Stuttgart, Univ., Diplomarbeit, 2006.

Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 2008

Universiẗat, Diss., 2002--Marburg.

Universiẗat, Diss., 2000--Kassel.

Änderungen von Datenstromanfragen zur Laufzeit werden insbesondere durch zustandsbehaftete Datenstromoperatoren erschwert. Da die Zustände im Arbeitsspeicher abgelegt sind und bei einem Neustart verloren gehen, wurden in der Vergangenheit Migrationsverfahren entwickelt, um die inneren Operatorzustände bei einem Änderungsvorgang zu erhalten. Die Migrationsverfahren basieren auf zwei unterschiedlichen Ansätzen - Zustandstransfer und Parallelausführung - sind jedoch aufgrund ihrer Realisierung auf eine zentrale Ausführung beschränkt. Mit wachsenden Anforderungen in Bezug auf Datenmengen und Antwortzeiten werden Datenstromsysteme vermehrt verteilt ausgeführt, beispielsweise durch Sensornetze oder verteilte IT-Systeme. Zur Anpassung der Anfragen zur Laufzeit sind existierende Migrationsstrategien nicht oder nur bedingt geeignet. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Lösung dieser Problematik und zur Optimierung der Migration in Datenstromsystemen. Am Beispiel von präventiven Instandhaltungsstrategien in Fabrikumgebungen werden Anforderungen für die Datenstromverarbeitung und insbesondere für die Migration abgeleitet. Das generelle Ziel ist demnach eine möglichst schnelle Migration bei gleichzeitiger Ergebnisausgabe. In einer detaillierten Analyse der existierenden Migrationsstrategien werden deren Stärken und Schwächen bezüglich der gestellten Anforderungen diskutiert. Für die Adaption von laufenden Datenstromanfragen wird eine allgemeine Methodik vorgestellt, welche als Basis für die neuen Strategien dient. Diese Adaptionsmethodik unterstützt zwei Verfahren zur Bestimmung von Migrationskonfigurationen - ein numerisches Verfahren für periodische Datenströme und ein heuristisches Verfahren, welches auch auf aperiodische Datenströme angewendet werden kann. Eine wesentliche Funktionalität zur Minimierung der Migrationsdauer ist dabei die Beschränkung auf notwendige Zustandswerte, da in verteilten Umgebungen eine Übertragungszeit für den Zustandstransfer veranschlagt werden muss - zwei Aspekte, die bei existierenden Verfahren nicht berücksichtigt werden. Durch die Verwendung von neu entwickelten Zustandstransfermethoden kann zudem die Übertragungsreihenfolge der einzelnen Zustandswerte beeinflusst werden. Die Konzepte wurden in einem OSGi-basierten Prototyp implementiert und zudem simulativ analysiert. Mit einer umfassenden Evaluierung wird die Funktionsfähigkeit aller Komponenten und Konzepte demonstriert. Der Performance-Vergleich zwischen den existierenden und den neuen Migrationsstrategien fällt deutlich zu Gunsten der neuen Strategien aus, die zudem in der Lage sind, alle Anforderungen zu erfüllen.

Änderungen von Datenstromanfragen zur Laufzeit werden insbesondere durch zustandsbehaftete Datenstromoperatoren erschwert. Da die Zustände im Arbeitsspeicher abgelegt sind und bei einem Neustart verloren gehen, wurden in der Vergangenheit Migrationsverfahren entwickelt, um die inneren Operatorzustände bei einem Änderungsvorgang zu erhalten. Die Migrationsverfahren basieren auf zwei unterschiedlichen Ansätzen - Zustandstransfer und Parallelausführung - sind jedoch aufgrund ihrer Realisierung auf eine zentrale Ausführung beschränkt. Mit wachsenden Anforderungen in Bezug auf Datenmengen und Antwortzeiten werden Datenstromsysteme vermehrt verteilt ausgeführt, beispielsweise durch Sensornetze oder verteilte IT-Systeme. Zur Anpassung der Anfragen zur Laufzeit sind existierende Migrationsstrategien nicht oder nur bedingt geeignet. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Lösung dieser Problematik und zur Optimierung der Migration in Datenstromsystemen. Am Beispiel von präventiven Instandhaltungsstrategien in Fabrikumgebungen werden Anforderungen für die Datenstromverarbeitung und insbesondere für die Migration abgeleitet. Das generelle Ziel ist demnach eine möglichst schnelle Migration bei gleichzeitiger Ergebnisausgabe. In einer detaillierten Analyse der existierenden Migrationsstrategien werden deren Stärken und Schwächen bezüglich der gestellten Anforderungen diskutiert. Für die Adaption von laufenden Datenstromanfragen wird eine allgemeine Methodik vorgestellt, welche als Basis für die neuen Strategien dient. Diese Adaptionsmethodik unterstützt zwei Verfahren zur Bestimmung von Migrationskonfigurationen - ein numerisches Verfahren für periodische Datenströme und ein heuristisches Verfahren, welches auch auf aperiodische Datenströme angewendet werden kann. Eine wesentliche Funktionalität zur Minimierung der Migrationsdauer ist dabei die Beschränkung auf notwendige Zustandswerte, da in verteilten Umgebungen eine Übertragungszeit für den Zustandstransfer veranschlagt werden muss - zwei Aspekte, die bei existierenden Verfahren nicht berücksichtigt werden. Durch die Verwendung von neu entwickelten Zustandstransfermethoden kann zudem die Übertragungsreihenfolge der einzelnen Zustandswerte beeinflusst werden. Die Konzepte wurden in einem OSGi-basierten Prototyp implementiert und zudem simulativ analysiert. Mit einer umfassenden Evaluierung wird die Funktionsfähigkeit aller Komponenten und Konzepte demonstriert. Der Performance-Vergleich zwischen den existierenden und den neuen Migrationsstrategien fällt deutlich zu Gunsten der neuen Strategien aus, die zudem in der Lage sind, alle Anforderungen zu erfüllen.

Data stream processing in the industrial as well as in the academic field has gained more and more importance during the last years. Consider the monitoring of industrial processes as an example. There, sensors are mounted to gather lots of data within a short time range. Storing and post-processing these data may occasionally be useless or even impossible. On the one hand, only a small part of the monitored data is relevant. To efficiently use the storage capacity, only a preselection of the data should be considered. On the other hand, it may occur that the volume of incoming data is generally too high to be stored in time or–in other words–the technical efforts for storing the data in time would be out of scale. Processing data streams in the context of this thesis means to apply database operations to the stream in an on-the-fly manner (without explicitly storing the data). The challenges for this task lie in the limited amount of resources while data streams are potentially infinite. Furthermore, data stream processing must be fast and the results have to be disseminated as soon as possible. This thesis focuses on the latter issue. The goal is to provide a so-called Quality-of-Service (QoS) for the data stream processing task. Therefore, adequate QoS metrics like maximum output delay or minimum result data rate are defined. Thereafter, a cost model for obtaining the required processing resources from the specified QoS is presented. On that basis, the stream processing operations are scheduled. Depending on the required QoS and on the available resources, the weight can be shifted among the individual resources and QoS metrics, respectively. Calculating and scheduling resources requires a lot of expert knowledge regarding the characteristics of the stream operations and regarding the incoming data streams. Often, this knowledge is based on experience and thus, a revision of the resource calculation and reservation becomes necessary from time to time. This leads to occasional interruptions of the continuous data stream processing, of the delivery of the result, and thus, of the negotiated Quality-of-Service. The proposed robustness concept supports the user and facilitates a decrease in the number of interruptions by providing more resources.

Zugl.: Berlin, Techn. Univ., Diss., 2008

Radio broadcasting is the primary part of the infotainment system in automobile and nowadays it is not only uses for the entertainment but facilitate the users by broadcasting digital information along with audio data. Radio Data System (RDS) is the radio broadcasting communication standard that broadcasts the digitally encoded data on the conventional band of the analogue FM radio. It transfers different type of data that uses for various applications along with audio channel of the FM radio station and overcome the glitches of the car radio to big scope. It is using commercially in the infotainment system of the automobile with basic features of the RDS since fifteen years. However, it is facing issues with lower data rates as compared to other digital radio broadcasting technologies that are also using in many countries. To confront this issue, RDS forum proposed the standardization of RDS with RDS2 in 2018, So RDS2 has been standardized and published that improves the data capacity by adding more channels. Hence, developers can use these channels for broadcasting the additional information. The ultimate goal of thesis is the development of RDS2 encoder, which increases the data capacity up to four times as compared to currently RDS encoder by upgrading the data channels with the modeling of additional RDS2 features and services. This thesis proposes an approach for the implementation and validation of encoder with complete simulation of FM-RDS2 transmitter under all standardized feature modeling in the Software Defined Radio (SDR) environment. For this purpose, GNU Radio Companion (GRC) is used which offers the signal processing blocks to construct SDR modules. Using GRC, three main steps will be completed by using different libraries and tools. Implementation of RDS2 encoder and data-rate enforcer blocks with features modeling are written in C++ language. GUI designing of each block is executed in XML script language and simulation of complete FM-RDS2 transmitter using all-new custom and predefined signal processing blocks. Our determinative observation shows this approach remarkable improvements in terms of a prototype of new standard’s encoder, interpolating property of framework and decreasing the cost.

Die Auszeichnungssprache XML definiert eine einfache Syntax für strukturierte Daten, die sich so applikationsübergreifend einsetzen lassen. Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den Austausch solcher XML-Daten ist die Möglichkeit ihrerTransformation. Unter den derzeit verfügbaren Transformationsmethoden für XML hat die Sprache XSLT als W3C-Standard die größte Verbreitung gefunden. Allerdings skaliert XSLT nicht für große Datenmengen, da hier eine Gesamtsicht auf das XML-Dokument vorausgesetzt wird. Andere existierende Transformationsmethoden besitzen entweder die gleiche Eigenschaft oder erfordern die Programmierung auf der XML-fernen Ebene einer Programmiersprache. In dieser Arbeit wird mit STX eine Transformationssprache für XML entwickelt, die diese Lücke füllt. STX orientiert sich sehr stark an XSLT, verarbeitet jedoch ein XML-Dokument als Datenstrom. STX kann so prinzipiell beliebig große Dokumente transformieren. Die aus der Sprache XPath 2.0 des W3C abgeleitete STX-Pfadsprache (STXPath) trägt dabei der eingeschränkten Sicht auf die zu transformierenden Daten Rechnung, indem sie nur den Zugriff auf die Vorfahren des jeweiligen Kontextknotens ermöglicht. Zu den neuartigen Konzepten in STX zählen neben prozeduralen Eigenschaften vor allem Gruppen, Schnittstellen zu externen Transformationsprozessen, die komplexe Transformation von Zeichenketten sowie Sprachmittel zur Fehlerbehandlung. Diese Arbeit stellt Entwurfsmuster für die wichtigsten Transformationstypen in STX vor und demonstriert an drei Fallbeispielen den Einsatz in realen Projekten. Der dazu verwendete STX-Prozessor Joost verfügt zudem über standardisierteJava-Schnittstellen, die dessen Integration in bestehende Java-Applikationen erleichtern. / The markup language XML defines a simple syntax for structured data that can be used across application boundaries. One of the most important prerequisites for the interchange of such XML data is the possibility of its transformation. Among the currently available transformation approaches for XML, the W3C standard XSLT has gained the biggest popularity. However, XSLT doesn''t scale for huge amounts of data because it requires an overall view to an XML document. Other existing transformation approaches either have the same character or require low-level programming using a general programming language. This PhD thesis introduces STX, an XML transformation language that fills this gap. STX is strongly geared to XSLT, though it processes an XML document as a stream. Therefore, STX is able to transform documents of any size. The STX path language (STXPath), derived from the W3C standard XPath 2.0, considers the restricted view to the input data and enables the access only to the ancestors of the current context node. The new concepts in STX include besides its procedural behaviour mainly groups, interfaces to external transformation processes, complex transformations of strings, as well as language means for error handling. This work introduces design patterns for the most important transformation types in STX and demonstrates three real-life scenarios. The STX processor Joost used for this purpose provides in addition standardized Java interfaces that facilitate its integration into existing Java applications.