Information collection algorithm for vehicular ad-hoc networks (application domain: Urban Traffic Wireless Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs))

Vehicle to vehicle communication (V2VC) is one of the modern approaches for exchanging and generating traffic information with (yet to be realized) potential to improve road safety, driving comfort and traffic control. In this research, we present a novel algorithm which is based on V2V communication, uses in-vehicle sensor information and in collaboration with the other vehicles' sensor information can detect road conditions and determine the geographical area where this road condition exists – e.g. geographical area where there is traffic density, unusual traffic behaviour, a range of weather conditions (raining), etc. The algorithms' built-in automatic geographical restriction of the data collection, aggregation and dissemination mechanisms allows warning messages to be received by any car, not necessarily sharing the identified road condition, which may then be used to identify the optimum route taken by the vehicle e.g. avoid bottlenecks or dangerous areas including accidents or congestions on their current routes. This research covers the middle ground between MANET [1] and collaborative data generation based on knowledge granularity (aggregation). It investigates the possibility of designing, implementing and modelling of the functionality of an algorithm (as part of the design of an intelligent node in an Intelligent Transportation System - ITS) that ensures active participation in the formation, routing and general network support of MANETs and also helps in-car traffic information and real-time control generation and distribution. The work is natural extension of the efforts of several large EU projects like DRIVE [2], GST [3] and SAFESPOT [4]

Study, evaluation and contributions to new algorithms for the embedding problem in a network virtualization environment

Network virtualization is recognized as an enabling technology for the future Internet. It aims to overcome the resistance of the current Internet to architectural change and to enable a new business model decoupling the network services from the underlying infrastructure. The problem of embedding virtual networks in a substrate network is the main resource allocation challenge in network virtualization and is usually referred to as the Virtual Network Embedding (VNE) problem. VNE deals with the allocation of virtual resources both in nodes and links. Therefore, it can be divided into two sub-problems: Virtual Node Mapping where virtual nodes have to be allocated in physical nodes and Virtual Link Mapping where virtual links connecting these virtual nodes have to be mapped to paths connecting the corresponding nodes in the substrate network. Application of network virtualization relies on algorithms that can instantiate virtualized networks on a substrate infrastructure, optimizing the layout for service-relevant metrics. This class of algorithms is commonly known as VNE algorithms. This thesis proposes a set of contributions to solve the research challenges of the VNE that have not been tackled by the research community. To do that, it performs a deep and comprehensive survey of virtual network embedding. The first research challenge identified is the lack of proposals to solve the virtual link mapping stage of VNE using single path in the physical network. As this problem is NP-hard, existing proposals solve it using well known shortest path algorithms that limit the mapping considering just one constraint. This thesis proposes the use of a mathematical multi-constraint routing framework called paths algebra to solve the virtual link mapping stage. Besides, the thesis introduces a new demand caused by virtual link demands into physical nodes acting as intermediate (hidden) hops in a path of the physical network. Most of the current VNE approaches are centralized. They suffer of scalability issues and provide a single point of failure. In addition, they are not able to embed virtual network requests arriving at the same time in parallel. To solve this challenge, this thesis proposes a distributed, parallel and universal virtual network embedding framework. The proposed framework can be used to run any existing embedding algorithm in a distributed way. Thereby, computational load for embedding multiple virtual networks is spread across the substrate network Energy efficiency is one of the main challenges in future networking environments. Network virtualization can be used to tackle this problem by sharing hardware, instead of requiring dedicated hardware for each instance. Until now, VNE algorithms do not consider energy as a factor for the mapping. This thesis introduces the energy aware VNE where the main objective is to switch off as many network nodes and interfaces as possible by allocating the virtual demands to a consolidated subset of active physical networking equipment. To evaluate and validate the aforementioned VNE proposals, this thesis helped in the development of a software framework called ALgorithms for Embedding VIrtual Networks (ALEVIN). ALEVIN allows to easily implement, evaluate and compare different VNE algorithms according to a set of metrics, which evaluate the algorithms and compute their results on a given scenario for arbitrary parameters

Proceedings der 11. Internationalen Tagung Wirtschaftsinformatik (WI2013) - Band 1

The two volumes represent the proceedings of the 11th International Conference on Wirtschaftsinformatik WI2013 (Business Information Systems). They include 118 papers from ten research tracks, a general track and the Student Consortium. The selection of all submissions was subject to a double blind procedure with three reviews for each paper and an overall acceptance rate of 25 percent. The WI2013 was organized at the University of Leipzig between February 27th and March 1st, 2013 and followed the main themes Innovation, Integration and Individualization.:Track 1: Individualization and Consumerization Track 2: Integrated Systems in Manufacturing Industries Track 3: Integrated Systems in Service Industries Track 4: Innovations and Business Models Track 5: Information and Knowledge ManagementDie zweibändigen Tagungsbände zur 11. Internationalen Tagung Wirtschaftsinformatik (WI2013) enthalten 118 Forschungsbeiträge aus zehn thematischen Tracks der Wirtschaftsinformatik, einem General Track sowie einem Student Consortium. Die Selektion der Artikel erfolgte nach einem Double-Blind-Verfahren mit jeweils drei Gutachten und führte zu einer Annahmequote von 25%. Die WI2013 hat vom 27.02. - 01.03.2013 unter den Leitthemen Innovation, Integration und Individualisierung an der Universität Leipzig stattgefunden.:Track 1: Individualization and Consumerization Track 2: Integrated Systems in Manufacturing Industries Track 3: Integrated Systems in Service Industries Track 4: Innovations and Business Models Track 5: Information and Knowledge Managemen

NAT Traversal und verlässliche Datenverteilung in geschichteten Peer-to-Peer Systemen

Peer-to-Peer basierte Systeme haben in den letzten Jahren insbesondere im Bereich des Dateiaustasuches zunehmend an Verbreitung gewonnen. Peer-to-Peer Systeme sind dezentrale Netzwerke, in denen jeder Teilnehmer bzw. jeder Peer gleichberechtigt ist. Jeder Peer kann Dienste in Anspruch nehmen und stellt gelichzeitig anderen Teilnehmern Dienste zur Verfügung. Im Rahmen des Peers@play Projektes wird untersucht, ob auch komplexere Anwendungen, wie beispielsweise virtuelle Welten, auf Basis von Peer-to-Peer Systemen entwickelt werden können. In dieser Arbeit werden verschiedene Ansätze vorgestellt, die für die Entwicklung einer Peer-to-Peer-basierten virtuellen Welt verwendet werden können. Die vorliegende Arbeit betrachtet hierbei drei Aspekte aus unterschiedlichen Forschungsgebieten. Der erste Aspekt, der im Rahmen dieser Arbeit betrachtet wird, betrifft die Kommunikation zwischen Peers. Diese Kommunikation wird durch die Verbreitung von Network Address Translation (NAT) Routern erschwert. NAT Router reduzieren die Konnektivität der Rechner, die sich hinter den NAT Routern befinden. Die Herausforderung besteht darin, den Nachrichtenaustausch zwischen Peers, die sich hinter NAT Routern befinden, zu gewährleisten. Verfahren, die dies ermöglichen, werden als NAT Traversal Verfahren bezeichnet. In dieser Arbeit wird ein neues NAT Traversal Verfahren für das Transportprotokoll TCP vorgestellt. Da die Erfolgswahrscheinlichkeit eines NAT Traversal Verfahrens stark von den verwendeten NAT Routern abhängig ist, wird in dieser Arbeit zusätzlich ein Protokoll vorgestellt, das es ermöglicht das NAT Traversal Verfahren auszuwählen, das in einer bestimmten Situation die höchste Erfolgswahrscheinlichkeit bietet. Eine weitere Herausforderung betrifft die Umsetzung und konkrete Entwicklung einer Peer-to-Peer-basierten Anwendung. Hier existiert oft eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze für unterschiedliche Problemstellungen. Dabei ist es nicht immer im Vorfeld ersichtlich, welche Kombination von diesen Ansätzen die Beste in Bezug auf Performanz oder Stabilität ist. Um dies zu evaluieren, werden häufig Ansätze zuerst für existierende Simulationsumgebungen implementiert und anschließend für die eigentliche Anwendung. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird eine geschichtete Softwarearchitektur vorgestellt, die eine Peer-to-Peer-basierte Anwendung in Schichten und Komponenten unterteilt. Hierdurch können verschiedene Ansätze einfach ausgetauscht werden. Zusätzlich ermöglicht es die Architektur denselben Quelltext für die eigentliche Anwendung als auch für Simulationen zu verwenden. Der dritte Aspekt dieser Arbeit betrifft die Datenspeicherung. In einem Server-basierten System wird der Zustand einer virtuellen Welt auf einem zentralen Server gespeichert. In einem Peer-to-Peer System hingegen muss der Zustand der virtuellen Welt auf den Peers des Peer-to-Peer Netzwerks gespeichert werden. Hierbei müssen eine Reihe von Anforderungen bezüglich der Verlässlichkeit und Sicherheit der gespeicherten Daten erfüllt werden. Zusätzlich müssen Daten effizient abgefragt werden können. Daher werden im letzten Teil dieser Arbeit ein Peer-to-Peer Netzwerk sowie ein Replikationsverfahren vorgestellt, die die Grundlage für einen sicheren und verlässlichen Peer-to-Peer-basierten Datenspeicher bilden

Forschungsbericht Universität Mannheim 2008 / 2009

Die Universität Mannheim hat seit ihrer Entstehung ein spezifisches Forschungsprofil, welches sich in ihrer Entwicklung und derz eitigen Struktur deutlich widerspiegelt. Es ist geprägt von national und international sehr anerkannten Wirtschafts- und Sozialwissenschaften und deren Vernetzung mit leistungsstarken Geisteswissenschaften, Rechtswissenschaft sowie Mathematik und Informatik. Die Universität Mannheim wird auch in Zukunft einerseits die Forschungsschwerpunkte in den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften fördern und andererseits eine interdisziplinäre Kultur im Zusammenspiel aller Fächer der Universität anstreben

A Modelling Framework for Common Radio Resource Management in Mobile Communication Systems

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Modellierungsframework für die Untersuchung der technologieübergreifenden Verwaltung von Ressourcen heterogener Funkzugangsnetze (Common Radio Resource Management – CRRM) entwickelt. Die fünf Komponenten Umwelt (ENV), Nutzerendgerät (UE), Funkzugangssystem (RAS), CRRM-Informationsmanager (CRRM-IM) und CRRM-Entscheider (CRRM-D) können für die Gestaltung von zentralen bis dezentralen CRRM-Architekturen kombiniert werden. Sie decken damit ein weites Spektrum an möglichen CRRM-Einsatzszenarien ab. Dabei ermöglicht eine klare Struktur des zugrunde liegenden Modells die einfache Übertragung von Lösungsmethoden aus dem Gebiet der Multikriterienoptimierung. Ein integriertes Kostenmodell ermöglicht eine Kosten-/ Nutzen-Analyse für CRRM-Algorithmen und Architekturen. Die Verwendung eines hybriden Simulationsmodells ermöglicht die einfache Integration analytischer Funkzugangstechnologiemodelle und die Simulation komplexer Szenarien mit geringem Zeit- und Speicherbedarf. Hierbei liefern simulative Teilmodelle zeitgetreu neue Eingabeparameter für analytische Teilmodelle, deren Ausgabeparameter wiederum die Eingabeparameter der simulativen Teilmodelle sind. Nach diesem Modell wurde der auf OMNeT++ basierende diskrete ereignisorientierte Simulator HEKATE entwickelt. Der Simulator erwies sich als geeignet die zeiteffiziente Untersuchung von CRRM-Szenarien für UMTS- und GSM/EGPRS-Funkzugangssysteme durchzuführen.This work presents a modeling framework for the efficient evaluation of Common Radio Resource Management (CRRM). Centralized as well as decentralized scenarios can be clearly defined by five standard components, namely the radio access system (RAS), the environment (ENV), the user equipment (UE), the CRRM information manager (CRRM-IM), and the CRRM decider (CRRM-D). The clarity of the model enables an efficient investigation of CRRM algorithms based on multi-criteria optimization theory. The integrated cost model makes possible a cost-benefit investigation of different CRRM algorithms and architectures. A hybrid simulation model, where a simulation model and an analytical model operate in parallel over time, leads to low time and memory demands even for the simulation of complex scenarios. Additionally it allows for a convenient and straightforward integration of different analytical models for wireless network technologies. A discrete event simulator named HEKATE is based on this hybrid simulation model which has been implemented using OMNeT++. The scope of the proposed framework is demonstrated by the evaluation of realistic CRRM scenarios for UMTS and GSM/EGPRS