Student Thesis STUD-1960

BibliographyLange, Ralph: Energieeffiziente Dienstnutzung in spontan vernetzten ubiquitären Rechnersystemen.
University of Stuttgart, Faculty of Computer Science, Electrical Engineering, and Information Technology, Student Thesis No. 1960 (2005).
85 pages, german.
CR-SchemaC.2.2 (Network Protocols)
C.2.4 (Distributed Systems)
D.4.4 (Operating Systems Communications Management)
KeywordsUbiquitous Computing; Pervasive Computing; 3PC; SANDMAN; Service Awareness and Discovery for Mobile Ad hoc Networks; Energieeffiziente Dienstnutzung; LATE RISER
Abstract

In ubiquitous computing - the third era of the electronic data processing - energy efficient algorithms play an important role, since the corresponding computer systems have limited energy supplies. Many tasks are mastered through cooperation in ubiquitous computer systems. The computers communicate via wireless networks with each other. The network interface of such a computer consumes a lot of energy. Energy can be saved by deactivating this interface, but then the computer becomes unreachable for others.

Today there are a lot of energy efficient algorithms for media access control and routing. These algorithms save energy by deactivating the network interface during regular intervals and try to compensate the unreachability.

In this work energy efficient algorithms, which use knowledge on the applications and services of a computer, are examined. Using this knowledge potentially most of all energy can be saved. At the same time negative effects of the deactivation of the network interfaces can be minimized. Here, especially variants or extensions of SANDMAN, an algorithm for energy efficient service discovery, are examined. SANDMAN divides a wireless network in clusters and uses a clusterhead per cluster as service directory. In the approach discussed here, not only the service discovery but also the use of the service occurs via the clusterhead. The real service is hidden behind the clusterhead.

In the first part of this work advantages and disadvantages of this approach are examined. One result among others is how services and computers have to look like to be suitable for this approach. After the discussion of some existing energy efficient algorithms, LATE RISER, a concrete algorithm according to the described approach, is developed and its implementation is described. Data of the analysis of LATE RISER through simulation are presented and discussed.

The conclusion is that using the described approach a lot of energy can be saved, but it can only be used under suitable circumstances.

In der dritten Ära der elektronischen Datenverarbeitung - dem Ubiquitous Computing - spielen energieeffizente Algorithmen eine wichtige Rolle, da die entsprechenden Rechnersysteme über nur begrenzte Energievorräte verfügen. Viele Aufgaben werden in ubiquitären Rechnersystemen durch Kooperation bewältigt. Die Kommunikation zwischen den Rechnern erfolgt in der Regel über drahtlose Netze. Die dazu notwendigen Schnittstellen gehören zu den großen Energieverbrauchern solcher Rechner. Deaktiviert man die Schnittstelle, so wird zwar viel Energie gespart, gleichzeitig aber der Rechner im Netz unerreichbar.

Für Media Access Control und Routing existieren heute eine Reihe energieeffizienter Algorithmen, die durch regelmäßiges Deaktivieren der Netzwerkschnittstelle Energie sparen und die vorübergehende Unerreichbarkeit eines Rechners zu kompensieren versuchen.

In dieser Arbeit werden energieeffiziente Algorithmen untersucht, die Wissen über die Anwendungen und Dienste eines Rechners verwenden. Mit diesem Ansatz kann potentiell am meisten Energie gespart und gleichzeitig negative Effekte durch das Deaktivieren der Netzwerkschnittstellen minimiert werden. Speziell werden Algorithmen untersucht, die Varianten oder Erweiterungen von SANDMAN darstellen, einem Verfahren für energieeffiziente Diensterkennung. SANDMAN teilt ein drahtloses Netz in Cluster ein und verwendet je Cluster einen dedizierten Rechner, den Clusterhead, für ein Dienstverzeichnis. Bei den hier diskutierten Varianten und Erweiterungen von SANDMAN soll nicht nur die Diensterkennung sondern auch die Dienstnutzung über den Clusterhead als Stellvertreter erfolgen. Der Clusterhead versteckt die eigentlichen Dienste vor den Klienten.

Dieser Ansatz verspricht eine Reihe von Vorteilen, die zusammen mit Nachteilen im ersten Teil dieser Arbeit untersucht und bewertet werden. Ergebnis ist unter anderem, wie für diesen Ansatz geeignete Dienste und Rechner auszusehen haben. Nach der Diskussion einiger existierender energieeffzienter Algorithmen wird im zweiten Teil LATE RISER, ein konkreter Algorithmus der energieeffiziente Dienstnutzung über einen Clusterhead ermöglicht, entwickelt und dessen Implementierung beschrieben. Anschließend werden Simulationsergebnisse aus der Analyse von LATE RISER präsentiert und bewertet.

Ergebnis dieser Bewertung ist, dass Dienstnutzung mit dem Clusterhead als Stellvertreter prinzipiell ein gut geeignetes Mittel zum Energiesparen ist, aber nur unter gewissen Umständen wirklich sinnvoll eingesetzt werden kann.

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Peer to Peer Pervasive Computing (3PC)
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ContactRalph Lange studienarbeit@lange-ralph.de
Department(s)University of Stuttgart, Institute of Parallel and Distributed Systems, Distributed Systems
Project(s)Peer to Peer Pervasive Computing (3PC)
Entry dateFebruary 7, 2005
   Publ. Computer Science