Framework for middleware executed on mobile devices

Die ubiquitäre Datenverarbeitung ist ein attraktives Forschungsgebiet des vergangenen und aktuellen Jahrzehnts. Es handelt von unaufdringlicher Unterstützung von Menschen in ihren alltäglichen Aufgaben durch Rechner. Diese Unterstützung wird durch die Allgegenwärtigkeit von Rechnern ermöglicht die sich spontan zu verteilten Kommunikationsnetzwerken zusammen finden, um Informationen auszutauschen und zu verarbeiten. Umgebende Intelligenz ist eine Anwendung der ubiquitären Datenverarbeitung und eine strategische Forschungsrichtung der Information Society Technology der Europäischen Union. Das Ziel der umbebenden Intelligenz ist komfortableres und sichereres Leben. Verteilte Kommunikationsnetzwerke für die ubiquitäre Datenverarbeitung charakterisieren sich durch Heterogenität der verwendeten Rechner. Diese reichen von Kleinstrechnern, eingebettet in Gegenstände des täglichen Gebrauchs, bis hin zu leistungsfähigen Großrechnern. Die Rechner verbinden sich spontan über kabellose Netzwerktechnologien wie wireless local area networks (WLAN), Bluetooth, oder UMTS. Die Heterogenität verkompliziert die Entwicklung und den Aufbau von verteilten Kommunikationsnetzwerken. Middleware ist eine Software Technologie um Komplexität durch Abstraktion zu einer homogenen Schicht zu reduzieren. Middleware bietet eine einheitliche Sicht auf die durch sie abstrahierten Ressourcen, Funktionalitäten, und Rechner. Verteilte Kommunikationsnetzwerke für die ubiquitäre Datenverarbeitung sind durch die spontane Verbindung von Rechnern gekennzeichnet. Klassische Middleware geht davon aus, dass Rechner dauerhaft miteinander in Kommunikationsbeziehungen stehen. Das Konzept der dienstorienterten Architektur ermöglicht die Entwicklung von Middleware die auch spontane Verbindungen zwischen Rechnern erlaubt. Die Funktionalität von Middleware ist dabei durch Dienste realisiert, die unabhängige Software-Einheiten darstellen. Das Wireless World Research Forum beschreibt Dienste die zukünftige Middleware beinhalten sollte. Diese Dienste werden von einer Ausführungsumgebung beherbergt. Jedoch gibt es noch keine Definitionen wie sich eine solche Ausführungsumgebung ausprägen und welchen Funktionsumfang sie haben muss. Diese Arbeit trägt zu Aspekten der Middleware-Entwicklung für verteilte Kommunikationsnetzwerke in der ubiquitären Datenverarbeitung bei. Der Schwerpunkt liegt auf Middleware und Grundlagentechnologien. Die Beiträge liegen als Konzepte und Ideen für die Entwicklung von Middleware vor. Sie decken die Bereiche Dienstfindung, Dienstaktualisierung, sowie Verträge zwischen Diensten ab. Sie sind in einem Rahmenwerk bereit gestellt, welches auf die Entwicklung von Middleware optimiert ist. Dieses Rahmenwerk, Framework for Applications in Mobile Environments (FAME²) genannt, beinhaltet Richtlinien, eine Definition einer Ausführungsumgebung, sowie Unterstützung für verschiedene Zugriffskontrollmechanismen um Middleware vor unerlaubter Benutzung zu schützen. Das Leistungsspektrum der Ausführungsumgebung von FAME² umfasst: • minimale Ressourcenbenutzung, um auch auf Rechnern mit wenigen Ressourcen, wie z.B. Mobiltelefone und Kleinstrechnern, nutzbar zu sein • Unterstützung für die Anpassung von Middleware durch Änderung der enthaltenen Dienste während die Middleware ausgeführt wird • eine offene Schnittstelle um praktisch jede existierende Lösung für das Finden von Diensten zu verwenden • und eine Möglichkeit der Aktualisierung von Diensten zu deren Laufzeit um damit Fehlerbereinigende, optimierende, und anpassende Wartungsarbeiten an Diensten durchführen zu können Eine begleitende Arbeit ist das Extensible Constraint Framework (ECF), welches Design by Contract (DbC) im Rahmen von FAME² nutzbar macht. DbC ist eine Technologie um Verträge zwischen Diensten zu formulieren und damit die Qualität von Software zu erhöhen. ECF erlaubt das aushandeln sowie die Optimierung von solchen Verträgen.

Mobile P2Ping: A Super-Peer based Structured P2P System Using a Fleet of City Buses

Recently, researchers have introduced the notion of super-peers to improve signaling efficiency as well as lookup performance of peer-to-peer (P2P) systems. In a separate development, recent works on applications of mobile ad hoc networks (MANET) have seen several proposals on utilizing mobile fleets such as city buses to deploy a mobile backbone infrastructure for communication and Internet access in a metropolitan environment. This paper further explores the possibility of deploying P2P applications such as content sharing and distributed computing, over this mobile backbone infrastructure. Specifically, we study how city buses may be deployed as a mobile system of super-peers. We discuss the main motivations behind our proposal, and outline in detail the design of a super-peer based structured P2P system using a fleet of city buses.

Mobile OS Whitepaper Summaries

A summary of white papers on Android, IOS, Symbian and Series 40 Mobile Operating Systems

Mobile App Development Platforms

Tutorial Resources

Methodology for measuring the impact of mobile technology change from 2nd to 3th generation percerved by users of smes in Barranquilla

This article presents the results of a research project undertaken to obtain a Masters inBusiness Administration from the Business School at the Universidad del Norte, whosepurpose was to identify and test a methodology to measure the impact exerted by thechange from 2nd to 3rd generation mobile tech, based on the perception of users belongingto Barranquilla SME, motivated by the influence of technological changes in behavior andthe knowledge creation among society members, and the importance it has taken to thesurvival of organizations the adoption of applications for process automation, web-basedapplications, voice, data and video that allow the development of competitive advantages,based on information and creativity for new and better products or services.

gvSIG Mini y Phone Cache

gvSIG Mini es una aplicación open-source de usuario final cliente móvil de Infraestructura de Datos Espaciales IDEs con licencia GNU/ GPL, diseñada para teléfonos móviles Java y Android que permite la visualización y navegación sobre cartografía digital estructurada en tiles procedente de servicios web OGC como WMS(-C) y de servicios como OpenStreetMap (OSM), Yahoo Maps, Maps Bing, así como el almacenamiento en caché para reducir al mínimo el ancho de banda. gvSIG Mini puede acceder a servicios geoespaciales como NameFinder, para la búsqueda de puntos de interés y YOURS (Yet Another OpenStreetMap Routing Service) para el cálculo de rutas y la renderización de la información vectorial el lado del cliente. Por otra parte, gvSIG Mini también ofrece servicio de localización GPS. La versión de gvSIG Mini para Android, posee algunas características adicionales como son el soporte de localización Android o el uso del lacelerómetro para centrado. Esta versión también hace uso de servicios como son la predicción del tiempo o TweetMe que permite compartir una localización utilizando el popular servicio social Twitter. gvSIG Mini es una aplicación que puede ser descargada y usada libremente, convirtiéndose en una plataforma para el desarrollo de nuevas soluciones y aplicaciones en el campo de Location Based Services (LBS). gvSIG Mini ha sido desarrollado por Prodevelop, S.L. No es un proyecto oficial de gvSIG, pero se une a la familia a través del catálogo de extensiones no oficiales de gvSIG. Phone Cache es una extensión que funciona sobre gvSIG 1.1.2 que permite generar una caché, para poder utilizar gvSIG Mini para Java en modo desconectado

Modelling stereoscopic vision systems for robotic applications

Aquesta tesi s'emmarca dins del projecte CICYT TAP 1999-0443-C05-01. L'objectiu d'aquest projecte és el disseny, implementació i avaluació de robots mòbils, amb un sistema de control distribuït, sistemes de sensorització i xarxa de comunicacions per realitzar tasques de vigilància. Els robots han de poder-se moure per un entorn reconeixent la posició i orientació dels diferents objectes que l'envolten. Aquesta informació ha de permetre al robot localitzar-se dins de l'entorn on es troba per poder-se moure evitant els possibles obstacles i dur a terme la tasca encomanada. El robot ha de generar un mapa dinàmic de l'entorn que serà utilitzat per localitzar la seva posició. L'objectiu principal d'aquest projecte és aconseguir que un robot explori i construeixi un mapa de l'entorn sense la necessitat de modificar el propi entorn. Aquesta tesi està enfocada en l'estudi de la geometria dels sistemes de visió estereoscòpics formats per dues càmeres amb l'objectiu d'obtenir informació geomètrica 3D de l'entorn d'un vehicle. Aquest objectiu tracta de l'estudi del modelatge i la calibració de càmeres i en la comprensió de la geometria epipolar. Aquesta geometria està continguda en el que s'anomena emph{matriu fonamental}. Cal realitzar un estudi del càlcul de la matriu fonamental d'un sistema estereoscòpic amb la finalitat de reduir el problema de la correspondència entre dos plans imatge. Un altre objectiu és estudiar els mètodes d'estimació del moviment basats en la geometria epipolar diferencial per tal de percebre el moviment del robot i obtenir-ne la posició. Els estudis de la geometria que envolta els sistemes de visió estereoscòpics ens permeten presentar un sistema de visió per computador muntat en un robot mòbil que navega en un entorn desconegut. El sistema fa que el robot sigui capaç de generar un mapa dinàmic de l'entorn a mesura que es desplaça i determinar quin ha estat el moviment del robot per tal de emph{localitzar-se} dins del mapa. La tesi presenta un estudi comparatiu dels mètodes de calibració de càmeres més utilitzats en les últimes dècades. Aquestes tècniques cobreixen un gran ventall dels mètodes de calibració clàssics. Aquest mètodes permeten estimar els paràmetres de la càmera a partir d'un conjunt de punts 3D i de les seves corresponents projeccions 2D en una imatge. Per tant, aquest estudi descriu un total de cinc tècniques de calibració diferents que inclouen la calibració implicita respecte l'explicita i calibració lineal respecte no lineal. Cal remarcar que s'ha fet un gran esforç en utilitzar la mateixa nomenclatura i s'ha estandaritzat la notació en totes les tècniques presentades. Aquesta és una de les dificultats principals a l'hora de poder comparar les tècniques de calibració ja què cada autor defineix diferents sistemes de coordenades i diferents conjunts de paràmetres. El lector és introduït a la calibració de càmeres amb la tècnica lineal i implícita proposada per Hall i amb la tècnica lineal i explicita proposada per Faugeras-Toscani. A continuació es passa a descriure el mètode a de Faugeras incloent el modelatge de la distorsió de les lents de forma radial. Seguidament es descriu el conegut mètode proposat per Tsai, i finalment es realitza una descripció detallada del mètode de calibració proposat per Weng. Tots els mètodes són comparats tant des del punt de vista de model de càmera utilitzat com de la precisió de la calibració. S'han implementat tots aquests mètodes i s'ha analitzat la precisió presentant resultats obtinguts tant utilitzant dades sintètiques com càmeres reals. Calibrant cada una de les càmeres del sistema estereoscòpic es poden establir un conjunt de restriccions geomètri ques entre les dues imatges. Aquestes relacions són el que s'anomena geometria epipolar i estan contingudes en la matriu fonamental. Coneixent la geometria epipolar es pot: simplificar el problema de la correspondència reduint l'espai de cerca a llarg d'una línia epipolar; estimar el moviment d'una càmera quan aquesta està muntada sobre un robot mòbil per realitzar tasques de seguiment o de navegació; reconstruir una escena per aplicacions d'inspecció, propotipatge o generació de motlles. La matriu fonamental s'estima a partir d'un conjunt de punts en una imatges i les seves correspondències en una segona imatge. La tesi presenta un estat de l'art de les tècniques d'estimació de la matriu fonamental. Comença pels mètode lineals com el dels set punts o el mètode dels vuit punts, passa pels mètodes iteratius com el mètode basat en el gradient o el CFNS, fins arribar las mètodes robustos com el M-Estimators, el LMedS o el RANSAC. En aquest treball es descriuen fins a 15 mètodes amb 19 implementacions diferents. Aquestes tècniques són comparades tant des del punt de vista algorísmic com des del punt de vista de la precisió que obtenen. Es presenten el resultats obtinguts tant amb imatges reals com amb imatges sintètiques amb diferents nivells de soroll i amb diferent quantitat de falses correspondències. Tradicionalment, l'estimació del moviment d'una càmera està basada en l'aplicació de la geometria epipolar entre cada dues imatges consecutives. No obstant el cas tradicional de la geometria epipolar té algunes limitacions en el cas d'una càmera situada en un robot mòbil. Les diferencies entre dues imatges consecutives són molt petites cosa que provoca inexactituds en el càlcul de matriu fonamental. A més cal resoldre el problema de la correspondència, aquest procés és molt costós en quant a temps de computació i no és gaire efectiu per aplicacions de temps real. En aquestes circumstàncies les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera solen basar-se en el flux òptic i en la geometria epipolar diferencial. En la tesi es realitza un recull de totes aquestes tècniques degudament classificades. Aquests mètodes són descrits unificant la notació emprada i es remarquen les semblances i les diferencies entre el cas discret i el cas diferencial de la geometria epipolar. Per tal de poder aplicar aquests mètodes a l'estimació de moviment d'un robot mòbil, aquest mètodes generals que estimen el moviment d'una càmera amb sis graus de llibertat, han estat adaptats al cas d'un robot mòbil que es desplaça en una superfície plana. Es presenten els resultats obtinguts tant amb el mètodes generals de sis graus de llibertat com amb els adaptats a un robot mòbil utilitzant dades sintètiques i seqüències d'imatges reals. Aquest tesi finalitza amb una proposta de sistema de localització i de construcció d'un mapa fent servir un sistema estereoscòpic situat en un robot mòbil. Diverses aplicacions de robòtica mòbil requereixen d'un sistema de localització amb l'objectiu de facilitar la navegació del vehicle i l'execució del les trajectòries planificades. La localització es sempre relativa al mapa de l'entorn on el robot s'està movent. La construcció de mapes en un entorn desconegut és una tasca important a realitzar per les futures generacions de robots mòbils. El sistema que es presenta realitza la localització i construeix el mapa de l'entorn de forma simultània. A la tesi es descriu el robot mòbil GRILL, que ha estat la plataforma de treball emprada per aquesta aplicació, amb el sistema de visió estereoscòpic que s'ha dissenyat i s'ha muntat en el robot. També es descriu tots el processos que intervenen en el sistema de localització i construcció del mapa. La implementació d'aquest processos ha estat possible gràcies als estudis realitzats i presentats prèviament (calibració de càmeres, estimació de la matriu fonamental, i estimació del moviment) sense els quals no s'hauria pogut plantejar aquest sistema. Finalment es presenten els mapes en diverses trajectòries realitzades pel robot GRILL en el laboratori. Les principals contribucions d'aquest treball són: ·Un estat de l'art sobre mètodes de calibració de càmeres. El mètodes són comparats tan des del punt de vista del model de càmera utilitzat com de la precisió dels mètodes. ·Un estudi dels mètodes d'estimació de la matriu fonamental. Totes les tècniques estudiades són classificades i descrites des d'un punt de vista algorísmic. ·Un recull de les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera centrat en el mètodes basat en la geometria epipolar diferencial. Aquestes tècniques han estat adaptades per tal d'estimar el moviment d'un robot mòbil. ·Una aplicació de robòtica mòbil per tal de construir un mapa dinàmic de l'entorn i localitzar-se per mitja d'un sistema estereoscòpic. L'aplicació presentada es descriu tant des del punt de vista del maquinari com del programari que s'ha dissenyat i implementat.

Normality mining: privacy implications of behavioral profiles drawn from GPS enabled mobile phones

There is growing interest in the ways in which the location of a person can be utilized by new applications and services. Recent advances in mobile technologies have meant that the technical capability to record and transmit location data for processing is appearing in off-the-shelf handsets. This opens possibilities to profile people based on the places they visit, people they associate with, or other aspects of their complex routines determined through persistent tracking. It is possible that services offering customized information based on the results of such behavioral profiling could become commonplace. However, it may not be immediately apparent to the user that a wealth of information about them, potentially unrelated to the service, can be revealed. Further issues occur if the user agreed, while subscribing to the service, for data to be passed to third parties where it may be used to their detriment. Here, we report in detail on a short case study tracking four people, in three European member states, persistently for six weeks using mobile handsets. The GPS locations of these people have been mined to reveal places of interest and to create simple profiles. The information drawn from the profiling activity ranges from intuitive through special cases to insightful. In this paper, these results and further extensions to the technology are considered in light of European legislation to assess the privacy implications of this emerging technology.

Pocket data mining: towards collaborative data mining in mobile computing environments

Pocket Data Mining (PDM) is our new term describing collaborative mining of streaming data in mobile and distributed computing environments. With sheer amounts of data streams are now available for subscription on our smart mobile phones, the potential of using this data for decision making using data stream mining techniques has now been achievable owing to the increasing power of these handheld devices. Wireless communication among these devices using Bluetooth and WiFi technologies has opened the door wide for collaborative mining among the mobile devices within the same range that are running data mining techniques targeting the same application. This paper proposes a new architecture that we have prototyped for realizing the significant applications in this area. We have proposed using mobile software agents in this application for several reasons. Most importantly the autonomic intelligent behaviour of the agent technology has been the driving force for using it in this application. Other efficiency reasons are discussed in details in this paper. Experimental results showing the feasibility of the proposed architecture are presented and discussed.

Wireless Sensor Networks: MAC protocols and real time applications

Wireless Senor Networks(WSNs) detect events using one or more sensors, then collect data from detected events using these sensors. This data is aggregated and forwarded to a base station(sink) through wireless communication to provide the required operations. Different kinds of MAC and routing protocols need to be designed for WSN in order to guarantee data delivery from the source nodes to the sink. Some of the proposed MAC protocols for WSN with their techniques, advantages and disadvantages in the terms of their suitability for real time applications are discussed in this paper. We have concluded that most of these protocols can not be applied to real time applications without improvement

Distributed parallelization of greedy Mobile Network Optimization algorithms

The Mobile Network Optimization (MNO) technologies have advanced at a tremendous pace in recent years. And the Dynamic Network Optimization (DNO) concept emerged years ago, aimed to continuously optimize the network in response to variations in network traffic and conditions. Yet, DNO development is still at its infancy, mainly hindered by a significant bottleneck of the lengthy optimization runtime. This paper identifies parallelism in greedy MNO algorithms and presents an advanced distributed parallel solution. The solution is designed, implemented and applied to real-life projects whose results yield a significant, highly scalable and nearly linear speedup up to 6.9 and 14.5 on distributed 8-core and 16-core systems respectively. Meanwhile, optimization outputs exhibit self-consistency and high precision compared to their sequential counterpart. This is a milestone in realizing the DNO. Further, the techniques may be applied to similar greedy optimization algorithm based applications.

Using mobile devices to enhance undergraduate field research

Mobile devices can enhance undergraduate research projects and students’ research capabilities. The use of mobile devices such as tablet computers will not automatically make undergraduates better researchers, but their use should make investigations, writing, and publishing more effective and may even save students time. We have explored some of the possibilities of using “tablets” and “smartphones” to aid the research and inquiry process in geography and bioscience fieldwork. We provide two case studies as illustration of how students working in small research groups use mobile devices to gather and analyze primary data in field-based inquiry. Since April 2010, Apple’s iPad has changed the way people behave in the digital world and how they access their music, watch videos, or read their email much as the entrepreneurs Steve Jobs and Jonathan Ive intended. Now with “apps” and “the cloud” and the ubiquitous references to them appearing in the press and on TV, academics’ use of tablets is also having an impact on education and research. In our discussion we will refer to use of smartphones such as the iPhone, iPod, and Android devices under the term “tablet”. Android and Microsoft devices may not offer the same facilities as the iPad/iphone, but many app producers now provide versions for several operating systems. Smartphones are becoming more affordable and ubiquitous (Melhuish and Falloon 2010), but a recent study of undergraduate students (Woodcock et al. 2012, 1) found that many students who own smartphones are “largely unaware of their potential to support learning”. Importantly, however, students were found to be “interested in and open to the potential as they become familiar with the possibilities” (Woodcock et al. 2012). Smartphones and iPads could be better utilized than laptops when conducting research in the field because of their portability (Welsh and France 2012). It is imperative for faculty to provide their students with opportunities to discover and employ the potential uses of mobile devices in their learning. However, it is not only the convenience of the iPad or tablet devices or smartphones we wish to promote, but also a way of thinking and behaving digitally. We essentially suggest that making a tablet the center of research increases the connections between related research activities.

Cross layer based protocols for energy aware and critical data delivery related applications using wireless sensor networks

Wireless Sensor Networks (WSNs) have been an exciting topic in recent years. The services offered by a WSN can be classified into three major categories: monitoring, alerting, and information on demand. WSNs have been used for a variety of applications related to the environment (agriculture, water and forest fire detection), the military, buildings, health (elderly people and home monitoring), disaster relief, and area or industrial monitoring. In most WSNs tasks like processing the sensed data, making decisions and generating emergency messages are carried out by a remote server, hence the need for efficient means of transferring data across the network. Because of the range of applications and types of WSN there is a need for different kinds of MAC and routing protocols in order to guarantee delivery of data from the source nodes to the server (or sink). In order to minimize energy consumption and increase performance in areas such as reliability of data delivery, extensive research has been conducted and documented in the literature on designing energy efficient protocols for each individual layer. The most common way to conserve energy in WSNs involves using the MAC layer to put the transceiver and the processor of the sensor node into a low power, sleep state when they are not being used. Hence the energy wasted due to collisions, overhearing and idle listening is reduced. As a result of this strategy for saving energy, the routing protocols need new solutions that take into account the sleep state of some nodes, and which also enable the lifetime of the entire network to be increased by distributing energy usage between nodes over time. This could mean that a combined MAC and routing protocol could significantly improve WSNs because the interaction between the MAC and network layers lets nodes be active at the same time in order to deal with data transmission. In the research presented in this thesis, a cross-layer protocol based on MAC and routing protocols was designed in order to improve the capability of WSNs for a range of different applications. Simulation results, based on a range of realistic scenarios, show that these new protocols improve WSNs by reducing their energy consumption as well as enabling them to support mobile nodes, where necessary. A number of conference and journal papers have been published to disseminate these results for a range of applications.

Is the unfolding of the group discussion off-pattern? Improving coordination support in educational forums using mobile devices

A forum is a valuable tool to foster reflection in an in-depth discussion; however, it forces the course mediator to continually pay close attention in order to coordinate learners` activities. Moreover, monitoring a forum is time consuming given that it is impossible to know in advance when new messages are going to be posted. Additionally, a forum may be inactive for a long period and suddenly receive a burst of messages forcing forum mediators to frequently log on in order to know how the discussion is unfolding to intervene whenever it is necessary. Mediators also need to deal with a large amount of messages to identify off-pattern situations. This work presents a piece of action research that investigates how to improve coordination support in a forum using mobile devices for mitigating mediator`s difficulties in following the status of a forum. Based on summarized information extracted from message meta-data, mediators consult visual information summaries on PDAs and receive textual notifications in their mobile phone. This investigation revealed that mediators used the mobile-based coordination support to keep informed on what is taking place within the forum without the need to log on their desktop computer. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.