Maßnahmen zur Sicherung von E2E-QoS bei Verketteten Diensten

Die meisten internationalen und oft auch nationalen Netzverbindungen sind als horizontal gekoppelte Teildienste realisiert, die von mehreren Service Providern (SPs) erbracht werden. Die Ende-zu-Ende (E2E) Dienstgüte (engl. Quality of Service, QoS) setzt sich aus der Güte der involvierten Teildienste zusammen. In Bezug auf die E2E-QoS haben sich zwischen den SPs zwei Herangehensweisen etabliert: für die garantierte E2E-Dienstgüte werden üblicherweise hierarchische Organisationsbeziehungen aufgebaut, bei einer Gleichberechtigung der beteiligten Provider (was bei Internet- und Telefonverbindungen häufig der Fall ist) hat sich die sog. Best-Effort-Strategie durchgesetzt. Durch die Anforderungen der modernen internationalen Forschungsprojekte und der neuartigen kundenorientierten Dienste ist nun der Bedarf entstanden, die E2E-QoS bei Netzverbindungen auch dann zu garantieren, wenn der Aufbau hierarchischer Organisationsbeziehungen aus diversen Gründen nicht möglich ist. % Die Dienstklasse, die die angesprochenen technischen und organisatorischen Eigenschaften in sich vereint, wird in dieser Arbeit als Verkettete Dienste (engl.: Concatenated Services) referenziert. Um die Anforderungen für die zu entwickelnde Lösung zu bestimmen, werden in dieser Arbeit die Interessen unterschiedlicher Akteure in verschiedenen Verbindungsdiensten analysiert. Eine darauffolgende Untersuchung von existierenden Lösungen in relevanten Forschungsbereichen liefert eine Reihe von möglichen Lösungsbausteinen und lehrreichen Erfahrungen, die bei der Konzeption der eigentlichen Lösung berücksichtigt werden. Die entwickelte Lösung besteht aus drei Teilen. Der Kern der Lösung ist durch die SLM-aware Routing-Architektur gegeben. In der entwickelten Lösung werden während des Routings nicht nur der Pfadverlauf, sondern auch die QoS-Anforderungen und die benötigte Managementfunktionalität aller involvierten Teildienste bestimmt. Durch die Bestimmung der Akteure, die die benötigten Rollen übernehmen sollen, sowie der Kommunikationswege zwischen Managementkomponenten wird die Durchführung von Service-Level-Management (SLM) in allen Lebenszyklusphasen ermöglicht. Die Integrationsrolle zwischen den SPs wird von dem Kommunikationsprotokoll übernommen. Das Protokoll ist sowohl für die Signalisierung als auch für den Informationsaustausch während des kompletten Dienstinstanz-Lebenszyklus zuständig. Die mit den erlaubten Signalen assoziierten Basisprozesse erlauben eine unmissverständliche und intuitive Definition des erwarteten Verhaltens. Die Definition von Referenzprozessen für Service Level Management bei Verketteten Diensten rundet die entwickelte Lösung ab. Die SLM-Prozesse bauen ausschließlich auf dem zuvor definierten Kommunikationsprotokoll auf, wodurch eine leichte Anpassbarkeit dieser Prozesse an zusätzliche Anforderungen gewährleistet wird. Die Funktionsweise der entwickelten Lösung wird an einem detaillierten Beispiel illustriert. Die Güte der Lösung wird anhand der Erfahrungen mit der Integration der Lösungsteile in verschiedenen Forschungsprojekten sowie anhand der aufgestellten Anforderungen bewertet. Ein kurzer Ausblick auf die Weiterentwicklungsmöglichkeiten und auf verwandte Forschungsfragestellungen schließt diese Arbeit ab

Ein generisches und hoch skalierbares Framework zur Automatisierung und Ausführung wissenschaftlicher Datenverarbeitungs- und Simulationsworkflows

Scientists and engineers designing and implementing complex system solutions use computational workflows for simulations, analysis, and evaluations. Along with growing system complexity, the complexity of these workflows also increases. However, without integration tools, scientists and engineers are more concerned with implementing additional interfaces to integrate software tools and model sets, which hinders their original research or engineering aims. Therefore, efficient automation and parallel computation of complex workflows are increasingly important in order to perform computational science in many scientific fields like energy and environmental informatics. When coupling heterogeneous models and other executables, a wide variety of software infrastructure requirements must be considered to ensure the compatibility of workflow components. The consistent utilization of advanced computing capabilities and the implementation of sustainable software development concepts that guarantee maximum efficiency and reusability are further issues that scientists within research organizations must regularly meet. This thesis addresses these challenges by presenting a new generic, modular, and highly scalable process operation framework for efficient coupling and automated execution of computational scientific workflows. Based on a microservice architecture utilizing container virtualization and orchestration, the framework supports the flexible and efficient parallelization of computational tasks on distributed cluster nodes. Using distributed message-oriented middleware and different I/O adapters provides a scalable and high-performance communication infrastructure for data exchange between executables, allowing the computation of workflows without requiring the adjustment of executables or the implementation of interfaces or adapters. The convenient user interface based on Apache NiFi technology ensures the simplified specification, processing, controlling, and evaluation of computational scientific workflows. Due to the framework’s high scalability and extended flexibility, use cases benefitting from parallel execution are parallelized, thereby significantly saving runtime and improving operational efficiency, especially during complex tasks like iterative grid optimization

Vergleich von Technologien und Systemen für das Datenmanagement bei wissenschaftlichen Prozessen

Im wissenschaftlichen Umfeld werden für Simulationen und Analysen Systeme und Technologien benötigt, mit denen sich Abläufe des Datenmanagements in Form von Prozessen bzw. Workflows modellieren und automatisieren lassen. Dabei ist hauptsächlich wichtig, dass die Systeme und eingesetzten Technologien eine heterogene Datenquellenlandschaft unterstützen bzw. entsprechend erweitert werden können sowie mit großen Datenmengen effizient arbeiten können. Weiterhin ist die Abstraktionsunterstützung für den Anwender wichtig, da dieser meist ein Wissenschaftler oder Ingenieur und daher kein ausgewiesener IT-Experte ist. Diese Fachstudie evaluiert zwei der frei erhältlichen Datenmanagementsysteme für wissenschaftliche Prozesse nach zuvor festgelegten Kriterien bezüglich wichtiger Eigenschaften und Anforderungen solcher Systeme. Bei den zwei Systemen handelt es sich um Open Grid Services Architecture Data Access and Integration (OGSA-DAI) sowie das Scientific Data Management Center (SDMCenter). Die Evaluierung wird mit dem Hintergrund durchgeführt, dass das vom IAAS und IPVS gemeinsam entwickelte Rahmenwerk SIMPL (SimTech - Information Management, Processes, and Languages), das den Zugriff auf externe Daten in Simulationsworkflows ermöglicht, verbessert werden soll

Management und IT: Tagungsband zur AKWI-Fachtagung vom 16. bis 18.09.2012 an der Hochschule Pforzheim

Wirtschaftsinformatik befasst sich mit allen Themen, die an der Schnittstelle zwischen Informatik und Betriebswirtschaft anzutreffen sind. So geht es in der Wirtschaftsinformatik – basierend auf dem Wissen und dem Verstehen der betriebswirtschaftlichen Konzepte und Anwendungen – insbesondere darum, IT-Systeme für die betriebliche Praxis zu entwickeln, einzuführen und zu betreiben. Eine wissenschaftliche Fachtagung, die den Titel „Management und IT“ trägt, setzt an einer solchen Beschreibung der Wirtschaftsinformatik an

Digitales Prozessmanagement: Eine Reflexion aus praktischer Sicht zur Förderung des Austauschs zwischen Forschung und Praxis

Prozessmanagement ist sowohl in der Wissenschaft als auch in der Praxis weit verbreitet. Wir möchten persönliche Einblicke in beide Bereiche teilen, um die weitere Entwicklung und Anwendung von Prozessmanagementkonzepten zu fördern. Wir setzen uns für einen intensiveren Dialog zwischen Wissenschaft und Industrie ein. Aus praktischer Sicht müssen kritische Aspekte wie die organisatorische und sicherheitstechnische Perspektive intensiver erforscht und umgesetzt werden. Praktikable, umsetzbare akademische Prototypen sind entscheidend, um diese Lücken zu schließen. Vielversprechende Konzepte aus der Wissenschaft, wie die Modellierung von Organisationen und sicherheitstechnische Perspektiven, finden oft keine effektive Umsetzung in praktische Prozessmanagementprodukte, wie durch relevante Projekte nachgewiesen wird

Eine Methode zur Spezifikation der IT-Service-Managementprozesse Verketteter Dienste

Die steigende Komplexität von IT-Diensten führt zu neuen Herausforderungen im IT-Service-Management(ITSM). Aufgrund von neuartigen SourcingModellen, Trends wie eBusiness oder auch regulatorischen Vorgaben wächst zunehmend die Notwendigkeit, aber auch die Gelegenheit für eine partnerschaftliche Kollaboration zwischen IT Providern. Jenseits des hierarchischen Modells in der Zusammenarbeit von IT Providern, bei dem ein fokaler Provider eine Reihe von weiteren Dienstleistern mit der Erbringung von Basisdiensten beauftragt, gewinnen alternative Formen der Kooperation an Bedeutung. Die Gewährleistung einer definierten Ende-zu-Ende Dienstqualität ist dabei eine der wichtigsten Herausforderungen. Die Zusammenarbeit von IT Providern erfordert die Spezifikation von interorganisationalen Betriebsprozessen. Die etablierten ITSM Frameworks adressieren jedoch alternative Formen der Diensterbringung nicht; so bleiben kooperierende IT Provider bei der Definition von interorganisationalen ITSMProzessen als Basis ihrer Zusammenarbeit weitgehend auf sich alleine gestellt. Um auf die spezifischen Herausforderungen von Szenarien eingehen zu können, die von den etablierten ITSM Frameworks nicht abgedeckt werden, fokussiert diese Arbeit auf die Dienstklasse der Verketteten Dienste, das sind providerübergreifende, horizontale Dienstketten auf der gleichen funktionalen Schicht. Im Unterschied zu klassischen Szenarien der kooperativen Erbringung von ITDiensten, wie z.B. IP Peering im Internet, wird für Verkettete Dienste eine definierte Dienstqualität und ein serviceorientiertes Management gefordert. Der erste Teil der Arbeit leistet auf der Basis einer Untersuchung realer Szenarien eine eingehende Analyse der ManagementHerausforderungen und der spezifischen Anforderungen für die Prozessdefinition Verketteter Dienste. Zur Kategorisierung der vielfältigen Formen der Zusammenarbeit von Providern wird ein Raster von Koordinationsmustern definiert. Die Betrachtung des Status Quo zeigt, dass, obwohl eine Reihe von Vorarbeiten in den Disziplinen des IT-Service-Managements sowie der Informations- und Prozessmodellierung vorliegt, die Anwendung von universellen Modellierungssprachen auf interorganisationale ITSMProzesse derzeit kaum abgedeckt wird. Im Hauptteil der Arbeit wird dazu die neue Methode ITSMCooP (ITSM Processes for Cooperating Providers) eingeführt. Aufbauend auf der Prozessmodellierungssprache BPMN und dem Shared Information/Data Model (SDI) des TeleManagement-Forums, besteht die Methode aus einer Sammlung von Modellierungskonventionen und Empfehlungen, die alle relevanten Aspekte der Modellierung von interorganisationalen Prozessen abdecken. Die Erstellung von Informations- und Prozessmodellen wird geleitet von einer Vorgehensweise zur Prozessdefinition, die sowohl Referenzprozesse der ITSM Frameworks als auch die spezifischen Koordinationsmuster Verketteter Dienste berücksichtigt. Die Arbeit wird abgerundet durch die Anwendung der Methode ITSMCooP auf ein reales, komplexes Szenario.The growing complexity of IT services poses new challenges to IT Service Management (ITSM). The issue of end-to-endservice quality challenges service providers, as most services are no longer realized standalone by a single provider but composed of multiple building blocks supplied by several providers. In the past, relationships between service providers were organised according to a hierarchical model: a service provider offers services to his customers and relies on a set of underpinning services delivered by subproviders to realize these services. In their current releases, both the IT Infrastructure Library (ITIL) and the Enhanced Telecom Operations Map (eTOM) stress that due to new sourcing strategies, market trends like ebusiness or regulatory policies new necessities and also opportunities for collaboration between service providers arise. Beyond the hierarchical model, alternative forms of provider cooperation gain importance, where multiple providers aim to coprovide services jointly and have to coordinate their activities on an equal footing. The specification of interorganisational processes is a precondition for delivering advanced services in a cooperation of IT service providers. However, the existing ITSM frameworks fail to provide reference processes for scenarios beyond hierarchy. IT providers are left in the lurch with the nontrivial task of defining concise, yet unambigious specifications of interorganisational ITSM processes as a basis for their cooperation. In order to be able to concentrate on the challenges of interorganizational ITSM scenarios not covered by existing frameworks, this thesis is focused on the so-called class of Concatenated Services, i.e. services provided as a sequence of partial services at the same technical layer by a set of independent providers. In contrast to wellknown scenarios, like IP Peering and Transit between Autonomous Systems in the Internet, Concatenated Services are offered with tight end-to-end service quality guarantees and managed according to the best practices of service orientation. In the first part of the thesis, a thorough analysis of management challenges based on real scenarios is given and specific requirements for the definition of ITSM processes for Concatenated Services are derived which are used for a review of related work. The concept of Coordination Patterns is introduced as a means of categorisation of the numerous types of provider cooperation. Even though quite a lot of research has been performed in the areas of ITSM on the one hand and on information and process modelling languages on the other hand, the application of general-purpose languages on the definition of interorganisational ITSM processes is barely covered. To address this issue, the new method ITSMCooP (ITSM Processes for Cooperating Providers) is presented in the main part. Based on the process modelling language BPMN and the Shared Information/Data Model (SID), the method consists of a collection of modeling conventions and recommendations, covering all relevant aspects in the the specfication of interorganisational processes. A top-down modeling procedure guides the utilisation of ITSMCooP, considering the incorporation of both reference processes from ITSM frameworks and Coordination Patterns. The thesis concludes with an application of ITSMCooP to a complex scenario

Lernkompetenz für die Wissensgesellschaft

Recent social developments towards a "knowledge society" require the ability to engage in life-long learning, i.e. learning competence. The term learning competence is elucidated in this paper, including its constituents "learning" and "competence": Against the background of a moderate constructivist approach, learning is perceived as an active, constructive, self-regulated, situated and interactive process. Competence is defined as the ability to act successfully. As to learning competence, a subdivision into three components is suggested: self-regulatory competence, cooperative competence, and media competence. These sub-competencies are illustrated and suggestions are made for their support by means of problem-oriented learning environments. As an example, a problem-oriented virtual seminar at the Ludwig-Maximilians-University of Munich is described that intends to enhance competencies in self-regulated, cooperative and web-based learning. Finally, factors are indicated that should be taken into account while implementing new concepts of learning for the support of learning competenceDie Entwicklung zur "Wissensgesellschaft" verlangt vom Einzelnen die Fähigkeit zum lebenslangen Lernen, also Lernkompetenz. Der Begriff der Lernkompetenz wird in der vorliegenden Arbeit erläutert, unter Berücksichtigung seiner Bestandteile "Lernen" und "Kompetenz": Vor dem Hintergrund einer gemäßigt konstruktivistischen Lehr-Lernphilosophie wird Lernen als ein aktiv-konstruktiver, selbstgesteuerter, situierter und interaktiver Prozess angesehen. Kompetenz wird als die Fähigkeit zum erfolgreichen Handeln definiert. Hinsichtlich der Lernkompetenz wird eine Unterteilung in drei Teilfähigkeiten vorgeschlagen: Selbststeuerungskompetenz, Kooperationskompetenz und Medienkompetenz. Diese werden näher beschrieben, weiterhin wird dargestellt, wie diese Teilfähigkeiten durch die Gestaltung problemorientierter Lernumgebungen gefördert werden können. Als Beispiel dient ein problemorientiertes virtuelles Seminar der Ludwig-Maximilians-Universität München, das Fähigkeiten zum selbstgesteuerten Lernen und zur netzbasierten Kooperation unterstützen soll. Zum Schluss werden Faktoren aufgezeigt, die es bei der Einführung neuer Konzepte zur Förderung der Lernkompetenz zu beachten gil

Computer Supported Cooperative Work Applications for the Design of Buildings based on an integrated Building Model Management

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Konzeption und prototypische Umsetzung von Techniken des Computer Supported Cooperative Work (CSCW) im Rahmen einer integrierten objektorientierten und dynamischen Bauwerksmodellverwaltung zur Unterstützung der Bauwerksplanung. Die Planung von Bauwerken ist durch einen hohen Grad an Arbeitsteiligkeit, aber auch durch eine schwache Strukturierung der ablaufenden Prozesse gekennzeichnet. Besonders durch den Unikatcharakter des Planungsgegenstands \'Bauwerk\' ergeben sich signifikante Unterschiede zum Entwurf anderer, durch Serienfertigung produzierter Industriegüter. Zunehmend wird die Planung von Bauwerken in Virtual Enterprises ausgeführt, die sich durch eine dynamische Organisationsstruktur, geographische Verteilung der Partner, schwer normierbare Informationsflüsse und eine häufig stark heterogene informationstechnische Infrastruktur auszeichnen. Zur rechnerinternen Repräsent! ation des Planungsgegenstands haben sich objektorientierte Bauwerksmodelle bewährt. Aufgrund der Veränderlichkeit der Bauwerke und deren rechnerinterner Repräsentation im Laufe des Bauwerkslebenszyklus ist eine dynamische Anpassung der Modelle unumgänglich. Derartige in Form von Taxonomien dargestellte dynamische Bauwerksmodellstrukturen können gemeinsam mit den in Instanzform vorliegenden konkreten Projektinformationen in entsprechenden Modellverwaltungssystemen (MVS) gehandhabt werden. Dabei wird aufgrund der Spezialisierung und Arbeitsteilung im Planungsprozess von einer inhaltlich verknüpften Partialmodellstruktur, die räumlich verteilt sein kann, ausgegangen. Die vorgeschlagenen Methoden zur Koordinierung der Teamarbeit in der Bauwerksplanung beruhen auf der Nutzung von CSCW–Techniken für \'Gemeinsame Informationsräume\' und \'Workgroup Computing\', die im Kontext der als Integrationsbasis fungierenden Modellverwaltungssysteme umgesetzt werden. Dazu werden die zur d! ynamischen Bauwerksmodellierung erforderlichen Metaebenenfunk! tionalitäten sowie Ansätze zur Implementierung von Modellverwaltungskernen systematisiert. Ebenso werden notwendige Basistechniken für die Realisierung von MVS untersucht und eine Architektur zur rollenspezifischen Präsentation dynamischer Modellinhalte vorgestellt. Da klassische Schichtenmodelle nicht auf die Verhältnisse in Virtual Enterprises angewendet werden können, wird eine physische Systemarchitektur mit einem zentralen Projektserver, Domänenservern und Domänenclients vorgestellt. Ebenso werden Techniken zur Sicherung des autorisierten Zugriffs sowie des Dokumentencharakters beschrieben. Zur Unterstützung der asynchronen Phasen der Kooperation wird der gemeinsame Informationsraum durch Mappingtechniken zur Propagation und Notifikation von Änderungsdaten bezüglich relevanter Modellinformationen ergänzt. Zur Unterstützung synchroner Phasen werden Techniken zur Schaffung eines gemeinsamen Kontexts durch relaxierte WYSIWIS–Präsentationen auf Basis der Modellinformationen! verbunden mit Telepresence–Techniken vorgestellt. Weiterhin werden Methoden zur Sicherung der Group–Awareness für alle Kooperationsphasen betrachtet.The thesis covers the conceptual design and the prototypical realisation of Computer Supported Cooperative Work (CSCW)– techniques within the scope of an integrated, object-oriented, dynamic model management system for the support of building planning activities. The planning of buildings is characterised by a high degree of collaboration but by a weak structuring of the processes, too. Significant differences between the design of buildings and industrial goods produced by series production are implied by the uniqueness of a building. Increasingly, the planning of buildings is accomplished by Virtual Enterprises. These are characterised by a dynamic organisation structure, geographic dispersion of the involved planning experts, information flows, which are hard to standardise, and a frequently very heterogeneous information-technology infrastructure. Object oriented building models have proven to be a suitable base for! the binary representation of planning subject information. Due to the changeability of both building structures and their binary representation during the building life cycle, a dynamical adaptation of the models is indispensable. Dynamic building models, which are represented by taxonomic information, can be handled together with actual project information, which is stored in taxonomy instances within an appropriate model management system. Due to the specialisation and the division of labour in the planning process, a semantic linked but spatial distributed partial model structure is applied. The recommended methods for the coordination of teamwork in the planning process are based on the application of CSCW-techniques for \'Shared Information Spaces\' and \'Workgroup Computing\' in the context of model management systems acting as an foundation for planning information integration. The required meta level functionalities for dynamic building modelling and appropriate! implementation approaches for modelling kernels are systemat! ised. The necessary base techniques for the realisation of model management systems are explored. An architecture for the role specific presentation of dynamic model content is introduced, too. Due to the inadequacy of conventional multi-tier models for an application in Virtual Enterprises, an appropriate physical system architecture with a central project server, domain servers and domain clients is introduced. The thesis covers techniques, which ensure the authorised access to information and the authenticity of planning documents, too. For an adequate support of the asynchronous phases of collaboration, the Shared Information Space is supplied with mapping mechanisms for the propagation and user notification of changes in the relevant planning information. Synchronous collaboration can be performed by means of relaxed WYSIWIS-presentations connected with telepresence mechanisms in order to create a shared context for the planners. Furthermore, methods for the provis! ion of group-awareness for all co-operation phases are treated