Universität Stuttgart
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Item Open Access Reduktion von Verzögerungsunterschieden bei der Gruppenkommunikation im Internet(2007) Klöcking, Jens-Uwe; Rothermel, Kurt (Prof. Dr.)Eine Vielzahl neuer Anwendungsgebiete des Internets basiert auf der effizienten Übertragung einer Nachricht an eine Gruppe von Empfängern, der so genannten Gruppenkommunikation. Beispiele für derartige Anwendungen sind Nachrichten- und Softwareverteilung, verteilte Berechnungen, Videokonferenzen, Fernunterricht sowie Spiele. Die Netzwerkressourcen werden durch Gruppenkommunikation sehr effizient genutzt, denn das einmalige Senden einer Nachricht reicht aus, um von allen Teilnehmern einer Gruppe empfangen zu werden. Einige Einschränkungen der Dienstqualität derzeitiger Gruppenkommunikationslösungen im Internet behindern jedoch ihre generelle Nutzung. Hiervon betroffen ist unter anderem die Fairness bezüglich der Verzögerung der Nachrichtenauslieferung. Dieser spezielle Parameter der Gruppenkommunikation bezeichnet die Zeitspanne zwischen dem ersten und letzten Eintreffen einer Nachricht bei einer Gruppe von Empfängern. Messungen mittels eines dafür entwickelten passiven Verfahrens zeigen für einige Anwendungen nicht tolerierbare Verzögerungsunterschiede auf. Das Ziel der Arbeit besteht darin, die Verzögerungsunterschiede zu minimieren, um einen fairen Dienst für nicht kooperative Anwendungen der Gruppenkommunikation im Internet, wie z. B. Informationsdienste und elektronische Märkte bereitzustellen. Zur Lösung des Problems wurden drei Ansätze erarbeitet. Durch den Einsatz von Servern konnten Verzögerungsunterschiede der Nachrichten ausgeglichen werden. Die in der Anwendungsschicht angesiedelten Ansätze stellen keine besonderen Anforderungen an die Netzkomponenten und können daher schrittweise eingeführt werden. Darüber hinaus berücksichtigen sie die aktuelle Netzwerklast und sind so in der Lage, die Gesamtverzögerung der Nachrichtenauslieferung gering zu halten. In einem der Ansätze überwacht sichere Hardware in Form von Smart Cards direkt bei den Empfängern den Auslieferungszeitpunkt der Nachrichten. Hierfür wurden drei Protokolle entwickelt, die die Synchronisation der Smart-Card-Uhren, die Auslieferung der Daten und eine Rückmeldung der tatsächlichen Verzögerung ermöglichen. Mittels Analyse und Simulationen wurde eine signifikante Reduktion der Verzögerungsunterschiede der Nachrichten zwischen den Empfängern nachgewiesen. Ein Prototyp wurde implementiert, um die mit gegenwärtiger Smart-Card-Hardware erreichbare Reduktion von Verzögerungsunterschieden zu ermitteln und die Tragfähigkeit des Ansatzes zu demonstrieren.Item Open Access Interaktion und Koordination in Multiagentensystemen(2001) Muscholl, Klaus Matthias; Levi, Paul (Prof. Dr.)Das Zusichern von kohärentem Verhalten in Multiagentensystemen ist durch die inhärente Verteiltheit des Systems, als auch durch den unabhängigen Entwurf der Agenten bei offenen Systemen, ein weithin ungelöstes Problem. In der vorliegenden Dissertation wird ein entwurfstechnischer Ansatz vorgestellt, welcher mit Hilfe von Interaktionsverfahren Kohärenz sicherstellt. Interaktionsverfahren werden dabei durch das Interaktionsmodell beschrieben. Die Grundidee besteht darin, daß Agenten durch die Teilnahme an einer Interaktion einen Teil ihrer Autonomie an das die Interaktion beschreibende Verfahren und seine Entscheidungsmechanismen abtreten und sich ihm unterordnen. Dies wird dadurch erzielt, daß ein Interaktionsverfahren die Koordination der an ihn übertragenen Kompetenzen übernimmt. Ein Interaktionsverfahren ist somit gegenüber den teilnehmenden Agenten weisungsbefugt. Um an Interaktionsverfahren teilnehmen zu können, muß ein Agent eine Schnittstelle unterstützen, welche es dem Interaktionsverfahren ermöglicht, auf die an ihn übertragen Kompetenz zuzugreifen und die kollektiv getroffenen Entscheidungen im einzelnen durchzusetzen. Hierzu sind unabhängig von Interaktionsverfahren für einen Anwendungsbereich Dienstklassen definiert, welche Schnittstellen zu Fähigkeiten eines Agenten bilden. Ein Interaktionsverfahren definiert das Ablaufschema einer Interaktion. Das Ablaufschema abstrahiert von Agenten in Form von Rollen. Das Schema ist in einzelne Phasen strukturiert und definiert, wie die Rollen untereinander interagieren. Rollen sind die kleinsten aktiven Einheiten des Interaktionsmodells und nur innerhalb einer Phase gültig. Agenten, welche an einem Interaktionsverfahren teilnehmen, werden durch Rollen gesteuert, die ihnen in den jeweiligen Phasen zugewiesen werden. Die vorliegende Arbeit ist Bestandteil des Architekturkonzepts von Robotersystemen im Comros-Projekt.Item Open Access Contributions to low energy consumption in digital circuits(2000) Bühler, Markus; Baitinger, Utz G. (Prof. Dr.-Ing)After bipolar, static PMOS, and NMOS technologies have been widely replaced by static CMOS, static current has practically disappeared in digital circuits. Thus, the problem of power consumption was thought to be solved. However, with increasing integration densities and operation frequencies, combined with the advent of complex portable devices, design for low power has regained its importance as the third design goal, beside delay and area consumption. But in contrast to the past, today, dynamic power consumption is dominant by far. The domain of low power design can be divided into two major subdomains: power estimation and actual circuit design for low power, the latter including all efforts for power optimization and low power synthesis. In this thesis, specific aspects of both subdomains are treated on different levels. The design aspect is covered by an investigation of suitable circuit techniques for a novel, 3D, T-gate, SOI technology. It was found that DPL fits best the structural requirements of this technology but consumes 50 more power than static CMOS. The consequences are discussed in the text. The main focus of this thesis is put on power estimation techniques on gate level. A novel, set based simulation method is presented and extended for real delay gate models (RDM). Several further optimization methods are proposed. It is shown that the RDM extension can also be applied to bitparallel logic simulators. As a last extension the set based approach is combined with probabilistic simulation methods, thus making it possible to take into account signal correlations during probabilistic estimation.Item Open Access Emulation von Rechnernetzen zur Leistungsanalyse von verteilten Anwendungen und Netzprotokollen(2005) Herrscher, Daniel J.; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat. Dr. h. c)Um die Leistung von verteilten Anwendungen und Netzprotokollen in Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten Rechnernetze zu analysieren, wird eine Testumgebung benötigt, die Netzeigenschaften zuverlässig nachbilden ("emulieren") kann. Eine solche Testumgebung wird Emulationssystem genannt. Bisher existierende Emulationssysteme sind aufgrund ihrer Architektur entweder nur für sehr kleine Szenarien geeignet, oder sie können nur unabhängige Netzverbindungen nachbilden, und schließen damit alle Netztechnologien mit gemeinsamen Medien aus. In dieser Arbeit werden zunächst verschiedene Architekturvarianten für die Realisierung eines Emulationssystems vorgestellt und bewertet. Für die Variante mit zentraler Steuerung und verteilten Emulationswerkzeugen wird dann detailliert die Funktionalität eines Emulationssystems mit seinen wesentlichen Komponenten beschrieben. Das in dieser Arbeit entwickelte Emulationsverfahren greift auf der logischen Ebene der Sicherungsschicht in den Kommunikationsstapel ein. Auf dieser Ebene werden die beiden Basiseffekte Rahmenverlust und Verzögerung durch verteilte Emulationswerkzeuge nachgebildet. Alle anderen Netzeigenschaften können auf diese Basiseffekte zurückgeführt werden. Um Netztechnologien mit gemeinsamen Medien durch verteilte Werkzeuge nachbilden zu können, wird zusätzlich das Konzept des virtuellen Trägersignals eingeführt. Hierbei werden die Eigenschaften eines Rundsendemediums nachgebildet, indem kooperative Emulationswerkzeuge Rundsendungen zur Signalisierung eines Trägersignals benutzen. Somit kann jedeWerkzeuginstanz lokal ein aktuelles Modell des emulierten gemeinsamen Mediums halten. Auf dieser Basis kann auch das Verhalten von Medienzugriffsprotokollen nachgebildet werden. Die Arbeit deckt auch die wesentlichen Realisierungsaspekte eines Emulationssytems ab. Mit ausführlichen Messungen wird gezeigt, dass das entwickelte System für die Nachbildung von Netzszenarien sehr gut geeignet ist, selbst wenn die nachzubildenden Parameter sich dynamisch ändern. Die entwickelten Werkzeuge sind in der Lage, Netzeigenschaften in einem weiten Parameterbereich realistisch nachzubilden. Mit diesem System steht nun eine ideale Testumgebung für Leistungsmessungen von verteilten Anwendungen und Netzprotokollen in Abhängigkeit von Netzeigenschaften zur Verfügung.Item Open Access Investigating dynamics by multilevel phase space discretization(2006) Fundinger, Danny Georg; Levi, Paul (Prof. Dr.)The subject of the thesis is the numerical investigation of dynamical systems. The aim is to provide approaches for the localization of several topological structures which are of vital importance for the global analysis of dynamical systems, namely, periodic orbits, the chain recurrent set, repellers, attractors and their domains of attraction as well as stable, unstable and connecting manifolds. The techniques introduced do not require any a priori knowledge about a system, and are also not restricted by the stability of the solution. Furthermore, they can generally be applied to a wide range of dynamical systems. Two theoretical concepts are considered to be at the center of the research - symbolic analysis and the RIM method. The underlying basic approach for both of them is multilevel phase space discretization. This means that a part of the phase space, the area of investigation, is subdivided in a finite number of sets. Then, instead of each point of the phase space, only these sets are subject of further analysis. The main target of every method proposed is to find those sets which contain parts of the solution and subdivide them into smaller parts until a desired accuracy is reached. In case of symbolic analysis, a directed graph is constructed which represents the structure of the state space for the investigated dynamical system. This graph is called the symbolic image of the focused system and can be seen as an approximation of the system flow. The theoretical background regarding the symbolic image graph as well as the constructive methods applied on it were already described in a series of works by G. Osipenko. In this work, strategies are introduced for a practical application. This requires the extension of the theoretical concepts and the development of appropriate algorithms and data structures. In practice, it turned out that these aspects are essential cornerstones for the usability of the discussed methods. Also some sophisticated tunings of the basic methods are proposed in order to extent the field of practical investigation. Although symbolic analysis can be seen as the main stimulation of this work, the investigation was not limited to it. Indeed, several shortcomings regarding the solution of some problems can be observed if the method is applied in practice. This led to the development of the RIM method. The core intention of the method is to solve the root finding problem. The standard approach toward this task is the application of an iteration scheme based on the Newton method. However, it has shown that such Newton schemes have several structural disadvantages which are especially crucial in the context of the fields of investigation which are relevant to this work. The RIM method proposes an alternative approach which does not require the application of any Newton-like method. Numerical case studies revealed that in several nontrivial scenarios the RIM method provides better results than both, symbolic analysis as well as Newton-based methods. Two applications of the RIM method for the investigation of dynamical systems are provided. One of them is the detection of periodic points. The other is the computation of stable manifolds. The proposed methods contribute not only to the direct investigation and simulation of specific dynamical processes but also to the research in the field of dynamical system theory in general. This is due to the fact that progress in theory depends to a large extent on the observation and investigation of phenomenons. These phenomenons can often only be revealed, analyzed and verified by numerical experiments. The presented numerical case studies give some concrete examples for the application of the methods. Hereby, the dynamical models are taken from different fields of scientific research, like geography, biology, meteorology, or physics.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 Integration von Data Mining und Online Analytical Processing : eine Analyse von Datenschemata, Systemarchitekturen und Optimierungsstrategien(2003) Schwarz, Holger; Mitschang, Bernhard (Prof. Dr.-Ing. habil.)Die technischen Möglichkeiten, Daten zu erfassen und dauerhaft zu speichern, sind heute so ausgereift, dass insbesondere in Unternehmen und anderen Organisationen große Datenbestände verfügbar sind. In diesen Datenbeständen, häufig als Data Warehouse bezeichnet, sind alle relevanten Informationen zu den Organisationen selbst, den in ihnen ablaufenden Prozessen sowie deren Interaktion mit anderen Organisationen enthalten. Vielfach stellt die zielgerichtete Analyse der Datenbestände den entscheidenden Erfolgsfaktor für Organisationen dar. Zur Analyse der Daten in einem Data Warehouse sind verschiedenste Ansätze verfügbar und erprobt. Zwei der wichtigsten Vertreter sind das Online Analytical Processing (OLAP) und das Data Mining. Beide setzen unterschiedliche Schwerpunkte und werden bisher in der Regel weitgehend isoliert eingesetzt. In dieser Arbeit wird zunächst gezeigt, dass eine umfassende Analyse der Datenbestände in einem Data Warehouse nur durch den integrierten Einsatz beider Analyseansätze erzielt werden kann. Einzelne Fragestellungen, die sich aus diesem Integrationsbedarf ergeben werden ausführlich diskutiert. Zu den betrachteten Fragestellungen gehört die geeignete Modellierung der Daten in einem Data Warehouse. Bei der Bewertung gängiger Modellierungsansätze fließen insbesondere die Anforderungen ein, die sich durch den beschriebenen Integrationsansatz ergeben. Als Ergebnis wird ein konzeptuelles Datenmodell vorgestellt, das Informationen in einer Weise strukturiert, die für OLAP und Data Mining gleichermaßen geeignet ist. Im Bereich der logischen Modellierung werden schließlich diejenigen Schematypen identifiziert, die die Integration der Analyseansätze geeignet unterstützen. Im nächsten Schritt sind die für Data Mining und OLAP unterschiedlichen Systemarchitekturen Gegenstand dieser Arbeit. Deren umfassende Diskussion ergibt eine Reihe von Defiziten. Dies führt schließlich zu einer erweiterten Systemarchitektur, die die Schwachstellen beseitigt und die angestrebte Integration geeignet unterstützt. Die erweiterte Systemarchitektur weist eine Komponente zur anwendungsunabhängigen Optimierung unterschiedlicher Analyseanwendungen auf. Ein dritter Schwerpunkt dieser Arbeit besteht in der Identifikation geeigneter Optimierungsansätze hierfür. Die Bewertung der Ansätze wird einerseits qualitativ durchgeführt. Andererseits wird das Optimierungspotenzial der einzelnen Ansätze auch auf der Grundlage umfangreicher Messreihen gezeigt.Item Open Access Erweiterbarkeit multimedialer Dokumentensysteme zur dynamischen Anpassung an anwendungsspezifische Anforderungen(2004) Hauser, Jürgen; Rothermel, Kurt (Prof. Dr.)Multimedia-Präsentationen stellen hohe technische und programmiersprachliche Anforderungen an ihren Ersteller. Grundlage multimedialer Präsentationen sind so genannte Multimedia-Dokumente. Durch die Verwendung von Multimedia-Dokumenten kann der Erstellungsprozess definiert und strukturiert werden. Multimedia-Präsentationen sind durch ihre Zeitabhängigkeit und die Interaktionsmöglichkeiten, die den Verlauf der Präsentation beeinflussen, gekennzeichnet. Damit unterscheiden sie sich grundlegend von textuellen oder statischen Dokumenten. Die Weitergabe von statischen Dokumenten erfolgt nach einer Ausgabe über den Drucker im Allgemeinen in Papierform. Multimedia-Dokumente werden dem Benutzer immer auf einem Rechner präsentiert. Die Zeitabhängigkeit von Multimedia-Präsentationen wurde bereits in vielen wissenschaftlichen Publikationen behandelt. Die vorliegende Abhandlung widmet sich daher hauptsächlich den Interaktionsmöglichkeiten. Beim näheren Betrachten der Interaktion ist zu erkennen, dass sie vom jeweiligen Anwendungsgebiet, in dem das Multimedia-Dokument eingesetzt werden soll, abhängt. Neben der Interaktion selbst ist die Reaktion der Präsentation auf Interaktionen von Bedeutung. Letztendlich unterscheiden sich die Anwendungsgebiete in der Interaktionsform und den Reaktionen der Präsentation. Diese Unterschiede sollten in der Spezifikationssprache für Multimedia-Dokumente sichtbar sein. In der Literatur gibt es zwei unterschiedliche Ansätze für Spezifikationssprachen. Der erste Ansatz sind generische Sprachen. Sie führen zu einem hohen Aufwand bei der Erstellung, da sie anwendungsunabhängig sind und damit den Autor nicht unterstützen. Anwendungsspezifische Spezifikationssprachen legen sich auf ein Anwendungsgebiet fest. Neue Anwendungsgebiete erfordern eine Neuentwicklung und bedeuten eine neue Benutzungsschnittstelle für den Autor. Viele unterschiedliche Systeme und Speicherformate erhöhen den Verwaltungsaufwand und erschweren die Weiterverarbeitung der Dokumente, beispielsweise in bibliographischen Nachweissystemen. In dieser Abhandlung wird ein erweiterbarer Ansatz vorgestellt. Für den erweiterbaren Ansatz wird ein Meta-Dokumentenmodell entwickelt, das die Eigenschaften der Spezifikationssprachen zusammenfasst, die unabhängig vom Anwendungsgebiet sind. Für konkrete Anwendungsgebiete werden Spezifikationssprachen als Instanz dieses Meta-Dokumentenmodells zur Verfügung gestellt. Die Erweiterbarkeit des Ansatzes bedeutet, dass sowohl in einem Autorenwerkzeug als auch im zugehörigen Präsentationssystem die Unterstützung für ein neues Anwendungsgebiet nachträglich hinzugefügt werden kann. Die Implementierung einer Spezifikationssprache, als Erweiterung des Präsentationssystems, soll mit einem möglichst geringem Aufwand verbunden sein. Dazu wird eine modulare Architektur für ein erweiterbares Präsentationssystem vorgeschlagen. Für die Präsentation eines Dokuments müssen alle benötigten Erweiterungen dynamisch zur Laufzeit in die Architektur eingefügt werden. Idealerweise erfolgt dies ohne Zutun des Autors oder Benutzers automatisch durch das Präsentationssystem. Damit beschreibt das Transferformat für Dokumente, das ebenfalls die Erweiterbarkeit unterstützen muss, nicht nur die Struktur der Dokumente, sondern auch die Konfiguration des Präsentationssystems zur Präsentationszeit. Neben der Entwicklung des Meta-Dokumentenmodells und des erweiterbaren Präsentationssystems wird ein ebenfalls dynamisch erweiterbares Autorenwerkzeug konzipiert. Die Erweiterbarkeit des Ansatzes soll im Autorenwerkzeug minimale Auswirkungen auf die Benutzungsschnittstelle haben. Aus diesem Grund greift die Benutzungsschnittstelle zur Erstellung von Multimedia-Dokumenten nur auf Eigenschaften des Meta-Dokumentenmodells zurück. Neben der Erweiterbarkeit werden Konzepte zur Vereinfachung des Spezifikationsprozesses untersucht.Item Open Access Vorabübertragung ortsbezogener Informationen zur Unterstützung mobiler Systeme(2002) Kubach, Uwe; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat. Dr. h. c.)Mit der zunehmenden Verbreitung mobiler Endgeräte wächst auch der Bedarf in mobilen Umgebungen auf entfernt gespeicherte Informationen zuzugreifen. Wie aktuelle Studien belegen, kommt dabei zukünftig ortsbezogenen Diensten (Location-Based Services, LBS) eine besondere Bedeutung zu. Diese Dienste ermöglichen es dem Benutzer, abhängig von seinem gegenwärtigen Aufenthaltsort, auf lokale Informationen, beispielsweise Informationen zu Restaurants, Kinoprogramme oder Staumeldungen, zuzugreifen. Mobile Informationszugriffe erfolgen meist über drahtlose Netzwerke, in denen häufig Probleme wie geringe Bandbreite, große Verzögerungen oder Verbindungsausfälle auftreten. In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgeschlagen, das diese Probleme weitgehend löst, indem es vorhersagt, welche Informationen ein Benutzer voraussichtlich benötigten wird und sie im Voraus auf sein mobiles Endgerät überträgt. Greift der Benutzer dann tatsächlich auf die vorab übertragenen Informationsobjekte zu, sind sie bereits lokal auf dem mobilen Endgerät vorhanden und stehen somit unmittelbar zur Verfügung. Für eine möglichst präzise Vorhersage der benötigten Informationen nutzt das beschriebene Verfahren Beziehungen zwischen Informationen und Orten, wie sie in mobilen Informationssystemen, insbesondere in ortsbezogenen Systemen, häufig zu finden sind, aus. Sie erlauben es, aus Kenntnissen über den aktuellen und zukünftigen Aufenthaltsort eines Benutzers Rückschlüsse auf die benötigten Informationen zu ziehen. Die Kenntnisse über den Aufenthaltsort erhält das Verfahren durch eigene Beobachtung oder wahlweise aus externen Informationsquellen. Ferner werden die Beziehungen zwischen Informationen und Orten selbständig erkannt. Das Verfahren reagiert sogar dynamisch auf Veränderungen in diesen Beziehungen.Item Open Access Fehlertoleranz mobiler Agenten(2003) Straßer, Markus; Rothermel, Kurt (Dr. rer. nat. Dr. h. c.)Mobile Agenten sind Programme, die sich zur Ausführung ihrer Aufgabe autonom zwischen Ausführungsumgebungen in einem Rechnernetz bewegen können, um die jeweiligen lokalen Ressourcen der Rechner zu nutzen. Neben Lösungen im Bereich der Sicherheit und der Kontrolle mobiler Agenten ist die Zuverlässigkeit der Ausführung von mobilen Agenten eine der Grundvoraussetzungen für die breite Anwendung dieser Technologie. Die vorliegende Arbeit erarbeitet Lösungen für die zuverlässige Ausführung mobiler Agenten und das zuverlässige, partielle Rücksetzen der Agentenausführung. Um den Ausfall von Rechnern, auf denen ein Agent einen Teil seiner Aufgabe ausführen möchte, einfacher tolerieren zu können ist es vorteilhaft, wenn dem Agenten Alternativen zur Auswahl stehen. Als Basisbaustein für die fehlertolerante Ausführung wird daher ein flexibles Reiseroutenkonzept entwickelt. Dieses Konzept erlaubt nicht nur die Spezifikation alternativer Ausführungsrechner sondern erlaubt auch, die einer Anwendung inhärenten Alternativen der Ausführungsreihenfolge der einzelnen Aufgabenteile offenzulegen. Für die fehlertolerante Ausführung werden zwei Mechanismen entwickelt. Der Basismechanismus stellt die genau-einmal Ausführung eines Agenten durch transaktionale Ausführung des Agenten sicher. Die blockierungsfreie Ausführung von Agenten wird durch eine Erweiterung dieses Basismechanismus sichergestellt, bei der die Ausführung des Agenten durch mehrere Rechner überwacht und im Fehlerfalle weitergeführt wird. Die Korrektheit der Mechanismen wird in einem informalen Beweis nachgewiesen und eine analytische Bewertung der Mechanismen durchgeführt. Da für das partielle Rücksetzen der Agentenausführung ein einfaches Rücksetzen auf einen alten Zustand nicht ausreicht, kommen hierfür Kompensationsoperationen zum Einsatz. Die zuverlässige Ausführung der Kompensation wird durch transaktionale Ausführung sichergestellt. Um den Anwendungsentwickler möglichst stark zu entlasten, werden die Daten des Agenten in zwei unterschiedliche Klassen aufgeteilt. Ein Teil der Daten des Agenten kann von der Ausführungsumgebung durch eine Kopie des alten Zustandes zurückgesetzt werden. Für den anderen Teil der Agentendaten und für die Ressourcen müssen Kompensationsoperationen zur Verfügung gestellt werden. Eine Klassifizierung der Kompensationsoperationen erlaubt Optimierungen bei der Kompensation.