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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:hbz:385-5220
URL: http://ubt.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2009/522/


Synergieeffekte und Kollaboration bei e‐Learning-Anwendungen in selbstorganisierenden Computernetzen

Synergy effects and collaboration for e-learning applications in self-organizing computer networks

Höhfeld, Alexander

pdf-Format:
Dokument 1.pdf (6.362 KB)

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SWD-Schlagwörter: Synergie , Kollaboration <Informatik> , E-Learning , Selbstorganisation , Rechnernetz , Weitverkehrsnetz , Virtuelle Realität , Immersion <Virtuelle
Freie Schlagwörter (Deutsch): MMVE
Freie Schlagwörter (Englisch): MMVE
CCS - Klassifikation: K.3.1
Institut: Informatik
Fakultät: Fachbereich 4
DDC-Sachgruppe: Informatik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Sturm, Peter (Professor)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.03.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 26.05.2009
Kurzfassung auf Deutsch: In den letzten Jahren haben sich mehrere neue Netzklassen im Bereich der Verteilten Systeme etabliert. Diese können unter Ausnutzung von Selbstorganisationsprinzipien und verschiedener kollaborativer Aspekte viele der netzinhärenten Probleme wie Skalierbarkeit, Latenz- und Lastverteilungsbetrachtungen sowie Konsistenzwahrung entschärfen. Gleichzeitig kann die Nutzung entsprechender Prinzipien zu positiven Synergieeffekten führen, die von den verschiedenen auf diesen Netzen aufsetzten Applikationsdomänen genutzt werden können. Von besonderer Bedeutung sind diese Aspekte für die beiden neuartigen Netzklassen der Multi-Hop Adhoc-Netze (MANETs) und der globalen virtuellen Umgebungen (MMVEs). Beiden Netzklassen ist gemeinsam, dass sie aufgrund der erwähnten Problemstellungen nicht mit traditionellen verteilten Architekturen, wie zentralistischen und monolithischen Systemen, umgesetzt werden können. Hier muss ein Paradigmenwechsel hin zu dezentralen, selbstorganisierenden Systemstrukturen erfolgen, um den angesprochenen Herausforderungen zu begegnen.
Die erste in dieser Arbeit untersuchte Netzklasse der MANETs zeichnet sich dadurch aus, dass sie Nutzern erlaubt, immer und überall auf Ihre Daten zugreifen zu können und mit der vor Ort vorhandenen Infrastruktur transparent zu kommunizieren. Dabei erfolgen die Daten-zugriffe vermehrt über immer kleiner werdende mobile Endgeräte, die sowohl aufgrund ihrer inhärenten Mobilität als auch ihrer eingeschränkten Ressourcen daran angepasste Netzstrukturen erfordern. Die neuartige Netzklasse der MMVEs dagegen soll Dateninhalte in einem dreidimensionalen Rahmen und damit nativ und intuitiver als die vorherrschende zweidimensionale Darstellung, wie z.B. im Internet, präsentieren. Der Datenzugriff erfolgt hier meist über eine virtuelle Benutzerrepräsentation – einen Avatar. MMVEs basieren zwar im Vergleich zu MANETs in der Regel auf physisch verlässlichen Netzen, benötigen aber aufgrund der massiven Verteilung und der großen Nutzerzahlen neue Netzwerkarchitekturen.
Die Anwendungsdomäne e-Learning eignet sich in diesem Zusammenhang besonders gut für wissenschaftliche Untersuchungen, da hier eine ähnliche Entwicklung beobachtbar ist, wie bei den eingangs erwähnten Netzklassen. Genauso wie mobile Endgeräte immer kleiner und ubiquitär verfügbar werden und das Internet praktisch an jedem Ort der Welt mit hoher Bandbreite nutzbar ist, finden e-Learning Inhalte immer mehr Einzug in das tägliche Leben. Während sie früher nur eine vernachlässigbare Ergänzung zu etablierten Schulungsformen darstellten, die mehr oder weniger invasiv und starr zentral administriert wurde, steigt Ihre Bedeutung besonders im Zusammenhang mit neuen Zugangsformen täglich. Besonders das Bedürfnis an Schulen oder Universitäten sowie bei der innerbetrieblichen Aus- und Weiterbildung, immer und überall verteilt, nativ und transparent auf entsprechende Lehr- und Lerninhalte zugreifen zu können, steigt mit dem wachsenden und teilweise rein wirtschaftlich bedingten Bedarf nach einer qualitativ hohen, kontinuierlichen gesellschafts- und technikdurchdringenden Grund- und Weiterbildung.
Die geforderte Transparenz und Ubiquität kann für die angesprochene Anwendungsdomäne dadurch erreicht werden, dass spezielle, auf die neuartigen verteilten Netzstrukturen abgestimmte, Applikationen entwickelt werden, die die netzinhärenten Selbstorganisations-prinzipien explizit ausnutzen. Eine wichtige Fragestellung in diesem Zusammenhang ist, welche Auswirkungen ein solcher Paradigmenwechsel auf die Qualität der Wissens-vermittlung und der Inhalte hat. Erste Evaluationen mit prototypischen Applikationen haben gezeigt, dass dieser Wechsel problemlos möglich ist. Dabei spiegeln auftretende Synergie-effekte die Abbildung auf soziale Netze wieder, die beiden Aspekten inhärent zugrunde liegt und einen Mehrwert erzeugen, der die dabei auftretenden technischen Herausforderungen und Probleme relativiert. Entsprechende Effekte lassen sich sogar noch weiter verstärken, indem kollaborative Aspekte sowohl auf Applikationsebene als auch in den darunter liegenden Basisstrukturen ausgenutzt werden. Die vorliegende Arbeit soll diese Annahmen durch adäquate Beispiele aus beiden Bereichen (MANETs und MMVEs) aus verschiedenen Perspektiven beleuchten und anhand von beispielhaften Anwendungen und darauf aufbauende Evaluationen den Synergiegewinn von e-Learning Applikationen und mögliche kollaborative Aspekte in diesem Umfeld aufzeigen.
Kurzfassung auf Englisch: n/a

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