Remote Konfigurationsmanagement : Konzeption und Entwicklung einer Service Anwendung für Haushaltsgeräte auf Basis von OSGi

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie moderne Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Kühlschränke oder Gefriertruhen über ein Netzwerk gewartet werden können. Es wird ein Weg gesucht, Geräte zu analysieren und mit neuer Software zu versorgen. Im Laufe der Arbeit wird ein offenes und herstellerunabhängiges Konzept entwickelt, das aus mehreren Schlüsselkomponenten besteht. Eine allgemeine und verständliche Beschreibung aller an der Wartung beteiligter Entitäten in einem semantischen Modell soll einen Hersteller- und Technologie-unabhängigen Austausch von Wissen ermöglichen. Dadurch wird es neuen Anbietern erleichtert, das Konzept für sich zu nutzen. Durch den Einsatz konfigurationsfreier Netzkomponenten soll die Verwaltung vor allem aus Sicht der Benutzer vereinfacht werden. Aufgrund der großen Anzahl der in heutigen Heimnetzen anzutreffenden, unterschiedlichen Technologien bedarf es zudem einer Komponente, die diese Heterogenität berücksichtigt. Die Lösung soll möglichst offen für unterschiedliche Technologien sein. Deshalb sieht das Konzept den Einsatz eines Gateways als zentrale Steuerkomponente vor, das unterschiedliche Teilnetze des Heimes, transparent verbindet. Nach der Untersuchung geeigneter Technologien für die technische Umsetzung wird eine Anwendung entworfen, die das Konzept prototypisch umsetzt

Dresdner Transferbrief

Thema der Ausgabe 1(2006): Information und Kommunikation Kommunizieren – dabei die Sinne unterstützen S. 4, 11 Visualisieren und simulieren S. 5, 15 Web-basierte Anwendungen ... S. 9, 18 Prozesse und Produkte optimieren S. 6, 7, 10, 14, 16, 17 Daten analysieren, strukturieren und generieren S. 8, 12, 13:Dresden – „Stadt der Wissenschaft 2006“ S. 3 Synthetische Sprache für embedded systems S. 4 Echt-3D-Displays – eine neue Dimension der kartographischen Reliefdarstellung S. 5 Softwareagenten zur Fehlersuche in Echtzeitsteuerungen S. 6 Testbett für vernetzte Systeme der Raumautomation S. 7 Informations- und Kommunikationsprozesses S. 8 Kreativ forschen und entwickeln für Web, Multimedia und E-Learning S. 9 TU-Experten entwickeln mobile Computer am Bau S. 10 Mit den Augen kommunizieren S. 11 GignoMDA – Modellgetriebene Generierung komplexer Datenbankanwendungen S. 12 Kommunikative Aspekte bei F&E-Dienstleistungen S. 13 Produktkostenoptimierung „Neue Wege im Engineering” S. 14 Simulation und Visualisierung von Anlagen und Prozessen unter Einsatz virtueller Umgebungen S. 15 Schutzrechte und Innovationen aus Sachsen S. 16 Schutzrechte und Innovationen aus Sachsen S. 17 Moderne Kommunikation mit IP-Telefonie S. 1

A Device Interconnection System for Energy Management

Mit Energiemanagementlösungen lassen sich wertvolle Beiträge zur Erhöhung der Energieeffizienz erzielen. Geeignete Lösungen können eine Reduzierung des Ausstoßes an Treibhausgasen bewirken sowie zu einer Reduzierung der Energiekosten für die Bürgerinnen und Bürger beitragen. Im Rahmen dieser Arbeit werden die wesentlichen Bestandteile von Energiemanagementsystemen und deren Einsatzfähigkeit in verteilten Systemen genauer betrachtet. Dabei wird gezeigt, dass viele bisherige Energiemanagementsysteme Beschränkungen in ihrer Einsatzfähigkeit unterliegen. Aus diesem Grund wird ein Systemkonzept für zukünftige Energiemanagementsysteme auf Basis des Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) nach einem allgemeinen, Nutzer-zentrierten Ansatz entwickelt. Das Systemkonzept besteht erstens aus Verfahren zur Geräteeinbindung möglichst alle Arten von Anlagen, Maschinen und Geräten, zweitens aus einer datenschutz- und datensicherheitskonformen hierarchischen Kommunikationsstruktur sowie drittens aus verschiedenen modularen Energiemanagement-Funktionalitäten. Für die Erprobung des Systemkonzepts wurde u.a. eine Softwareplattform in der Skriptsprache JavaScript zur Ausführung von verteilten Energiemanagement-Anwendungen implementiert. Verschiedene Techniken zur Geräteeinbindung sowie Energiemanagement-Funktionalitäten wurden als Anwendungen dieser Softwareplattform umgesetzt. Dazu zählen eine Energieverbrauchsschätzung für Computer, mehrere Techniken zur Identifikation des Gerätebetriebsstatus anhand von Messdaten, einige Smartphone- bzw. Tablet-Anwendungen für die Nutzer-unterstützte Energieverbrauchsoptimierung sowie Anwendungen zur automatisierten Energieverbrauchsoptimierung inklusive einer Lastspitzenreduktion. Zur Demonstration der Funktionsfähigkeit wurde das System in Unternehmen und Privathaushalten eingesetzt. Dabei wird gezeigt, dass die bisherigen Beschränkungen der Einsatzfähigkeit von Energiemanagementsystemen überwunden werden und ein großflächiger Einsatz technisch möglich ist. Weiterhin werden die verschiedenen Komponenten und Verfahren einzeln evaluiert. Die gewählte hierarchische Kommunikationsstruktur bestätigt sich dabei als geeignetes Konzept, das zudem weitere Vorteile hinsichtlich der Skalierungsfähigkeit und der Ausfallsicherheit bietet. Zusätzlich wird gezeigt, dass die verschiedenen Techniken und Funktionalitäten aufgrund ihrer Präzision und aufgrund ihrer gezeigten Realisierbarkeit angemessene Lösungen für das Energiemanagement darstellen.In view of the energy transition in Germany, potential power savings are achieved through the application of energy management solutions. Using appropriate concepts, energy management systems can contribute to the reduction in the emission of greenhouse gases and reduce the energy costs for end consumers. In this thesis, the different components of energy management systems are studied and their applicability in distributed systems is analyzed. It is shown that a majority of energy management systems suffer from limitations in their operational capabilities. For this reason, a user oriented system concept for future energy management systems based on the Internet of Things (IoT) is developed. The system is composed of three layers, the lowest of which addresses the methods for the integration of all types of machines and devices. For the middle layer a hierarchical communication structure with distributed applications is suggested, to satisfy privacy and data security requirements. In the top layer, different energy management functionalities are outlined. For the testing of the system concept, a software platform for distributed applications was realized in JavaScript. Several device connectivity techniques as well as energy management functionalities are implemented as applications of this software platform, such as an energy consumption estimation for computers, several device status identification techniques based on measured data, several smartphone and tablet applications for the end-user based energy consumption optimization as well as some applications for the automated energy consumption optimization, including a peak consumption reduction. To demonstrate the functionality of the system, it was used in both work and home environments. Thereby it is demonstrated that the restrictions in the operational capability of energy management systems could be overcome and that a wide deployment of these systems is possible from a technical point of view. Furthermore, the different components and processes are individually evaluated, whereby the chosen hierarchal communication structure is proven to be a practical concept, offering advantages in scaling and reliability. It is shown that the different techniques and functionalities offer a capable energy management solution, as a result of their precision and demonstrated feasibility

Eine OSLC-Plattform zur Unterstützung der Situationserkennung in Workflows

Das Internet der Dinge gewinnt immer mehr an Bedeutung durch eine starke Vernetzung von Rechnern, Produktionsanlagen, mobilen Endgeräten und weiteren technischen Geräten. Derartige vernetzte Umgebungen werden auch als SMART Environments bezeichnet. Auf Basis von Sensordaten können in solchen Umgebungen höherwertige Situationen (Zustandsänderungen) erkannt und auf diese meist automatisch reagiert werden. Dadurch werden neuartige Technologien wie zum Beispiel "Industrie 4.0", "SMART Homes" oder "SMART Cities" ermöglicht. Komplexe Vernetzungen und Arbeitsabläufe in derartigen Umgebungen werden oftmals mit Workflows realisiert. Um eine robuste Ausführung dieser Workflows zu gewährleisten, müssen Situationsänderungen beachtet und auf diese entsprechend reagiert werden, zum Beispiel durch Workflow-Adaption. Das heißt, erst durch die Erkennung höherwertiger Situationen können solche Workflows robust modelliert und ausgeführt werden. Jedoch stellen die für die Erkennung von Situationen notwendige Anbindung und Bereitstellung von Sensordaten eine große Herausforderung dar. Oft handelt es sich bei den Sensordaten um Rohdaten. Sie sind schwer extrahierbar, liegen oftmals nur lokal vor, sind ungenau und lassen sich dementsprechend schwer verarbeiten. Um die Sensordaten zu extrahieren, müssen für jeden Sensor individuelle Adapter programmiert werden, die wiederum ein einheitliches Datenformat der Sensordaten bereitstellen müssen und anschließend mit sehr viel Aufwand untereinander verbunden werden. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein Konzept erarbeitet und entwickelt, mit dessen Hilfe eine einfache Integration von Sensordaten ermöglicht wird. Dazu werden die Sensoren über eine webbasierte Benutzeroberfläche oder über eine programmatische Schnittstelle in einer gemeinsamen Datenbank registriert. Die Sensordaten werden durch REST-Ressourcen abstrahiert, in RDF-basierte Repräsentationen umgewandelt und mit dem Linked-Data Prinzip miteinander verbunden. Durch die standardisierte Schnittstelle können Endbenutzer oder Anwendungen über das Internet auf die Sensordaten zugreifen, neue Sensoren anmelden oder entfernen

Intercloud-Kommunikation für Mehrwehrtdienste von Cloud-basierten Architekturen im Internet of Things

Das Internet of Things (IoT) ist aktuell ein junger Wachstumsmarkt, dessen Bedeutung für unsere Gesellschaft in naher Zukunft vielen Menschen erst noch wirklich bewusst werden wird. Die Subdomänen Smart-Home, Smart-Grid, Smart-Mobility, Industrie 4.0, Smart-Health und viele mehr sind wichtig für unsere zukünftige Wettbewerbsfähigkeit, die Herausforderungen zur Bewältigung des Klimawandels, unsere Gesundheit, aber auch für trivialere Dinge wie Komfort. Andererseits ergibt sich hierbei bereits dasselbe große Problem, das in einer ähnlichen Form schon bei klassischem Cloud-Computing bekannt ist: Vendor-Silos, die keinen hersteller- oder anbieterübergreifenden Austausch von Gerätedaten ermöglichen, verhindern eine schnelle Verbreitung dieser neuen Technologie. Diensteanbieter müssen ihre Produkte aufwendig für unzählige Technologien bereitstellen, was die Entwicklung von Diensten unnötig teuer macht und letztendlich das Dienstangebot insgesamt einschränkt. Cloud-Computing wird dabei in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Die Dissertation beschäftigt sich daher mit dem Problem IoT-Gerätedaten an IoT-Clouds plattformübergreifend und anbieterübergreifend nutzbar zu machen. Die Motivation und die adressierte Forschungslücke zeigen die Notwendigkeit der Beschäftigung mit dem Thema auf. Ausgehend davon, wird das Konzept einer dezentral organisierten IoT-Intercloud vorgeschlagen, welches in der Lage ist heterogene IoT-Clouds zu integrieren. Die Analyse des Standes der Technik zeigt, das IoT-Clouds genügend Eigenschaften teilen, um in Zukunft eine Adaption zu einer einheitlichen Schnittstelle für die IoT-Intercloud zu schaffen. Das Konzept umfasst zunächst die Komponentenarchitektur eines Intercloud-Brokers zur Etablierung einer IoT-Intercloud. Ausgehend davon wird in vertiefenden Teilkonzepten ein Discovery-Service zum Finden von Gerätedaten und einem Push-Stream-Provider, für die Zustellung von IoT-Event-Notifications in Echtzeit, behandelt. Eine Evaluation zeigt letztlich die praxistaugliche Realisierbarkeit, Skalierbarkeit und Performance der Konzeption und des implementierten Prototyps.:1 Einleitung 1.1 Problemstellung und Motivation 1.2 Ziele der Dissertation 1.2.1 Thesen 1.2.2 Forschungsfragen 1.3 Aufbau der Dissertation 2 Grundlagen zu Cloud-Computing im Internet of Things 2.1 Definition von Cloud-Computing 2.1.1 Generelle Eigenschaften 2.1.2 Architekturschichten 2.1.3 Einsatzformen 2.2 Internet of Things 2.2.1 Middleware im IoT 2.3 Architekturen verteilter Systeme zur Bereitstellung der IoT-Middleware 2.3.1 Geräte-zentrische IoT-Architektur 2.3.2 Gateway-zentrische IoT-Architektur 2.3.3 Cloud-zentrische IoT-Architektur 2.3.4 Zusammenfassung 2.4 Eigenschaften von verteilten Event-basierten Systemen 2.4.1 Interaktionsmodelle 2.4.2 Filtermodelle von Subscriptions 2.4.3 Verteiltes Notfication-Routing 2.5 Discovery im IoT 2.5.1 Grundlegende Begrifflichkeiten 2.5.2 Topologien von Discovery-Services 2.5.3 Funktionale Anforderungen für Discovery-Services im IoT 2.5.4 Ausgewählte Ansätze von Discovery-Services im IoT 3 Stand der Technik 3.1 Device-as-a-Service-Schnittstellen von IoT-Clouds 3.1.1 Gerätedatenmodell 3.1.2 Datenabruf mit Pull-Semantik 3.1.3 Datenabruf mit Push-Semantik 3.1.4 Steuerung von Gerätedaten 3.1.5 Datenzugriff durch Drittparteien 3.2 Analyse der DaaS-Schnittstellen verschiedener IoT-Clouds 3.2.1 Google Nest 3.2.2 Samsung Artik 3.2.3 AWS IoT 3.2.4 Microsoft Azure IoT Suite 3.2.5 Kiwigrid IoT-Plattform 3.2.6 Digi Device Cloud 3.2.7 DeviceHive 3.2.8 Eurotech Everyware Cloud 3.3 Zusammenfassung und Diskussion des Standes der Technik 4 Intercloud-Computing für das IoT 4.1 Intercloud-Computing nach Toosi 4.1.1 Ansätze zur Interoperabilität 4.1.2 Szenarien zur Cloud-übergreifenden Interoperabilität 4.1.3 Herausforderungen für Komponenten 4.2 Intercloud-Computing nach Grozev 4.2.1 Klassifikation der Architekturen 4.2.2 Klassifikation des Brokering-Mechanismus 4.2.3 Klassifikation verteilter Cloudanwendungen 4.3 Verwandte Arbeiten 4.3.1 Intercloud-Architekturen außerhalb der IoT-Domäne 4.3.2 Intercloud-Architekturen für das IoT 4.4 Analyse der verwandten Arbeiten 4.4.1 Systematik zur Bewertung 4.4.2 Bewertung und Abgrenzung 5 Anforderungsanalyse 5.1 Akteure in einer IoT-Intercloud 5.1.1 Menschliche Akteure 5.1.2 Systemakteure 5.2 Anwendungsfälle 5.2.1 Anwendungsfälle von IoT-Diensten 5.2.2 Anwendungsfälle von IoT-Clouds 5.2.3 Anwendungsfälle von IoT-Geräten 5.2.4 Anwendungsfälle von Intercloud-Brokern 5.3 Anforderungen 5.4 Ausschlusskriterien 6 Intercloud-Architektur für das IoT 6.1 Systemmodell einer IoT-Intercloud 6.1.1 IoT-Datenmodell für die Intercloud 6.1.2 Etablierung einer Vertrauensbeziehung zwischen zwei Clouds 6.2 Komponentenarchitektur des Intercloud-Brokers 6.2.1 Service-Connector, IC-DaaS-IF und Service-Protocol 6.2.2 Intercloud-Proxy, ICC-IF und Protokoll 6.2.3 Cloud-Adapter und IC-DaaS-Adapter-IF 6.3 Zusammenfassung 7 Verteilter Discovery-Service 7.1 Problembeschreibung 7.1.1 Topologie des Discovery-Service 7.2 Einfache Cloud-Discovery mit Broadcasting-Weiterleitung 7.2.1 Schnittstelle und Protokoll des einfachen Discovery-Service 7.2.2 Diskussion des einfachen Discovery-Service 7.3 Cloud-Discovery mit Geräteverzeichnis und Multicast-Weiterleitung 7.3.1 Geeignete Geräteinformationen für das Verzeichnis 7.3.2 Struktur und Schnittstelle des Verzeichnisses 7.3.3 Verzeichnissynchronisation und erweitertes Protokoll 7.4 Zusammenfassung beider Ansätze des Discovery-Service 8 Verteilter Push-Stream-Provider 8.1 Verteilter Push-Stream-Provider im Modell des Broker-Overlay-Netzwerks 8.2 Verteilter Push-Stream-Provider mit einfachem Routing-Modell 8.2.1 Systemmodell 8.2.2 Integration der Subkomponenten in die verteilte ICB-Architektur 8.3 Redundanz und Redundanzvermeidung des Push-Stream-Providers 8.3.1 Beschreibung des Redundanzproblems und des Lösungsansatzes 8.3.2 Lösungsansatz 8.4 Verteilter Push-Stream-Provider mit vereinigungsbasiertem Routing-Modell 8.4.1 Erkennen von ähnlichen Filtern 8.4.2 Konstruktion eines Vereinigungsfilters 8.4.3 Rekonstruktion der Datenströme 8.4.4 Komponente: Merge-Controller 8.4.5 Komponente: Stream-Processing-Engine 8.4.6 Integration in die bisherige Architektur 8.4.7 Diskussion des Ansatzes zur Redundanzvermeidung 8.5 Zusammenfassung zum Konzept des Push-Stream-Providers 9 Evaluation 9.1 Prototypische Implementierung der Konzeptarchitektur 9.1.1 Intercloud-Broker 9.1.2 IoT-Cloud und IoT-Geräte 9.1.3 IoT-Dienste 9.1.4 Grenzen des Prototyps und Fokus der experimentellen Evaluation 9.2 Aufbau der Evaluationsumgebung 9.3 Experimentelle Untersuchung der prototypischen Implementierung des Konzepts 9.3.1 Ermittlung einer Performance-Baseline 9.3.2 Experiment 1: Performance bei variabler Nachrichtengröße und Nachrichtenanzahl 9.3.3 Experiment 2: Performance bei multiplen Subscriptions 9.3.4 Experiment 3: Ermittlung des maximalen Durchsatzes und Skalierbarkeit des ICB 9.3.5 Experiment 4: Effizienzvergleich zwischen einfachem und vereinigungsbasiertem Routing 9.4 Zusammenfassung und Diskussion der Evaluation 10 Zusammenfassung 10.1 Beiträge der Dissertation 10.2 Ausblick A Abbildungen B Tabellen Inhaltsverzeichnis C Algorithmen D Listings Literaturverzeichni

Serviceorientierte Infrastrukturen für vernetzte Dienste und eingebettete Geräte

Die Arbeit beschäftigt sich mit universell einsetzbarer, domänenübergreifender Integrationssoftware, um Geräte und Dienste unterschiedlicher Anwendungsgebiete miteinander zu vernetzen. Dabei wird insbesondere das Devices Profile for Web Services (DPWS) sowie der eigene Ansatz, die Web-oriented Device Architecture (WODA), beleuchtet. Für die Geräte- und Dienstnutzung wird die eigene Pipes-Plattform vorgestellt, mit deren Hilfe Prozesse und Anwendungen grafisch modelliert werden können

Entwicklung von Mediennutzungsverhalten und Anforderungen an IP-basierte Medien der Zielgruppe 65 bis 80 Jahre

Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde das Mediennutzungsverhalten von älteren Menschen untersucht. Ausgangspunkt der Arbeit sind die demographische Entwicklung sowie der Wandel zu einer Informations- und Wissensgesellschaft in Deutschland. Aufgrund der steigenden Lebenserwartung und einer sinkenden Geburtenrate stehen einer zunehmenden Zahl älterer eine sinkende Zahl jüngerer Menschen gegenüber. Die Durchdringung nahezu sämtlicher Lebensbereiche mit Informations- und Kommunikationstechnologien stellt dabei für die älteren Bevölkerungsschichten aufgrund steigender physischer und psychischer Beeinträchtigungen eine größere Herausforderung dar. Ziel der Arbeit war es, ein Grundmodell zu entwickeln, welches die Einflussfaktoren auf das Nutzungsverhalten von Senioren in Bezug auf IP-basierte Medien abbildet und eine Vorhersage des Mediennutzungsverhaltens ermöglicht. Als Grundlage des Modells dienten die Theorie des geplanten Verhaltens und der Uses-and-Gratifications-Ansatz. Um das Modell zu entwickeln, wurden neben der Analyse der Literatur Leitfadeninterviews durchgeführt. In die Betrachtung wurde neben der Zielgruppe mit 65 bis 80 Jahren eine Gruppe im Alter von 50 bis 64 Jahren einbezogen. Der Vergleich beider Gruppen zeigte deutlich, dass die 50 bis 65-jährigen Probanden IP-basierte Medien bereits stärker in den Alltag integrieren und auch zur eigenen Unterhaltung nutzen, während die Gruppe der 65 bis 80-jährigen vorangig klassische Medien wie Fernsehen, Radio sowie Zeitung nutzt und fast außschließlich Informationen sucht. Für die jüngere Gruppe waren zudem Produkteigenschaften wie Ubiquität, Mobilität und Zeitunabhängigkeit der Nutzung von größerer Bedeutung. Es stellte sich in der Untersuchung auch heraus, dass die Gruppe zwischen 65 bis 80 Jahren ein sehr heterogenes Mediennutzungsverhalten besitzt. Dieses leitet sich aus der individuell wahrgenommenen Verhaltenskontrolle, der Einstellung gegenüber der Nutzung des Mediums und den Nutzungsmotiven ab, die zu sehr unterschiedlichen Erwartungen und Bewertungen IP-basierter Medien führen können. Aus den Interviews ließen sich außerdem spezielle Anforderungen und Gestaltungsempfehlungen ableiten, welche den Einstieg in neuartige IP-basierte Medien und die Mediennutzung nicht nur für ältere Menschen erleichtern können

Live-Studioproduktion 3.0: IT-basiert in die Zukunft ; Technische Universität Ilmenau, 07. Oktober 2008 ; Tagungsband ; Workshop

Der Einsatz von IT-Systemen (Hard- und Software) ist in der professionellen Video- und Fernsehproduktion nicht mehr wegzudenken - der Anteil an angepasster Standard-Hardware in Kombination mit spezifischer Software wächst, bleibt aber in der Praxis bisher auf den dateibasierten Postproduktionsbereich begrenzt. Insbesondere bei der Videosignalaufzeichnung und -bearbeitung (Schnitt) wird die Entwicklung deutlich: Dort werden lineare Magnetbandaufzeichnungssysteme durch Systeme ersetzt, die auf optischen (DVD, BluRay), magnetischen (Festplatten) oder elektronischen (Festspeicher) Medien basieren. An Fernseh-Studioproduktionen werden hohe Anforderungen an Qualität und Zuverlässigkeit gestellt, um z.B. Live-Sendungen (Talk, Unterhaltung, aber auch Nachrichten und Sport) herzustellen. Nachdem auch im Studiobereich analoge durch digitale Technologien zur Signalübertragung und -bearbeitung ersetzt wurden, stehen heute IT-Systeme als dritte große Entwicklungsstufe auf der Tagesordnung. Der vorliegende Tagungsband beleuchtet, welche Vor- und Nachteile die Anwendung von IT-Technologie im echtzeitkritischen Studiobereich ergeben, welche Anforderungen dort zu erfüllen sind und wie die Systeme dafür aussehen (könnten). Die Beiträge des Bandes beziehen sich auf die Themen "Metadaten im Produktionsprozess", "Echtzeitnetzwerke und -schnittstellen für den Produktionsbereich" und "Systemkonzepte für die IT-basierte Studioproduktion"