Effiziente Software-Architekturen für verteilte EreignisverarbeitungssystemeFunkortungssysteme, auch bekannt als Real-Time Location Systems (RTLS),
geraten immer mehr in den Fokus der Logistik, Produktion und vieler weiterer
Prozesse. Diese Systeme liefern wertvolle Informationen über den Aufenthaltsort
von beteiligten Objekten zur Laufzeit. Damit können Prozesse verfolgt, analysiert
und optimiert werden. Neben den Forschungsbereichen an der Basis von
Ortungssystemen, wie robuste und störsichere Ortungstechnologien oder
Verfahren zur hochgenauen Positionsbestimmung, rücken mehr und mehr
Methoden in den Vordergrund, die aus Positionsdatenströmen wertvolle
Informationen für weitere Verarbeitungsstufen gewinnen. In diesem Kontext
erforscht das Projekt Verfahren zur Ereignisdetektion in Positionsdatenströmen
zur Laufzeit.
2011 wurde damit begonnen, auftretende Ereignisse in Lokalisierungssystemen
zu erkennen und vorherzusagen. Hierfür werden Ereignisströme zur Laufzeit
analysiert und ausgewertet. Somit konnten Modelle erlernt werden, um
Ereignisse aus Ereignisströmen zu prädizieren.
2012 wurden für die Laufzeitanalyse von Positionsdatenströmen mehrerer
Methoden entwickelt, um Ereignisse mit möglichst geringer Latenz detektieren
zu können. Hierbei können einzelne Teilereignisse durch sog. Ereignisdetektoren
dazu verwendet werden, höhere Zusammenhänge in den Daten hierarchisch
zusammenzusetzen. Hierdurch wird die Komplexität der einzelnen
Detektionskomponenten drastisch reduziert. Diese werden somit wartbarer und
durch die Ausnutzung paralleler und verteilter Rechnerstrukturen wesentlich
effizienter. Es ist nun möglich, Ereignisse in den Positionsdatenströmen innerhalb
von nur einigen hundert Millisekunden zu erkennen.
2013 wurde die Verzögerung v.a. verteilter Ereignisverarbeitungssysteme weiter
minimiert und ein spezielles Migrationsverfahren entwickelt, das die Verteilung
von Softwarekomponenten im laufenden Betrieb so modifizt, dass möglichst
wenig zeitliche Verluste durch Netzwerkkommunikation auftreten. Des Weiteren
wurde ein spekulatives Verfahren puffernder Ereignisverarbeitungssysteme zur
Optimierung erarbeitet. Überschüssige Systemressourcen werden effizient
verwendet, um die Latenz in Ereignisverarbeitungssystemen auf ein Minimum zu
reduzieren. Es wurde außerdem ein repräsentativer Datensatz (mit Sensor- und
Positionsdatenströmen sowie manuell eingefügten Ereignissen) sowie eine
praxisrelevante Aufgabenstellung veröffentlicht.
2014 wurden grundlegende Verfahren zur Bewältigung von Unsicherheiten
(bezüglich der Definition von Ereignisdetektoren) und Unschärfe (im Sinne von
Ungenauigkeiten innerhalb von Ereignissen an sich) untersucht. Im Rahmen des
Forschungsprojekts wurde ein vielversprechender Ansatz verfolgt, der ohne
den üblichen Determinismus ereignisverarbeitender Systeme auskommt und
stattdessen parallele Berechnungspfade verfolgt und dabei durch die parallel
Betrachtung mehrerer möglicher Zustände eine robustere und genauerere
Ereignisverarbeitung erreicht. Dabei kann ein Anwendungsentwickler
Wahrscheinlichkeiten oder Funktionen hinterlegen, welche die Ereignisdetektoren
bzw. die generierten Ereignisse parametrisieren.
Dieses Verfahren wurde 2015 weiter verbessert, optimiert und veröffentlicht. Des
Weiteren wurden erste Ansätze zum Erlernen optimaler Parameterkonfigurationen für Ereignisdetektoren untersucht. Damit wird eine manuelle
Einstellung und Optimierung von Threshold-Parametern innerhalb der
Detektoren unnötig.
Das Projekt stellt einen Beitrag des Lehrstuhls Informatik 2 zum IZ ESI
(http://www.esi-anwendungszentrum.de) dar. | Projektleitung: Prof. Dr. Michael Philippsen
Beteiligte: Dr.-Ing. Christopher Mutschler
Laufzeit: 15.11.2010 - 31.12.2015
Förderer: Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen
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