Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet Rechnerarchitekturen Diplomarbeit Verteiltes Nutzer- und Content-Matching in mobilen Kommunikationssystemen im Umfeld des PotatoSystems Bearbeiter: Mario Kubek Fachgebiet: Rechnerarchitekturen verantw. Professor: Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Fengler Hochschulbetreuer: Dr.-Ing. Jürgen Nützel Datum: 19.09.2005

Der „Mobile Music Messenger“ (MMM) Die Architektur von JXME Gliederung Motivation Das PotatoSystem Der „Mobile Music Messenger“ (MMM) Die Architektur von JXME Rahmen eines mobilen P2P-Systems Das Matching-Verfahren Konzeption Komponenten Umsetzung Zusammenfassung und Ausblick Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 2

Erstellung eines mobilen Empfehlungssystems 1. Motivation Erstellung eines mobilen Empfehlungssystems Verteiltes User-Matching im PotatoSystem Empfehlungsberechnung durch dezentrale Algorithmen Einbettung in den „Mobile Music Messenger“ (MMM) Programmierung in Java für mobile Endgeräte (J2ME) Skalierbarkeit des Systems im mobilen Kontext Variierende Teilnehmeranzahl Nachrichtenanzahl Nachrichtengröße Mobile Datenhaltung Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 3

2. Das PotatoSystem (http://www.potatosystem.com) Gemeinschaftsprojekt der 4FO AG und Fraunhofer IDMT ermöglicht legalen Verkauf digitaler Daten über das Internet Spezialisierung auf Musikvertrieb für Künstler und Labels keine Kopierschutz-mechanismen Nutzer-Homepage zum Musikverkauf Käufer erhalten neben Musik ein Wiederverkaufs-recht User-Matching im Waren-korb Liste TOP-10-Downloads Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 4

3. Der „Mobile Music Messenger“ (MMM) Mobile Erweiterung des PotatoSystems J2ME-Programm für aktuelle Mobiltelefone Kommunikation mittels P2P-System JXME 1.0 Funktionen: Verwaltung einer Buddy-Liste Musik-Chat Verwaltung eines persönlichen Musik-Profils (PMP) in Links Versand der Musik-Links innerhalb der Community Unterscheidung der Links nach Kaufinformation Vorhören der Musik Kauf von Songs durch WAP 2.0 Browser Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 5

4. Die Architektur von JXME 1.0 („JXTA für J2ME“) Komponenten des P2P-Systems: Mobile Peers Relay-Peers Rendezvous-Peers Kommunikation: Relays als Vermittler zwischen JXME-Peers Nachrichenaustausch in JXTA-Binärformat über HTTP-Protokoll Binärformat enthält keine XML-Strukturen Pipes: virtuelle Kommunikationskanäle Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 6

5. Rahmen eines mobilen P2P-Systems Mobile Datensitzungen: meist kurz und möglicherweise instabil Verteiltes Wissen: Wissen der Peers durch Dynamik mobiler Communities oft nicht verfügbar Skalierbarkeit: Einbeziehung möglichst vieler Teilnehmer Stabilität des Systems bei großer Nutzeranzahl und Nachrichtenmenge Beschränkung der Größe ausgetauschter Nachrichten sinnvoll Mobile Datenhaltung: Persistenz in aktuellen Mobiltelefonen möglich J2ME bietet: RMS (mind. 8 kByte) oder FileConnection-Klassen effiziente Strukturierung der Daten nötig Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 7

6. Das Matching-Verfahren (Konzeption) Idee: Mobiles, dezentrales User-Matching im MMM Lieblingssongs des PMP als Auftrag (Künstler und Titel pro Link) Verteilte Empfehlungsberechnung durch angefragte Peers Erweiterung: Nutzung gesicherter Auftragsdaten Ansatz: Ber. lokaler PMP-Ähnlichkeit und Ähnlichkeit gesicherter Auftragsdaten Matching-Mengen: exaktes Matching, Künstler-Matching und Restmenge Profilähnlichkeit durch Schwellwerte bestimmt: Empfehlungen: neben Peer-Kennungen max. vier Songs des PMP und jeweils max. zwei Songs der höchstens drei ähnlichsten Peers Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 8

elementare Peer-Aktivitäten pro Auftrag 6. Das Matching-Verfahren (Komponenten) Teilnehmer pro Auftrag: ein Auftraggeber n Auftragnehmer Nachrichten (Nutzdaten) pro Auftrag: ein Empfehlungsauftrag max. 10 Empfehlungsnachrichten Komponenten des Verfahrens: Auftragserstellung Auftragsbearbeitung Empfehlungsbehandlung RMS zur Datensicherung elementare Peer-Aktivitäten pro Auftrag Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 9

6. Das Matching-Verfahren (Umsetzung) Auftragserstellung (anfragender Peer): Max. fünf PMP-Einträge als Auftrag Bestimmung der Suchart (Nutzer oder Musik) Auftragsnummer enthalten Auftragsversand an Propagate-Pipe (Multicast) Auftragsbehandlung (angefragte Peers): Sicherung der Auftragsdaten im RMS Ähnlichkeitsberechnung und Empfehlungsauswahl Speicherung der Empfehlung nach Auftragsnummer bis Versand Öffnung einer Pipe (FlagPipe) mit Auftragsnummer als Namen Empfehlungsbehandlung (anfragender Peer): Hilfs-Peer: Anforderung von max. 10 Empfehlungen durch FlagPipes Empfehlungsdarstellung ohne Duplikate Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 10

6. Das Matching-Verfahren (Auftragsversand) Peer3 PMP-Einträge: Auftraggeber MMM-Programm K1T1, K2T2, K1T3 gekauft K2T4 n. gekauft Peer1 PMP-Einträge: gesicherte Anfragen: JXTA-Relay K1T1, K1T2 Peer6 K1T1, K2T2 K5T3, K6T4 gekauft Peer4 PMP-Einträge: Hilfs-Peer inaktiv K2T2, K4T3 gekauft K2T5 n. gekauft gesicherte Anfragen: K1T1, K1T2, K4T5 Peer6 Song K1T1…Titel T1 des Künstlers K1 Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 11

6. Das Matching-Verfahren (Auftragsversand) Peer3 PMP-Einträge: Auftraggeber MMM-Programm K1T1, K2T2, K1T3 gekauft K2T4 n. gekauft K1T1, K2T2 (Auftragsnr.) Peer1 PMP-Einträge: K1T1, K2T2 gesicherte Anfragen: (Auftragsnr.) JXTA-Relay K1T1, K1T2 Peer6 K1T1, K2T2 K5T3, K6T4 gekauft Peer4 PMP-Einträge: K1T1, K2T2 (Auftragsnr.) Hilfs-Peer wartet K2T2, K4T3 gekauft K2T5 n. gekauft gesicherte Anfragen: K1T1, K1T2, K4T5 Peer6 Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 11

6. Das Matching-Verfahren (Auftragsversand) Peer3 PMP-Einträge: Auftraggeber MMM-Programm K1T1, K2T2, K1T3 gekauft K2T4 n. gekauft Peer1 PMP-Einträge: gesicherte Anfragen: JXTA-Relay K1T1, K1T2 Peer6 K1T1, K2T2 Peer1 K1T1, K2T2 K5T3, K6T4 gekauft Peer4 PMP-Einträge: Hilfs-Peer wartet K2T2, K4T3 gekauft K2T5 n. gekauft gesicherte Anfragen: K1T1, K1T2, K4T5 Peer6 K1T1, K2T2 Peer1 Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 11

6. Das Matching-Verfahren (Empfehlungsberechnung) Peer3 PMP-Einträge: Auftraggeber MMM-Programm K1T1, K2T2, K1T3 gekauft K2T4 n. gekauft Empf. berechnet (FlagPipe öffnen) Peer1 PMP-Einträge: gesicherte Anfragen: JXTA-Relay K1T1, K1T2 Peer6 K1T1, K2T2 Peer1 K1T1, K2T2 K5T3, K6T4 gekauft Peer4 PMP-Einträge: Empf. berechnet (FlagPipe öffnen) Empf. berechnet Hilfs-Peer aktiv K2T2, K4T3 gekauft K2T5 n. gekauft (FlagPipes) gesicherte Anfragen: K1T1, K1T2, K4T5 Peer6 K1T1, K2T2 Peer1 Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 12

6. Das Matching-Verfahren (Empfehlungsversand) Peer3 PMP-Einträge: Auftraggeber MMM-Programm K1T1, K2T2, K1T3 gekauft K2T4 n. gekauft Empf. anfordern Peer1 PMP-Einträge: gesicherte Anfragen: JXTA-Relay K1T1, K1T2 Peer6 K1T1, K2T2 Peer1 K1T1, K2T2 K5T3, K6T4 gekauft Empf. anfordern Peer4 PMP-Einträge: Empf. anfordern Hilfs-Peer aktiv K2T2, K4T3 gekauft K2T5 n. gekauft gesicherte Anfragen: K1T1, K1T2, K4T5 Peer6 K1T1, K2T2 Peer1 Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 13

6. Das Matching-Verfahren (Empfehlungsversand) Peer3 PMP-Einträge: Auftraggeber MMM-Programm Peer3: K1T3, K2T4 Peer6: K1T2 K1T1, K2T2, K1T3 gekauft K2T4 n. gekauft Peer1 PMP-Einträge: Empfehlungen gesicherte Anfragen: JXTA-Relay K1T1, K1T2 Peer6 K1T1, K2T2 Peer1 K1T1, K2T2 K5T3, K6T4 gekauft Peer4 PMP-Einträge: Peer4: K4T3, K2T5 Peer6: K1T2, K4T5 Hilfs-Peer inaktiv K2T2, K4T3 gekauft K2T5 n. gekauft gesicherte Anfragen: K1T1, K1T2, K4T5 Peer6 K1T1, K2T2 Peer1 Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 13

6. Das Matching-Verfahren (Empfehlungsbehandlung) Auswertung der maximal 10 Empfehlungen: Duplikatefilterung gefundener Nutzer und Songs getrennte Nutzer- und Song-Darstellung unterschiedliche Darstellung empfohlener Nutzer und Songs nach Kategorie Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 14

7. Zusammenfassung und Ausblick mobiles, skalierbares Empfehlungssystem auf JXME-Basis komplett verteilte Empfehlungsberechnung Wissen in der Community durch Sicherung der Auftragsdaten vergrößert Einbettung als Komponente in den MMM Zukünftige Entwicklungen: Nutzung weiterer Metadaten zur Empfehlungsberechnung effizientere Kommunikation ohne HTTP-Protokoll in JXME 2.0 Empfehlungsversand per SMS an nicht erreichbare Teilnehmer durch PushRegistry der J2ME Diplomarbeit M. Kubek, 19.09.2005 15

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