Now showing 1 - 1 of 1
  • Publication
    Optimal quality of service under dynamic resource constraints in distributed multimedia database systems
    (GMD Forschungszentrum Informationstechnik, 1998)
    Thimm, H.
    Zukünftige Multimedia-Datenbankverwaltungssysteme (MM-DBVS) müssen neue, multimedia-spezifische Dienste bereitstellen. Da multimediale Anwendungen im allgemeinen präsentationsintensiv sind, ist insbesondere ein Dienst zur Verwaltung und Ausführung multimedialer Präsentationen erforderlich. Wir nennen diesen Dienst im folgenden Playout Management Dienst. In einem MM-DBVS übernimmt der Playout Management Dienst die Aufgabe, Medienobjekte wie z.B. Texte, Bilder, Audios, Videos und digitale Animationen, sowie deren Kombination zu komplexen Präsentationen dem Benutzer zu präsentieren. Dabei sind die vom Benutzer spezifizierten Präsentationsparameter einzuhalten, die auch als benutzerspezifische Dienstgüte bzw. Quality of Service (QoS) Parameter bezeichnet werden. Beispiele für QoS Parameter sind Größe und Farbtiefe von Rasterbildern oder Bildwiederholrate und Gleichlaufschwankung von Videopräsentationen. Da in verteilten Umgebungen die Verfügbarkeit von Betriebsmitteln nicht kontinuierlich garantiert ist, kann es während multimedialer Präsentationen häufig zu Ressourcenmangel kommen. Dieser Mangel an Ressourcen erschwert die Einhaltung aller QoS Parameter, so daß im Extremfall die Präsentation unkontrolliert terminiert. Eine triviale Interventionsstrategie ist das Pausieren der Präsentation so lange bis die Ressourcen wieder ausreichend verfügbar sind. Eine Alternativstrategie ist die Anpassung der QoS Parameter an die verfügbaren Ressourcen unter Berücksichtigung der vom Benutzer spezifizierten Ober- und Unterschranken. Dieser zweite Ansatz wird auch als Adaptive QoS Management bezeichnet. Bei Ressourcenmangel werden dabei die Werte der QoS Parameter verschlechtert, während sie bei Überfluß verbessert werden. Die Reduzierung der Bildwiederholrate bei Videopräsentationen, z.B. von 30 auf 20 Bilder pro Sekunde, kann zur Anpassung bei Ressourcenmangel vorgenommen werden. Die Auswahl der zu adaptierenden QoS Parameter kann entweder explizit durch den Benutzer oder vollautomatisch durch das MM-DBVS erfolgen. Übernimmt diese Aufgabe das MM-DBVS, ist der Benutzer von dem schwierigen Problem befreit, geeignete Parameteranpassungen aus einer Vielzahl möglicher Alternativen auszuwählen (insbesondere bei komplexen, multimedialen Präsentationen). Darüber hinaus kann eine vollautomatische Auswahl bestmögliche QoS Parameter und minimale Anzahl an Präsentationsunterbrechungen garantieren. Die Vorteile des vollautomatischen Ansatzes motivieren daher eine Erweiterung des Playout Management Dienstes zu einem Reactive Playout Management Dienst für adaptive, multimediale Präsentationen. Um diesen Dienst erweiterte MM-DBVS ermöglichen nun erstmals multimediale Präsentationen in verteilten Umgebungen mit stark schwankender Verfügbarkeit an Ressourcen wie z.B. in Intranets. Trotz unvorhersehbarer Schwankungen wird die Präsentation bestmöglich durchgeführt. Diese Dissertation stellt einen Ansatz für einen Reactive Playout Management Dienst vor, der integriert in ein MM-DBVS mehrere Präsentationen gleichzeitig, unter bestmöglicher Anpassung an die verfügbaren Ressourcen präsentieren kann. Kernaussage dieser Dissertation ist, daß die bestmögliche Anpassung an die verfügbaren Ressourcen, eine globale Optimierung der QoS Parameter aller gleichzeitig ablaufender Präsentationen erfordert. Ziel der globalen Optimierung ist, die QoS Parameter der einzelnen Präsentationen so zu optimieren, daß die durchschnittliche Qualität bzw. Dienstgüte aller Präsentationen optimal wird. Es werden Konzepte zur Berechnung der Dienstgüte multimedialer Präsentationen eingeführt und ein Steuerungssystem zur globalen Optimierung der einzelnen Dienstgüten spezifiziert. Wir nennen dieses Steuerungssystem im folgenden Embedded Presentation QoS Control System (PQCS). Kern des PQCS bildet ein Algorithmus zur Auswahl und Ausführung sogenannter Corrective Actions Sets, die die QoS Parameter der einzelnen Präsentationen optimal an die verfügbaren Ressourcen anpassen. Die Auswahl der Corrective Actions Sets basiert auf einer zweidimensionalen Metrik zu deren qualitativen Bewertung. Untersucht werden zwei verschiedene Ansätze zur Realisierung des beschriebenen PQCS Algorithmus. Der eine Ansatz basiert auf Linearer Programmierung, der andere auf eigenen Heuristiken. In einer Simulationsstudie werden konkrete Implementierungen beider Alternativen empirisch evaluiert. Die Integration des PQCS Systems in ein MM-DBVS erfolgt im Rahmen des MM-DBVS AMOS.