普适环境下服务发现的语义支持机制

随着计算能力和通信能力的增强，计算设备所占用的体积也越来越小，各种新形态的传感器、移动设备及无线网络设备日趋普及。这极大地促进了以无线、移动和嵌入式设备为基础的普适计算模式的形成和发展。普适环境下的服务发现机制可使得用户能够使用各种移动设备无缝的、随时随地的共享和访问各种服务信息。 普适环境中的网络异构性和动态性，以及服务的多样性和异构性，均对服务发现提出了新的挑战。目前学术界和工业界在服务发现方面进行了不少的探索和研究，当前的一些服务发现协议或系统比如SLP、UPnP、INS等，一般基于语法的方法描述服务，主要关注服务的功能性需求，但基于关键字来匹配请求和服务描述，在普适环境下常常会导致较差的匹配结果。 针对服务发现在普适环境中的新需求，本文基于XML定义了一种轻量级的服务语义建模语言SML，SML定义了丰富的数据类型，以模板和属性的方式定义各领域的实体，可以表达丰富的语义知识；同时，本文以轻量级的推理引擎Jess为依托，将用服务建模语言定义的各应用领域的服务模板和语义知识自动转换成Jess的推理规则和事实。本文定义了一种类似XPath的服务查询语言规范，并在支持精确匹配的基础上，提出了服务的近似匹配策略，提供了各种的近似计算规则。鉴于不同用户对服务的各属性有不同的偏好程度，还提出了基于用户偏好的服务匹配策略。动态的上下文信息是服务匹配过程的重要考虑因素。本文以Jess规则来匹配服务和用户的上下文，选择适合于用户当前情况的服务。对服务各种QoS的描述支持也是服务语义建模语言提供的功能之一，为此，本文还提出了一种基于Pareto最优的服务选择策略，根据服务的QoS以及服务与请求的匹配程度来选择Pareto最优的服务。本文的上述工作已实现到服务发现系统Service CatalogNet Extended中。

普适计算环境下服务组合及部署的研究

普适计算（Pervasive Computing）的出现改变了传统的以计算机为中心的资源和信息获取模式，提出一种以人为本的计算方式，为人们提供随时随地、适应环境变化的资源和信息的获取方法，成为下一代网络的主流发展方向之一。普适计算具有环境异构并且动态变化的特点，在这种网络环境中信息的开发和集成打破了传统的模式，软件变服务的观点被普遍接受，并且得到了广泛的应用。因此，面向服务的计算（Service-oriented Computing）和普适计算的结合，是未来信息技术的下一阶段，也成为目前研究的热点问题。 一方面针对普适计算的特点，研究其动态变化、移动性和用户相关性等；一方面针对面向服务的计算，研究其体系结构、服务的描述、查询、组合、部署等问题。普适计算的特点决定了在该环境下的服务组合需要适应环境的动态变化；服务部署需要满足资源约束条件，提高网络资源利用率。基于研究背景以及对目前存在问题的分析，本文进行普适计算环境下服务组合及部署的研究，主要工作包括以下四个方面： （1）提出了一种规则驱动上下文相关的服务组合方法 服务组合是面向服务的计算中经典问题，研究成果包括组合模型、语言、方法和系统等，根据需求提出基于工作流、基于形式化方法、基于语义以及基于服务非功能属性等多种服务组合方法，但这些方法难以解决普适计算中的服务组合问题。因为在普适计算环境下，服务组合不仅需要满足功能性要求，而且要适应环境的异构和动态变化，能够根据环境变化自动的构建组合路径并动态的绑定服务。本文使用上下文刻画普适计算的动态变化性，提出一种基于本体的上下文模型和描述语言，并扩展服务描述，将上下文引入服务组合，提出服务组合算法，实现了规则驱动上下文相关的服务组合路径的建立。 （2）提出一种基于上下文协商的动态服务选取方法 服务组合路径建立了服务执行的先后顺序，在服务的执行期间需要动态的绑定实例，绑定服务实例过程称为动态的服务选取。考虑到普适计算中设备资源有限性以及提高网络资源利用率，本文提出一种基于上下文协商的服务选取方法。首先从已有的上下文本体中获取与动态服务选取相关的上下文，并根据其内容的不同分为用户上下文、设备上下文和服务上下文；然后给出上下文协商的约束条件，基于约束条件提出了上下文的协商算法，进行服务的选取绑定，实现动态服务组合。最后通过实验验证了算法的效率和有效性，分析了上下文数目和服务数目的变化，对服务组合成功率、资源利用率、服务选择冲突率等的影响。 （3）提出普适计算环境下的服务动态部署问题及算法 某些特定的应用（如数字家庭等）需要将服务部署在一个普适计算环境中，部署时需要考虑网络中负载均衡，提高资源利用率。本文针对普适计算中设备异构、资源有限的特点，给出组合服务动态部署问题的描述，并说明该问题是一个NP问题，提出一个启发式算法，能够在多项式时间内找到近似最优解，最后通过算法模拟和实验验证了算法的有效性以及时间性能，说明该方法适用于设备或者原子服务数目较多的普适计算环境。 （4）实现了一个服务组合原型系统 本文在国家八六三项目和国家科技攻关项目研究的基础上，实现了一个服务组合原型系统，该系统是“Web服务计算平台”的一部分，并以分布式文档管理系统为例，给出了服务组合的实现效果。

A smart wireless inertial measurement unit system: simplifying & encouraging usage of WIMU technology

Wireless Inertial Measurement Units (WIMUs) combine motion sensing, processing & communications functionsin a single device. Data gathered using these sensors has the potential to be converted into high quality motion data. By outfitting a subject with multiple WIMUs full motion data can begathered. With a potential cost of ownership several orders of magnitude less than traditional camera based motion capture, WIMU systems have potential to be crucially important in supplementing or replacing traditional motion capture and opening up entirely new application areas and potential markets particularly in the rehabilitative, sports & at-home healthcarespaces. Currently WIMUs are underutilized in these areas. A major barrier to adoption is perceived complexity. Sample rates, sensor types & dynamic sensor ranges may need to be adjusted on multiple axes for each device depending on the scenario. As such we present an advanced WIMU in conjunction with a Smart WIMU system to simplify this aspect with 3 usage modes: Manual, Intelligent and Autonomous. Attendees will be able to compare the 3 different modes and see the effects of good andbad set-ups on the quality of data gathered in real time.

A medical study on wireless inertial measurement technology as a tool for identifying patients at risk of death or imminent clinical deterioration

This paper provides a system description and preliminary results for an ongoing clinical study currently being carried out at the Mid-Western Regional Hospital, Nenagh, Ireland. The goal of the trial is to determine if wireless inertial measurement technology can be employed to identify elderly patients at risk of death or imminent clinical deterioration. The system measures cumulative movement and provides a score that will help provide a robust early warning to clinical staff of clinical deterioration. In addition the study examines some of the logistical barriers to the adoption of wearable wireless technology in front-line medical care.

Mobile application to provide personalized sightseeing tours

Tourist recommendation systems have been growing over the last years, mainly because of the use of mobile devices to get user context. This work discuss some of the most relevant systems on the field and presents PSiS Mobile, which is a mobile recommendation and planning application designed to support a tourist during his vacations. It provides recommendations about points of interest to visit based on tourist preferences and on user and sight context. Also, it suggests a visit planning which can be dynamically adapted based on current user and sight context. This tool works like a journey dairy since it records the tourist moves and tasks to help him remember how the trip was like. To conclude, some field experiences will be presented.

WiMAX ou l’évolution des réseaux sans-fil ?

L'adoption des technologies de réseaux sans-fil de type WiFi a connu une croissance impressionnante ces dernières années. Cette vague de popularité ne semble pas vouloir s'estomper, il est estimé que 84 millions d’appareils seront vendus en 2007 totalisant des revenus de 3.7 milliards de dollars. Devant cette forte demande, les fabricants d’appareils de télécommunications ont songés à développer des produits encore plus performants. Appuyé par la norme IEEE 802.16, un consortium du nom de WiMAX Forum a regroupé 350 membres dans le but de promouvoir des produits standardisés portant la marque WiMAX. À l'inverse des premières versions du WiFi, le WiMAX sera doté de mécanismes de sécurité beaucoup plus fiables. L'avantage du WiMAX, comme pour plusieurs de ses concurrents, repose sur sa capacité d'opérer sur une large bande de fréquences, réglementées ou non. Sa portée théorique de 50 Km et son débit escompté de 75 Mbit/s a capté l'attention des fournisseurs de services qui cherchent à réduire leurs coûts d'exploitations mais également de divers organismes gouvernementaux qui espèrent améliorer les services de communications dans les communautés des régions éloignées. Grâce à l'appui du ministre des Affaires indiennes et du nord canadien, le territoire du Nunavut a mis sur pied un réseau à large bande qui dessert actuellement l’ensemble de ses 29 communautés sur tout son territoire. La possibilité de couvrir une superficie de plusieurs kilomètres ramène à la surface le concept d’omniprésence ou de « Pervasive computing ». Cette notion représente l’intégration des technologies dans notre entourage afin de rendre nos interactions avec celle-ci plus naturelles. Nos déplacements dans cet environnement pourraient être facilités puisque les ordinateurs seraient en mesure de détecter et réagir à notre présence pour nous offrir des solutions personnalisées. Les déploiements de réseaux de type WiMAX sont déjà en cours dans plusieurs pays, d'après la situation actuelle du marché, il est envisageable de voir une forte adoption de cette forme de diffusion d’informations dans les prochaines années. Le présent document trace un résumé des applications liées au WiMAX et discute de certaines problématiques engendrées par ce type de réseau.

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.

Modelling energy consumption of relay-enabled MAC protocols in ad hoc networks

To enhance the throughput of ad hoc networks, dual-hop relay-enabled transmission schemes have recently been proposed. Since in ad hoc networks throughput is normally related to their energy consumption, it is important to examine the impact of using relay-enabled transmissions on energy consumption. In this paper, we present an analytical energy consumption model for dual-hop relay-enabled medium access control (MAC) protocols. Based on the recently reported relay-enabled distributed coordination function (rDCF), we have shown the efficacy of the proposed analytical model. This is a generalized model and can be used to predict energy consumption in saturated relay-enabled ad hoc networks via energy decomposition. This is helpful in designing MAC protocols for cooperative communications and it is shown that using a relay results not only in a better throughput but also better energy efficiency.

Effectiveness of asynchronous channel assignment scheme in heterogeneous WLANs

Due to their popularity, dense deployments of wireless local area networks (WLANs) are becoming a common feature of many cities around the world. However, with only a limited number of channels available, the problem of increased interference can severely degrade the performance of WLANs if an effective channel assignment scheme is not employed. Previous studies on channel assignment in WLANs almost always assume that all access points (AP) employ the same channel assignment scheme which is clearly unrealistic. On the other hand, to the best of our knowledge, the interaction between different channel assignment schemes has also not been studied before. Therefore, in this paper, we investigate the effectiveness of our earlier proposed asynchronous channel assignment scheme in these heterogeneous WLANs scenarios. Simulation results show that our proposed scheme is still able to provide robust performance gains even in these scenarios.