On Observation of and Interaction in Open Distributed Systems

Document type: Dissertations
Full text:
Author(s): Jens-Olof Lindh
Title: On Observation of and Interaction in Open Distributed Systems
Series: Blekinge Institute of Technology Doctoral Dissertation Series
Year: 2006
Issue: 6
Pagination: 147
ISBN: 91-7295-091-9
ISSN: 1653-2090
Publisher: Blekinge Institute of Technology
City: Karlskrona
Organization: Blekinge Institute of Technology
Department: School of Engineering - Dept. of Interaction and System Design (Sektionen för teknik – adv. för interaktion och systemdesign)
School of Engineering S- 372 25 Ronneby
+46 455 38 50 00
http://www.tek.bth.se/
Authors e-mail: jenli@telia.com
Language: English
Abstract: The thesis presents the results of research in computer science, as applied within a series of industrial projects. All of these projects have been part of an iterative and adaptive development process, from which we can draw conclusions in three different aspects. The first aspect concerns the processes of the projects as carriers of scientific ideas from the university to an industrial environment. The second aspect concerns findings related to principles of observation of and interaction in open distributed systems, and some phenomena that have been shown through explorative experiments. The third aspect concerns the relevance of these results to the selected application area; systems for network enabled capabilities.

The series of demonstrators mentioned above are based on the model of open computational systems (OCS). It has been shown that the OCS model is applicable for the engineering and development of systems for network enabled capabilities. However, we have also seen that such systems sometimes show indeterministic behaviours, possibly leading to safety problems. Therefore the research objectives of this work have been related to increasing the understanding of the principles of observation and interaction in open distributed systems.

Our results lead to the following two main conclusions of this thesis:

The first conclusion is that there exist inherent limitations as of to the degree of precision with which measurements can be made in distributed systems, such as command and control systems. These limitations are related to quantum properties of the cyber world. This uncertainty phenomenon also makes it impossible to precisely assess value metrics associated with high level conceptual models of command and control.

The second conclusion is that distributed systems also exhibit relativistic properties, caused by the limited transfer speed of data in transmission networks. As a consequence of this we suggest that the age of a message at arrival is a better descriptor of network interaction characteristics, than the time a message is sent. We also introduce the coherence interval, which we suggest is used as a basis for a metric of information reach in networks. The coherence interval provides indications of how often messages are to be sent from a node, in order to maintain an acceptable age of messages at arrival. If interactions between nodes are occurring slower or faster than suggested by the coherence interval, the resulting observations as arriving at other nodes become either irrelevant or meaningless.
Summary in Swedish: Denna avhandling presenterar resultat från forskning i datavetenskap, som den tillämpats inom en serie av industriella utvecklingsprojekt. Alla dessa projekt har ingått som delar av en iterativ och adaptiv utvecklingsprocess från vilken vi kan dra slutsatser inom tre olika områden. Det första området avser hur projektens processer fungerat som bärare av vetenskapliga idéer från universitetet till en industriell miljö. Det andra området avser upptäckter av principer relaterade till observation av och interaktion i öppna distribuerade system och några fenomen som har blivit visade genom empiriska studier. Ett tredje område avser relevansen av dessa resultat I relation till det avsedda tillämpningsområdet; system för etablering av nätverksbaserade förmågor. Den serie av demonstratorer som nämns ovan är baserade på modellen för öppna beräkningssystem (open computational  systems, OCS). Det har visats att OCS-modellen är lämplig för design och utveckling av system för nätverksbaserade förmågor. V har dock också sett att sådana system ibland kan uppvisa odefinierade beteenden som ibland skulle kunna leda till säkerhetsproblem. Forskningsmålen I detta arbete är relaterade till att öka förståelsen för principer för observation och interaktion i sådana öppna beräkningssystem. Våra resultat leder till avhandlingens följande två huvudsakliga slutsatser: Den första slutsatsen är att det existerar inherenta begränsningar till i vilken utsträckning och med vilken precision observationer kan göras i distribuerade system, som till exempel ledningssystem. Dessa begränsningar är relaterade till kvantegenskaper i cybervärlden. Det tillhörande osäkerhetsfenomenet gör det också omöjligt att precist fastställa vissa metriker som är associerade med konceptuella modeller av ledningssystem. Den andra slutsatsen är att distribuerade system också manifesterar relativistiska egenskaper, orsakade av den begränsade överföringshastigheten av data i signalnät. Som en konsekvens av detta föreslår vi att åldern på ett meddelande då det anländer hos en mottagare är en bättre deskriptor av ett nätverks interaktionskarakteristik, än tiden det tar för ett meddelande att överföras. Vi introducerar också koherensintervallet, vilket vi föreslår kan användas som en bas för en metrik över informationens räckvidd i nätverk. Koherensintervallet medger indikationer på hur ofta meddelandes kan sändas från noder, om man samtidigt vill upprätthålla en acceptabel högsta ålder på meddelanden då de anländer till en mottagare    . Om interaktion mellan noder äger rum med större eller mindre tidsintervall än vad som föreslås av interaktionsintervallet, kommer de observationer som kan göras av relaterade noder att vara antingen irrelevanta eller meningslösa.
Subject: Computer Science\General
Computer Science\Distributed Computing
Computer Science\Networks and Communications
Keywords: Coherence, interaction, temporal interval, relativity, uncertainty
URN: urn:nbn:se:bth-00307
Edit