A framework for QoS-Aware service-based mobile systems

In this paper we propose a framework for the support of mobile application with Quality of Service (QoS) requirements, such as voice or video, capable of supporting distributed, migration-capable, QoS-enabled applications on top of the Android Operating system

Context-driven migration and diffusion of pervasive services on the OSGi framework

The ubiquity of wireless ad hoc networks and the benefits of loosely coupled services have fostered a growing interest in service-oriented architectures for pervasive computing. Context-aware services and runtime adaptation are key to expedite human interaction with dynamic pervasive computing environments. We explore two types of live service mobility to avoid service disruptions in mobile ad hoc networks. Service migration moves a service at runtime from one host to another including its state, while service diffusion replicates the service and the state on multiple hosts. We analyse the basic requirements for service mobility and evaluate our OSGi-based implementation for service mobility with real life experiments. Our results show that the overhead of state transfer and synchronisation is limited for relatively small applications and that the delay for handing over to a replicated service in a small scale network with enforced network failures remains minimal.status: publishe

Support for Context-Driven Applications in Ambient Intelligence Environments (Ondersteuning voor contextgedreven applicaties in Ambient Intelligence omgevingen)

Omwille van de steeds vernieuwende ontwikkelingen op het gebied van draadloze communicatie en sensor technologie hebben sinds de jaren '90 contextgedreven toepassingen meer en meer aandacht gekregen en dit heeft geleid tot nieuwe computing paradigma's die luisteren naar de namen Ubiquitous and Pervasive Computing en Ambient Intelligence. Nieuwe applicaties zijn op de hoogte van de context van hun gebruiker en passen zich hieraan automatisch aan. Men zegt dat dergelijke applicaties contextbewust zijn. Hiermee bedoelt men dat dergelijke applicaties relevante informatie over de situatie van de gebruiker en zijn omgeving gebruiken, zoals zijn huidige locatie en tijdstip, maar ook de activiteiten die op dat ogenblik uitgevoerd worden en gebruikersvoorkeuren die hier aan gekoppeld zijn.De ontwikkeling van contextbewuste applicaties die draaien in zeer dynamische omgevingen en die zich aanpassen aan de veranderende behoeften van de gebruikers, blijft een complexe en foutgevoelige taak. Om deze situatie te verhelpen, is dit proefschrift gericht op het verstrekken van middleware ondersteuning voor de ontwikkeling van contextbewuste applicaties in een Ambient Intelligence (AmI) omgeving. De voornaamste doelstellingen zijn het verschaffen van modelleerabstracties voor contextinformatie en toepassingen, en middleware ondersteuning voor het behandelen van contextinformatie en het aanpassen van applicaties aan deze context. Door het beheer van contextinformatie te delegeren naar de middleware verminderen we de ontwikkeltijd die nodig is om contextbewust gedrag door de applicatie te realiseren.Het proefschrift bevat verscheidene onderzoeksbijdragen. Ten eerste, omdat contextbewuste toepassingen informatie nodig hebben om hun gedrag te bepalen en om te beslissen met wie samen te werken, presenteert deze thesis abstracties om context te modelleren zodat elke applicatie deze op dezelfde manier interpreteert. Deze abstracties omvatten semantische, ruimtelijke, temporele aspecten en eveneens manieren om contextambiguiteit uit te sluiten. Ten tweede voorzien we middleware-ondersteuning die gemeenschappelijke functionaliteit implementeert voor het beheren en verwerken van contextinformatie. Het encapsuleert deze functies als modulaire bouwstenen die kunnen worden geactiveerd wanneer deze nodig zijn. Deze bouwstenen zijn verantwoordelijk voor de verwerving van de contextinformatie uit verschillende bronnen, de verwerking en de persistentie ervan. Ten derde leveren we ondersteuning voor contextgedreven aanpassing van mobiele diensten gebaseerd op modelleerabstracties die zowel functionele als niet-functionele aspecten van contextbewuste applicaties beschrijven. Ten vierde presenteert dit proefschrift algoritmen en protocollen om contextinformatie te distribueren van en naar relevante toepassingen die actief zijn in mobiele ad-hoc netwerken, evenals mechanismen voor de contextgedreven ontdekking, selectie en het gebruik van externe applicaties. Door het delen van contextinformatie in het netwerk kunnen externe toepassingen profiteren van de context die zij zelf niet kunnen waarnemen.Het proefschrift presenteert real-world toepassingen en case studies die de implementatie van de middleware en de onderliggende algoritmen en mechanismen evalueren, en die het proces en de problemen in verband met het ontwerpen van contextbewuste toepassingen illustreren.Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii List of Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix 1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1.1 Problem Statement and Challenges of Context-Aware Applications in Ambient Intelligence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Scope and Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1 Modeling Relevant Context Information . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2 Managing Context for Multiple Applications . . . . . . . . . . . . 7 1.2.3 Context-Driven Application Adaptation . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.4 Ad Hoc Context-Driven Application Collaboration . . . . . . . . . . 8 1.2.5 Other Requirements and Non-Objectives . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 Background and State of the Art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.1 Definitions and Characteristics of Context . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.2 Modeling Context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.3 Context-Based Reasoning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.3.4 Frameworks for Context-Aware Applications . . . . . . . . . . . . 21 1.3.5 Discussion of the State of the Art . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.4 Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.4.1 Context Modeling and Reasoning . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4.2 Context-Driven Adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.4.3 Putting the Pieces Together . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.5 Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.6 Structure of the Text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2 Selection of Published Papers and Articles . . . . . . . . . . . . . . 45 2.1 Towards an Extensible Context Ontology for Ambient Intelligence . . 47 2.2 Adaptive Context Management Using a Component Based Approach . . . . 63 2.3 Automated Context-Driven Composition of Pervasive Services to Alleviate Non-Functional Concerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 2.4 Multi-Dimensional Dependency and Conflict Resolution for Self- Adaptable Context-Aware Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 2.5 Context-Aware Adaptation for Component-Based Pervasive Computing Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 2.6 Encoding Semantic Awareness in Resource-Constrained Devices . . . . 127 2.7 Mobile Phones Assisting With Health Self-Care: a Diabetes Case Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 2.8 Context-Driven Migration and Diffusion of Pervasive Services on the OSGi Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 3 Conclusions and Suggestions for Future Research 197 3.1 Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 3.1.1 Context Modeling Abstractions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 3.1.2 Component-Based Adaptable Middleware for Context Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 3.1.3 Context-Driven Application Adaptation . . . . . . . . . . . . . . 199 3.1.4 Context-Aware Ad Hoc Application Interactions . . . . . . . . . . 200 3.1.5 Critical Reflections and Lessons Learned . . . . . . . . . . . . . 200 3.2 Recent Trends and Developments . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 3.3 Open Problems and Future Research . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 3.4 Concluding Thoughts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 List of Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Biography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Dutch Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227nrpages: 260status: publishe