Kriterien für die Abbildung von XML-Strukturen auf relationale Datenbanken bezogen auf ein Redaktionssystem

Für Anwendungen, die mit XML-Dokumenten arbeiten, kann es aus der Sicht eines Unternehmens sinnvoll sein, die Daten in einer relationalen Datenbank zu speichern. Sollte die Anwendung von sich aus nur mit nativen XML Datenbanken arbeiten und gar keine Anbindung an relationale Datenbanken vorsehen, sind umfassende Untersuchungen notwendig. Vor allem bei Redaktionssystemen, die für den Produktiv-Betrieb eines Unternehmens essentiell sind, darf es zu keinen Beeinträchtigungen durch die Datenhaltung kommen. Redaktionssysteme arbeiten zudem aufgrund ihrer Funktionsvielfalt mit verschieden strukturierten Dokumenten, an die unterschiedliche Anforderungen bestehen. Es müssen also optimale Strukturen für die einzelnen Dokument-Gruppen gefunden werden. Möglichkeiten XML-Dokumente in einer relationalen Datenbank zu speichern gibt es allerdings viele. Sei es ein nativer XML-Datentyp, ein Mapping auf Relationen oder gar ein hybrides Verfahren. Die Wahl der passenden Struktur wird nicht nur durch die Anwendung, die Nutzer und die Datenbanken beeinflusst, sondern auch durch die Struktur und die Nutzungskontexte der XML-Dokumente. Ziel dieser Arbeit ist es, anhand von ermittelten Kriterien, optimale Strukturen für verschiedenartige XML-Dokumente zu finden. Dazu werden neben dem Redaktionssystem, den Datenbanken und den Daten, auch verschiedene Strukturen untersucht. Abgesehen von den Strukturlösungen sollen die Erkenntnisse in dieser Arbeit dabei helfen, die native XML Datenbank des betroffenen Redaktionssystems durch eine relationale Datenbank zu ersetzen

Zugriff auf multimediale XML-Dokumente in Objekt-relationalen Datenbanksystemen

In den letzten Jahren hat die Thematik wireless-orientierter, multimedialer Content Management Systeme zunehmend an Bedeutung gewonnen. In diesem Kontext kann die Extensible Markup Language (XML) zur Verbesserung einer grossen Bandbreite möglicher Anwendungen beitragen. Diese Arbeit widmet sich der Systemkonzeption einer Schnittstelle zum jeweiligen Datenbanksystem, die eine Nutzung der objekt-relationalen Multimedia-Fähigkeit zuläßt und die Ableitung der jeweiligen anwendungs- und endgeräteabhängigen Präsentation ermöglicht. Die zugehörige XML-basierte Request-Bearbeitungs und Anfrage-Transformations-Strategien werden diskutiert

Authoring objektbasierter AV-Anwendungen

This thesis is focused on the authoring process of object-based AV applications according to the object and scene concept of MPEG-4. The object-based approach embraces the extended interactive opportunities of multimedia applications as well as the distribution opportunities of audiovisual media. Producing of object-based AV applications has profound effects on the whole digital media chain. The existence of efficient authoring tools and systems is an important requirement for the success of such applications. The goal of this work was the development of concepts and components for an authoring system for object-based AV applications that supports collaborative work of several authors. The development was divided into three fields: authoring formats, authoring servers, and authoring tools. Authoring formats store all of the resulting information for the description of object-based AV applications during the authoring process. They describe a scene on a well adapted abstraction level and enable the exchange of scene data with other authors and systems. Some special authoring formats were developed which fulfill the requirements of concrete applications regarding abstraction level and function range. Authoring tools are the interfaces of the authoring system to the authors. In focus are interactive graphic tools for the support of an intuitive work during the authoring process. The authoring server is the technical basis for the collaborative work of several authors in the production of object-based AV applications. A flexible data management was developed on the basis of a native XML database. It controls the access at the level of nodes within the scene graph and enables the collaboration of many authors in a novel way. The authoring server is also the interface between the producers of media objects and the authors. Furthermore, it enables the reusability of scenes and elements in different projects. The developed concepts are oriented towards the possibilities of MPEG-4, but they are transferable to other multimedia applications which are based on a scene graph. With these concepts and components both can be realized, universally applicable as well as specialized authoring systems and tools. Several exemplary applications show the operability of the developed components.Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit dem Authoring-Prozess objektbasierter AV-Anwendungen auf Basis des Objekt- und Szenenkonzeptes von MPEG-4. Diese moderne Beschreibungsform vereint die interaktiven Nutzungsmöglichkeiten digitaler Medien mit den Distributionsmöglichkeiten audiovisueller Medien. Die Umsetzung des Objekt- und Szenenkonzeptes hat tief greifende Auswirkungen auf die gesamte digitale Medienkette. Die Schaffung leistungsfähiger Autorensysteme ist eine wichtige Voraussetzung für die Verbreitung solcher Anwendungen. Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung von Konzepten und Komponenten für ein Autorensystem mit Unterstützung eines auf mehrere Autoren verteilten Authoring-Prozesses. Authoring-Formate speichern alle anfallenden Informationen zur Beschreibung einer objektbasierten AV-Anwendung. Es wurden Authoring-Formate entwickelt, welche an die Anforderungen konkreter Anwendungen hinsichtlich Abstraktionsebene und Funktionsumfang angepasst sind. Autorenwerkzeuge sind die Schnittstellen des Autorensystems zu den Autoren. Im Fokus stehen grafisch-interaktive Werkzeuge zur Unterstützung eines intuitiven Arbeitens während des Authoring-Prozesses. Der Authoring-Server ist die technische Grundlage des Autorensystems für die verteilte Erstellung objektbasierter AV-Anwendungen. Er verwaltet alle anfallenden Daten und stellt diese den Autoren unter Berücksichtigung ihrer individuellen Berechtigungen zur Verfügung. Der Authoring-Server bildet die Schnittstelle zwischen den Produzenten der Medienobjekte und den Autoren. Er ermöglicht eine Wiederverwendung von Szenen und Szenenelementen über Produktionsgrenzen hinweg. Der Authoring-Server erlaubt es Autoren und auch Medienproduzenten, gemeinsam an der Erstellung einer AV-Anwendung zu arbeiten. Dafür wurde ein flexibles Datenmanagement auf Basis einer XML-Datenbank entworfen. Die entwickelten Konzepte orientieren sich an den Möglichkeiten von MPEG-4, sind aber auch auf andere multimediale Anwendungen übertragbar, die auf einem Szenengraphen beruhen. Auf dieser Basis können sowohl universell einsetzbare als auch spezialisierte Autorensysteme und Werkzeuge realisiert werden. Mehrere exemplarische Umsetzungen belegen die Funktionsfähigkeit der entwickelten Komponenten

Zugriff auf multimediale XML-Dokumente in Objekt-relationalen Datenbanksystemen

In den letzten Jahren hat die Thematik wireless-orientierter, multimedialer Content Management Systeme zunehmend an Bedeutung gewonnen. In diesem Kontext kann die Extensible Markup Language (XML) zur Verbesserung einer grossen Bandbreite möglicher Anwendungen beitragen. Diese Arbeit widmet sich der Systemkonzeption einer Schnittstelle zum jeweiligen Datenbanksystem, die eine Nutzung der objekt-relationalen Multimedia-Fähigkeit zuläßt und die Ableitung der jeweiligen anwendungs- und endgeräteabhängigen Präsentation ermöglicht. Die zugehörige XML-basierte Request-Bearbeitungs und Anfrage-Transformations-Strategien werden diskutiert

Freestyle Markup Language: Spezifikation einer polyhierarchischen Auszeichnungssprache

This paper provides a new generation of a markup language by introducing the Freestyle Markup Language (FML). Demands placed on the language are elaborated, a grammatical definition and a corresponding object graph are presented and a reference implementation is introduced. The result of this paper is a complete specification of FML. Today, the Extensible Markup Language (XML) is broadly accepted as a standardized serialization format and universal transfer syntax. XML allows the markup of content according to the well-formedness constraints ('properly nested') only in strict mono-hierarchical structures markup in non-hierarchical or multi-hierarchical structures is not inherently provided in the language: This deficit is sufficiently commented and represents a problem for many application scenarios. Moreover, further restrictions exist that complicate an unlimited use of XML in practice and prohibit an intuitive 'freestyle' markup. The fact that markup languages are not only used in the original sense in the typographic field but mostly and increasingly for any data structures confirms the necessity to further develop present markup standards, in analogy to the evolution of data structures from lists via table relations and trees up to graphs. The descriptive markup language FML consolidates deficit discourses, discussions as well as solution approaches and will offer a 'freestyle markup' beyond purely hierarchical structures

Änderungsoperationen in XML-Anfragesprachen

Mit dem Sprachvorschlag XML Query (kurz XQuery) des W3C gibt es einen hoffnungsvollen Kandidaten für eine Standard-XML-Anfragesprache. Jedoch wird die erste Version keine Möglichkeiten für Update-Operationen vorsehen. Heutige XML-Anwendungen realisieren Änderungen in der Regel mittels der DOM-API. Dies ist jedoch ein klassisches, prozedurales Vorgehen. Datenbankkonzepte, wie Transaktionen, Recovery und logische und physische Datenunabhängigkeit finden in diesen low-level-Schnittstellen keine Beachtung. Eine ëchte" Update-Sprache sollte dies aber sehr wohl beinhalten. In dieser Diplomarbeit wurde zunächst ein Anforderungskatalog für eine XML-Update-Sprache aufgestellt. Als nächstes wurden existierende Ansätze untersucht und in Bezug auf diese Anforderungen verglichen. Weiterhin war es unverzichtbar Grundlagen für XML Änderungen zu definieren. Danach wurde ein Datenmodell und eine Menge von Grundoperationen für Änderungen aufgestellt, wobei auch auf potentielle Probleme hingewiesen wurde. Der nächste Schritt war die Integration der Änderungsoperationen in die Syntax der XML Query Language, die als Resultat die hier als "SUNFLWR" benannten Ausdrücke lieferte. Abschließend wurde gezeigt wie solche SUNFLWR-Ausdrücke auf ein relationales Datenbanksystem abgebildet werden können

Basiskomponenten von XML Datenbanksystemen

Für die Entwicklung von vielen kleinen und großen Softwaresystemen reichen herkömmliche (objekt-)relationale Datenbanksysteme nicht mehr aus. Viele interessante Daten sind in der Praxis nicht voll strukturiert und somit nicht effektiv mit einem Standarddatenbanksystem zu verwalten. Es werden deshalb neuartige standardisierte Systeme für unstrukturierte bzw. semi-strukturierte Daten benötigt. Diese Lücke wird nun von nativen XML Datenbanksystemen geschlossen, die als Datenformat das vom W3C standardisierte XML verwenden. XML Datenbanksysteme unterstützen außerdem viele weitere XML Standards, wie beispielsweise XSchema für Grammatiken, XPath und XQuery für die Anfrageverarbeitung, XSLT für Transformationen und DOM und SAX für die Applikationsanbindung. In dieser Arbeit werden Grundlagen von nativen XML Datenbanksystemen betrachtet, sowie neue Strukturen vorgeschlagen und alte Strukturen optimiert. Es wird auf eine solide Basis zum Testen von Algorithmen Wert gelegt. Hierzu wurde ein Testframework innerhalb der Java-Bibliothek XXL implementiert und anschließend verwendet. Die XXL Bibliothek enthielt bereits vor dieser Arbeit einige Komponenten, die für die Implementierung von Datenbanksystemen eingesetzt werden konnten, beispielsweise eine generische Anfrageverarbeitung und Indexstrukturen. Zusätzlich zu den vorhandenen Komponenten wurden nun neue hinzugefügt, so z.B. eine Komponente für den direkten Festplattenzugriff, ein frei konfigurierbarer Recordmanager, sowie ein Datenbank-Framework. Das zentrale Anliegen der Arbeit ist die Optimierung der Speicherungsebene von nativen XML Datenbanksystemen. Wichtig ist, dass bei der Abbildung von XML Dokumenten auf den Externspeicher die Baumstruktur erhalten bleibt und somit eine performante Anfragenverarbeitung mit wenigen Externspeicherzugriffen möglich wird. Ähnlich wie bei R-Bäumen, können für XML Speicherungsstrukturen verschiedene Splitalgorithmen angegeben werden, die gewisse Heuristiken verfolgen. Hier zeigte sich der neu entwickelte, so genannte OneCutSplit mit Scaffold als klar überlegen gegenüber den bisher bekannten Splitalgorithmen aus der Literatur. Für das Einfügen von Dokumenten wurde weiterhin ein Bulkloading Mechanismus implementiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Speicherstruktur für die hiermit erzeugten Dokumente deutlich besser war als bei der Benutzung von Splitalgorithmen. Dies macht sich erheblich in den Antwortzeiten von Anfragen bemerkbar. Zur Beschleunigung der Anfrageverarbeitung sind in nativen XML Datenbanksystemen Indexstrukturen unverzichtbar. Zu diesem Zweck wurde ein neuartiger Signaturindex entwickelt und in die XML Speicherungsstruktur unter Verwendung von Aggregaten integriert. Die Evaluierung des Indexes zeigte einen deutlichen Vorteil bei der Auswertung von XPath-Ausdrücken. Weiterhin konnten erstmals durch die Benutzung des Datenbank-Frameworks von XXL native Speicherungsverfahren für XML mit solchen verglichen werden, die auf relationalen Datenbanksystemen aufsetzen. Hierbei zeigte sich, dass nativer XML Speicher auch bei einfachen XPath-Anfragen gute Leistungswerte besitzt. Bei Navigations- und Änderungsoperationen ist der native XML Speicher den relationalen Verfahren deutlich überlegen. In der Anfrageverarbeitung auf XML Daten spielen allerdings nicht nur XPath und XQuery eine Rolle. Für die Bearbeitung von großen Mengen von XML Dokumenten sind Operatoren sinnvoll, welche eine Verarbeitung durch Abbildung von XML Dokumenten auf neue XML Dokumente realisieren. Dies ist analog zur relationalen Algebra, in der allerdings der Grunddatentyp Tupel Verwendung findet. Im Vergleich zum relationalen Modell werden für XML jedoch viele verschiedene Operatoren benötigt, die nicht auf wenige Grundoperationen zurückgeführt werden können. In dieser Arbeit werden einige neue Operatoren vorgestellt, die nicht nur für die Anfrageverarbeitung innerhalb von XML Datenbanksystemen, sondern auch für Anfragen im Internet geeignet sind. Durch das entwickelte Framework soll es Anwendern in Zukunft auf einfache Art und Weise möglich sein, Internetquellen in eigene Anfragen einzubauen

Metadatenverwaltung für Multimedia-Content-Management mit OLAP-Funktionalität

Der Hauptschwerpunkt bei der Entwicklung wireless-orientierter, multimedialer Content- Management-Systeme liegt auf der adäquaten Speicherung, Verwaltung und Recherche multimedialer Dokument-Strukturen sowie auf der anwendungsspezifischen Darstellung und Repräsentation dieser Dokumente auf verschiedenen Endgeräten. In diesem Kontext kann die Extensible Markup Language (XML) zur Verbesserung einer großen Bandbreite möglicher Anwendungen beitragen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Ansatz für eine universelle Metadatenverwaltung zur Steuerung signifikanter Transformations - und Daten-Analyse-Prozesse entwickelt. Dabei wird eine möglichst enge Kopplung von Data Warehouse-Funktionalität (OLAP) mit einer ausgewählten XML-Framework-Architektur angestrebt. Ziel ist ein erweiterter Architektur-Vorschlag, der die Grundlage für zukünftige offene und erweiterbare Multimedia-Content-Management-Systeme bilden kann. Grundlage dieser Architektur ist ein Metadaten-Repository auf der Basis der Resource Description Framework Spezifikation (RDF)