Browsing by Author "Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat.)"

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Open Access
Control algorithms for mobile agents
(1999) Baumann, Joachim; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat.)
In dieser Abhandlung werden verschiedene Kontrollmechanismen für mobile Agenten vorgeschlagen. Kontrollmechanismen werden sowohl für das Auffinden als auch für die Terminierung und Waisenerkennung von mobilen Agenten verwendet. Wir beginnen mit der Diskussion von Kontrollmechanismen, die spezifisch für den Einsatz im Bereich der mobilen Agenten entworfen wurden und dementsprechend die Eigentümlichkeiten des Paradigmas in Betracht ziehen. Das Energiekonzept wird präsentiert, das Waisenerkennung für mobile Agenten unterstützt. Dann wird das Pfadkonzept diskutiert, das in einer Variante im Bereich der verteilten Systeme verwendet wird, um mobile Objekte zu finden. Das dritte vorgestellte Konzept ist das Schattenkonzept. Dies Konzept unterstützt Auffinden, Terminierung und Waisenerkennung für mobile Agenten. Es erreicht dies durch eine Kombination von Energie- und Pfadkonzept auf eine Weise, die die Autonomie der Agenten wenig beschränkt, geringe Kommunikationskosten nach sich zieht, und überdies hervorragende Fehlertoleranzeigenschaften aufweist. Für jedes der Konzepte wird die Fehlertoleranz und die Nachrichtenkomplexität diskutiert. Im Bereich der verteilten Algorithmen sind Mechanismen entwickelt worden, die vergleichbare Probleme lösen. Es wurde gezeigt, daß zwei bedeutende Klassen, Terminierungsalgorithmen und Algorithmen für verteilte Garbage Collection, äquivalent sind. Transformationen, die die Konvertierung von Algorithmen einer der beiden Klassen in Kontrollalgorithmen für mobile Agenten erlauben würden, könnten den Zugriff auf eine große Menge von Algorithmen für die Kontrolle von mobilen Agenten ermöglichen. Allerdings sind die Fehlermodelle der verschiedenen Bereiche so grundsätzlich unterschiedlich, daß die direkte Verwendung unmöglich ist. Wir zeigen deshalb mit Hilfe von Transformationen, daß alle Prinzipien von transformierten Algorithmen auch in den Algorithmen zu finden sind, die explizit für mobile Agenten entworfen wurden.
Open Access
Quality-aware coordination in public sensing
(2013) Weinschrott, Harald; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat.)
The evolution and proliferation of mobile sensing platforms such as mobile phones, enables services that analyze and adjust to the state of the real world. Billions of mobile phones around the globe seamlessly integrated into our life enable the vision of public sensing, i.e., monitoring and detecting a variety of physical phenomena by continuously collecting an abundance of sensor data. To exploit the enormous sensing capabilities, sensing may not interfere with normal operation of mobile phones. Furthermore, since mobile phones are battery powered, sensor data collection needs to be energy efficient and, thus, limited to the required data. Therefore, this dissertation presents a public sensing approach that opportunistically collects sensor data. To specify and assess the quality of the data, spatial and temporal coverage metrics are devised. Virtual sensors are introduced as a data-centric abstraction to cope with the dynamic availability of mobile phones by decoupling applications from physical devices. More precisely, this dissertation addresses three major classes of virtual sensors that allow applications to request sensor data intuitively based on spatial, temporal, and quality requirements. For each of the three classes of virtual sensors, this dissertation presents centralized and distributed algorithms for the selection and coordination of mobile phones according to the sensing requirements, while minimizing the energy consumption. In order to cope with the varying availability of physical sensors, the dissertation shows how to monitor the progress of sensing and how to adapt sensing to changes of movement. Moreover, this dissertation shows how to adapt the coordination mechanisms to the density of participating devices. As a basis for the coordination algorithms, this dissertation presents basic group communication mechanism. These mechanisms allow to address specific devices based on their symbolic location. In essence, a routing structure that mimics the location model is created and proactively maintained. With a symbolic location model that matches the structure of the virtual sensors, this communication abstraction allows to easily identify and address nodes relevant for the coordinated data acquisition of the virtual sensors.
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Runtime minimization of scalable network emulation
(2012) Grau, Andreas; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat.)
Network emulation constitutes an approved methodology to evaluate the performance of distributed applications and communication protocols. The approach of network emulation models computer networks by connecting instances of the Software under Test (SuT), representing routers and hosts, using a distributed emulation tool. The emulation tool allows for specifying the parameters of these connections, like bandwidth, delay and loss rate. Therefore, network emulation combines the benefits of network simulation, like controllability and repeatability of network experiments, with the benefits of real world testbeds, like accuracy and realism of running the unmodified implementations of the SuT. Recently, researchers have spent much effort to increase the scalability of network emulation to allow for the evaluation of distributed systems in large network topologies with thousands of network nodes. Basically two concepts are introduced to reach that goal: node and time virtualization. Node virtualization allows for partitioning the physical nodes of an emulation testbed to run multiple instances of the SuT on each physical node. However, the available resources of the physical nodes limit the number of virtual nodes that can be executed by the physical nodes without overloading the hardware. This overload can be avoided by applying the concept of time virtualization. Executing the network experiment with a virtual time, that runs a factor slower than real time, allows for increasing the resources like CPU and network capacity of the testbed by the same factor. However, the runtime of network experiments is also increased by that factor. The goal of this work is to reduce the runtime of network experiments and, thus, increase the satisfaction of testbed users and testbed operators. Therefore, this thesis makes the following contributions. First, we present an efficient emulation architecture for testbeds with multi-core processors that provides node and time virtualization and minimizes CPU and memory consumption as well as the communication overhead. Second, we introduce the new concept of adaptive virtual time, that allows for dynamically adjusting the speed of the experiment to the resource requirements during the experiment runtime. Using this approach, the experiment can run with an increased speed during periods of low resource requirements. Third, we provide an accurate testbed model to capture the resource requirements of an experiment. Fourth, based on this model, we introduce an approach to calculate an initial placement of virtual nodes onto the physical nodes that minimizes the experiment runtime based on the experiment specification. Finally, in order to react on varying resource requirements during the experiment, we provide an approach to adapt the placement during the running experiment based on transparent migration of virtual nodes to further reduce the experiment runtime. The developed concepts are implemented and integrated in our Network Emulation Testbed (NET). Detailed evaluations of our prototype show the efficiency and effectiveness of our concepts to minimize the runtime of experiments based on network emulation.
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Themenspezifische Informationssuche im Internet mit Hilfe mobiler Programme
(2000) Theilmann, Wolfgang; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat.)
Das Forschungsgebiet der Informationssuche (Information Retrieval) wird durch das Aufkommen des Internets bzw. des World Wide Web mit völlig neuen Herausforderungen konfrontiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Datenbeständen zeichnet sich das Internet durch seinen immensen Umfang, eine hohe Dynamik, die Heterogenität seiner Inhalte sowie die Verteilung über Rechner auf der ganzen Erde aus. Um auch in diesem Informationsraum präzise, effizient und umfassend nach Informationen suchen zu können, wird in dieser Arbeit ein Konzept zur Spezialisierung von Suchmaschinen auf einzelne Themengebiete vorgeschlagen. Solche Suchmaschinen erkennen die für sie relevanten Dokumente anhand einer speziellen Filterfunktion und können ihren Benutzern eine themenspezifische Benutzungsschnittstelle und Suchfunktionalität bieten. Um die für eine spezialisierte Suchmaschine relevanten Dokumente effizient zu lokalisieren, wird die Technologie der mobilen Programme eingesetzt. Anstatt alle zu untersuchenden Dokumente zur Suchmaschine zu übertragen, werden mobile Filterprogramme zu den Datenbeständen gesandt, untersuchen diese 'vor Ort' und liefern lediglich die relevanten Dokumente zurück. Es werden Verfahren vorgestellt, mit denen die Aussendung der mobilen Programme so koordiniert werden kann, dass die resultierenden Kommunikationskosten minimiert werden. Da von diesen Aussendungsverfahren Kenntnisse über die netzwerktechnische Entfernung zwischen den beteiligten Rechnern benötigt werden, wird zudem ein Ansatz vorgestellt, der die Schätzung beliebiger Netzwerkdistanzen im Internet auf skalierbare und effiziente Weise ermöglicht. Die Tragfähigkeit der Konzepte zur Schätzung von Netzwerkdistanzen und zur Aussendung mobiler Programme wird anhand umfangreicher Messungen evaluiert. Zudem wird in einer Fallstudie der Nutzen der themenspezifischen Suchmaschinen sowie der in ihrem Kontext erfolgende Einsatz mobiler Filterprogramme analysiert.
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Time-sensitive converged networks : a comprehensive architecture approach
(2023) Hellmanns, David; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat.)