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Interoperabilität von verteilten Systemen ist eine Grundlage für die Entwicklung von neuen und innovativen Geschäftslösungen. Sie erlaubt es existierende Dienste, die auf verschiedenen Systemen angeboten werden, so miteinander zu verknüpfen, dass neue oder erweiterte Dienste zur Verfügung gestellt werden können. Außerdem kann durch diese Integration die Zuverlässigkeit von Diensten erhöht werden. Das Erreichen und Bewerten von Interoperabilität stellt jedoch eine finanzielle und zeitliche Herausforderung dar. Zur Sicherstellung und Bewertung von Interoperabilität werden systematische Methoden benötigt. Um systematisch Interoperabilität von Systemen erreichen und bewerten zu können, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Prozess zur Verbesserung und Beurteilung von Interoperabilität (IAI) entwickelt. Der IAI-Prozess beinhaltet drei Phasen und kann die Interoperabilität von verteilten, homogenen und auch heterogenen Systemen bewerten und verbessern. Die Bewertung erfolgt dabei durch Interoperabilitätstests, die manuell oder automatisiert ausgeführt werden können. Für die Automatisierung von Interoperabilitätstests wird eine neue Methodik vorgestellt, die einen Entwicklungsprozess für automatisierte Interoperabilitätstestsysteme beinhaltet. Die vorgestellte Methodik erleichtert die formale und systematische Bewertung der Interoperabilität von verteilten Systemen. Im Vergleich zur manuellen Prüfung von Interoperabilität gewährleistet die hier vorgestellte Methodik eine höhere Testabdeckung, eine konsistente Testdurchführung und wiederholbare Interoperabilitätstests. Die praktische Anwendbarkeit des IAI-Prozesses und der Methodik für automatisierte Interoperabilitätstests wird durch drei Fallstudien belegt. In der ersten Fallstudie werden Prozess und Methodik für Internet Protocol Multimedia Subsystem (IMS) Netzwerke instanziiert. Die Interoperabilität von IMS-Netzwerken wurde bisher nur manuell getestet. In der zweiten und dritten Fallstudie wird der IAI-Prozess zur Beurteilung und Verbesserung der Interoperabilität von Grid- und Cloud-Systemen angewendet. Die Bewertung und Verbesserung dieser Interoperabilität ist eine Herausforderung, da Grid- und Cloud-Systeme im Gegensatz zu IMS-Netzwerken heterogen sind. Im Rahmen der Fallstudien werden Möglichkeiten für Integrations- und Interoperabilitätslösungen von Grid- und Infrastructure as a Service (IaaS) Cloud-Systemen sowie von Grid- und Platform as a Service (PaaS) Cloud-Systemen aufgezeigt. Die vorgestellten Lösungen sind in der Literatur bisher nicht dokumentiert worden. Sie ermöglichen die komplementäre Nutzung von Grid- und Cloud-Systemen, eine vereinfachte Migration von Grid-Anwendungen in ein Cloud-System sowie eine effiziente Ressourcennutzung. Die Interoperabilitätslösungen werden mit Hilfe des IAI-Prozesses bewertet. Die Durchführung der Tests für Grid-IaaS-Cloud-Systeme erfolgte manuell. Die Interoperabilität von Grid-PaaS-Cloud-Systemen wird mit Hilfe der Methodik für automatisierte Interoperabilitätstests bewertet. Interoperabilitätstests und deren Beurteilung wurden bisher in der Grid- und Cloud-Community nicht diskutiert, obwohl sie eine Basis für die Entwicklung von standardisierten Schnittstellen zum Erreichen von Interoperabilität zwischen Grid- und Cloud-Systemen bieten.

Medizinische Volumenvisualisierung ist ein wertvolles Werkzeug zur Betrachtung von Volumen- daten in der medizinischen Praxis und Lehre. Eine interaktive, stereoskopische und kollaborative Darstellung in Echtzeit ist notwendig, um die Daten vollständig und im Detail verstehen zu können. Solche Visualisierung von hochauflösenden Daten ist jedoch wegen hoher Hardware- Anforderungen fast nur an speziellen Visualisierungssystemen möglich. Remote-Visualisierung wird verwendet, um solche Visualisierung peripher nutzen zu können. Dies benötigt jedoch fast immer komplexe Software-Deployments, wodurch eine universelle ad-hoc Nutzbarkeit erschwert wird. Aus diesem Sachverhalt ergibt sich folgende Hypothese: Ein hoch performantes Remote- Visualisierungssystem, welches für Stereoskopie und einfache Benutzbarkeit spezialisiert ist, kann für interaktive, stereoskopische und kollaborative medizinische Volumenvisualisierung genutzt werden. Die neueste Literatur über Remote-Visualisierung beschreibt Anwendungen, welche nur reine Webbrowser benötigen. Allerdings wird bei diesen kein besonderer Schwerpunkt auf die perfor- mante Nutzbarkeit von jedem Teilnehmer gesetzt, noch die notwendige Funktion bereitgestellt, um mehrere stereoskopische Präsentationssysteme zu bedienen. Durch die Bekanntheit von Web- browsern, deren einfach Nutzbarkeit und weite Verbreitung hat sich folgende spezifische Frage ergeben: Können wir ein System entwickeln, welches alle Aspekte unterstützt, aber nur einen reinen Webbrowser ohne zusätzliche Software als Client benötigt? Ein Proof of Concept wurde durchgeführt um die Hypothese zu verifizieren. Dazu gehörte eine Prototyp-Entwicklung, deren praktische Anwendung, deren Performanzmessung und -vergleich. Der resultierende Prototyp (CoWebViz) ist eines der ersten Webbrowser basierten Systeme, welches flüssige und interaktive Remote-Visualisierung in Realzeit und ohne zusätzliche Soft- ware ermöglicht. Tests und Vergleiche zeigen, dass der Ansatz eine bessere Performanz hat als andere ähnliche getestete Systeme. Die simultane Nutzung verschiedener stereoskopischer Präsen- tationssysteme mit so einem einfachen Remote-Visualisierungssystem ist zur Zeit einzigartig. Die Nutzung für die normalerweise sehr ressourcen-intensive stereoskopische und kollaborative Anatomieausbildung, gemeinsam mit interkontinentalen Teilnehmern, zeigt die Machbarkeit und den vereinfachenden Charakter des Ansatzes. Die Machbarkeit des Ansatzes wurde auch durch die erfolgreiche Nutzung für andere Anwendungsfälle gezeigt, wie z.B. im Grid-computing und in der Chirurgie.