LLLL LLLL.LL00 0000 (255.255.255.192)<br />

Routing über Bits 2 0 des C-Bytes und 2 7 und 2 6 des D-Bytes, etwa:<br />

L000 LL0L.00LL 0L00.00L0 LL00.0000 0000 (141. 52. 44. 0) IL<br />

L000 LL0L.00LL 0L00.00L0 LL00.0L00 0000 (141. 52. 44. 64) MI<br />

L000 LL0L.00LL 0L00.00L0 LL00.L000 0000 (141. 52. 44.128) UI<br />

L000 LL0L.00LL 0L00.00L0 LL00.LL00 0000 (141. 52. 44.192) Infra<br />

L000 LL0L.00LL 0L00.00L0 LL0L.0000 0000 (141. 52. 45. 0) IS<br />

L000 LL0L.00LL 0L00.00L0 LL0L.0L00 0000 (141. 52. 45. 64) altes Netz<br />

L000 LL0L.00LL 0L00.00L0 LL0L.L000 0000 (141. 52. 45.128) SK<br />

L000 LL0L.00LL 0L00.00L0 LL0L.LL00 0000 (141. 52. 45.192) Infra<br />

Bottleneck im Serverbereich? / Zu wenig Dosen im LWL-Anschlußbereich?<br />

Interworking-Bottlenecks: Ankopplung „Altes Netz“, Anbindung Backbone<br />

Redundanz und Sicherung der Verfügbarkeit<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.56 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IP-Interworking Interworking of FZK 1996 – 1999<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

FZK: IP-Netz „Class-B“ — 141.52.x.y<br />

Koppelnetz:<br />

FDDI-Doppelring<br />

Prinzip: Tunneling/Remote-<br />

Bridging,<br />

keine Endsysteme im Backbone<br />

Backbone:<br />

≥ 5 Backbone-Router „Cisco 7x00“<br />

ausschließlich IP<br />

(noch nicht ganz durchsetzbar)<br />

statisches Routing, RIP<br />

Subnetting über Class-C-Maske<br />

Anschlußbereich zu den Instituten:<br />

hierarchische Hub-Kopplung<br />

≥ 15 Multiprotokoll-Hubs<br />

„Fore PowerHub 7000“<br />

Layer-2-Switches<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

Hub<br />

IP-Subnetz<br />

Hub<br />

Hub<br />

Hub<br />

Rz.Uni-KA<br />

und Rest der Welt<br />

R<br />

IP-Subnetz<br />

R<br />

R<br />

STM-1<br />

R<br />

Back-<br />

bone<br />

R<br />

L2-Sw.<br />

R<br />

R<br />

IP-Subnetz<br />

R<br />

Hub<br />

Hub<br />

L2-Sw.<br />

Hub<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.57 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IP-Interworking Interworking of FZK 1999: LANE and Multihomed Edgedevices<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

FZK: IP-Netz „Class-B“ — 141.52.x.y<br />

Koppelnetz:<br />

<strong>ATM</strong> mehrfach vermascht<br />

Prinzip: LANE, MPOA,<br />

keine Endsysteme im Backbone<br />

Backbone:<br />

≥ 3 Backbone-<strong>ATM</strong>-Switches<br />

und (Fast-)Ethernet-Edgedevices<br />

Subnetting über Class-C-Maske<br />

Anschlußbereich zu den Instituten:<br />

hierarchische Hub-Kopplung<br />

≥ 15 Multiprotokoll-Hubs als<br />

Edge-Devices<br />

Layer-2-Switches<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

Hub<br />

IP-Subnetz<br />

Hub<br />

Hub<br />

Hub<br />

R<br />

IP-Subnetz<br />

Rz.Uni-KA<br />

und Rest der Welt<br />

R<br />

R<br />

STM-1<br />

R<br />

R<br />

L2-Sw.<br />

R<br />

R<br />

IP-Subnetz<br />

R<br />

Hub<br />

Hub<br />

L2-Sw.<br />

Hub<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.58 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


IP-Interworking Interworking of FZK 2000: Gigabit-Ethernet<br />

?!?<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

FZK: IP-Netz „Class-B“ — 141.52.x.y<br />

Koppelnetz:<br />

GIGABIT ETHERNET<br />

Prinzip:<br />

CONVENTIONAL ROUTING!<br />

keine Endsysteme im Backbone<br />

Backbone:<br />

≥ 5 Backbone-Gigabit-Switches<br />

und (Fast-)Ethernet-Switches<br />

Subnetting über Class-C-Maske<br />

Anschlußbereich zu den Instituten:<br />

hierarchische Hub-Kopplung<br />

≥ 15 Multiprotokoll-Hubs als<br />

Edge-Devices<br />

Layer-2-Switches<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

Hub<br />

IP-Subnetz<br />

Hub<br />

Hub<br />

Hub<br />

R<br />

IP-Subnetz<br />

Rz.Uni-KA<br />

und Rest der Welt<br />

R<br />

R<br />

STM-1<br />

R<br />

R<br />

L2-Sw.<br />

R<br />

R<br />

IP-Subnetz<br />

R<br />

Hub<br />

Hub<br />

L2-Sw.<br />

Hub<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

IP-Subnetz<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.59 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Conclusions<br />

<strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong> is a good place for testing network solutions<br />

due to it‘s IT infrastructure of about 8000 workstations<br />

due to it‘s neighbourhood to the University of <strong>Karlsruhe</strong><br />

due to it‘s role in the German <strong>Research</strong> Network WIN<br />

Medical applications of FZK are excellent candidates<br />

for „<strong>ATM</strong> Killer Applications“<br />

Thereiswideexperiencewith<strong>ATM</strong><br />

in local applications<br />

in mid range applications<br />

BUT —<br />

unfortunately for the majority of users <strong>ATM</strong> has some drawbacks:<br />

QoS is not needed<br />

Gigabit Ethernet seems to be a more familiar technique<br />

Gigabit Ethernet seems to be cheaper<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.60 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Conclusions<br />

Final Question:<br />

How can we<br />

better promote<br />

<strong>ATM</strong>-Technology<br />

Technology?<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.61 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>


Thank you very much<br />

for your attention!<br />

Further information:<br />

<br />

<br />

http://www.iai.fzk.de/~neck<br />

mailto: torsten.neck@ftu.fzk.de<br />

<strong>ATM</strong>-Forum EMAC-Meeting, Meeting, Frankfurt, October 29, 1999<br />

„<strong>ATM</strong>-<strong>Networking</strong><br />

at the <strong>Karlsruhe</strong> <strong>Research</strong> <strong>Centre</strong>“ —<strong>ATM</strong>F-EMAC.62 (21/02/08)<br />

Forschungszentrum <strong>Karlsruhe</strong><br />

Technik und Umwelt<br />

Fortbildungszentrum Technik u. Umwelt<br />

Dipl.-Inform. <strong>Torsten</strong> E. <strong>Neck</strong>

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