Ein umfassendes Umgebungsmodell als Integrationsstrategie für ortsbezogene Daten und Dienste

Abstract

Der ständige Fortschritt in mobilen Computersystemen und Sensortechnologien ermöglicht eine neue Klasse von Anwendungen: sogenannte kontextbezogene Anwendungen passen sich der Situation (dem Kontext) ihres Benutzers in Präsentation, Informationsselektion und Aktion an. Einen wichtigen Hinweis auf die Situation liefert der Ort eines Benutzers, der über heutige Lokalisierungstechniken verhältnismäßig einfach bestimmt werden kann.Wir sprechen von ortsbezogenen Anwendungen, wenn der räumliche Kontext als primäres Selektionskriterium für die Adaption genutzt wird. Solche Anwendungen benötigen ein Datenmodell, das Informationen ortsbezogen referenziert, ein sogenanntes Umgebungsmodell. Dieses enthält alle für die Anwendung relevanten Informationen über ihre Umgebung: sowohl Repräsentationen der physischen Welt wie auch digitale Daten und Dokumente, die über das Umgebungsmodell mit der physischen Welt verknüpft werden. Für eine Vielzahl unterschiedlicher Daten steht durch den Ort ein umfassendes Sortier- und Selektionskriterium zur Verfügung, durch das wir mit der heutigen Informationsflut besser zurecht kommen können vorausgesetzt, wir können diesen Ortsbezug nutzen. Dadurch wird es möglich, ein umfassendes Umgebungsmodell zu entwickeln, das von verschiedenen ortsbezogenen Anwendungen genutzt wird. Dies hat den Vorteil, dass der hohe Aufwand, Umgebungsmodelle zu erheben und nachzuführen, nicht für jede neue Anwendung erneut auftritt. Diese Arbeit konzipiert ein solches umfassendes Umgebungsmodell, mit dem ortsbezogene Daten und Dienste zu einer einheitlichen Sicht integriert werden können. Auch für die Verwaltung des Umgebungsmodells wird in dieser Arbeit eine Lösung vorgestellt. Statt einem monolithischen System aus Datenmodell und Anwendung wird eine Föderationsplattform eingeführt, die Datenanbieter und Anwendungen entkoppelt und dynamisch miteinander verbindet. Dies bietet den Anwendungen verschiedene Transparenzen, in Bezug auf das Schema, den Speicherort, die Systemheterogenität und die Verteilung der Umgebungsmodelldaten.

Hierzu wird zunächst eine umfassende Analyse des Anwendungsgebiets ortsbezogener Anwendungen durchgeführt, um inhaltliche Anforderungen an das Umgebungsmodell abzuleiten. Es werden passende Modellierungskonzepte ausgewählt und das Modell aufgebaut. Für die Verwaltung wird eine offene und verteilte Systemplattform entworfen. Die Gesamtlösung wird durch prototypische Implementierung der Plattformkomponenten, Integrationsstudien und die Entwicklung von Beispielanwendungen evaluiert. Insgesamt wird durch diese Arbeit gezeigt, wie durch Ausnutzung domänenspezifischer Eigenschaften (hier: die räumliche Struktur der Daten) eine effiziente, skalierbare und erweiterbare Föderationsarchitektur bereit gestellt werden kann, die über autonome und wechselnde Anbieter hinweg verschiedenen Anwendungen eine integrierte Datensicht bietet.

Since powerful computer systems have become mobile, small and affordable, they are our everyday companions: as mobile phones, personal digital assistant, music players or navigation aids. Also, our environment is more and more equipped with electronic devices that not only are able to control everyday things but also to compute, to sense the conditions of their surrounding and communicate with each other. This enables socalled context-aware systems that have knowledge about the situation of their user and adapt their behavior according to that knowledge.

A key challenge in deriving the situation of the user is to analyze her context, e.g. her position in the physical world, near-by objects, the time of the day, her current calendar entry or related web-sites. Getting access to this context is a tedious task for applications: while some of it can be accessed locally (e.g. the user s calendar or the current date), most of it must be obtained from external data sources. It is beneficial to organize the context in so called context models, which can be shared between different applications to reduce the effort of acquisition and maintanance of context data.

This work contributes to the objective of globally shared context model o support various kinds of context-aware applications. Such a model can be realized by a federation platform that uses a common data schema both for representing context information and as an integration strategy for different context sources. The contribution of this schema is the modeling and definition of such a schema, the Augmented World Model, that exploits the spatial organization of context information, i.e. the physical location of objects, to efficiently provide application domain specific access. It connects digital information (e.g. web sites, documents,...) with a model of the physical world that is updated by sensors.