C5: Kontextzentrische Sicht

Transitionsgestützte Situationsinferenz

Teilprojekt C5 erforscht, wie Prädiktionen des Nutzungskontexts für proaktive Transitionen zur Verbesserung der Dienstgüte von Internet-Diensten eingesetzt werden können. Es werden neue Methoden zur Klassifikation und Prädiktion exogener Ereignisse mit einer hohen Teilnehmerzahl sowie neue Methoden zur Extraktion und Ausführung von Regeln entwickelt, die mit Hilfe einer neuartigen probabilistischen, proaktiven und mobilen CEP-Engine auf Knoten am Rande des Internets ausgeführt werden und in einem antizipatorischen software-definierten Netz proaktiv Transitionen initiieren.

Antizipatorische Netzwerke können ihre Funktionsweise auf Grund von prädizierten Ereignissen vorausschauend optimieren. Hierbei sind insbesondere Prädiktionen des Nutzungskontexts von Bedeutung. Die sensorischen Fähigkeiten heutiger mobiler Geräte und die ubiquitäre Verfügbarkeit potentiell relevanter Daten im Internet begünstigen die Erstellung solcher Prädiktionen.

Teilprojekt C5 erforscht, wie Prädiktionen des Nutzungskontexts für proaktive Transitionen zur Verbesserung der Dienstgüte von Internet-Diensten eingesetzt werden können. Im Fokus der Untersuchungen stehen exogene Ereignisse, die große Veränderungen in der Zahl der Netzwerkteilnehmer bewirken (z.B. öffentliche Veranstaltungen). Es werden daher neue Methoden zur Klassifikation und Prädiktion exogener Ereignisse sowie neue Methoden zur Extraktion und Ausführung von Regeln entwickelt, die auf Grundlage lokaler Sensordaten auf mobilen Geräten die Eintrittswahrscheinlichkeiten für exogene Ereignisse bestimmen und proaktiv Transitionen auslösen können, wie z.B. die Präallokation von Ressourcen, lokationsbasierte Vorabspeicherung von Inhalten, ereignisgesteuerte autonome Kommunikation im Ad-Hoc-Modus, opportunistische Dissemination oder proaktive Delegation von Daten und Berechnungen. Die bisherigen Vorarbeiten der Antragsteller – seit Mai 2015 durch eine anschubfinanzierte Mitarbeit des Fachgebiets Wirtschaftsinformatik | Electronic Markets auch innerhalb von MAKI – umfassen sowohl die Identifikation potenzieller Datenquellen, als auch die Prüfung auf Relevanz und Eignung hinsichtlich der benötigten Informationen. Des Weiteren wurden erste Ansätze entwickelt und getestet, die der Erfassung und Aggregation von Informationen aus semi-strukturierten und heterogenen Datenquellen im Internet dienen. Darüber hinaus existieren Vorarbeiten zur Nutzung von Ansätzen des Complex Event Processing (CEP) zur Korrelation von sensorischen Ereignisströmen sowie zur experimentellen Analyse des Laufzeitverhaltens von virtuellen mobilen Endgeräten. Die aus den Vorarbeiten gewonnenen Erkenntnisse sollen in Verfahren münden, mit denen exogene Ereignisse prädiziert und proaktive Transitionen ausgelöst werden können.

In Phase II von MAKI werden in Teilprojekt C5 Prädiktionen des Nutzungskontexts für proaktive Transitionen in drahtlosen Netzwerken autonomer Knoten am Rande des Internets entwickelt. Sie sollen es ermöglichen, die Internetverbindung aufrecht zu erhalten und mobilen Applikationen z.B. bedarfsgerechte Antwortzeiten, Bandbreiten und Energieeffizienz zu liefern. Die Prädiktion umfasst daher beispielsweise approximative Angaben über die Zahl der Netzwerkteilnehmer, Ort und Zeit von Ereignissen, die verwendeten Dienste/Applikationen sowie die Knotendichte und die Mobilität der Knoten. Heterogene Datenquellen aus dem Internet werden genutzt, um eine Datenbasis aus Rohdaten zu gewinnen. Sie dient als Grundlage, um mittels statistischer Verfahren und Methoden des maschinellen Lernens Prädiktionsmodelle für den Nutzungskontext zu entwickeln, aus denen (semi-)automatisiert Regeln für die Eintrittswahrscheinlichkeiten und die Attribute exogener Ereignisse extrahiert werden. Die extrahierten Regeln werden mit Hilfe des CEP-Paradigmas formuliert und in einer neuartigen probabilistischen, proaktiven und mobilen CEP-Engine lokal auf den Knoten am Rande des Internets ausgeführt, um in einem neu zu entwerfenden antizipatorischen software-definierten Netzwerk proaktiv Transitionen zu initiieren. Durch die probabilistischen und proaktiven Eigenschaften der CEP-Engine lassen sich darüber hinaus zukünftige Ressourcenkonflikte von koexistienten Multi-Mechanismen in Form von Wahrscheinlichkeitswerten vorhersagen. Da exogene Ereignisse häufig nicht isoliert voneinander, sondern parallel zueinander stattfinden oder sich überlagern, werden entlang gewisser Eintrittswahrscheinlichkeiten für mehrere mögliche exogene Ereignisse gegebenenfalls auftretende Konflikte detektiert oder mehrere proaktive Transitionen initiiert. Herausforderungen bestehen einerseits in der Klassifikation besonderer Ereignisse und der approximativen Bestimmung der zu prädizierenden Parameter, bei der Angaben über die Mobilität der Knoten in solchen Situationen, aber auch die genutzten Dienste und deren Anforderungen an das Netzwerk empirisch gewonnen werden müssen. Darüber hinaus müssen die Eintrittswahrscheinlichkeiten dieser Ereignisse durch Regeln einer probabilistischen, proaktiven und mobilen CEP-Engine ausgedrückt werden. Diese CEP-Engine muss so entwickelt werden, dass sie trotz einer großen Zahl möglicher Ereignisse möglichst optimale Vorhersagen zulässt.

Das Teilprojekt C5 liefert in MAKI mit der Prädiktion exogener Ereignisse auf Grundlage des realen Nutzungskontexts eine Basis für andere Teilprojekte, proaktive Transitionen zu entwickeln sowie simulativ und experimentell zu evaluieren. Es leistet Beiträge zu proaktiven Transitionen, zu antizipatorischen software-definierten Netzwerken am Rande des Internets und zur Vorhersage zukünftiger Ressourcenkonflikte von koexistenten Multi-Mechanismen.

Teilprojektleitende C5:

  Name Kontakt
Prof. Dr. Oliver Hinz
+49 (69) 798 34675
Prof. Dr.-Ing Bernd Freisleben
+49 6421 28-21567