05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Analyse der Echtzeitfähigkeit und des Ressourcenverbrauchs von OpenGL ES 2.0(2011) Cont, ArminOpenGL ES 2.0 (Open Graphics Library for Embedded Systems 2.0) ist eine Schnittstelle zur Entwicklung von 2D- und 3D-Computergrafik-Anwendungen. Die Spezifikation von OpenGL ES 2.0 definiert eine Reihe von Befehlen, mit denen Daten zum und vom OpenGL ES-System übermittelt werden können, mit denen das Zeichnen von Grafiken angestoßen werden kann (Rendering) und Einstellungen für das Rendering durchgeführt werden können. Üblicherweise verwenden OpenGL ES-Systeme für das Rendering physische Grafikkarten (GPUs). Keines der heute verfügbaren OpenGL ES-Systeme mit physischer GPU unterstützt aber die Priorisierung von Anwendungen hinsichtlich der Ausführung von OpenGL ES-Befehlen oder Einschränkungen von Anwendungen hinsichtlich der Nutzung von GPU-Ressourcen. Insbesondere bietet OpenGL ES weder einen konfigurierbaren Scheduler noch die Möglichkeit, Echtzeitgarantien für die Ausführung von OpenGL ES-Befehlen zu erfüllen. Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, inwieweit dennoch sichergestellt werden kann, dass Befehle sicherheitskritischer Anwendungen rechtzeitig ausgeführt werden können. Dazu werden relevante Befehle bestimmt, deren Laufzeitverhalten und Ressourcenverbrauch analysiert wird. Außerdem werden spezielle Szenarien untersucht, um festzustellen, inwiefern das Verhalten von OpenGL ES-Systemen die rechtzeitige Ausführung kritischer Befehle verhindern kann. Schließlich werden Untersuchungsmethoden und Metriken für die Prognose des Ressourcenverbrauchs von OpenGL ES-Befehlen und die Ermittlung der dafür notwendigen systemspezifischen Kennzahlen entwickelt. Die Untersuchung werden auf einigen realen OpenGL ES-Systeme durchgeführt. Dabei wird gezeigt, dass insbesondere das Speicherbelegungsverhalten und die Nutzung der Renderpipeline mit Problemen verbunden sind, die der Erfüllung von Echtzeitgarantien im Wege stehen und nicht auf der Ebene von OpenGL ES gelöst werden können.Item Open Access Konzeption und Realisierung eines Sicherheitskonzepts zur sicheren Datenstromverarbeitung in einer verteilten Ausfürhungsumgebung(2011) Dörler, OliverVorliegende Diplomarbeit entwickelt ein Sicherheitskonzept für NexusDS. Das Konzept definiert Sicherheitsmechanismen um den Zugriff und die Verarbeitung von sensiblen und geschützten Daten zu kontrollieren. Die Mechanismen beinhalten Funktionen um Daten zu Anonymisieren und zu Verschleiern. Die Entwicklung des Konzeptes beinhaltet die Abgrenzung von Sicherheit im Kontext von NexusDS, Erhebung von Anforderungen aus Anwendungsszenarien und NexusDS selbst, die Entwicklung entsprechend dienlicher Maßnahmen, deren Umsetzung in eine Sicherheitsarchitektur und eine prototypische Implementierung in NexusDS.Item Open Access Konzeption und Implementierung eines skalierbaren Systems zur Verfolgung mobiler Objekte(2011) Biliniewicz, Daniel AlexanderHeutzutage besitzen viele mobile Geräte wie Smartphones eine immer größere werdende Anzahl verschiedener Sensoren. Die Nutzung dieser, insbesondere in städtischen Gebieten, in hoher Zahl vorhandenen Geräte als mobiles Sensornetzwerk, eröffnet zur Zeit einen neuen Forschungsbereich, der als public sensing bezeichnet wird. In dieser Arbeit betrachten wir hierbei die Nutzung eines solchen Systems zur Verfolgung mobiler Objekte. Dabei legen wir unseren Fokus auf die Effizienz, hinsichtlich der gesamt übertragenen Daten zwischen mobilen Geräten und der Infrastruktur, bei gleichzeitig hoher Effektivität bezüglich der gemeldeten Objektpositionen. Um dies zu realisieren entwickeln wir einen auf einem Gitter basierenden Ansatz, der unter Einbeziehung der Mobilität der Objekte Suchaufträge gezielt an die mobilen Geräte verteilt. Der entworfene Ansatz wird in Simulationen mittels des Netzwerksimulators ns2 hinsichtlich seiner Effizient und Effektivität für verschiedene Gittergrößen untersucht. Hierfür vergleichen wir ihn mittels realistischer Mobilitätsdaten mit einem maximal effektiven Basis-Ansatz. Es zeigt sich, dass der Gitter-Ansatz bei nahezu gleichbleibender Effektivität, im Vergleich zum Basis-Ansatz, die Menge der übertragenen Daten minimiert.Item Open Access Selbstorganisierte Strukturbildung in verteilten Robotersystemen(2011) Weber, MartinRoboterschwärme und andere verteilte Systeme bieten in vielen Bereichen ein vielversprechendes Konzept. Insbesondere sind in der Robustheit, der aus vielen simplen Teilen bestehenden, aber komplex organisierten Strukturen große Vorteile zu finden. Ein Bereich dieses Arbeitsgebietes befasst sich damit, dass die verteilten Robotersysteme Aufgaben im Team lösen, zu denen ein einzelner Roboter nicht in der Lage wäre. Ein Beispiel wäre ein verteiltes Wartungs- und Reinigungssystem für Tankanlagen, deren Öffnungen für einzelne große Roboter zu klein sind. Hier könnten kleine verteilte Roboter einzeln vordringen und sich im Inneren entsprechend formieren. Bei der Bildung von Strukturen aus einzelnen Komponenten muss unter anderem auch immer die Verteilung der Aufgaben berücksichtigt werden. In dieser Arbeit soll hierzu auf gekoppelte Selektionsgleichungen zurückgegriffen werden. In dieser Arbeit werden zunächst die mathematischen Grundlagen des Konzepts dieser gekoppelten Selektionsgleichungen vorgestellt. Im wesentlichen Teil der Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, wie mit Hilfe der Selektionsgleichungen zunächst einfache geometrische Strukturen gebildet werden können. Simulationen verdeutlichen die Funktionsweise und die Robustheit der gewählten Lösungswege.Item Open Access Effiziente vorhersage-basierte Verteilung von Kontext-Informationen in mobilen Systemen(2011) Fink, TobiasDie weite Verbreitung von sozialen Netzwerken und Smartphones in den letzten Jahren hat bisher zur Möglichkeit geführt von Smartphones mobil seinen Status upzudaten oder seinen Kontakten zu übermitteln, dass man sich an einem bestimmten Ort be?ndet. In einem nächsten Schritt könnte das Smartphone bestimmte Informationen über den Benut- zer über seine Sensoren automatisiert in bestimten Zeitintervallen ermitteln, die Sensordaten zu einem diskreten Kontext reduzieren, und diesen Kontext automatisch an die Smartphones der Kontakte in einem sozialen Netzwerk übermitteln. Da die Datenübertragungen und Rechenoperationen auch bei den heutigen Smartphones noch einen großen Anteil der Akkuleistung kosten, wird in dieser Arbeit untersucht, wie sich durch eine Ressourcen sparende Vorhersage die nächsten Kontexte und das Zeitintervall deren Eintreffens bestimmen lässt. Durch eine synchronisierte Vorhersage beim Veröffentli- cher und dem Empfänger der Informationen müssen nur im Falle von falschen Voraussagen Korrekturen vom Veröffentlicher zum Empfänger geschickt werden. Ziel ist es, mit möglichst wenig Korrekturnachrichten eine hohe Quote an richtig vorher- gesagten Kontexten zu erreichen. Zu diesem Zweck werden verschiedene Prädiktoren auf Markov- und Semi-Markov-Basis simuliert und auf ihre Leistungsfähigkeit geprüft.Item Open Access Extended Business Rules(2011) Liu, JianIn dieser Diplomarbeit wurden der Entwurf, die Implementierung und der Testen des extended Business Rule Managers betrachtet. Dazu wurde zunächst eine grafische Benutzeroberfläche zur Definition Business Regeln bereitgestellt. Dann kamen Web Services als Regel-Prüfer zum Einsatz. Diese Regel-Prüfer müssen nicht nur die erstellten Regeln prüfen, sondern auch sich mit einer Datenbank zur Findung der Werte der operativen Daten verbinden. Schließlich wurde die erstellten Web Services in einem Geschäftsprozess getestet. Darüber hinaus wurden alle benötigen Technologien auch vorgestellt.Item Open Access Skalierbare parallele Verfahren zur Boolean Constraint Propagation auf Multicore-Architekturen(2011) Stöcklin, JanBeim SAT-Solving werden boolesche Formeln auf Erfüllbarkeit überprüft. Seit den frühen 1990ern gewann das SAT-Solving für Industrie und Forschung stetig an Bedeutung, da sich viele Probleme der Hard- und Softwareentwicklung auf das Erfüllbarkeitsproblem reduzieren lassen. Ein Großteil der Laufzeit eines SAT-Solvers (ca. 80%-90%) entfällt auf die Unit-Propagation. Unit-Propagation ist die iterative Anwendung von Implikationen, die aufgrund der Formel und der aktuellen Belegung gelten. Um Beschleunigungen des Solving-Prozesses zu erzielen, werden in dieser Arbeit verschiedene Parallelisierungsansätze der Unit-Propagation untersucht. Da moderne Prozessoren mit immer mehr Rechenkernen ausgestattet sind, werden Parallelisierungsansätze entwickelt, die auf Mehrkernarchitekturen basieren. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst die von aktuellen SAT-Solvern verwendeten Algorithmen und Implementierungstechniken vorgestellt. Insbesondere wird der DPLL-Algorithmus und dessen Erweiterung um Klausellernen (CDCL-Solver) präsentiert. Danach wird mit dem Two-Watched-Literal Schema ein effizientes Verfahren zur Unit-Propagation beschrieben. Im nächsten Schritt wird untersucht, welche Teile der Unit-Propagation sich besonders für eine Parallelisierung eignen und welche Probleme dabei zu lösen sind. Darauf aufbauend wird ein sperrbasierter und ein sperrfreier Lösungsansatz sowie parametrisierbare Alternativen davon entwickelt. Die Algorithmen werden anschließend in Minisat - einem minimalistischen klausellernenden SAT-Solver - implementiert. Nach Auswahl eines geeigneten Formelsatzes werden die Algorithmen evaluiert. Dazu wird der Formelsatz für jeden Algorithmus mehrfach ausgeführt und Parallelisierungskennzahlen (Beschleunigung, parallele Effizienz) ermittelt. Abschließend werden die Ergebnisse beider Ansätze miteinander verglichen und bewertet.Item Open Access Korrespondenzbasierte Distanzbestimmung von 3D Scanpunkten(2011) Gusinjac, AidaIn dieser Arbeit werden einen 3D Lasersysteme beobachtet und die Anwendung von Laserscanner vorgestellt. Außerdem werden die Algorithmen und die Verfahren beschrieben, die die Distanz zwischen korrespondierenden Objekten in einer 3D Umgebung bestimmen. Um diese Aufgabe zu lösen, soll man die Methoden von Model- und Weltkoordinatensystemen im 3D Umgebung anwenden. Außerdem wird eine geometrische Beziehung zwischen zwei Laserscanner Positionen beobachtet. Diese Beziehungen werden durch die Epipolargeometrie ausgeprägt. Mit ihrer Hilfe lässt sich die Abhängigkeit zwischen korrespondierenden Bildpunkten beschreiben, also den Punkten, die ein einzelner Objektpunkt in den beiden Bildern erzeugt. Die Korrespondenzanalyse Algorithmen bestimmen die Ähnlichkeit zwischen den Intensitätsvergleich der Pixel in dem entsprechenden Blocke des Bildes. Es gibt jedoch in der Regel eine große Anzahl von Pixel, die identische Werte in einem Bild haben. Um diese Problem zu vermeiden, muss man die Block-Matching Verfahren verwendet werden. Mit diesen Algorithmen kann man die Objekte, die außer Radiusumgebung des Laserscanner liegen, beobachten. Dieses System kann erweitert und optimiert werden. Möglichkeiten für die Erweiterungen des 3D Lasersystems sind: Entwicklung anderer Scan-Methoden, um komplexe Objekte detektieren und modellieren zu können, andere Verarbeitungsalgorithmen zur Analyse der 3D Punktwolke.Item Open Access Underlay aware approach to provide reliable and timely dissemination of events in a publish subscribe system(2011) Quist, TomPublish-subscribe is a well-known paradigm for building distributed applications. Events produced by peers, called publishers, are disseminated to interested consumers, called subscribers. Usually publishers and subscribers are arranged in a peer-to-peer overlay network, which helps in dissemination of events in a decentralised manner. Recent research tries to provide Quality-of-Service like delay bounds or reliability in such a system. In order to provide reliability current distributed publish-subscribe systems mostly either rely on overlay level acknowledgement protocols or try to find multiple disjoint paths in the overlay to increase redundancy without taking into account the underlay topology. Acknowledgements induce high delays affecting timeliness of event delivery. Providing multiple paths without looking at the underlay does not take into account correlations between paths within the underlay. We address these drawbacks by designing a content-based publish-subscribe system which provides reliability by taking into account the underlay topology to reduce correlations within the underlay in overlay links. The system consists of three layers: The Topology-Discovery-Overlay (TDO) layer constructs an underlay topology aware overlay which reflects the underlay topology by using a path-matching algorithm. On top of the TDO the Maximum-Reliability-Spanning-Tree (MRST) layer constructs k overlay link disjoint trees which contain the most reliable overlay links. The MRSTs are used by the content-based publish-subscribe layer for subscription flooding and event forwarding. The system has been evaluated by simulations in PeerSim using Internet-like topologies. The results show that the TDO discovers most of the underlay topology and constructs overlay topologies reflecting the underlay topology. Simulations also show that the system converges towards a maximum event delivery probability.Item Open Access Service-orientierte Integration von proprietären Anwendungen der Digitalen Fabrik(2011) Laux, FabianDie heutige Zeit der Globalisierung und der Zunahme individueller Kundenwünsche erfordert eine flexible Produktion von produzierenden Unternehmen. Um dieses Ziel zu erreichen werden immer öfters Werkzeuge eingesetzt, welche die Planung unterstützen und somit beschleunigen. Um den Planungsprozess zu optimieren wird versucht dieser Prozess zu modellieren, um ein Modell zu erhalten, das anschließend analysiert und verbessert werden kann. Die Lernfabrik des Instituts für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universität Stuttgart (IFF) dient als Vorbild für Unternehmen. Sie besteht aus der physikalischen Fabrik, in der die neusten Methoden zur Produktoptimierung eingesetzt werden und der digitalen Fabrik. Die digitale Fabrik setzt Werkzeuge ein, welche die Planungsphase von Fabriken und Produktionssystemen unterstützen. Diese Werkzeuge sind über Punkt-zu-Punkt Verbindungen miteinander verbunden, was mangelnde Flexibilität des gesamten Systems zur Folge hat. Im Zuge dieser Arbeit soll eine neue Architektur erarbeitet werden, die bestimmte Werkzeuge der Layoutplanung integriert und zugleich eine erhöhte Flexibilität bietet. Außerdem soll die Layoutplanung in einem Workflow abgebildet werden. Als Lösungsansatz wurde eine Architektur erstellt, die auf dem Prinzip der Serviceorientierten Architektur (SOA) beruht. In der SOA werden Services lose gekoppelt und über eine geeignete Infrastruktur miteinander verbunden. In dieser Arbeit wurde als Infrastruktur ein Enterprise Service Bus (ESB) verwendet. Zur weiteren Unterstützung der losen Kopplung und somit zur Erhöhung der Flexibilität des Gesamtsystems, wurden Message Queues eingesetzt. Durch die Verwendung von Services war es möglich einen Workflow zu modellieren, der die Layoutplanung abbildet. Durch die eingesetzten Technologien wurden Werkzeuge der Layoutplanung integriert und die Flexibilität des Gesamtsystems erhöht. Außerdem konnte die Layoutplanung in einem Workflow modelliert werden, was eine Analyse des Planungsablaufs und somit auch eine Optimierung der Planung ermöglicht. Durch die lose Kopplung der Systeme, was das Austauschen von Planungswerkzeugen erheblich vereinfacht, wurde die Flexibilität des Gesamtsystems erhöht. Der Lösungsansatz ist somit nicht nur auf die Lernfabrik des IFF beschränkt, sondern kann auch in produzierenden Unternehmen eingesetzt werden, da ein Großteil der Unternehmen ebenfalls planungsunterstützende Werkzeuge einsetzt, die geeignet miteinander verbunden werden müssen um die Planung bestmöglich zu unterstützen.