Fehlertolerante Middleware-Idiome basierend auf selbststabilisierenden Techniken (ToleranceZone)

Die Entwicklung von drahtlosen Sensornetzen muss die enge Verzahnung des Netzes mit der Umwelt, die knappen Ressourcen und die unzuverlässige drahtlose Kommunikation berücksichtigen. Diese Randbedingungen führen häufig zu transienten Störungen, wodurch die Realisierung eines langandauernden, wartungsfreien Betriebs zu einer enormen Herausforderung wird. Das Projekt hat das Ziel, grundlegende Operationen drahtloser Sensornetze mit Fehlertoleranz auf der Basis selbststabiliserender Algorithmen auszustatten und so die Grundlagen für einen Dauerbetrieb zu legen. Die geplanten Arbeiten basieren auf zwei fundamentalen Annahmen. Erstens kann Fehlertoleranz nicht durch einfaches Hinzufügen von Komponenten erreicht werden, sondern muss inhärenter Bestandteil aller Komponenten sein. Zweitens muss Fehlertoleranz eine selbstorganisierende Eigenschaft sein. Das Projekt will den Nachweis erbringen, dass der Einsatz der Selbststabilisierung mindestens den gleichen Grad an Fehlertoleranz erbringen kann, der mit den zurzeit verfügbaren Middleware-Plattformen erreicht wird. Gleichzeitig wird gezeigt, dass der Bedarf an Ressourcen geringer ist und dass die Anpassung an neue Fehlerklassen inhärent gegeben ist. Der quantitative Nachweis erfolgt durch einen Vergleich von existierender Middleware-Ansätzen und einer prototypischen Implementierung der neuen Vorgehensweise. Die erwarteten Resultate werden entscheidend das Feld der Fehlertoleranz in drahtlosen Sensornetzen vorantreiben. Am Ende des Projektes werden Algorithmen und Methoden zur Verfügung stehen, die diese Netze wesentlich näher hin zu realen Anwendungen bringen.

Publikationen

• Köhler, Sven; Turau, Volker: A Distributed Algorithm for Minimum Distance-k Domination in Trees. Journal of Graph Algorithms and Applications, 19(1): S. 223-242, 3 2015. , DOI: 10.7155/jgaa.00354, http://jgaa.info/accepted/2015/TurauKoehler2015.19.1.pdf
• Siegemund, Gerry; Turau, Volker; Weyer, Christoph: A Dynamic Topology Control Algorithm for Wireless Sensor Networks. In Proceedings of the International Conference on Ad-hoc, Mobile and Wireless Networks, ADHOC-NOW 2015, S. 3-18, 6 2015., DOI: 10.1007/978-3-319-19662-6_1, http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-19662-6_1
• Neggazi, Brahim; Turau, Volker; Haddad, Mohammed; Kheddouci, Hamamache: A Self-Stabilizing Algorithm for Edge Monitoring Problem. In Proceedings of the 16th International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS'14), S. 93-105, 9 2014.
• Brahim Negazzi and Mohammed Haddad and Volker Turau and Hamamache Kheddouci: A Self-Stabilizing Algorithm for Edge Monitoring in Wireless Sensor Networks. Information and Computation, Sep 2016. , DOI: 10.1016/j.ic.2016.09.003
• Negazzi, Brahim; Haddad, Mohammed; Turau, Volker; Kheddouci, Hamamache: A Self-Stabilizing Algorithm for Edge Monitoring in Wireless Sensor Networks. Information and Computation, 5 2015.
• Neggazi, Brahim; Turau, Volker; Haddad, Mohammed; Kheddouci, Hamamache: A Self-Stabilizing Algorithm for Maximal p-Star Decomposition of General Graphs. In Proceedings of the 15th International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS'13), 11 2013.
• Siegemund, Gerry; Turau, Volker; Maâmra, Khaled: A Self-stabilizing Publish/Subscribe Middleware for Wireless Sensor Networks. In Proceedings of the International Conference on Networked Systems (NetSys), Cottbus, Germany, 3 2015.
• Siegemund, Gerry; Turau, Volker; Weyer, Christoph: Brief Announcement: Agile and Stable Neighborhood Protocol for WSNs. In Proceedings of the 15th International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS'13), 11 2013.
• Siegemund, Gerry; Turau, Volker; Maâmra, Khaled: Brief Announcement: Publish/Subscribe on Virtual Rings. In Proceedings of the 16th International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS'14), S. 343-345, 9 2014.
• Volker Turau and Christoph Weyer: Cascading Failures Caused by Node Overloading in Complex Networks. In Proceedings of the Joint Workshop on Cyber-Physical Security and Resilience in Smart Grids, S. 1-6, Vienna, Austria, Apr 2016., DOI: 10.1109/CPSRSG.2016.7684104
• Siegemund, Gerry; Turau, Volker: Directed Link Utilization with Mahalle+. In Proceedings of the 12th GI/ITG KuVS Fachgespräch "Drahtlose Sensornetze" (FGSN'13), 9 2013., http://www.ti5.tu-harburg.de/publications/2013/FGSN13_directedLinkUtil_TZone.pdf
• Siegemund, Gerry; Lohs, Stefan: GlueAPI - Joining REFLEX and CometOS. Report urn:nbn:de:gbv:830-tubdok-12285, Telematik, Technische Universität Hamburg-Harburg, Hamburg, Germany, 2013., http://doku.b.tu-harburg.de/volltexte/2013/1228/
• Stefan Lohs and Jörg Nolte and Gerry Siegemund and Volker Turau: Influence of Topology-Fluctuations on Self-Stabilizing Algorithms. In 2016 International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems DCOSS 2016 Poster Abstract, S. 122-124, Washington, DC, USA, May 2016., DOI: 10.1109/DCOSS.2016.44
• Lohs, Stefan; Siegemund, Gerry; Nolte, Jörg; Turau, Volker: Mission Statement: ToleranceZone A Self-Stabilizing Middleware for Wireless Sensor Netzworks. In Proceedings of the 11th GI/ITG KuVS Fachgespräch "Drahtlose Sensornetze" (FGSN'12), 9 2012., http://www.ti5.tu-harburg.de/publications/2012/fgsn12_TZone.pdf
• Gerry Siegemund and Volker Turau: PSVR - Self-Stabilizing Publish/Subscribe Communication for Ad-Hoc Networks (Short Paper). In Proceedings of Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems - 18th International Symposium, S. 346-351, Lyon, France, Nov 2016., DOI: 10.1007/978-3-319-49259-9_27
• Gerry Siegemund and Volker Turau: PSVR - Self-stabilizing Publish/Subscribe Communication for Ad-hoc Networks. Report arXiv:1609.06841, arXiv.org e-Print archive, Cornell University, Sep 2016.
• Gerry Siegemund and Volker Turau: PSVR-Self-stabilizing Publish/Subscribe Communication for Ad-hoc Networks. CoRR, abs/1609.06841, 2016.
• Stefan Lohs and Gerry Siegemund and Jörg Nolte and Volker Turau: Self-Stabilization - A Mechanism to Make Networked Embedded Systems More Reliable?. In Proceedings of 35th Symposium on Reliable Distributed Systems (SRDS), S. 317-326, Budapest, Hungary, Sep 2016.
• Beyer, Sandra; Lohs, Stefan; Nolte, Jörg; Karnapke, Reinhardt; Siegemund, Gerry : Self-Stabilizing Structures for Data Gathering in Wireless Sensor Networks. In Proceedings of the International Conference on Sensor Technologies and Applications (Sensorcomm), S. 1-8, 8 2015.
• Köhler, Sven; Turau, Volker: Self-stabilizing local k-placement of replicas with local minimum variance. Theoretical Computer Science, 591: S. 15-27, 2015. , DOI: 10.1016/j.tcs.2015.04.019, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304397515003503