Einsatz von XML zur Kontextspeicherung in einem agentenbasierten ubiquitären System

1. Einsatz von XML zur Kontextspeicherung in einem agentenbasierten ubiquitären System Faruk Bagci, Jan Petzold, Wolfgang Trumler und Theo Ungerer Lehrstuhl für Systemnahe Informatik und Kommunikationssysteme, Universität Augsburg Workshop XMIDX, Berlin 2003

2. GLIEDERUNG • Motivation • Eigenschaften und Anforderungen an eine Kontext-Modellierung • Kontextmodellierung • Anwendung in einem agentenbasierten ubiquitären System • Zusammenfassung und Ausblick

3. 01_MOTIVATION • Ubiquitäre Systeme: • ubiquitär = allgegenwärtig = überall verbreitet • Computer werden „unsichtbar“, hinter Alltagsgegenständen verborgen • Erweiterung der eingebetteten Systeme • Viele kleine, oftmals tragbare, in Geräten versteckte Mikroprozessoren • Ubiquitäre (allgegenwärtige) Systeme reagieren selbständig auf ihre Umwelt • Umgebungswissen wird durch Sensoren erfasst • Berücksichtigung der Umgebung durch Erfassung, Interpretation, Speicherung und Verbindung von Sensorendaten

4. 02_EIGENSCHAFTEN VON KONTEXTEN • Kontext: • beschreibt den Zustand, der durch Auswertung von Informationen über die Umgebung eines Benutzers oder Systems entsteht • Eigenschaften: • verschiedene Wertigkeiten, z.B. binär, diskret, kontinuierlich, Intervall • zeit- und ortsabhängig • dynamisch • untereinander korreliert • zu komplexeren Kontexten zusammensetzbar

5. 02_ANFORDERUNGEN AN EINE KONTEXT-MODELLIERUNG • Austauschbarkeit zwischen verschiedenen vorher noch nicht bekannten Geräten, deshalb Aufbau auf einer Standarddarstellung • Dezentrale Darstellung und Speicherung von Kontextinformationen • Weiterverarbeitung auf verschiedenartigen Geräten • Sprachunabhängiger Zugriff, da heterogene Hard- und Software • Trotzdem hochstehende Such- und Manipulationsmöglichkeiten nötig

6. 03_KONTEXTMODELLIERUNG • Gegeben sei eine Menge von Bezeichnern L sowie eine Menge von Zuständen S. Gesucht ist die Menge der Kontexte C. • Ein Kontext c  C kann dann eine der folgenden Formen haben: • Einfacher Kontext: • c := (L; S) • Zusammengesetzter Kontext: • c := (L; (L; S)+) • Komplexer Kontext: • c := (L;C+)

7. 03_KONTEXTMODELLIERUNG • Beispiele: • Einfacher Kontext: • Stromkontext = (Strom, an) • Zusammengesetzter Kontext: • Lichtkontext = (Licht, (Strom, an), • (Leistung, 60)) • Komplexer Kontext: • Raumkontext = (Raum, (Licht, (Strom, an), • (Leistung, 60)), • (Radio, (Strom, an), • (Lautstärke, 12), • (Sender, 3)))

8. 03_KONTEXTMODELLIERUNG • XML-basierte Umsetzung: • <room name="Raum"> • <device name="Licht"> • <function name="Strom" value="an"/> • <function name="Leistung" value="60"/> • </device> • <device name="Radio"> • <function name="Strom" value="an"/> • <function name="Lautst¨arke" value="12"/> • <function name="Sender" value="3"/> • </device> • </room>

9. 04_AGENTENBASIERTES UBIQUITÄRES SYSTEM • Einsatz der XML-basierten Kontextmodellierung in einem agenten- basierten ubiquitären System • System zur Objektverfolgung in Räumen eines ubiquitär vernetzten Gebäudes

10. 04_AGENTENBASIERTES UBIQUITÄRES SYSTEM

11. 04_AGENTENBASIERTES UBIQUITÄRES SYSTEM

12. 04_IMPLEMENTIERUNG • Ausgangsbasis: Mobiles Agentensystem JMessengers • Java-basiertes System, das ursprünglich für das verteilte Rechnen in heterogenen Rechnernetzen entworfen wurde • Leichtgewichtige Agenten ermöglichen einen sehr schnellen Transport der lokalen Daten von einem Rechner zum nächsten • JMessengers-System wurde für den Einsatz in ubiquitären Systemen erweitert • Agenten transportieren XML-modellierte Kontextinformation von Rechner zu Rechner

13. 04_OPTIMIERUNG • Als Java-basierte Lösung für das Lesen, Modifizieren und Zurückschreiben der XML- Informationen wurde das JDOM Softwarepaket verwendet • Zugriff auf XML-Datei dauert auf mobilen Geräten (wie PDAs) zu lange • Optimierung: • Agent verfügt über vordefinierte Methoden, die den Zugriff auf die XML-Datei ermöglichen • Beim ersten Eintritt des Agenten in den Raum wird die XML-Information in eine Datenstruktur transferiert • Datenstruktur definiert ein Abbild des in der XML-Datei festgehaltenen Raumkontexts • Agent kennt Kontext der Person und passt den Raumkontext entsprechend an • Aktualisierung wird in die zugehörige XML-Datei geschrieben

14. 04_EVALUIERUNG UND ERFAHRUNGEN • Gebäudesystem wurde bisher auf einem Simulator realisiert • Tests mit mobilen und stationären Geräten • Objekterkennung und -verfolgung mittels Infrarot (IrDA) und Übertragung der Agenten- und Kontextinformationen mittels Bluetooth • XML-Darstellung und -Zugriff stellen keinen Engpass dar • Lesezugriffe auf Kontextinformationen können mittels der speziellen Datenstruktur, die sich im Speicher befindet, effizient ausgeführt werden • Nur Kontextänderungen lösen einen Schreibzugriff auf die zugehörige XML-Datei aus

15. 05_ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK • Vorschlag einer XML-basierten Kontextmodellierung • Implementierung im mobilen Agentensystem JMessengers • Anwendung auf die Objektverfolgung in Räumen eines ubiquitär-vernetzten Gebäudes • Gewählte XML-basierte Kontextmodellierung eignet sich sehr gut für ubiquitäre Systeme • Nächster Schritt ist eine prototypische Umsetzung des Systems innerhalb des Institutsgebäudes an der Universität Augsburg