Scalable group communication in tightly coupled environments

Trossen, Dirk; Spaniol, Otto

doi:HT012900908

Scalable group communication in tightly coupled environments

Trossen, Dirk (Author)

2000

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Dirk Trossen

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2000

UmfangIV, 244 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2000

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Spaniol, Otto (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2000-07-11

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-408
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/56240/files/Trossen_Dirk.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Mathematik (frei) ; Computer Supported Cooperative Work (frei) ; Skalierbarkeit (frei) ; Telekonferenz (frei) ; Kommunikationsprotokoll (frei) ; Betriebsmittelverwaltung (frei) ; Rekonfiguration (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 510

Kurzfassung
Inhalt dieser Arbeit sind Aspekte der synchronen Gruppenkommunikation hinsichtlich der Skalierbarkeit im Bezug auf die Anzahl teilnehmender Nutzer in solchen Szenarien. Die Ziele der Arbeit sind dabei zweigeteilt: 1. Design und Entwicklung eines skalierbaren Konferenzdienstes 2. Entwicklung einer Methodik zur Evaluierung solcher Systeme Im ersten Teil der Arbeit werden einleitend Systeme in diesem Bereich vorgestellt, wie der H.323 Standard der ITU oder Bemühungen der IETF auf diesem Gebiet. Bei dieser Vorstellung zeigt sich, dass bisherige Systeme vor allen Dingen Mängel aufweisen in der Skalierbarkeit im Bezug auf Anzahl der Nutzer oder aber Einschränkungen in der bereitgestellten Funktionalität aufweisen. Daher wird ein eigener Ansatz eines Konferenzdienstes (Scalable Conferencing Control Service, SCCS) vorgestellt, der auf dem Paradigma der streng-gekoppelten Systeme basiert, d.h. die entsprechenden Nutzer sind in einem Baum mit dedizierten Verbindungen eingebunden. Neben der Bereitstellung der wesentlichen Dienste wurde bei der Entwicklung von SCCS insbesondere auf den Punkt der Skalierbarkeit Wert gelegt. Dazu werden entsprechende Protokollmechanismen zur Verbesserung der Antwortzeit des Systems vorgeschlagen. Weiterhin werden zugrundeliegende Netzwerkdienste möglichst effizient genutzt, um den Datentransport innerhalb des Systems zu verbessern. Für den Konferenzdienst werden die bereitgestellten Dienste, die Protokollmechanismen und das Implementationsdesign vorgestellt. Im zweiten Teil der Arbeit wird zur Überprüfung der verwendeten Protokollmechanismen innerhalb von SCCS ein Modellierungsansatz (Group Communication Description Language, GCDL) präsentiert, der ein Rahmenwerk zur Modellierung von Gruppenkommunikationsanwendungen bereitstellt. Mit Hilfe dieser Technik wird ein breites Spektrum von Anforderungen an solche Modellierungen abgedeckt. Das Rahmenwerk stellt ein Objektmodell zur strukturellen Beschreibung des betrachteten Systems zur Verfügung. Ebenso wird ein Prozessmodell bereitgestellt, dass die Instantisierung der beteiligten Entitäten für ein bestimmtes Szenario realisiert. Innerhalb dieses Ansatzes sind unterschiedliche Verhaltensbeschreibungen möglich, die sowohl eine simulative als auch eine analytische Betrachtung des Systems ermöglichen. Für ersteres wird die Spezifikationssprache SDL verwendet, die mit Hilfe eines Rahmenwerkes auf eine ereignisbasierte Simulation abgebildet wird. Für letzteres wird ein Ansatz mit stochastischen Petri Netzen vorgestellt, um eine analytische Evaluierung des Systems zu ermöglichen. Die vorgeschlagene Modellierungsmethodik wird benutzt, um zwei Protokollmechanismen von SCCS zu evaluieren. Dies sind zum einen das verwendete Ressourcenmanagement und zum anderen die dynamische Rekonfiguration. Die durchgeführte Evaluierung zeigt neben der verbesserten Skalierbarkeit der verwendeten Mechanismen auch die Verwendbarkeit der Modellierungstechnik. Dabei kommen komplexe Szenarien der Gruppenkommunikation zum Einsatz mit entsprechend aufwendigen sozialen Protokollen für die Interaktion zwischen den beteiligten Nutzern.

This thesis considers aspects of synchronous group communication regarding the scalability with respect to the number of participating users is such scenarios. The goals of the thesis are twofold: 1. Design und development of a scalable conferencing service 2. Modeling groupware scenarios for evaluation In the first part of the thesis, related work in the area of conferencing is presented, e.g. the H.323 standard of the ITU or the approaches of the IETF working groups. The outcome of this presentation is that current systems mainly suffer from bad scalability in terms of participating users or from restrictions of provided functionality. As a consequence, an own approach for a conferencing service is proposed (Scalable Conferencing Control Service, SCCS) following the paradigm of tightly coupled environments, i.e. the system is built of interconnected providers in a tree. Apart from the provision of main conferencing services, a major effort is concentrated on the scalability of the service. For that, specific protocol mechanisms are developed to shorten the response time of the system. Furthermore, underlying services on network and transport layer are used as efficient as possible to improve the scalability for control as well as user data traffic. The provided services, the used protocol mechanisms, and the implementation design of SCCS are presented in the thesis. In the second part, a modeling methodology is proposed for the evaluation of SCCS protocol mechanisms, called Group Communication Description Language (GCDL). This methodology provides a framework for modeling group communication scenarios in general and therefore covers a wide spectrum of requirements for such modeling techniques. The framework defines an object model for structural description of the system under consideration. Furthermore, a process model is proposed for the instantiation of the involved entities with a specific scenario. In general, GCDL is designed to be independent from the specific behavior description of the different system entities. With this, analytical as well as simulative evaluation of group communication systems should be enabled. In the thesis, the specification language SDL is used for behavior description, which is mapped onto an event-based simulation applying a proposed simulation framework. For an analytical evaluation of groupware systems, an approach is proposed using modules of stochastic Petri Nets for the evaluation. The proposed modeling methodology is used for the evaluation of two SCCS protocol mechanisms, namely the resource management and the dynamic reconfiguration. On the one hand, the performance evaluation depicts the improved scalability of the used protocol mechanisms. On the other hand, the applicability of the modeling framework is demonstrated. For the evaluation, complex group communication scenarios are considered with complex social protocols describing the interaction among the participating users in the system.

Fulltext:
PDF