The Value Proposition of Service-Oriented Architecture

The author of this thesis evaluates Service-Oriented Architecture (SOA) design and implementation strategies. The purpose is to provide the reader with the definition of Service-Oriented Architecture. This report discusses: (1) The definition of Service-Oriented Architecture, (2) The problems solved by Service-Oriented Architecture, (3) Application of design principles to achieve Service-Oriented Architecture. As a result of this investigation, Service-Oriented Architecture is a design style that is fundamentally about sharing and reuse of functionality across diverse applications, so that organizations can quickly adapt to changing business requirements while increasing IT asset reuse and minimizing integration and development costs

Service architecting and dynamic composition in pervasive smart ecosystems for the Internet of things based on sensor network technology

Why pervasive awareness and Ambient Intelligence are perceived by a great part of the academia and industry as a massive revolution in the short-term? In our best knowledge, a cornerstone of this thought is based on the fact that the ultimate nature of the smart environment paradigm is not in the technology itself, but on a people-centered approach. Perhaps, is in this apparently simple conception where precisely lies the boldness of this promising vision, which has been consolidated in recent years with the emerging proliferation of mobile, personal, portable, wearable and sensory computing: to reach everyone and everywhere. On the one hand, it touches our daily lives in a close manner, minimizing the required attention from the users, anticipating to their needs with the main intention of redefining our idea of Quality of Experience. On the other hand, this new wave impacts everywhere at both global and personal scales allowing expanded connectivity between devices and smart objects, in a dynamic and ubiquitous manner, as a natural extension of the physical world around us. According to the above, this doctoral dissertation focuses on contributing to the integration of software and networking engineering advances in the field of pervasive smart spaces and environment using sensor networks. This is founded on the convergence of some information technology and computer science paradigms, such as service and agent orientation, semantic technologies and knowledge management in the framework of pervasive computing and the Internet of Things. To this end, the nSOM (nano Service-Oriented Middleware) and nSOL (nano Semantics-Oriented Language) approaches are presented. Firstly, the nSOM proposal defines a service-oriented platform for the implementation, deployment and exposure of agent-based in-network services to the Internet cloud on heterogeneous sensor devices. Secondly, the nSOL solution enables an abstraction for supporting ubiquitous service composition based on semantic knowledge management. The integration of both contributions leads to the formal modelling and practical development of adaptive virtual sensor services for pervasive Ambient Intelligence ecosystems. This work includes also the related performance characterization of the resulting prototype according to several metrics such as code size, volatile memory footprint, CPU overhead, service time delay and battery lifetime. Main foundations and outcomes presented in this essay are contextualized in the following European Research Projects: μSWN (FP6 code: IST-034642), DiYSE (ITEA2 code: 08005) and LifeWear (ITEA2 code: 09026). --------------------¿Por qué la sensibilidad ubicua y la inteligencia ambiental son percibidas por una gran parte de las comunidades académica e industrial como una revolución masiva en el corto plazo? En nuestra opinión, una piedra angular de este pensamiento es el hecho de que la naturaleza última del paradigma de entornos inteligentes no reside en la tecnología en sí misma, sino en una aproximación centrada en las personas. Y es quizá en esta aparente simple concepción donde se halla precisamente el atrevimiento de esta prometedora visión, consolidada en los últimos años con la emergente proliferación de la computación móvil, personal, portable, llevable y sensorial: llegar a todos y a todas partes. Por un lado, esta alcanza nuestras vidas de una manera cercana, minimizando la atención requerida por los usuarios, anticipándose a sus necesidades con el objetivo de redefinir nuestra idea de calidad de experiencia. Por otro lado, esta impacta en todas partes tanto a escala global como personal, con una conectividad expandida entre dispositivos y objetos inteligentes, de un modo ubicuo y dinámico, como una extensión natural del mundo que nos rodea. Conforme a lo anterior, esta tesis doctoral se centra en contribuir en la integración de los avances de ingeniería de redes y software en el ámbito de los espacios y entornos inteligentes ubicuos basados en redes de sensores. Esto se fundamenta en la convergencia de diversos paradigmas de las tecnologías de la información y ciencia de la computación, tales como orientación a servicios y agentes, tecnologías semánticas y de gestión del conocimiento en el contento de la computación ubicua en la Internet de las Cosas. Para este fin, se presentan las aproximaciones nSOM (nano Service-Oriented Middleware) y nSOL (nano Semantics-Oriented Language). En primer lugar, nSOM define una plataforma orientada a servicios para la implementación, despliegue y exposición a la nube de servicios basados en agentes e implementados en red sobre dispositivos heterogéneos de sensores. En segundo lugar, nSOL habilita una abstracción para proporcionar composición ubicua de servicios basada en gestión semántica del conocimiento. La integración de ambas contribuciones conduce a un modelado formal y de implementación práctica de servicios de sensor virtual adaptativos para ecosistemas de inteligencia ambiental. Este trabajo incluye la caracterización del rendimiento del prototipo resultante, basándonos para ello en métricas tales como tamaño de código, tamaño de memoria volátil, sobrecarga de procesamiento, retardo en tiempo de servicio y autonomía de baterías. Los principales fundamentos y resultados discutidos en este ensayo están contextualizados en los siguientes Proyectos de Investigación Europeos: μSWN (FP6 código: IST-034642), DiYSE (ITEA2 código: 08005) y LifeWear (ITEA2 código: 09026).Presidente: Juan Ramón Velasco Pérez; Vocal: Juan Carlos Dueñas; Secretario: Mario Muñoz Organer

Service-oriented design of environmental information systems

Service-orientation has an increasing impact upon the design process and the architecture of environmental information systems. This thesis specifies the SERVUS design methodology for geospatial applications based upon standards of the Open Geospatial Consortium. SERVUS guides the system architect to rephrase use case requirements as a network of semantically-annotated requested resources and to iteratively match them with offered resources that mirror the capabilities of existing services

A service-orientated architecture for adaptive and collaborative e-learning systems

This research proposes a new architecture for Adaptive Educational Hypermedia Systems (AEHS). Architectures in the context of this thesis refer to the components of the system and their communications and interactions. The architecture addresses the limitations of AEHS regarding interoperability, reusability, openness, flexibility, and limited tools for collaborative and social learning. It presents an integrated adaptive and collaborative Web-based learning environment. The new e-learning environment is implemented as a set of independent Web services within a service-oriented architecture (SOA). Moreover, it uses a modern Learning Management System (LMS) as the delivery service and the user interface for this environment. This is a two-way solution, whereby adaptive learning is introduced via a widely adopted LMS, and the LMS itself is enriched with an external - yet integrated - adaptation layer. To test the relevance of the new architecture, practical experiments were undertaken. The interoperability, reusability and openness test revealed that the user could easily switch between various LMS to access the personalised lessons. In addition, the system was tested by students at the University of Nottingham as a revision guide to a Software Engineering module. This test showed that the system was robust; it automatically handled a large number of students and produced the desired adaptive content. However, regarding the use of the collaborative learning tools, the test showed low levels of such usage

Coalition based approach for shop floor agility – a multiagent approach

Dissertation submitted for a PhD degree in Electrical Engineering, speciality of Robotics and Integrated Manufacturing from the Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e TecnologiaThis thesis addresses the problem of shop floor agility. In order to cope with the disturbances and uncertainties that characterise the current business scenarios faced by manufacturing companies, the capability of their shop floors needs to be improved quickly, such that these shop floors may be adapted, changed or become easily modifiable (shop floor reengineering). One of the critical elements in any shop floor reengineering process is the way the control/supervision architecture is changed or modified to accommodate for the new processes and equipment. This thesis, therefore, proposes an architecture to support the fast adaptation or changes in the control/supervision architecture. This architecture postulates that manufacturing systems are no more than compositions of modularised manufacturing components whose interactions when aggregated are governed by contractual mechanisms that favour configuration over reprogramming. A multiagent based reference architecture called Coalition Based Approach for Shop floor Agility – CoBASA, was created to support fast adaptation and changes of shop floor control architectures with minimal effort. The coalitions are composed of agentified manufacturing components (modules), whose relationships within the coalitions are governed by contracts that are configured whenever a coalition is established. Creating and changing a coalition do not involve programming effort because it only requires changes to the contract that regulates it

Investigation on the Future of Enterprise Architecture in Dynamic Environments

En la economía actual, el cambio constante se ha convertido en la nueva normalidad. Las consecuencias de este desarrollo son vívidamente visibles. La dinámica en los entornos corporativos está aumentando y las empresas que no se adapten a las condiciones cambiantes serán menos exitosas y finalmente acabarán en cierre. Mientras el desarrollo y la mejora de las capacidades de adaptación para tener éxito en los entornos dinámicos requieren el trabajo conjunto de muchas partes dentro de la empresa, la Arquitectura Empresarial (Enterprise Architecture - EA) puede suponer una parte vital al habilitar y guiar a distintos elementos organizacionales para ser más efectivos en entornos dinámicos. Sin embargo, para poder hacerlo, la EA necesita transformarse a sí misma. Esta tesis ofrece resultados que describen cómo la EA puede ser efectiva en entornos dinámicos. Los resultados se han estructurado de acuerdo con las siguientes cuatro áreas. Primero, se presenta una revisión del estado del arte sobre EA, en el que se describe el desarrollo de la disciplina a lo largo de las últimas tres décadas. Desde el análisis, es evidente que el enfoque de la investigación de EA se ha movido desde la comprensión y la definición de la EA hacia gestionar eficazmente la disciplina en entornos empresariales complejos. Las partes posteriores de esta tesis ponen énfasis en la gestión efectiva de la EA también al proporcionar enfoques de EA para circunstancias específicas, es decir, entornos con un mayor ritmo de cambio. En segundo lugar, esta tesis ofrece una descripción formal de cómo los efectos del ritmo creciente de cambio influyen en la efectividad de la EA. El resultado primario de esta parte es un modelo, basado en la teoría de la complejidad, que resume las siguientes dependencias: El ritmo creciente del cambio conduce a una mayor complejidad dinámica para EA ya que existe la necesidad de administrar partes que están cambiando más y más rápido. Esta complejidad debe considerarse desde un punto de vista de negocio y tecnológico. En el modelo final, La complejidad dinámica de negocios y tecnológica se consideran como factores contextuales, los cuales influyen en el uso correcto de la EA y, en consecuencia, la efectividad de la disciplina. Tercero, se presenta una colección de enfoques para mejorar la efectividad de la EA en ambientes dinámicos. Estos están estructurados en torno a cuatro dimensiones: la competencia EA, la cual considera quién en la organización está trabajando en EA; la metodología EA, que considera cómo se ejecuta EA en la organización; el contenido de EA, que considera la salida de EA; EA Tools que considera con qué EA está siendo creado y mantenido. Cuarto, la parte final de esta tesis presenta los resultados en forma de arquitectura de referencia para EA en entornos dinámicos. Los enfoques de EA son nuevamente estructurados de acuerdo con las dimensiones descritas anteriormente. La arquitectura de referencia se describe en el nivel de los enfoques individuales, así como en el nivel de dimensión. En resumen, la competencia EA debe integrarse bien en la empresa. Además de esto, la metodología EA debe estar alineada con prácticas ágiles que permitan decisiones arquitectónicas rápidas. El contenido EA resultante debe ser adaptativo, lo que significa que la arquitectura se puede ajustar fácilmente en caso de que sea necesario. Por último, los arquitectos y otras partes interesadas de EA deberían recibir el soporte de las modernas herramientas de EA. Esta tesis muestra que el objetivo subyacente de EA, en concreto, asegurar la alineación de diferentes facetas dentro de la empresa, incluso en las condiciones cambiantes de hoy en día, sigue siendo necesario. Sin embargo, los arquitectos trabajando en entornos dinámicos deberían revisar las dimensiones descritas (¿quién? - ¿cómo? - ¿qué? - ¿con qué?) en su práctica de la EA para seguir siendo efectivos. Con sus resultados, esta tesis presenta una guía para profesionales para que puedan tomar decisiones adecuadas y así optimizar la efectividad de la EA en entornos dinámicos. Al mismo tiempo, esta tesis contribuye al conocimiento académico sobre EA. Los modelos y enfoques presentados abordan la brecha con respecto al enfoque holístico actual de la EA en entornos dinámicos. Además, esta tesis señala diversas áreas que brindan oportunidades para futuras investigaciones. Se espera que estas inspirarán a investigadores a impulsar aún más la evolución de la EA desde el punto de vista académico.Administración y Dirección de Empresa

A service-orientated architecture for adaptive and collaborative e-learning systems

This research proposes a new architecture for Adaptive Educational Hypermedia Systems (AEHS). Architectures in the context of this thesis refer to the components of the system and their communications and interactions. The architecture addresses the limitations of AEHS regarding interoperability, reusability, openness, flexibility, and limited tools for collaborative and social learning. It presents an integrated adaptive and collaborative Web-based learning environment. The new e-learning environment is implemented as a set of independent Web services within a service-oriented architecture (SOA). Moreover, it uses a modern Learning Management System (LMS) as the delivery service and the user interface for this environment. This is a two-way solution, whereby adaptive learning is introduced via a widely adopted LMS, and the LMS itself is enriched with an external - yet integrated - adaptation layer. To test the relevance of the new architecture, practical experiments were undertaken. The interoperability, reusability and openness test revealed that the user could easily switch between various LMS to access the personalised lessons. In addition, the system was tested by students at the University of Nottingham as a revision guide to a Software Engineering module. This test showed that the system was robust; it automatically handled a large number of students and produced the desired adaptive content. However, regarding the use of the collaborative learning tools, the test showed low levels of such usage