Laufende Projekte
Integrated Sensing and Communication: Is This a Key Enabler for Resilience by Design in Future Communication Systems?
| Projektverantwortlicher: | |
| Förderung: | DFG (Schwerpunktpogramm SPP 2378 Phase II) |
| Laufzeit: | January 2026 - December 2028 |
| Webseite: | https://www.resilient-worlds.org |
Gemeinsames Projekt mit der TU München (Prof. Holger Boche) im Rahmen des Schwerpunktpogramms SPP 2378/2 - Resilient Worlds Phase II.
Dieses Forschungsprojekt hat zum Ziel, resiliente und sichere Integrated-Sensing-and-Communication-Systeme (ISAC-Systeme) zu entwickeln, die in der Lage sind, feindlichen Störangriffen standzuhalten. Das Projekt verfolgt drei Hauptziele und ist in vier miteinander verbundene Arbeitspakete unterteilt, die theoretische Modellierung, praktische Implementierung und Optimierung für reale Anwendungen umfassen. Das erste Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung informationstheoretischer Grundlagen für die Resilienz in ISAC-Systemen unter feindlichen Störangriffen. Dies umfasst die Erstellung von Kanal- und Quellenmodellen für sichere ISAC-Systeme, die sowohl die Sensingaufgabe, Störangriffe sowie Abhörbedrohungen berücksichtigen. Dadurch sollen wichtige Erkenntnisse gewonnen werden, wie die Integration von Sensorik und Kommunikation die Systemresilienz und Systemsicherheit stärken kann, um die Entwicklung von Kommunikationssystemen zu ermöglichen, die robust gegenüber feindlicher Interferenz sind. Das zweite Ziel besteht darin, ausgewählte Strategien zum Erreichen der Resilienz, die aus dem ersten Ziel abgeleitet wurden, umzusetzen und ihre Leistung in realen Umgebungen zu evaluieren. Dies umfasst die Entwicklung eines Hardware-Demonstrators, der die vorgeschlagenen Lösungsansätze veranschaulicht, sowie die Bewertung ihrer Wirksamkeit und Robustheit gegenüber verschiedenen Störtaktiken unter realen Bedingungen. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten beiden Ziele besteht das dritte Ziel darin, ganzheitliche Designprinzipien für resiliente ISAC-Systeme abzuleiten. Dies umfasst die Analyse der entscheidenden Rolle der Sensorikfunktionalität bei der Erkennung und Charakterisierung von Störangriffen sowie beim Ergreifen von Gegenmaßnahmen gegen solche Angriffe. Das Ziel umfasst ebenfalls die Bewertung des Potenzials von KI-basierten Ansätzen zur Verbesserung dieser Detektions- und Mitigationsaufgaben. Vielversprechende Lösungen, die während dieses Prozesses identifiziert werden, sollen für Patentanmeldungen in Betracht gezogen werden. Das finale Ergebnis dieses Projekts ist ein robustes, sicheres und für den praktischen Einsatz geeignetes ISAC-Systemdesign, mit einem Schwerpunkt auf Resilienz, Sicherheit und Effizienz in feindlichen Umgebungen.
Automatisierte Verifikation von Resilienz und Resilience by Design
| Projektverantwortlicher: | |
| Förderung: | DFG (Schwerpunktpogramm SPP 2378) |
| Laufzeit: | October 2023 - September 2026 |
| Webseite: | https://www.resilient-worlds.org |
Gemeinsames Projekt mit der TU München (Prof. Holger Boche) im Rahmen des Schwerpunktpogramms SPP 2378/1 - Resilient Worlds.
Die automatisierte Verifikation von Resilienz und Vertrauenswürdigkeit sowie Resilience by Design wurden als zentrale Herausforderungen für die 6. Generation (6G) von Mobilfunksystemen identifiziert. In diesem Projekt werden diese Fragestellungen adressiert, indem informations- und codierungstheoretische Grundlagen für die Kommunikation unter feindlichen Jamming-Angriffen entwickelt werden; insbesondere für praxisrelevante Kanalmodelle. Die automatisierte Verifikation wird dann aus fundamentaler, algorithmischer Sicht analysiert. Dazu wird das Konzept der Turing-Maschinen verwendet, das die grundlegenden Leistungsgrenzen heutiger digitaler Hardware-Plattformen aufzeigt. Neuromorphic Computing hat ein enormes Potenzial, die Grenzen heutiger digitaler Hardware zu überwinden, und dementsprechend werden auch die Fragen der automatisierten Verifikation von Resilienz und Vertrauenswürdigkeit sowie Resilience by Design für solche leistungsstarken Rechenmodelle untersucht. Dies wird insbesondere durch die erheblichen Fortschritte im Hardwaredesign für Neuromorphic Computing motiviert, die in letzter Zeit erzielt wurden. Abschließend werden Designregeln und Einsichten für Resilience by Design entwickelt. Dazu werden zusätzliche Koordinationsressourcen bei den Benutzern innerhalb des Kommunikationssystems angenommen und untersucht, wie diese genutzt werden können, um das System direkt auf der physikalischen Schicht robust und resilient zu entwerfen.
Effektive Leistungsevaluation sicherer Kommunikations- und Identifikationssysteme
| Projektverantwortlicher: | |
| Förderung: | DFG |
| Laufzeit: | October 2022 - June 2026 |
Gemeinsames Projekt mit der TU München (Prof. Holger Boche).
Zusammenfassung: Moderne Kommunikationssysteme müssen vordefinierte Anforderungen an die spektrale Effizienz und die Sicherheit erfüllen. Physical Layer Security ist ein Konzept, das beide Anforderungen vereint und sie mit entropischen Größen in Verbindung setzt. In diesem Projekt wird ein auf Turing Maschinen basierendes Framework entwickelt, um die Frage zu beantworten, ob ein Kommunikationssystem solche Anforderungen erfüllt oder nicht. Es ist bekannt, dass die Klasse der Turing-lösbaren Probleme mit der Klasse der algorithmisch lösbaren Probleme übereinstimmt, so dass dieses Framework die theoretische Grundlage für eine effektive Verifikation solcher Leistungsanforderungen liefert. Ein Hauptproblem hier ist, zu entscheiden, ob die Performancefunktionen, insbesondere die (Kanal-)Kapazitäten, aber auch tatsächliche Code-Konstruktionen von relevanten Kommunikationsszenarien, insbesondere solche mit Sicherheitsanforderungen und aktiven Jammern, Turing-berechenbar sind. Dies ist eine notwendige Voraussetzung dafür, dass die entsprechenden Kommunikationsprotokolle effektiv verifizierbar sind. In diesem Projekt werden verschiedene Szenarien einschließlich des Wiretap Kanals und des Wiretap Kanals mit aktivem Jammer untersucht. Diese werden zuerst für sichere Kommunikation oder sichere Identifikation untersucht. Abschließend wird ein ganzheitliches System entwickelt und analysiert, das diese verschiedenen Aufgaben gleichzeitig auf der physikalischen Schicht integriert.