05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/6
Browse
Search Results
Item Open Access Spatial aware geographic Forwarding for mobile ad hoc networks(2002) Tian, Jing; Stepanov, Illya; Rothermel, KurtStateless greedy forwarding based on physical positions of nodes is considered to be more scalable than conventional topology-based routing. However, the stateless nature of geographic forwarding also prevents it from predicting holes in node distribution. Thus, frequent topology holes can significantly degrade the performance of geographic forwarding. So far the approaches mostly depend on excessive state maintenance at nodes to avoid forwarding failures at topology holes. In this paper, we propose and analyse spatial aware geographic forwarding (SAGF), a new approach that proactively avoids constant topology holes caused by spatial constraints while still preserving the advantage of stateless forwarding. Geographic source routes (GSR) based on intermediate locations are selected to bypass topology holes. Proactive route selection based on the spatial knowledge is a general approach, and thus can be used with any geographic forwarding algorithms. We evaluate our approach by extending greedy forwarding with spatial knowledge. Simulation results comparing with GPSR show that even simple spatial information can effectively improve the performance of geographic forwarding.Item Open Access Das ASCEND-Modell zur Unterstützung kooperativer Prozesse(2002) Frank, Aiko; Mitschang, Bernhard (Prof. Dr.)Es wird eine neue Klasse von kooperativen Prozessen bestimmt und durch Beispiele betrachtet, deren Unterstützung durch das ASCEND Designflow Model(ADM) erfolgen soll. Diesen Prozessen ist der Bedarf nach Interaktion, Kooperation, kooperativer Nutzung gemeinsamer Ressourcen, Delegation von Teilar-beiten, strukturierten und weniger strukturierten Teilprozessen, Integration von Arbeitsergebnissen und Abstimmung von Aktionen gemein. Daraus wird die Forderung an eine geeignete Benutzerunterstützung abgeleitet, die den Nutzern die geeignete Unterstützung in Form entsprechend konfigurierbarer Dienste zur Verfügung stellt. Es werden Technologien vorgestellt und bewertet, die Teile der aufgestellten Forderungen erfüllen können. Der Schwerpunkt dieser Untersuchung betrifft CSCW und Workflow-Management. Eine weitere Klasse von Systemen zur Durchführung von Arbeiten sind CAD-Frameworks, die spezialisierte Dienste für den technischen Entwurf anbieten. Für die Realisierung der von uns gewünschten flexiblen Zugriffsregelung werden außerdem einige Aspekte der Agententechnologie betrachtet, insbesondere Verhandlungsprotokolle. Aufgrund der so gewonnenen Erkenntnisse wird ein Lösungsansatz präsentiert, der auf einer geeigneten Integration dieser Technologien basiert. Dieser Lösungsansatz wird durch das ASCEND Designflow Model umgesetzt. Dieses Modell verwendet drei wesentliche Aspekte: ein Aktivitätenmodell, einen Informationsraum und Interaktionsprotokolle. Workflow-Management stellt eine ideale Technologie für die Automatisierung der Steuerung von strukturierten Teilprozessen dar. Das Aktivitätenkonzept ist eine geeignete Basis zur Repräsentation von abhängigen Arbeitsschritten. Daher werden diese Konzepte weitgehend in das ADM integriert. Das Aktivitätenkonzept zur Modellierung und Durchführung abgegrenzter Arbeitsschritte hilft die Aufgabenverteilung und Vorgehensweise von Entwurfsprozessen, soweit möglich, zu strukturieren. Bspw. nutzt die Delegations-Beziehung des ADM Aktivitäten zur Spezifikation verschiedener Unteraufträge. Außerdem werden sogenannte Workflow-Aktivitäten eingeführt, die alle Eigenschaften eines Workflows übernehmen und innerhalb eines Entwurfsprozesses ausgeführt werden können. Dadurch wird eine geeignete Unterstützung gut strukturierter Teilprozesse erreicht. Weiterhin werden primitive Aktivitäten zum Kapseln von Werkzeuganwendungen und Groupware-Aktivitäten zur Durchführung von wenig strukturierten Teilarbeiten eingeführt. Eine Besonderheit stellen die Designflow-Aktivitäten dar, die durch sogenannte Design-Primitive eine erweiterte Funktionalität realisieren. So können anpaßbare Constraints angewendet werden, welche die Abhängigkeiten zwischen den in einer Designflow-Aktivität enthaltenen Ressourcen und Aktivitäten beschreiben. Durch die weitgehende Definierbarkeit solcher Constraints, besteht die Möglichkeit anwendungsspezifische Abhängigkeiten einzuführen und eine flexible Ablaufunterstützung zu erreichen. Aufgrund der Forderung nach frühem Austausch von gemeinsamen Ergebnissen, der Bearbeitung gemeinsamer Daten und der Abhängigkeiten bezüglich Daten und Ergebnissen, die in verschiedenen Teilprozessen erarbeitet werden, ist eine Abstimmung zwischen den am Prozeß teilnehmenden Personen notwendig. Dafür wird die gemeinsame Nutzung von Ressourcen im Rahmen eines gemeinsamen Informationsraums eingeführt. Dadurch können unvorherbestimmte Abläufe über die Objektzugriffe koordiniert werden. Zur Durchführung und Abstimmung der Nutzung gemeinsamer Objekte werden Protokolle in Konversationsmustern angewendet, die zum einen eine gewisse Weise des Zugriffs vorschreiben, aber auch die Möglichkeit zur Verhandlung anbieten. Diese Verhandlung, wie sie bei konkurrierenden Zugriffen oder bei der Durchführung des sogenannten Delegationsprotokolls auftreten, stellen ein mächtiges Werkzeug zur Interaktion zwischen allen Entitäten des ADM dar, d.h. zwischen Akteuren, Objekten und Aktivitäten. Die Effekte der Interaktionen werden komplett durch das zugrunde liegende System unterstützt, womit eine konsistente Behandlung ermöglicht ist. Die flexible Einsetzbarkeit, die Anpaßbarkeit und die Erweiterbarkeit der Protokolle ermöglicht einen hohen Grad der Anpassung des ADM an verschiedenste kooperative Prozesse. Damit unterstützt das ADM zum einen Entwurfsprozesse, die teilweise gut strukturiert sind. Zum anderen erlauben die eingeführten Entwurfskonstrukte (bspw. Delegation, Objektzugriffe und Constraints), auch schwächer strukturierte Teilprozesse und damit ein wesentliches Merkmal des Entwurfs bzw. der in dieser Arbeit anvisierten kooperativen Prozesse zu unterstützen. Somit wird erreicht, daß die passendste, unterstützende Technologie für den jeweiligen Teilprozeß verwendet werden kann. Dadurch werden die verschiedenen Anforderungen bezüglich koordinativer, wie auch kooperativer Zusammenarbeit erfüllt.Item Open Access Process model for the development of system requirements specifications for railway systems(2002) Bitsch, FriedemannIn this paper a process model for the development of system requirements specifications for railway systems is introduced. Demands of the approval of system requirements specifications, which arise from recent European railway standards, are taken into account. The aim is to obtain a system specification, which is unambiguous and easy to understand for all parties involved and in which safety aspects are considered in detail. Correlations between the development of a precise system specification, the performance of safety relevant correctness checks and the performance of risk analysis are presented. Especially the identification, specification and formalisation of safety requirements are treated with regard to correctness checks referred to safety aspects by using model checking. It is also demonstrated how different techniques of risk analysis can be supported by a system model in diagrams of the Unified Modelling Language (UML). This work has been developed in close co-operation with the Institute of Railway Systems Engineering and Traffic Safety (IfEV), Technical University of Braunschweig, Germany within the scope of the project SafeRail (see http://www.ias.uni-stuttgart.de/projekte/saferail/).Item Open Access Entwicklung und Analyse zeitgesteuerter Systeme(2002) Ringler, Thomas Karl; Göhner, Peter (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)Zeitgesteuerte Architekturen versprechen aufgrund ihrer deterministischen Eigenschaften die Anforderungen zukünftiger By-Wire-Systeme in Automobilen zu erfüllen. Im Vergleich zu herkömmlichen ereignisgesteuerten Architekturen benötigen sie jedoch einen erheblich höheren Entwicklungsaufwand und erfordern deshalb neue Verfahren und Werkzeugkonzepte. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Entwicklung und Analyse zeitgesteuerter Systeme erarbeitet. Aktivitäten zur Entwicklung zeitgesteuerter Systeme werden identifiziert und in den etablierten Entwicklungsprozess der Automobilindustrie eingegliedert. In den frühen Phasen des Entwicklungsprozesses erfolgt die Planung des zeitlichen Ablaufs im verteilten System. In den späten Phasen wird durch die Zeitanalyse nachgewiesen, dass die implementierten Programme geplante Zeitbedingungen stets einhalten. Die Bestimmung der maximalen Ausführungszeit von Programmen durch die Worst-Case-Execution-Time-Analyse (WCET-Analyse) ist hierfür die Grundlage und bildet den Schwerpunkt der Arbeit. Dem aktuellen Trend in der Automobilindustrie Software modellbasiert zu erstellen wird Rechnung getragen, indem ein Konzept der modellbasierten WCET-Analyse entwickelt wird. Die Analyse der erstellten Modelle wird dadurch ohne die Angabe zusätzlicher Informationen durch den Anwender möglich. Dazu werden aus den Modellen heraus Informationen über das Ausführungsverhalten des Codes gewonnen. Die Übertragbarkeit des Konzepts wird aufgezeigt, indem es bei den zwei unterschiedlichen Software-Entwicklungswerkzeugen ViPER und MATLAB/Simulink/Stateflow angewandt wird. Zum praktischen Nachweis des erstellten Konzepts wird eine Werkzeugumgebung entwickelt. Anhand eines Steer-by-Wire-Fallbeispiels wird die Anwendbarkeit des Konzepts aufgezeigt. Durch die grafische Spezifikation des zeitlichen Ablaufs wird die Entwicklung verteilter regelungstechnischer Anwendungen unterstützt. Die integrierte WCET-Analyse für den in der Automobilindustrie weit verbreiteten Siemens 80C167 Mikrocontroller erfolgt voll automatisiert und bietet dem Anwender wichtige Informationen für den modellbasierten Softwareentwurf.Item Open Access ASN und die relationalen Datenbanksysteme (Realisierungsaspekte)(2002) Mesina, MarianIn diesem Report wird eine mögliche Weiterentwicklung des ASN-Datenmodells präsentiert. Das ASN wurde zuerst mit dem objektorientierten Datenbanksystem ObjectStore realisiert. Das Ziel dieses Berichtes ist es, die Möglichkeiten der Realisierung von ASN mit relationalen Datenbanken zu untersuchen. Es wurde ein Datenmodell vorgeschlagen, der die Integration von neuen Objektarten, von neuen Eigenschaften der Objekte und von neuen Beziehungen zwischen den Objekten ohne Änderung der Datenstrukturen in der Datenbank erlaubt. Die Lösung von wichtigsten Aufgaben, wie z.B. die Beschreibung von Constraints, die Benutzung von hierarchischen Datenstrukturen, die Beschreibung der Projekte, die Beschreibung von Beziehungen in relationalen Datenbanken wurde beschrieben. Es wurde gezeigt, wie die Effizienz von ASN durch die Verfeinerung des ASN-Datenmodells verbessert werden kann. Für die erste Implementierung von ASN mit relationalen Datenbanken wurde als Testentwicklungsumgebung MS Access vorgesehen.Item Open Access Skalierbare und zuverlässige Gruppenkommunikation im Internet(2002) Maihöfer, Christian; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c.)Multicast erlaubt die bandbreitenschonende Auslieferung einer Nachricht an eine Gruppe von Empfängern. Anwendungen wie Informations- und Softwareverteilung an große Empfängergruppen, Audio- und Videokonferenzen, verteiltes Rechnen und verteilte Spiele lassen sich mit einem Multicast-Dienst effizient realisieren. Eine Reihe von Anwendungen erfordert dabei eine zuverlässige Nachrichtenauslieferung, die über den im Internet verfügbaren unzuverlässigen IP-Multicast-Dienst hinausgeht. Aufbauend auf IP-Multicast wird eine zuverlässige Nachrichtenauslieferung mittels Empfangsbestätigungen und Übertragungswiederholungen durch nicht-hierarchische oder hierarchische Transportprotokolle erreicht. Wie sich im Verlauf der Arbeit zeigen wird, erlauben lediglich hierarchische Transportprotokolle die skalierbare Realisierung eines zuverlässigen Multicast-Diensts zur Gruppenkommunikation. Diese ordnen alle Gruppenmitglieder in eine Hierarchie ein, die Kontrollbaum genannt wird. Durch den Kontrollbaum können notwendige Übertragungswiederholungen lokal begrenzt werden und müssen nicht mehr notwendigerweise vom ursprünglichen Sender durchgeführt werden. Die Verteilung dieser Last auf andere Gruppenmitglieder ermöglicht einen mit der Mitgliederzahl skalierbaren Dienst. Die Voraussetzung für den praktischen Einsatz ist ein skalierbares Verfahren zum Aufbau der Kontrollbäume. Mit dem Token-Repository-Service (TRS) wird in dieser Arbeit ein effizientes Verfahren zum Aufbau der Kontrollbäume vorgestellt. Drei Realisierungsvarianten des TRS-Diensts, TRS-R, TRS-K und TRS-M, erlauben unterschiedlichste Anforderungen zu berücksichtigen. Das wesentliche Entwurfskriterium aller Varianten ist eine skalierbare und effiziente Realisierung. Vergleichende Berechnungen und Simulationen mit alternativen Ansätzen unterstreichen nicht nur die Tragfähigkeit des TRS-Diensts. Dieser stellt momentan die einzige skalierbare Lösung zum Aufbau von Kontrollbäumen dar. Aufgrund der Unabhängigkeit des TRS-Diensts von einem Multicast-Routing-Protokoll ist es zudem die einzige Lösung, die durchgängig im gesamten Internet eingesetzt werden kann. Zur Erleichterung der Auswahl eines geeigneten zuverlässigen Multicast-Transportprotokolls und zur optimalen Konfiguration eines ausgewählten Transportprotokolls mit dem TRS-Dienst wird eine ausführliche probabilistische Analyse durchgeführt. Ausgangspunkt der Analyse ist nicht die Untersuchung konkreter Protokolle, sondern die Identifizierung wichtiger generischer Protokollklassen und deren anschließende Beurteilung. Dabei ergeben sich bedeutende Unterschiede bezogen auf den Bandbreitenbedarf, den Durchsatz und die Nachrichtenverzögerungen. Die Evaluation zeigt vielfache Vorteile für hierarchische Verfahren. Diese bieten nicht nur Skalierbarkeit, auch bezüglich des verursachten Nachrichtenaufwands, des Durchsatzes und der erzielbaren Nachrichtenverzögerung sind sie durch eine Verteilung der Last und kürzere Kommunikationswege gegenüber nicht-hierarchischen Protokollen im Vorteil. Als ein wesentlicher Parameter zur Konfiguration hierarchischer Transportprotokolle wird der Verzweigungsgrad des Kontrollbaums identifiziert werden. Im Gegensatz zu bisherigen Verfahren ermöglicht es der TRS-Dienst den Verzweigungsgrad flexibel zu konfigurieren. Die Analysen und Simulationen zeigen, dass bei einer geeigneten Wahl des Verzweigungsgrads der Durchsatz und die Verzögerung des zuverlässigen Transportprotokolls beträchtlich verbessert werden kann. Zusammenfassend erlaubt es der vorgestellte Token-Repository-Service durch seinen skalierbaren Kontrollbaumaufbau erstmals, zuverlässige Multicast-Kommunikation auch für große Gruppen zu etablieren. Durch die flexible Wahl des Verzweigungsgrads der entstehenden Kontrollbäume ist zudem eine beträchtliche Leistungsoptimierung des zuverlässigen Transportprotokolls sowie eine entscheidende Verringerung der Netzbelastung mit dem TRS-Dienst möglich.Item Open Access Schwung-Energiespeicher-System mit supraleitenden Magnetlagern(2002) Koch, Ralf; Gutt, Hans-Joachim (Prof. Dr.)Schwungrad-Energiespeicher-Systeme (SES) sind in der Lage, zeitlich begrenzt anfallende Überschussenergie aufzunehmen, über einen gewissen Zeitraum zu speichern und im Bedarfsfall, ebenfalls wieder zeitlich begrenzt, abzugeben. Das in dieser Arbeit entwickelte System basiert auf einem neuartigen, passivmagnetischem Konzept zur Lagerung eines Rotors unter Verwendung von schmelztexturierten Hochtemperatursupraleitern (HTS). Die Pinning-Eigenschaften der 1986 von Bednorz und Müller entdeckten harten Typ II- Supraleiter ermöglichen eine technische Realisierung von Magnetlagern ohne aktiv-elektromagnetische Regelung. Die beiden herausragenden Eigenschaften, sehr geringe Reibungsverluste und die Möglichkeit des Betriebs im Hochvakuum, favorisieren supraleitende Magnetlager für den Einsatz in Schwungenergiespeichern. Darüberhinaus bieten diese Magnetlager eine erhöhte Sicherheit aufgrund ihres absolut passiven Charakters, was im Vergleich zu aktiven Magnetlagern einen besonderen Vorteil darstellt. Das Hauptaugenmerk bei der vorliegenden Entwicklung lag darauf, die Verluste während der Speicherzeit auf einen Minimum zu reduzieren. Dadurch wird der Energiewirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Ausführungen deutlich verbessert. Ausgehend von der Entwicklung und Untersuchung der elektrischen Antriebsmaschine wurde ein Gesamtsystem entwickelt, welches die gesamtheitliche Bewertung einer neuartigen Technik ermöglicht und wichtige Erkenntnisse im Hinblick auf den praktischen Einsatz bringt.Item Open Access Flexible web-based management of components for industrial automation(2002) Lucena, Vicente Ferreira de; Göhner, Peter (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)The development of applications based on elementary components is one of the oldest known engineering approaches. Such a procedure is well practiced, for example, in the hardware electronics industry and has been applied more and more in other domains. In the last years software components have been adopted as a meaningful solution for the construction of larger software applications improving the development productivity and improving the quality of the final products. But the more components that are available the more difficult is the proper management of those components and consequently more difficult is the proper choice of the most suitable one for solving a specific task. This thesis deals with this problem and proposes a systematic way of managing components. How to store components properly is investigated and later on how to find, understand and decide about the reuse of the most appropriate component. This thesis was centered in the industrial automation domain and a study of the most relevant characteristics of that domain was done. There is no common standardized model available for representing software components used in the industrial automation domain mainly because of the great amount of quite different component technologies being used in that domain. In fact, it is not possible to summarize all of them in only one model. The problem faced was to propose a way of constructing a repository able to deal with those technologies together and be able to represent the technical details of each one of them properly. The proposed solution involves a flexible representation for the components that consists of two parts, the first one with the common information for every component technology involved, and the second one where the specificity of each component technology is summarized. Additionally, through the systematic management process proposed, recently developed components are published before being used, and component users are conducted during the search for desired components. A prototypic tool for the management of components was constructed using technologies associated with the Internet. The necessary flexibility of the component management system was obtained through the representation of the specificity of each component technology with the eXtended Markup Language (XML) and associated technologies. In the example presented, different component technologies like JavaBeans and ViPER are successfully managed together.Item Open Access Modellierung und Bewertung von Verfahren zur Last- und Leistungsregelung in Steuereinheiten von B-ISDN/ATM-Vermittlungssystemen(2002) Schwarz, Albrecht; Kühn, Paul J. (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Behandelt wird die Problematik der Last- und Leistungsregelung im Kontext der ATM-basierten Breitband-Vermittlungstechnik.Item Open Access Simulierte Welten – die Zukunft im Rechner(2002) Bungartz, Hans-Joachim; Herrmann, Hans-Jürgen; Wohlmuth, Barbara IrmgardWie kommen die „Kachelmänner“ dieser Welt eigentlich zu ihren detaillierten Vorhersagen? Und warum liegen sie manchmal trotzdem so daneben? Was veranlasst Automobilhersteller, das Ende der Ära des Prototypen anzukündigen? Liegt die wiedergekehrte Ruhe im Mururoa-Atoll wirklich darin begründet, dass man im fernen Paris zur Einsicht gelangt ist? Und wer gibt der Voyager-Sonde ihren merkwürdig anmutenden Weg vor, der sie – obwohl schnurstracks unterwegs in Regionen, die nie ein Mensch zuvor gesehen hat – doch wieder an die Erde heranführt? Das Zauberwort heißt numerische Simulation. Auf leistungsfähigen Großrechnern – seien es klassische Supercomputer oder Cluster aus vernetzten PCs – nachgestellte oder vorausberechnete Phänomene und Prozesse aus Natur-, Ingenieur- oder Wirtschaftswissenschaften spielen in Forschung und Entwicklung eine immer wichtigere Rolle. Dies gilt für die eingangs genannten Beispiele ebenso wie für zahlreiche Anwendungen in der Astrophysik, Halbleiter- und Biotechnologie oder in der Systemdynamik sowie – ganz konkret und für alle T-Geplagten relevant – für Aktienkursprognosen.
- «
- 1 (current)
- 2
- 3
- »