Datenströme, welche auf Multimediaanwendungen zurückzuführen sind, gewinnen im Internet zunehmend an Bedeutung. Eine wichtige Eigenschaft solcher Datenströme ist, dass sie eine gewisse Dienstgüte erfordern. Dem wurde in der Forschung bereits Rechnung getragen. Ein Aspekt der hierbei jedoch vernachlässigt wurde, ist die Entwicklung geeigneter Methoden zur Modellierung, die Analyse und Entwurf von Kommunikationsnetzen mit Dienstgüte erfordernden Datenströmen erleichtern. Daher ist die Vision hinter dieser Dissertation die Entwicklung eines universellen Modells für Dienstgüte im Internet. Der Nutzen eines solchen Modells wird bei der Betrachtung anderer Gebiete ersichtlich: das lineare, zeitinvariante Modell im Rahmen der klassischen Systemtheorie ist weit verbreitet bei der Analyse von Fragestellungen der Nachrichten- und Regelungstechnik. In dieser Dissertation werden einige Beiträge zur Entwicklung eines solchen universellen Modells gegeben. Grundstein ist hierbei der Netzwerkkalkül (engl. Network Calculus). Der Netzwerkkalkül ist eine Systemtheorie für deterministische Warteschlangen und wurde in den 1990er Jahren entwickelt. Die zu Grunde liegende Idee ist, dass deterministische Dienstgütegarantien durch Verkehrsregulierung, Scheduling und Zugangskontrolle gegeben werden können. Des Weiteren baut diese Arbeit auf Elemente der System- und Warteschlangentheorie, welche seit jeher bei der Modellierung von Datenströmen im Internet eingesetzt wird. Die Hauptmerkmale des angestrebten Modells sind, dass sie Einblick in die relevanten Charakteristiken bieten, möglichst vielfältig anwendbar sind und einfach zu verwenden sind. Die neueren Entwicklungen des Netzwerkkalküls, welche diese Punkte adressieren, sind erläutert. Hierzu zählen unter anderem der stochastische Netzwerkkalkül und Transformationen. Eine Analyse im Rahmen des Netzwerkkalküls ist für dynamisch rekonfigurierbare Netze durchgeführt. Zunächst wird die Netzwerkarchitektur, welche bei optischen Netzen vorzufinden ist, erläutert. Die entscheidende Eigenschaft solcher Netze ist, dass die Paketweiterleitung nicht nur durch die Wegefindung, sondern auch durch die Rekonfigurationen beeinflusst wird. Es wird gezeigt, wie verschiedene Rekonfigurationsverfahren als Funktionen des Netzwerkkalküls beschrieben werden können, welche eine Dienstgüteanalyse ermöglichen. Der nächste Beitrag ist die Entwicklung und Bereitstellung einer Transformation für den Netzwerkkalkül. Mit Hilfe der Transformation kann die Mini-Plus Faltung, welche eine wichtige Operation des Netzwerkkalküls ist, graphisch dargestellt und intuitiv veranschaulicht werden. Basierend auf dieser Transformation werden Sätze hergeleitet, welche die Berechnung der Mini-Plus Faltung erleichtern. Diese Sätze werden auf den Netzwerkentwurf durch Dienstkurven angewendet, wobei das Hauptaugenmerk auf Schedulern liegt, bei denen die Bandbreite und Verzögerung entkoppelt sind. Des Weiteren werden Netzwerkkalkül und Wartenschlangentheorie zusammengebracht. Während der Netzwerkkalkül die Berechnung des ungünstigsten Falles ermöglicht, behandelt die Warteschlangentheorie meist Durchschnittsverhalten. Es wird untersucht, ob durch eine Kombination die Vorteile beider Modelle ausgeschöpft werden können. Abschliessend werden die erzielten Ergebnisse und einige Konklusionen dargestellt. | German |