Innovative Informatikanwendungen : Informatik 2003 ; 29. September - 2. Oktober 2003 in Frankfurt am Main

Tagungsprogramm INFORMATIK 2003 Innovative Informatikanwendungen. 33. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) 29. September bis 2. Oktober 2003 Frankfurt am Mai

Umgebungsmodelle und Navigationsdaten für ortsbezogene Dienste in Gebäuden

Ortsbezogene Dienste in Gebäuden (Indoor Location-based Services, I-LBS) sammeln, verarbeiten und stellen Informationen bereit, die in Abhängigkeit der Aufenthaltsorte ihrer Zielobjekte sowie auf der Grundlage eines Umgebungsmodells des jeweiligen Gebäudes berechnet werden. Die Anwendungsbereiche von I-LBS reichen dabei von personenbezogenen Diensten wie z.B. Navigation, ortsbezogenen Benachrichtigungen und Ressourcen-Suche über organisationsbezogene Dienste zur Steuerung und Optimierung von Arbeitsprozessen und Ressourcen bis hin zu Anwendungen, die personen- und organisationsübergreifend Informationen über Zielobjekte und deren jeweilige Umgebungen austauschen. Für die Erzeugung und Nutzung von Umgebungsmodellen ergeben sich mehrere Herausforderungen: Bei der automatischen Erzeugung eines Modells müssen die Eigenschaften eines Gebäudes so erfasst werden, dass dadurch nicht nur Orte gesucht oder kürzeste Wege ermittelt werden können, sondern auch Navigationsdaten für die Berechnung von Navigationsanweisungen zur Verfügung stehen. Dabei stellt sich die Frage, wie ein solches Umgebungsmodell aufgebaut sein muss und wie es sich berechnen lässt. Zur Bereitstellung für verschiedene Dienste wird ein geeignetes Format benötigt, in dem alle relevanten geometrischen, symbolischen und topologischen Informationen über ein Gebäude abgebildet sind. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch unterschiedliche Positionierungsverfahren, die miteinander kombiniert werden können und deren heterogene Positionsdaten integriert werden müssen. Für die Realisierung von Indoor-Navigationssystemen besteht sowohl bei stationären als auch bei mobilen Lösungen eine Herausforderung in der Berechnung von dedizierten Navigationsanweisungen. Diese leiten einen Benutzer anhand von textbasierten oder graphischen Hinweisen zu seinem Ziel, dabei können auch Landmarken in die Navigationsanweisungen mit einbezogen werden. Im Rahmen dieser Dissertation werden neue Lösungen für die vorgenannten Probleme aufgezeigt, und die entwickelten Konzepte werden anhand von Simulationen sowie praktischen Umsetzungen diskutiert.Indoor Location-based Services (I-LBS) collect, process and provide information by taking into account the properties of a building and the locations of mobile targets inside. Application scenarios for I-LBS include personal services such as navigation, location-dependent notifications or searching for resources, as well as corporate services for managing and optimizing workflows, and services that combine location data from targets among several organizations. Creating and utilizing a location model involves several challenges: the properties of a building need to be modeled in a way which allows for computations not limited to searching for nearby places or calculating shortest paths, but also include navigation data, which is required for providing navigation instructions. Thus a central question is which information should be included in a location model and how can it be computed. In order to provide location models for different services, an appropriate format is required, which covers the relevant geometric, symbolic and topological information. Also positioning systems play an important part, given that they can be combined with each other and that their heterogeneous position data need to be integrated. Providing intelligible and dedicated navigation instructions poses a challenge for the realization of both stationary and mobile indoor navigation systems. Such instructions guide users to their destination by means of textual or graphical references, which both can be further enriched by incorporating landmarks into the navigation instructions. This dissertation develops new solutions to the above-mentioned problems and the presented concepts are evaluated on the basis of simulations and practical implementations

Event management for mobile users

This technical report presents the results of the project "Event Management for Mobile Users", a research cooperation between Universität Stuttgart and Microsoft. In Vienna, Microsoft chief executive Bill Gates recently expressed his vision of a seamless interaction of different computing devices, from PC to mobile phone, that proactively support the users wherever they go. Among other things, he said: "For example, if you want to be notified about something that's changing, that's important to you, software should know which device you have with you and should know what you're doing, know the context to understand if interrupting you with this new information is appropriate or not." (Bill Gates, January 28, 2004, [Los Angeles Times 2004]) This project may present one step towards realizing his vision. It is about event support for mobile users. Depending on their current context, they want to be informed about events that occur in the world around them - the physical as well as the virtual world of digital information systems. So, to optimally support its users, future generations of web services will need information about the real-world context of the user, especially their spatial context. This project was carried out in close cooperation with the Nexus project at Universität Stuttgart, whose goal is to support mobile context-aware applications based on a distributed spatial world model. Events of special interest in this context are spatial events, i.e. events that occur when a certain spatial constellation of objects is reached, e.g. when two people meet or when a customer enters a shopping mall. As the underlying world model is distributed, the events have to be observed on a distributed model. The number of potential spatial events is not restricted, e.g. the event that a user enters an area could be of interest for arbitrary areas. Also, as the spatial world model is distributed over many servers, a local observation is no longer sufficient. Therefore, the well-known publish-subscribe paradigm, in which the observation occurs implicitly within local observers, has to be extended. We propose an observation-notification paradigm, in which the observation of events has to be explicitly initiated by interested clients. The event service that conforms to the new paradigm consists of two components: an observation service, which observes events through a distributed model, and a notification service, which efficiently delivers event notifications. This paradigm applies to all scenarios in which the data needed for the observation of events is distributed over multiple sources. The user wants the specification of events to be as simple and easy as possible. He only wants to specify what event is to be observed, not how the observation of the event is realized. Therefore the distribution aspects should be transparent to the user. However, these aspects have a strong influence on the accuracy of the model and thereby directly affect the accuracy of event observation. We propose that the user specifies an event as a predicate, which becomes true when the event has occurred, plus a threshold probability. If the probability that the event has occurred is above the threshold probability, the event is considered to have occurred and an event notification is sent. The above sketched solution requires calculating the probability with which an event has occurred. We first show which parameters influence the accuracy of the data. We then present update protocols that guarantee a certain accuracy of data in the observer model, i.e. the model where the event is actually observed. Finally we show, how the occurrence probability can be calculated. Based on the identified parameters, the placement of the observation in the system can also be optimized with regard to the accuracy of the data. We have implemented the event service and integrated it into the Nexus platform. As the Nexus platform is intended as an open platform with possibly world-wide scale, scalability, efficiency and interoperability have been important requirements for the design of the components. To support interoperability, we have built on standard technologies like XML, HTTP and SOAP. The evaluation of the event service within the Nexus context shows the feasibility of the approach. We were able to show that the event service performs adequately in certain example scenarios. Experiments with a large-scale scenario are the next steps on our agenda

SFB 627 – Umgebungsmodelle für mobile kontextbezogene Systeme

Computersysteme, wie wir sie heute kennen, passen sich typischerweise nicht an den Benutzer und dessen Situation an. Erste Beispiele von Systemen, die durch den Bezug zur Realwelt den Kontext des Benutzers einbeziehen, sind Navigationssysteme, die unter Berücksichtigung der Position eines Benutzers und der Verkehrslage Richtungsanweisungen geben können. Damit innovative kontextbezogene Anwendungen möglich werden, muss der Kontext, also der Zustand der Realwelt, durch Sensoren erfasst, in das Computersystem übermittelt und dort in Form dynamischer Umgebungsmodelle den Anwendungen zur Verfügung gestellt werden. Der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte und im Januar 2003 an der Universität Stuttgart eingerichtete Sonderforschungsbereich SFB 627 ,,Umgebungsmodelle für mobile kontextbezogene Anwendungen“ [22] ist ein interdisziplinärer Forschungsverbund von über 30 Wissenschaftlern. Diese erforschen Methoden und Konzepte für die Definition, Erstellung und Verwaltung von Umgebungsmodellen, durch die Anwendungen Zugriff auf Kontextinformationen erhalten

Konzeption und Realisierung eines kontextsensitiven Routingverfahrens

Communication and information services both depend on the individual needs of the users and on the possibilities of the used network techniques. To provide an optimal service level adapted to the user, his context must be considered. Thereby, service access should be carried out as flexibly and independently from the network as possible. Infrastructure networks, due to their topology, cannot give mobile access to such services everywhere. Mobile ad hoc networks are not bound to any infrastructure and are therefore very flexibly applicable. As a result of their dynamic topology, there are special requirements to routing and service discovery compared to conventional networks. Conventional methods usually are neither usable in ad hoc networks, nor suitable in heterogeneous environments. Especially because of the progressive convergence of the networks a network-wide solution is inevitable. This work therefore is concerned with the topics of ad hoc networks as well as routing protocols and procedures which are used for these. Possibilities for service discovery are described and compared. Based on this, an architectural concept is developed, which permits service discovery both in ad hoc networks and in conventional infrastructure networks. Service discovery is combined with a routing protocol especially extended for this purpose. Why this kind of service discovery on network level is advantageous is described and well founded. Principal components of the developed architecture are the so-called context-routers, which support service discovery independently of the address of a service provider. Thus, the user does not need to know such an address. Service discovery is, therefore, depending on the service itself and on the available information about the context of the user. Hence, a service optimally adapted to the user is selected. The concept supports rerouting data messages to an alternative server, if the original server breaks down, and offers the possibility for the provider to control service discovery and communication. A verification of the presented concept is carried out with practical implementations. The demonstrator network developed for this is used for a set of tests to verify the functions and the efficiency of the architecture. The results prove that the concept can meet the requirements. Finally, suggestions for future advancements conclude this dissertation.Das Angebot von Kommunikations- und Informationsdiensten richtet sich einerseits nach den individuellen Bedürfnissen der Nutzer andererseits aber auch nach den Möglichkeiten der verwendeten Netztechniken. Um einen optimal auf den Nutzer angepassten Dienst bereitstellen zu können, muss dessen Kontext berücksichtigt werden. Ein Dienstzugriff soll dabei möglichst flexibel und unabhängig vom Netz erfolgen. Den mobilen Zugriff auf solche Dienste können Infrastrukturnetze, durch ihre Topologie bedingt, nicht überall bedienen. Mobile Ad-hoc-Netze sind dagegen an keine Infrastruktur gebunden und deshalb sehr flexibel einsetzbar. Durch deren dynamische Topologie ergeben sich jedoch gegenüber den herkömmlichen Netzen auch spezielle Anforderungen an die Routen- und Dienstsuche. Konventionelle Verfahren sind hierbei in der Regel weder nutzbar, noch für einen Einsatz in heterogenen Umgebungen geeignet. Gerade mit der fortschreitenden Konvergenz der Netze ist aber eine netzübergreifende Lösung unumgänglich. Die vorliegende Arbeit befasst sich deshalb mit den Themen Ad-hoc-Netze sowie den hierbei eingesetzten Routingprotokollen und -verfahren. Es werden Möglichkeiten zur Dienstsuche erläutert und gegenübergestellt. Mit den Erkenntnissen daraus wird ein Architekturkonzept entwickelt, das die Dienstsuche sowohl in Ad-hoc- als auch in herkömmlichen Infrastrukturnetzen erlaubt. Die Dienstsuche erfolgt dabei in Verbindung mit einem für diesen Zweck erweiterten Routingverfahren. Warum diese Art einer Dienstsuche auf Netzwerkebene vorteilhaft ist, wird erläutert und begründet. Kernstück der entwickelten Architektur bilden die so genannten Kontextrouter, die eine Dienstsuche unabhängig von der Adresse eines Dienstanbieters unterstützen. Auch der Nutzer benötigt keine Kenntnis über eine solche Adresse. Eine Suche erfolgt lediglich über den Dienst und den zur Verfügung stehenden Informationen über den Kontext des Nutzers. Damit wird ein auf den Nutzer optimal angepasster Dienst ausgewählt. Das Konzept unterstützt die Weiterleitung von Daten zu einem alternativen Server, sofern der ursprüngliche Server ausfällt, und bietet Providern die Möglichkeit, steuernd auf die Dienstsuche und -kommunikation einzuwirken. Das Verifizieren des vorgestellten Konzeptes erfolgt auf Basis praktischer Realisierungen. Das dazu aufgebaute Demonstratornetzwerk dient für eine Reihe von Tests zum Nachweis der Funktionen und der Leistungsfähigkeit der Architektur. Die daraus resultierenden Ergebnisse beweisen, dass das Konzept den gestellten Anforderungen genügen kann. Abschließend werden in der Arbeit Vorschläge für zukünftige Weiterentwicklungen unterbreitet

Konzeption und Realisierung eines Sicherheitskonzepts zur sicheren Datenstromverarbeitung in einer verteilten Ausfürhungsumgebung

Vorliegende Diplomarbeit entwickelt ein Sicherheitskonzept für NexusDS. Das Konzept definiert Sicherheitsmechanismen um den Zugriff und die Verarbeitung von sensiblen und geschützten Daten zu kontrollieren. Die Mechanismen beinhalten Funktionen um Daten zu Anonymisieren und zu Verschleiern. Die Entwicklung des Konzeptes beinhaltet die Abgrenzung von Sicherheit im Kontext von NexusDS, Erhebung von Anforderungen aus Anwendungsszenarien und NexusDS selbst, die Entwicklung entsprechend dienlicher Maßnahmen, deren Umsetzung in eine Sicherheitsarchitektur und eine prototypische Implementierung in NexusDS.This diploma thesis develops a security concept for NexusDS. The concept defines a set of mechanisms to limit the access on data with the purpose to control access on sensitive information. The mechanisms also include functions to mask and anonymize data. For the development of the concept, the thesis analyses the actual situation of the NexusDS and considers several scenarios of use. Based on this analyze, a security architecture for NexusDS was developed and integrated as a prototype implementation into NexusDS

Adaptivität und semantische Interoperabilität von Manufacturing Execution Systemen (MES)

MES (Manufacturing Execution Systems) are situated between automation and management level and are affected from changes of the production. Therefore their adaptivity within the lifecycle of production plants is mission critical. Furthermore MES act as data and information hub. This means that they have to work together with other systems in an efficient and seamless way. MES must be interoperable and must have semantics under control. The present publication faces both aspects