Ubiquitous Computing

In dieser Seminarreihe des Instituts für Telematik wird in jedem Wintersemester ein Schwerpunktthema aufgegriffen, zu dem von den Veranstaltungsteilnehmern einzelne Beiträge aufzuarbeiten sind.

Im WS 06/07 steht wieder das Thema "Ubiquitous Computing" im Mittelpunkt. Ziel ist die Erfassung des Stands der Entwicklung bzgl. Technologien und deren Anwendungen in diesem Bereich.

Termine

Die einzelnen Termine für dieses Semester werden beim ersten Treffen festgelegt.

1. Treffen: 26.10.2006, 14:00 Uhr TecO
Folien vom ersten Treffen: Einführung Ubicomp, Tipps fuer die Ausarbeitung

Voraussichtlicher Termin für Vorträge: 2.02.2007 um 14:00 Uhr in TecO

Seminarband des vergangenen WS05/06

Mobile und verteilte Systeme - Ubicomp - Teill III (.pdf/2.595KB)

Anmeldung

Bitte Mail an: sem_an@teco.edu

Durchführung

Christian Decker, Tobias Zimmer, Albert Krohn, Philip Robinson, Till Riedel, Luciana Moreira de Souza (SAP), Patrik Spiess (SAP)

• Was sind Sensordaten?
  (von Ontologie bis Darstellung)
  Mit Sensoren können physikalische Größen in die virtuelle Welt übertragen werden. Ein physischer Parameter wird dabei meist durch eine Analog-Digital-Converter zu einem Skalar. Sind alle Sensoren a priori bekannt kann das Wissen über Einheit und Anbringung in Algorithmen codiert werden. Dies schränkt jedoch die Wiederbenutzbarkeit von Systemen stark ein. Diese Seminararbeit soll ergründen welche Informationen (minimal) notwendig sind einen Sensor zu beschreiben und wie man dies möglichst effizient codiert. Die gewählten Techniken sollen anhand des Szenarios einer Sensorkartenapplikation (google maps) evaluiert werden.
  
  Betreuer: Till Riedel
  
  
• Internet der Dinge I
  (Discovery und Querying in Overlay-Netzen)
  
  Wenn man den Berufsvisionären trauen mag, kommt nach dem Web 2.0 das Internet der Dinge. Jedes Ding und jeder Nutzer hat Zugriff auf alle anderen Dinge und Nutzer über ein weltweites Datennetz. Die Applikationen sind endlos; die Einbettung von Rechnern und die Vernetzung jetzt schon durch Sensorknoten technisch möglich. Die größte Herausforderung besteht jedoch in der Organisation und dem Management dieser Netze. Overlaynetze mittels P2P-technologie bieten eine Möglichkeit das Internet der Dinge zu organisieren. In dieser Seminararbeit soll analysiert werden wie Discovery und Querying von
  definierten Informationen auf bestehende P2P-Netze abbilden kann. Als motivierendes Beispiel soll auch hier eine Sensorkartenapplikation zugrundegelegt werden.
  
  Betreuer: Till Riedel
  
  
• Internet der Dinge II
  (Telekommunikationsinfrastruktur)
  
  "Nehmen wir einmal an, Sie wären ein Türgriff, verbunden mit dem Internet", legte Nicholas Negroponte auf WSIS Gipfel los, um dann mit dann mit einer klassischen Ubicomp-Anwendung fortzufahren. Wie viel Sinn und Unsinn hinter solchen Vorstellung steht sei dahingestellt. Fest steht, dass die Zahl der ans Internet angeschlossenen ubiquitären Rechnersysteme zunehmen wird. Gerade Smart Items und Sensornetze haben das Potential eine Informationsflut in einer ungeahnten Detailliertheit aber auch Wahllosigkeit zu erzeugen.
  Nehmen Sie jetzt einmal an, sie wären ein Telekommunikationsunternehmen.
  Was für Chancen erkennen sie in der Vernetzung der Dinge dieser Welt. Wie positionieren sie sich? Wer sind die Anwender, wer sind ihre Kunden? Welche zusätzliche Infrastruktur ist von Nöten für ein ubiquitäres Informationsangebot? Was sind die Geschäfts/Abrechnungs-Modelle für den Zugang zu diesem unbegrenzt detaillierten aber auch unzuverlässige Informationen?
  
  Betreuer: Till Riedel
  
  
• Middleware für Ubicomp
  
  Die Allgegenwart von Smart Items weckt schnell das Bedürfnis Applikationen über verschiedenste Plattformen hinweg zu entwickeln. Die größte Hürde ist dabei die Kommunikation der Geräte untereinander. Middleware schafft dazu eine gemeinsame Abstraktion. Middleware stellt eine Brücke auf Applikationsschicht dar, sie muss also Datenaustausch von physikalischer bis Transportschicht abstrahieren. Dies stellt im Ubicombereich eine große Herausforderung dar, da
  Protokolle, Netztopologien und Interaktionsmuster sehr heterogen sind. Diese Seminararbeit soll dazu verschiedene existierende Middlewareansätze untersuchen und ihre Vor- und Nachteile für Ubicompapplikationen herrausarbeiten. Im Focus sollen dabei auch universelle Middlewareansätze stehen, die auch die Chance haben wirklich ubiquitär einsetzbar zu sein.
  
  Betreuer: Till Riedel
  
  
• Modellgetriebene Software Entwicklung
  
  Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) erreicht immer mehr den Status einer Mainstream-Technologie. Eine immer größere Zahl von Projekten generiert Teile des Quelltextes oder verwendet ausdrucksstarke Konfigurationsdateien, um einen Aspekt des Verhaltens zu beschreiben. Interessant dabei ist das so Programme durch Anwendungs-Experten modelliert werden können und das Wissen von Plattform-Experten in Transformationen und Tools gepackt wird. Auch im Ubicomp-Bereich existieren verschiedene Ansätze "Programme" mittels (graphischer) Hochsprachen zu generieren.
  Diese Seminararbeit soll zum einen einen Überblick über existierende
  MDSD Ansätze in UbiComp schaffen. Dabei ist besonders der Anwendungsbereich und Abstraktionsgrad zu betrachten. Zum anderen soll herausgearbeitet werden wie diese in Relation zu Standardisierungsbemühungen der OMG in der Enterprise
  Software stehen (MDA). Konvergieren die Ansätze? Was fehlt in MDA für Ubicomp?
  
  Betreuer: Till Riedel
  
  
• Aktuelle RFID Protokolle und ihre Einsatzmöglichkeiten
  
  RFID ist eine Identifikations- und über geeignetes Domänenwissen auch eine Lokationstechnologie. Mit dem Aufkommen von grossen Middleware-Systemen steht diese Technologie kurz davor ubiquitär für viele Informationssysteme zu werden. Diese Arbeit soll einen Überblick über aktuelle RFID-Protokolle und ihre Leistungsfähigkeit geben. Zudem sollen aktuelle Beispiele des Einsatzes von RFID-Systemen näher betrachtet werden. Der Fokus soll dabei auf den Einzelhandel und die Einzelhandelslogistik gelegt werden.
  
  Konkret sollen folgende Punkte diskutiert werden:
  - Protokollstandards (von Zugriffsverfahren bis Datenformate)
  - Leistungsfähigkeit
  - (optional) Sicherheit
  - Einsatzsort und Zweck
  
  Im Ergebnis sollen folgende Fragen beantwortet werden können:
  Welche Anforderungen an die Technologie werden in den Einsatzszenarien gestellt? In welchen Szenarien werden welche Systeme eingesetzt und warum? Läßt sich ein Trend hin zu einer bestimmten Standard erkennen und warum?
  
  Welche Protokolle sind in der Lage
  1. hohe Anzahl von Gegenständen zu identifizieren
  2. Identifikation grosser Anzahlen innerhalb sehr kurzer Zeit zu erreichen
  
  Betreuer: Christian Decker
  
  
• Verteilte Koordinationsmechanismen
  
  Verteilte Ubicomp Anwendungen bestehen aus lose gekoppelte, eigenständigen Prozessen, die über ein adhoc Netzwerk miteinander kommunizieren. Mehrere Prozesse erfüllen dabei gemeinsam eine Aufgabe. Typische Ubicomp-Plattformen implementieren diese Prozesse mit sehr begrenzten Ressourcen werden und stellen dabei hohe Anforderungen an den Entwickler. Eine Trennung zwischen Prozesskoordination und Prozess unterstützt den Entwickler bei der Behandlung der Komplexität des verteilten Systems.
  Diese Arbeit soll bekannte Koordinationsmechanismen aus verteilten Systemen auf Eignung für Ubicomp-Plattformen untersuchen. Dazu soll ein einfaches Kostenschema aufgestellt werden, welche quantitative Vergleiche erlaubt. Welche Auswirkungen haben Energiesparmechnismen wie Duty-Cycling auf die Koordination? Welche Maßnahmen kann man ableiten, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Koordination, Energiesparen und Latenz zu erreichen?
  
  Betreuer: Christian Decker
  
  
• Energiesparmechanismen
  
  Typische Ubicomp-Plattformen sind batteriebetrieben und verfügen daher nur über einen begrenzten Energievorrat. Um trotzdem lange Laufzeiten zu ermöglichen, müssen Energiesparmechanismen angewendet werden.
  Diese Arbeit soll die verschiedenen Mechanismen, die in einzelnen Subsystemen wie Kommunikation, Sensorik und Datenverarbeitung, einer Ubicomp-Plattform implementiert sind klassifizieren und analysieren. Welche (evt. negativen) Auswirkungen haben die Verfahren für einige ausgewaehlten Beispiele von Ubicomp-Applikation? Welche Kompromisse muss ein Entwickler eingehen?
  
  Betreuer: Christian Decker
  
  
• Fault Tolerance in Wireless Sensor Networks
  
  In wireless sensor networks, nodes are exposed to potentially hostile
  environments which can lead to sensor or node failure. In many application
  scenarios on site maintenance of such failed nodes can imply on high costs
  or even be impossible. An application that has not been designed to overcome
  such failures could lead to a simple reduction on the network life-time or
  to hazardous situations according to the application scenario that the nodes
  are being applied.
  
  The natural hardware replication and the correlation of the data acquired form the different types of sensors could be used to maintain the reliability of the sensor network, even in the presence of failures.
  
  The goal of this work is to investigate the available techniques for using
  correlation of acquired sensor data and heterogeneous backup schemes to
  improve the reliability of sensor networks.
  
  The following topics should be explored:
  
  * Fault Tolerance techniques in Wireless Sensor networks
  * Fault Tolerance techniques in Robotics
  * Heterogeneous backup schemes
  * Classification of available techniques and comparison between them
  
  Betreuer: Luciana Moreira Sa de Souza (extern, SAP)
  
  
• Protokolle und Interfaces für Backed-Frontend Kommunikation in ubiquitären Informationsumgebungen 
  
  Ubicomp-Systeme bestehen oftmals aus einem Backend und Frontend Teil. Obwohl die Übergänge fließend sind, lässt sich oft ein Frontend-Teil identifizieren der mit proprietärer Hardware (eigebettete Systeme, die oft drahtlose Kommunikation beherrschen) und Software (z. B. spezielle Betriebssystem oder reiner C-Code, dessen Kompilat direkt auf dem Prozessor läuft) arbeitet. Demgegenüber steht oft ein Backend-Teil, der meist auf Standard-PC-Hardware unter etablierten Betriebssystemen und mit herkömmlicher Netzwerkanbindung (Ethernet oder WiFi) läuft. Für das Funktionieren des Gesamtsystems ist die Kommunikation zwischen beiden Systemteilen wichtig. Im Rahmen dieser Seminararbeit soll eine Übersicht über die Protokolle und Interfaces erstellt werden, die an der Schnittstelle zwischen Backend und Frontend verwendet werden. Der Fokus sollte dabei sein, ob und wie das Ubicomp-System auf Anwendungsebene abstrahiert wird.
  
  Betreuer: Patrik Spiess (extern, SAP)
  
  
• weitere Themen werden noch bekannt gegeben...
  
  

Allg. Hinweis: Wenn Ihr Fragen zu einem der Themen habt, wendet Euch einfach an den Betreuer. Oder vielleicht interessiert Ihr Euch für ein ganz anderes Thema aus dem Bereich Ubicomp, dann schlagt es uns einfach als Seminarthema vor.