Ubiquitous Computing. (Ubiquitäre Informationstechnologien) Vorlesung im WS 02/03

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1 Ubiquitous Computing (Ubiquitäre Informationstechnologien) Vorlesung im WS 02/03 Michael Beigl Universität Karlsruhe Institut für Telematik Telecooperation Office

2 Aufbau der Vorlesung Grundlagen Geräte Vernetzung Kontext Information Interaktion Anwendungen 7 Anwendungen 6 Interaktion reale Welt Geräte 2 Kontext 4 (vorverarbeitete) Information 5 3 Vernetzung digitale Welt Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-2

3 Geräte: Tabs, Pads und Boards Allgemeine Designrichtlinien klein, leicht, ästhetisch, ergonomisch als Accessoire vom Benutzer akzeptiert angepaßte Laufzeit des Geräts preiswert angepaßte Bedienung an Funktionszweck Zuverlässig Spezielle Designrichtlinien Informationsgeräte Stiftbedienung Tab: Einhändige Bedienung Batterielaufzeit mindestens ein Tag Zuverlässiges Netzwerk Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-3

4 ParcTab Info-Infrastruktur und Netzwerk Tab 1 Bill s Office Tab 3 IR Gateway Workstation Tab 1 Agent Tab 3 Agent Anwendung1 Anwendung2 Anwendung3 Anwendung1 Anwendung2 Roy s Office Tab 4 Deathstar Ethernet Tab 4 Agent Anwendung1 Anwendung2 Anwendung3 Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-4

5 Netzwerk Tab-RPC Protokoll I ParcTab Anwendungskommunikation Tab verhalten sich wie Terminals Anwendungen auf dem Tab sind Ereignisgesteuert (wie Widgets in X11) Kommunikationsdetails werden vor Entwickler durch eine Bibliothek verborgen Kommunikation via erweitertem Sun-RPC (UDP!) Tab-RPC (Session Layer, 5) Request/Reply Protocol etwa 30 Funktionen, Fkt. können in ein Paket kombiniert werden Beispielfunktionen: display_text, display_bits, wake_up... Payload: Request, Reply, Event Payload Typ Sequenz- Nummer Funktion Mehr Funktionen Ende Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-5

6 Gestaltung Affordance Konzept Don Norman Human-centered design: The Design of Everyday Things, 1988 affordance refers to the perceived and actual properties of the thing Idee Gestaltung von (alltäglichen Dingen) unter Ausnutzung der Affordance Eigenschaft Quelle: jnd.com 3 Prinzipien zur Gestaltung Mache nutzbare Eigenschaften sichtbar Benutze natürliche Assoziationen zur Verdeutlichung Gib Feedback Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-6

7 Gestaltung Affordances Gegenstände/Umgebungen legen ihre Benutzung/Funktion dem Menschen durch ihre Erscheinung nahe Empfundene Eigenschaften Beispiel: Türklinke animiert zum Drücken, Tasse zum Trinken, Absperrungen zum nicht-überschreiten Zum Teil anerzogene, zum Teil angeborenes Wissen über Funktion-zu- Erscheinungszuordnung Rahmenbedingungen ergeben sich aus Physikalische Eigenschaften? Große Dinge passen nicht in kleine Dinge? Sehr kleine Tasten müssen mit einem Hilfsmittel bedient werden Semantische Eigenschaften? Man fährt in Fahrtrichtung sitzend, also Lenkrad in Fahrtrichtung Kulturellen Bedeutungszuordnung? Rote Hervorhebung bedeutet Wichtigkeit Logische Eigenschaften Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-7? Die letzte Schraube ist für das letzte Loch gedacht

8 Geräte Appliance Konzept Appliance das Anwenden, die Anwendung, der Apparat, die Bedienung, das Gerät, das Hilfsmittel, die Verbrauchseinrichtung, die Vorrichtung (Quelle: dict.leo.org) A device or instrument designed to perform a specific function, especially an electrical device (American Heritage Dic.) Information Appliance D. Norman: An appliance specializing in information.... A distinguishing feature of inform. Appliances is the ability to share information among themselves Beispiel: Digicam, Taschenrechner 3 Axiome für Information Appliances 1. Einfachheit: der Bedienung für Benutzer (so einfach wie dies die Aufgabe erlaubt!) 2. Vielseitigkeit: erlaubt und fördert Kreativität 3. Vergnüglichkeit: sollen erfreulich sein, Spaß machen Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-8

9 Hardware Typischer Aufbau von Embedded Systeme Einheiten auf einem Modul/Chip Beispiele? Java/Smart-Karten? Dallas 1 button? Beck-IPC? Smart Dust? Smart-Ist Traditionell (z.b. PC): Verschiedene Funktionen verschiedene Chips, z.b. Prozessor, RAM, I/O Logik getrennt Prozessoren Von Neumann vs. Hardvard Spezielle Prozessorkerne? PIC Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-9

10 Hardware Merkmale Interaktion Bandbreite: keine Interaktion... Text/Grafik... Multimedia/ multimodal Häufigkeit: nie... gelegentlich... regelmäßig... permanent Interaktionsdauer: kurze oder lange Sitzungen Wahrnehmung: peripher... zentral Kommunikation offline vs. online, lokal vs. global Häufigkeit, Verbindungsdauer, Bandbreite Kontext eingebettete Systeme: Interaktion mit Host weitergehende Wahrnehmung der Umwelt (Lokation, Situation) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-10

11 Betriebssystem Aufgaben (vereinfacht) Task / Process / Thread Management Inter-Process Communicaton Memory Management I/O Mangement (Netzwerk, Disk,...) Device Management Benutzerschnittstelle Middleware Dienste Bootloading Microprozessoren keine oder minimal, oft cooperativ Semaphore, Queues (selten) oft dem Microprozessor überlassen kabellose Kommunikation, seriell, keine Disk etc! VIELE verschiedene Sensoren, viele Treiber wenig (LCD Treiber) Middleware Dienste oft Perzeptionsalgorithmen KEIN Bootloading Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-11

12 Von der Anwendung zum Programm Entwicklungsplattform Anwendung Compiler Zielplattform Code Betriebssystem 3 Optionen Klassisch: Anwendung und Betriebssystem getrennt WinCE, Palm,... Anwendung Compiler Anwendung Compiler Linker Pseudo Code Interpreter Code Betriebssystem Betriebssystem Betriebssystem Miniatur Embedded Systeme: Anwendung und Betriebssystem in Entwicklungszeit starr gelinkt Java, Basic: Anwendung als interpretierter Pseudo-Code Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-12

13 Anbringung und Ergonomie Entwurfskriterien Plazierung am Körper Körperstellen mit großer Oberfläche, wenig Bewegung, wenig Varianz bei versch. Menschen; Gewichtsverteilung Formsprache und Größe Konkav nach innen, konvex nach außen, organisch geformt, weich, für verschiedene Größen/angepaßt an.. Menschliche Bewegung um aktive Stellen herum entwerfen; Raum schaffen, in den sich der Körper hineinbewegen kann Wahrnehmung des Körpers Aura um den Körper berücksichtigen, die als körpereigen empfunden wird Befestigung am Körper um den Körper wickeln, mehrere Befestigungspunkte Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-13

14 Energie Lösung: Mensch als Energiequelle aufgewendete Energie zu maximal nutzbare Energie (in Klammern) Quelle: Morton 1952 Quelle: T. Starner Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-14

15 Interaktionstechnologien Ausgabe Displays, die nicht den Blick auf reale Welt versperren? See-through Displays ( halbdurchsichtig )? See-above Display? Monokulare Displays (einäugig)? Displays am Arm, Uhr,... Nutzung oft ähnlich gewohnter GUI Nutzung Eingabe Explizite Eingabe problematisch, da von realer Welt ablenkt Keine feststehendes Eingabegerät erfordert neue Interaktionstechniken... Und erfordert deshalb oft Erlernen eines neuen Geräts Eingabetechniken für einhändige oder freihändige Interaktion? Sprachbedienung? Spezialtastaturen? Zeigegeräte als Mausersatz mehr Produkte auf Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-15

16 Erweiterte Realität Quelle: Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-16

17 Netzwerke Grundlagen der Telematik Frequenz, Phasen, Amplitudenmodulation Multiplex Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-17

18 Plug & Play Busse: USB Netztopologie logischer Bus (neu: USB-on-the-go: eingeschränktes Peer-to-Peer) physikalisch Baumstruktur, bis 7 Schichten? Root Hub: Host-PC als Master? Peripheriegeräte sind Blätter im Baum? Hubs: Verzweigung im Baum Upstream Port / Downstream Ports Root-Hub? Initialisierung, Numerierung und Adressierung aller USB-Geräte? periodische Abfrage von Übertragungswünschen Gerät Gerät Singulärer Schwachpunkt, Verkabelung erfordert Verständnis! Host Root Hub Gerät Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO Hub Hub Hub Gerät Gerät Gerät... Hub Gerät

19 Plug & Play Busse: USB Übertragungsarten Paketformat: Zeitrahmen von 1ms, darin verschiedene Pakettypen (PID): Token-Paket zur Addressierung, Datenpakete,... NRZI Kodierung, in USB2.0 ist Frame in 1 Microframes a 125µs aufgeteilt) isochron: Reservierung gleichen Zeitschlitzes in aufeinanderfolgenden Rahmen, konstante Datenrate für kontinuierliche Medien, z.b. Audio Interrupt: für spontan auftretende Daten (z.b. Tastatureingabe) zur Garantie einer max. Bedienzeit (aber kein fester Zeitschlitz) Low Speed: max. 1 Paket im Rahmen für Komm. mit langsamen Geräten Control: Bus-Kontrolle (Statusabfragen, ggf. Einfügen neuer Geräte etc) Bulk: Rest des Zeitrahmens wird für Massendaten (z.b. Drucker) genutzt Breite Unterstützung Multimedia, Info, Kontext (Events) und diverser Geräte, Dienstorientiertes Konzept Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-19

20 Plug & Play Busse IEEE 1394/b (Firewire) einfache Erweiterbarkeit, Kabel/Stecker-Norm, Hardware und Software Plug & Play Stromversorgung über Bus hohe Datenraten: 100, 200 oder 400 Mbit/s bei Abständen zwischen Geräten von 4.5 Metern, 1394b: bis zu 3.2 Gbit/s bei 100 Meter bis zu Geräte maximal Typische Home-Entertainment Bus mit weit verstreuten, unabhängigen A/V und Multimedia-Geräten Peer-to-Peer Konzept: kein fester Master-Knoten, Bus funktioniert auch ohne PCs, dadurch einfacher und spontaner nutzbar Vor allem für Multimedia und Information, Preis ca. 10$ Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-20

21 Plug & Play Busse: IEEE 1394 Netztopologie Baum mit beliebiger Verkettung und Verzweigung; keine Schleifen pro Bus bis 63 Geräte Kopplung von bis 1023 Bussen über Brücken Kommunikation über bis zu 16 Kabelsegmente (d.h. bis 72m bei Twisted Pair ) Fehlerunanfällig, da Topologie bei jedem Bus-Reset neu ermittelt wird, aber Verkabelung erfordert Verständnis Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-21

22 Plug & Play Busse: IEEE 1394 Übertragungsarten isochron: Reservierung von Bandbreite für A/V-Ströme, 125 µs Zeitschlitze erlauben Echtzeitverhalten asynchron: gesicherte Übertragung von Information Data-Strobe Encoding (XOR Clock) für höhere Störungstoleranz Firewire Anwendungen: Home Audio/Video Integration von Consumer Electronics-Geräten im Heimbereich? Hifi, VCR, TV, STB, Radio, Telefon, Digitale Kamera,... Standardisierung aufbauend auf IEEE 1394: HAVi? Home Audio Video interoperability? Konsortium: Apple, Sony,... Zusammenfassung von A/V-Geräten in Cluster? Einzelgeräte können andere kontrollieren? Kontrolle kann verteilt sein? es muß keinen ausgewählten Master geben Data Strobe Result. Clock Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-22

23 Powerline Communication HomePlug 1.0 HomePlug.org: 3Com, AMD, Cisco, Intel, TI, Motorola Mbit/s, benutzt keine Bänder die auch von X-10, CEBus, LonWorks verwendet werden, sondern 4,3-21 MHz Übertragungsrobleme behandelt? Impulsstörer Fehlerkorrektur (Forward Error Correction)? Frequenzabhängige Störer Adaptionsphase und Auswahl der besten Frequenzen sowie Codierung auf Band? Geht immer noch nicht ROBO Modus sendet auf allen Bändern mit DBPSK Codierung: Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)? Aufteilung des Datenstroms auf verschiedene 84 schmale Frequenzbänder? Auf dem Frequenzband: Differential qudrature phase shift key (DQPSK) oder Differential binary phase shift key (DBPSK), Symbol vom vorherigen Symbol abhängig) MAC: CSMA/CA Seit etwa 1 Jahr ubiquitär verfügbar Quelle: Quelle: Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-23

24 IrDA Infrarot-Datenübertragung Infrarotkommunikation Richtcharakteristik Räume als natürliche Grenzen Bsp: ActiveBadge, ParcTab (ACHTUNG: kein IrDA) aber: Abschattungsprobleme Lsg: diffuses Infrarot, Nutzung von Reflektion Nachteil: niedrige Bandbreite IrDA: Infrared Data Association IrDA DATA: Standard für Punktzu-Punkt Infrarot-Kommunikation kurze Distanz (1,5m+), 30 (60) Kegel für gerichtete Kommunikation Gerät 1 Link-Länge m Ausrichtung erforderlich! Keine Ausrichtung erforderlich! Gerät 2 Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-24

25 IrDA Infrarot-Datenübertragung IrDA Protokollarchitektur IrTran-P LM-IAS IrObex IrLAN IrComm IrMC Tiny Transport Protocol Tiny TP Ir Link Management Protocol - MUX - IrLMP Async Serial Ir Kb/s Ir Link Access Protocol - IrLAP Sync Serial Ir / Mb/s Sync, 4 PPM 4 Mb/s Tiny-TP: Datensegmentierung, Flusskontrolle IrLMP: Multiplexing, mehrere log. Kanäle über eine Verbindung IrLAP: Device Discovery, zuverlässige 1:1-Verbindungen PHY (Physical Signaling Layer): verschiedene Codierungen für Übertragung von 9.6 kbps bis 4 Mbps Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-25

26 IrDA Physical Layer: Slow IR (SIR) Asynchron (oder Synchron) mit Kbps: SIR basiert auf UART (serielle Schnittstelle), ersetzt Kabel RZI-Modulation ( Return-to-Zero Inverted ): Pulskodierung mit Puls für 0 Start Bit UART-Rahmen Daten-Bits Stop Bit Start Bit IR-Rahmen Daten-Bits Stop Bit Pulslänge 3/16 weniger Energie, größerer Pulsabstand Start und Stop Bits im UART-Rahmen zur Synchronisation Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-26

27 IrDA Physical Layer: Fast IR (FIR) Synchrone Übertragung mit / Mbps RZI-Pulskodierung, Pulslänge 1/4, d.h. 434ns bzw. 217ns Synchrone Übertragung mit 4 Mbps 4PPM-Codierung: Four Pulse Position Modulation Datenbit-Paare werden zusammengefaßt und in 500ms-Periode codiert Aufteilung der Periode in 4 Chips, Codierung durch Pulsposition VFIR HHH(1,13) Codierung 3 Chips für 2 Bit DBP 4PPM Code HDLC-ähnlicher Rahmen im Link Control Layer (IrLAP+IrPhy Standard!)? Start/Stop-Felder, Bit Stuffing in den Daten STA STA ADDR DATA FCS STO Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-27

28 Drahtlose Kommunikation Infrarot billig (Transceiver für US$ 1) keine Lizenzen nötig einfache Abschirmung Gerichtet, point & shoot als IrDA in sehr weit verbreitet in Rechnern und Appliances erfordert freie Sicht (free line of sight) wird leicht abgeschattet Mobilfunk Erfahrungen aus WAN/Telefonie Abdeckung größerer Flächen mit Durchdringung von Wänden nicht gerichtet: Multicast enger Frequenzbereich: heute meist Nutzung des 2,4 GHz lizenzfreien Bandes schwierige Abschirmung Interferenzen mit Elektrogeräten Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-28

29 Drahtlose Kommunikation Infrastruktur- vs. Ad hoc-netzwerk AP AP Festnetz AP Infrastruktur-Netzwerk AP: Access Points Infrarot-Bsp.: ParcTab Funk-Bsp: typisches Netz (WaveLAN) Ad hoc Netzwerk Direkte Kommunikation mit begrenzter Reichweite keine Basisstationen Infrarot-Bsp.: IrDA (Punkt-zu-Punkt) Mobilfunk: Bluetooth Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-29

30 Bluetooth Mobilkommunikation Bluetooth Technologie Mobilfunktechnik für ad hoc Vernetzung kurze Reichweiten (10m) universell: Sprache und Daten primär für portable, persönliche Geräte niedrige Kosten: angestrebter Preis 5 US$ kleine Baugröße Bluetooth-Modul Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-30

31 Bluetooth Architektur Applications TCP/IP RFCOMM Anwendungsunterstützung Data L2CAP Audio Link Manager Baseband RF Control L2CAP: logische Verbindungen, Protokollanpassung Link Management: Verwaltung von Piconetzen Baseband: Auffinden von Geräten, Synchronisation, Fehlerbehandlung RF-Schicht: physikalische Übertragung Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-31

32 Physikalische Schicht Bluetooth RF Radio Layer Spreizspektrumverfahren: Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) 79 Frequenzbänder, 1 MHz breit: x MHz (x=0,..,78) frequency spectrum freq Frequenzmodulation GFSK: Gaussian frequency shift keying Frequency Hopping 1600 Frequenzwechsel pro Sekunde Einfluß von Störfrequenzen minimieren (Elektrogeräte, andere Bluetooth-Links,...) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-32

33 Netzwerktopologie Piconet: Kommunikationskanal für mehrere Geräte Geräte teilen sich einen Kanal, definiert durch gemeinsame Hop- Sequenz, alle Geräte ändern gemeinsam Kanal Ein Master, simultan verbunden mit bis zu 7 Slaves? weitere Slaves (insgesamt 255) können im Piconet geparkt sein? andere Geräte im Sendebereich im Stand-by Zustand: nicht verbunden Master/Slave-Rollen sind dynamisch Verbindungsaufbau? Master verteilt Takt u. Geräte-ID zur Bestimmung der Hop-Sequenz Kommunikation? Punkt-zu-Punkt Master-Slave? Multicast vom Master an alle Slaves? nicht direkt slave-to-slave S P P S piconet proximity sphere M S sb Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-33

34 Netzwerktopologie Scatternet: Verbindung von Piconets 2-10 Piconets können ein Scatternet bilden? keine gemeinsame Hop-Frequenz? Verbindung über Knoten, die zwischen Piconets hin- und herspringen Optimierung von Bandbreite/Volumen? Piconet-Kapazität: 1 Mb/s P S S sb M S? 10 Piconets im gleichen Sendebereich: aggregierte Bandbreite bis ~10 Mb/s? Datenrate nimmt bei 10 Piconets nur leicht ab (~10%) bis zu 80 aktive Geräte auf engem Raum ABER: keine Broadcast, deshalb nur eingeschränkt für Kontext-Netzwerke geeignet sb S P M P Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-34

35 Synchronisation und Adressierung IDb IDa A B IDe IDc IDd E D C IDa IDb IDa M S IDe IDa IDc sb IDa IDd P S Synchronisation Jedes Bluetooth-Gerät hat 48bit Geräte-Adresse/ID (komp. zu IEEE 802 MAC) Synchronisation: Master verteilt ID und Takt Master-ID bestimmt Hop-Sequenz, Takt bestimmt Hop-Phase Adressierung im Piconetz Active Member Address (AMA, 3-bits) für aktive Geräte? 1..7 für Adressierung einzelner Slaves, 0 für Broadcast an alle Slaves Parked Member Address (PMA, 8-bits)? für geparkte Slaves, d.h. Geräte die synchronisiert sind aber keine Datenpakete verarbeiten Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-35

36 Baseband Verbindungszustände Unconnected (low power) Connecting states Detach Inquiry Standby T typical=2s Standby: nicht Teil des Piconet, d.h. nicht aufsynchronisiert Page Inquiry: Potentieller Master sucht Geräte in der Nähe Page: Master lädt Geräte in sein Piconetz ein; Verteilung von ID/Takt auf besonderer Hop-Sequenz; antwortende Slaves erhalten AMA Connected (full or reduced power) Sniff AMA T typical= 2 ms Active AMA T typical=0.6s T typical=2 ms Active: listening for data packets ; bei Sniff nicht durchgehend aber periodisch Low power connected states Park PMA Releases AMA Address Hold AMA Hold: noch synchronisiert aber nicht mehr mithörend; bei Park auch Freigabe der AMA Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-36

37 Bluetooth Inquiry Master Inquiry Page Connection Slave addr paging response FHS: time&id Slave Inquiry Scan Page Scan Connection Master läd Slaves ein: 32 hopping Sequenzen, je 10 ms Wechsel der Sequenz alle 1,28 Sekunden Slave Inquiry: hören auf 1 Frequenz Theoretisches Maximum des Ablaufs: ca 30 Sek. Aber: Einladung (Inquiry) auf Goodwill von Master Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-37

38 Einführung: Ubicomp-Netze Typische Szenarien und Herausforderungen über Mobiltelefone im Haus bedienen? heterogene Geräte und Netze (mobil/heim)? kohärente Sicht auf Dienste im Heim Kamera sucht Drucker in fremder Umgebung? wie kann ein geeigneter Drucker gefunden werden?? wie unterhält man sich mit einem fremden Gerät? Hausregelung? Heizung sucht Thermostat und Bewegungsmelder Wichtigste Herausforderung: Komplexität verbergen vor allem vor dem Anwender keine manuelle Installation / Konfiguration (ad-hoc) Abstraktionen für die Anwendungsentwicklung Middleware Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-38

39 Middleware RPC: Remote Procedure Call (80er Jahre) Prozedurales Paradigma entfernter Prozeduraufruf analog zu lokalem Aufruf Code für die Kommunikation wird automatisch erzeugt Objekt-orientierte Middleware (90er Jahre) Objekt-orientierte Programmierung Kommunikation mit entfernten Objekten über automatisch erzeugte lokale Proxies (z.b. stubs in CORBA) Vermittlungsdienste (z.b. Object Broker) Java Remote Method Invocation Java s Middleware für Methodenaufrufe von Objekten, die in verschiedenen VM ablaufen Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-39

40 Middleware für Ubicomp Integration heterogener Geräte Gateways für kohärenten Zugang zu heterogenen Umgebungen Service Paradigma: dynamischer Verbund von Geräten ohne zentrale Komponente; spontane Bildung verteilter Systeme Service Gateways Bündelung von Diensten über Gateways Residential Gateways: Verbindung zwischen Heimnetz und Außenwelt (= Internet)? bietet Geräten im Haus Zugriff auf Internet-Dienste? bietet externen Dienstanbietern kohärenten Zugang zu Geräten/Infrastruktur im Haus (z.b. für Fernwartung, Sicherheitsüberwachung,...)? Administration durch Gateway Operator? Standardisierung: Open Service Gateway Initiative (OSGi) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-40

41 Service Paradigma Netzwerk-zentrisch the network is the computer Netzwerk = Hardware und Softwareinfrastruktur für Dienste Sichtweise: Netzwerk, an das Geräte angeschlossen sind (statt Geräte, die vernetzt werden )? Netzwerk existiert immer, Geräte/Dienste sind transient? Komponenten und Kommunikationsbeziehungen kommen und gehen Spontane Vernetzung Services finden sich in der offenen Netzwerkumgebung zu zeitweiligen Verbundsystemen zusammen müssen sich dazu nicht a priori kennen typisches Szenario: Client wacht auf und fragt nach Diensten in der lokalen Umgebung Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-41

42 Service Paradigma Spontane Vernetzung von Services wie werden Services aufeinander aufmerksam? wie können bestimmte Services in einer fremden Umgebung gefunden werden? wie verständigen sich Services, wenn sie sich gefunden haben? Infrastruktur für Service Discovery Registry : Verzeichnis/Vermittlung von Services Protokolle zum Registrieren und zum Anfragen von Services Protokolle für Client-Zugriff auf Service, und für die Nutzung von Services durch Clients z.b. Sun s Jini aufbauend auf Java/RMI, Microsoft s UPnP (Universal Plug & Play) z.b. HAVi (Home Audio/Video interoperability) aufbauend auf IEEE.1394 für Home Entertainment Dienste Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-42

43 Jini Service Infrastruktur Hauptkomponenten Lookup Service (LUS): Registry für Services Protokolle basierend auf TCP/UDP/IP? Discovery & Join, Lookup von Services Proxy Objekte? als lokale Vertreter für Services Lookup Service Verzeichnis ähnlich RMI Registry Aufgabe: Helpdesk für Services/Clients? Registrierung von Services, die angeboten werden? Verteilung von Diensten an anfragende Clients Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-43

44 Jini Lookup Service Lookup Service lookup Jini Federation register Client use Service Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-44

45 Discovery: Finden eines LUS Finden eines Lookup Services... ohne a priori Kenntnis des Netzwerks Service Provider sucht LUS um Service anzumelden (register) Client sucht LUS um einen Service anzufragen (look up) Discovery Protokoll Multicast-Anfrage an bekannten Port Lookup Service lauscht auf entsprechendem Port und antwortet mit Proxy Objekt (interface ServiceRegistrar)? Proxy Objekt wird in die anfragenden Service geladen? Kommunikation mit LUS dann über den Proxy weitere Discovery-Protokolle? Unicast: Service kann LUS direkt ansprechen, wenn er die IP- Adresse schon kennt? Multicast Announcement: LUS meldet sich per Multicast, z.b. nach Ausfall Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-45

46 Join: Registrieren eines Services Join Protokoll Service Provider hat einen Proxy des LUS für die Kommunikation empfangen Provider registriert über den Proxy seinen Service: register() Provider übergibt dabei dem LUS? den eigenen Service Proxy? Attribute, die den Dienst beschreiben (z.b. 600 dpi, version 21.1,...) Service tritt mit dem Join in den Jini-Verbund ein? Provider kann nun über den LUS gefunden und von anderen Services genutzt werden Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-46

47 Lookup: Suchen von Services Lookup Protokoll Client sucht bestimmten Service kennt LUS und verfügt über Proxy für die Kommunikation (via Discovery Protokoll) sendet Anfrage an LUS in Form eines Service Template? ID, Typ, Attribute LUS antwortet mit keinem/einem/mehreren passenden Services? ggf. Auswahl im Client Client erhält vom LUS Proxy des vermittelten Services Client nutzt Proxy für direkte Kommunikation mit dem Provider? beliebiges Protokoll? Proxy: Gateway zu Service-Funktionalität beim Provider? Proxy kann aber auch (Teil der) Service-Funktionalität implementieren, d.h. Ausführung beim Client Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-47

48 Lookup: Service Matching Service Template Service ID (Registration Number): kann angegeben werden, falls Dienst bereits bekannt ist (durch frühere Nutzung) Service Typ: definiert durch die Schnittstelle Attribute (sog. Entries), die den Service beschreiben Service Matching Übereinstimmung via Attribute: Mehrwert gegenüber traditionellem Naming Service: Service-Auswahl über beschreibende Merkmale aber nur exaktes Übereinstimmung, kein größer als, keine Query-Sprache? z.b. Anfrage an 600dpi Drucker stimmt nicht mit registriertem 1200dpi Drucker überein Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-48

49 Service Paradigma Spontane Vernetzung von Services: Jini Konzepte wie werden Services aufeinander aufmerksam?? Jini: Lookup Services als Vermittlungsstelle, Registrierung von Services über Discovery & Join wie können bestimmte Services in einer fremden Umgebung gefunden werden?? Discovery von Lookup-Services als Verteiler in fremder Umgebung? Lookup anhand von Service Templates, insbesondere auch anhand beschreibender Attribute wie verständigen sich Services, wenn sie sich gefunden haben?? Service Proxy wird in den anfragenden Client geladen? beliebiges Protokoll, kein spezifisches Aushandslungsverfahren Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-49

50 Bluetooth: L2CAP, PSM L2CAP logische Verbindung, in Software (nicht auf BT- Chip) Segmentierung von Paketen Dienstgütespezifikation Protocol und Service Multiplexer (PSM) dient der Ermittlung des Dienstes z.b. Service Discovery Protocol (SDP) RFCOMM Telephony Control Protocol Specification (TCS) HCI TCS SDP IP OBEX RFCOMM L2CAP Link,Baseband RF (Hardware) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-50

51 Bluetooth SDP Service Discovery Protocol (SDP) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-51

52 Service Discovery Protocol SDP dezentrale Dienstnachfrage, kein Repository in einer Infrastruktur, nur Dienste des eigenen Gerätes Diensterkennung, Dienstvermittlung Dienstkommunikation wird vom Dienst selbst durchgeführt keine Zugriffskontrolle Interne Datenbank (Service Record DB) besteht aus AttributID und Attributwert Paaren Beinhaltet Beschreibung/ID des Dienstes, Name, Charakteristik Protokoll ist in Attribut ProtocolDescriptorList beschreiben Suche via Search Pattern = Liste von UUIDs die irgendwo in den Attributen auftauchen müssen (UND verknüpft) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-52

53 HAVi Eigenschaften HAVi Ein Medium für Kontrolle und Daten, Standard von Hitachi, Philips, Sony, Toshiba... Verbindungslose Kommunikation basiert auf IEEE1394 via Communication Manager Geräte = Objekte, Methoden = Funktionen, RFC über Pakete IAVs (Intermediate AV devices) (native implementierung) FAVs (Full AV devices): Java Runtime BAV (Base Audio/Video Devices): nur bytecode upload LAVs (Legacy AV devices): Aufrufe müssen von FAV umgesetzt werden Device Control Module (DCM) und Functional Component Module (FCM) repräsentieren Device, Funktion des D. Java AWT 1.1 und spezielle Klassen, UI Programmierung (Havlets) auf Anwendungsebene Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-53

54 HAVi FCM Functional component Modules (FCM) 1+ innerhalb des Device Control Module (DCM) Vordefinition von APIs zu FCM in HAVi Spezifikation FCMs setzen abstrakte Info in gerätespezifische Info/Kommando um Von dort wird das Kommando an Hardware weitergesendet. FCM Beispiele: Tuner FCM: Setzten und Erhalten von Kanälen, Auswahl von Attributen (Musiksender...) VCR FCM: PLAY, REC, REW..., Uhrzeit setzen Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-54

55 Ortsbestimmung Lokation / Ort zentraler Kontext in mobilen Systemen lokaler Ortsbezug: Ort des Anwenders / der Anwendung allgemeiner: Lokation von (verteilten) Systemkomponenten Nutzung von Ortsinformation absolute Position relative Position? abgeleitet aus absoluten Positionen? Wahrnehmung von Komponenten in der Nähe, Abstandsmessung usw. Verknüpfung mit Ortswissen:? lokale Infrastruktur, Ressourcen, Sprache usw.? Rückschluß auf Situationen Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-55

56 Ortsbestimmung Prinzipien Entfernungsmessung Intensitätsmessung Impulslaufzeitverfahren auch: Phasenmessung, Interferometrie, Korrelationsmessmethoden Alternative zur Entfernungsmessung: Winkelbestimmung Positionsbestimmung Räumlicher Bogenschnitt Lernen und Vergleichen Zellenbasierte Positionsbestimmung (Bestimmung der Cell-of-Origin, COO) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-56

57 Ortsbestimmung Verteilung Komponenten Client, Mobiles Objekt: Gegenstand der Ortsbestimmung Infrastruktur, Netz : Komponenten mit bekanntem Ort als Bezugspunkt für Ortsbestimmung Kommunikation Baken/Beacons: Leuchtfeuer, periodisch oder nach Polling Sende/Empfangsrollen: abh. vom Ort der Ortsbestimmung, s.u. Ortsbestimmung im Client Infrastruktur sendet Baken aus; Clients empfangen Signale und können daraus ihre Position berechnen Clients haben Kontrolle über ihre Lokationsinformation (Netz kann Position nicht ableiten) Ortsbestimmung im Netz Clients senden Baken, Netz berechnet Position der Clients Clients müssen der Infrastruktur vertrauen Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-57

58 Ortsbestimmung Medien Satellitenfunk im Außenbereich; kein Empfang in Gebäuden RF-Systeme für Indoor Positionierung Funk-basiert, speziell für Ortsbestimmung; im Innenbereich aber raumübergreifende Abdeckung Mobilkommunikation Nutzung von bestehender Kommunikationsinfrastruktur für Positionierung: global (z.b. GSM), LAN, PAN (z.b. Bluetooth) Infrarot im Innenbereich; Zellen durch Sichtbereich definiert (Nachteil: mögliche Abschattung; Vorteil: Bezug zu räuml. Gegebenheiten) Ultraschall im Innenbereich über vglw. kurze Distanzen (störanfällig, aber sehr genau) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-58

59 Ortsbestimmung Systeme Vergleich verschiedener Systeme Satellitenfunk GPS außen 3D <25m User DGPS außen 3D m User Mobilfunk GSM außen/innen COO >300m User MPS außen/innen 2D <125m Netz Funk-LAN WaveLan innen/außen COO ~100m User Funk-Baken PinPoint innen 3D <1m Netz Infrarot ActiveBadge innen COO Raum Netz ParcTab innen COO Raum Netz MediaCup innen COO 1m Netz RF Feldstärke Smart-Its innen/außen 3D <1m User Ultraschall ActiveBat innen 3D 0.1m Netz COO: Cell-of-Origin weitere Ansätze: optisch, elektromagnetisch, Bewegungsverfolgung Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-59

60 RFID Technologie RFID: Radio Frequency Identification Erfunden 1948 Integrierte Schaltung mit RF-Transponder Benötigt Lesegerät zum Auslesen des Transponder kleiner mobiler Speicher für ID und evtl. weitere Daten? Zugriff: Read, Read/Append, Read/Write? 1 bit bis 64 kbyte? selten Authentifizierung, OS berührungsloses Auslesen? Reichweite typisch ~0.5m, bis 10m? ggf. Anti-Kollisionsprotokolle (oft) keine Batterie an Bord!? Energieversorgung beim Auslesen? induktiv, kapazitiv klein, unauffällig, Preis <1 US$ (ab 1000), verschiedenste Form-Faktoren Hauptproblem: Preis >0.10 Cent! Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO Quelle: ti.com

61 RFID Technologie Technologie typische Frequenzen: khz, MHz, 6.75 MHz, MHz, 2.45 GHz, 5.8 GHz, GHz Modulation: Lastmodulation (Kurzschluß), Subharmonisch (z.b. 1/2 Freq. Der Energie= Antwortfrequenz), sequentiell Sequentielle Verfahren (oft 2.4 GHz, Piezoelektr. Effekt) RFID Reader (Leser) Spule Daten Spule Takt Energie Quelle: ti.com Quelle: rfid.com Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-61

62 RFID Technik Verfahren: (down: von Leser zu Tag, up: von Tag zu Leser) Full Duplex (FDX) Energie down up Half Duplex (HDX) Energie down up Sequentiell (SEQ) Energie down up Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-62

63 RFID Technik III Kollisionsauflösung Tag zu Leser, kein Tag zu Tag Mehrere Tags möglich -> Antikollision Für Systeme im >13 MHz Band, ansonsten keine Antikollision! Meist TDMA? Zeitkritisch, schlecht bei vielen Tags? (Slotted) ALOHA: Schlechter Durchsatz bei mehreren Transpondern, bei vielen Tags Lesezeit für 99% Wahrscheinlichkeit im Sekundenbereich? Besser für viele Tags: Binary Search Tree Algorithmus Besser: FTDMA:? Mehrere Frequenzen, dort TDMA? Dadurch Vervielfachung des Kanals und schnelleres Lesen? Erfordert teuere Mehrfrequenz-Leser Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-63

64 RFID Technik III Binary Search Tree Algorithmus Voraussetzung: Erkennung von Kollisionen auf Bitebene. Nicht alle Codes können eingesetzt werden Verwendete Codes: Manchester-Codierung, Shift Key Verfahren: Aufforderung/Auswahl/Lesen Iteration für das Auslesen der anderen Tags Downlink Leser REQUEST REQUEST REQUEST SELECT READ zu Transponder Uplink 1xx1xx x Transponder Transponder Transponder Transponder Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-64

65 Kontextverbreitung und Verarbeitung Allgemeines Modell Generierung Verarbeitung Nutzung Generierung: Erkennung von Kontexten über Sensorik Verarbeitung:? Erkennung: Entwicklung von Kontexten über Sensorinformationen und einfache Kontexte (Abstraktion), Aggregation von Kontexten, Interpretation von Kontexten,? Vorhaltung: Speicherung / Abfrage von aktuellen Kontexten Nutzung: Verwendung von Kontexten und eventuelle Reaktion über Ausgabe Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-65

66 Klassifikation von Kontext nach Abstraktionsgrad Klassifikation Beispiel sensorischer Wert: elektrischer Wert (z.b. in V) Normalisierter sensorischer Wert: z.b. in lux Intelligente Sensoren können direkt normalisierte Werte liefern Beispiel Einfacher Lokaler Kontext: Hell/Dunkel Komplexere Kontexte / Situationen aus weiterführenden Kombinationen, auch mit externen Kontextquellen Einfacher, lokaler Kontext (intern,innerer oder extern) Normalisierter Sensorische/r Wert/e Wissen um Anbringung Ausrichtung, Bedeutung... Meta-Domänenwissen Sensorischer Wert Wissen um Sensor +Schaltung Meta-Domänenwissen Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-66

67 Kontextrepräsentation Klassifikation System Drei Klassen kontextuell eingebetteter Systeme System Ortsbezogen Objektbezogen Situationsbezogen Kontext Lokation von Systemkomponenten Identität von Personen und Objekten Aktivität in der Systemumgebung? Technologien zur Kontextbestimmung? Modelle zur Unterstützung von Anwendungen? Architekturen für kontextuell eingebettete Systeme Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-67

68 Kontextrepräsentation Klassifikation Anwendung Klassifikation von Anwendungen, die Kontext nutzen (Bill Schilit, XeroxParc) Anstoß Ausführung Information Aktion Manuell Kontextuelle Information Kontextuelle Ausführung Automatisch Kontextuelle Konfiguration Kontext-ausgelöste Ausführung Beispiel: Proximate Selection UI-Technik zur Auswahl von Objekten in der Nähe, z.b. Drucker Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-68

69 Aware Home Context Toolkit Framework Aufbau echte-welt Model Library zur einfachen und schnellen Erstellung von Anwendungen Komponentenmodell Application Application Interpreter Aggregator Interpreter Discoverer Widget Service Actuator Sensor Widget Sensor Context Architecture Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-69

70 Anpassung von Information Transcoding Automatische Überführung von Information in ein anderes Format / eine andere Darstellung Anbieter Präferenzen Transcoding Engine Client/User Präferenzen Content Analyse Content Auswahl Content Manipulation Server Transcoder Client Dimensionen der Anpassung Modalität: Überführung von einer Darstellungsmodalität in eine andere (z.b. video-to-image, text-to-speech, table-to-list, image-to-url...) Qualität: innerhalb einer Modalität Skalierung der Qualität (z.b. Quantisierung von Frequenzanteilen, image-to-bitmap, text-to-keywords,...) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-70

71 Anpassung von Information Beispiel PocketWeb erster Handheld Web Browser, 1994 Architektur: Client - Proxy - Server Client-Proxy-Komm.: HTTP über GSM Transcoding im Proxy Filterung nicht-darstellbarer Elemente Umformatierung/Skalierung von Bildern Ersetzung von Tabellen, Frames Weitergehende Anpassung von Inhalten Bewertungsabhängige Anpassung z.b. Ignorieren unwichtiger Bilder (z.b. grafische Bullets) Anpassung der Dokumenten-Struktur z.b. Aufteilung großer Dokumente in kleinere, verknüpft durch Links Einfügen von Elementen für einfachere Navigationn z.b. Inhaltsverzeichnis am Dokumenten-Anfang: Liste mit Links zu Header-Elementen Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-71

72 Wireless Application Protocol Compact-HTML (chtml) reduzierter HTML-Umfang einfache Migration für einfache, kleine Seiten; Browser mit kleinem Footprint NTT DoCoMo s I-Mode (proprietärer Standard in Japan) WAP und WML auf WWW-Standards aufbauend aber optimiert für mobilen Informationszugriff Quelle: WAP 1.x für drahtlose Datenübertragung: Inhalte in kompaktem Binärformat, Scripts in Bytecode Statt reduziertem HTML dediziertes Markup für Handy User Interface: WML (Wireless Markup Language) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-72

73 imode/chtml, WAP/WML und XHTML Basic Characteristika chtml (aus NTT DoCoMo s imode) ist HTML Subset WML (des WAP Konsortiums) ist eigene Markupsprache XHTML ist XHTML Subset Markup Language Family Tree:( HTML 2.0 HDML 1.0 HTML HTML XML CHTML HTML 4.01 WML 1.1 WML XHTML XHTML Basic Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-73

74 HTTP/HTML vs. WAP/WML Big Pipe - Small Pipe Syndrome Internet HTTP/HTML <HTML> <HEAD> <TITLE>NNN Interactive</TITLE> <META HTTP-EQUIV="Refresh" CONTENT="1800, URL=/index.html"> </HEAD> <BODY BGCOLOR="#FFFFFF" BACKGROUND="/images/9607/bgbar5.gif" LINK="#0A3990" ALINK="#FF0000" VLINK="#FF0000" TEXT="000000" ONLOAD="if(parent.frames.length!=0)top.location='ht tp://nnn.com';"> <A NAME="#top"></A> <TABLE WIDTH=599 BORDER="0"> <TR ALIGN=LEFT> <TD WIDTH=117 VALIGN=TOP ALIGN=LEFT> Wireless network WAP <WML> <CARD> <DO TYPE="ACCEPT"> <GO URL="/submit?Name=$N"/> </DO> Enter name: <INPUT TYPE="TEXT" KEY="N"/> </CARD> </WML> Content encoding <HTML> <HEAD> <TITLE >NNN Intera ctive< /TITLE > <META HTTP- EQUIV= "Refre sh" CONTEN T="180 0, URL=/i ndex.h tml"> Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO

75 Wireless Markup Language Tag-basierte Markup Sprache (XML-DTD) Display-Management (Text, Bilder) Dateneingabe (Text, Auswahl aus Listen) Navigation (Knopfbelegungen, Hyperlinks) Dokumentenstruktur Dokument = Stapel von Karten (Deck of Cards), mind. eine Karte Benutzerinteraktion aufgeteilt auf einzelne Karten Navigation zwischen Karten (Links, UI-Events, History, Timer) Variablen Zustandsverwaltung, globale Variablen im Browser HTML Hypertext-Auszeichnung von Information, Deklaration von Navigation WML Deklaration von Benutzerinteraktion (User Interface und Navigation/Dialog) Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-75

76 WML Beispiel 1 Dokumentstruktur Prolog Navigation Variablen Eingabe <?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE wml PUBLIC "-//WAPFORUM//DTD WML 1.1//EN" " <wml> <card id="welcome" title="card 1"> <do type="accept" label="goto Card2"> <go href="#card2"/> </do> <p>text is here</p> Card <p><anchor>provided by TecO <go href=" </anchor></p> </card> <card id="card2" title="card 2"> <do type="accept"> <go href="/cgi/age.pl?a=$(a)"/> </do> <p>your Age <input format="*n" name="a" title="age:"/></p> </card> </wml> Deck Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-76

77 WML Beispiel Erläuterungen Prolog WML basiert auf XML: Prolog muss Verweis zur DTD enthalten (im Gegensatz zu HTML) Navigation / Dialogablauf DO-Element: bindet Abläufe an Benutzeraktionen vordefinierte Aktionstypen (accept, prev, help,...) Abstraktion von plattformspezifischen Benutzeraktionen ( linker Knopf gedrückt etc.) Eingabe INPUT-Element für Texteingabe, Formateinschränkung möglich auch: SELECT aus Listen, KEY zur Direktauswahl von Optionen Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-77

78 WAP Architektur 1.x Client WML WML- Script WTAI Etc. WAP Request {URL} WAP Gateway WML Encoder WMLS Compiler Protocol Adapters HTTP Web Server CGI Scripts etc. Content WML Decks with WML-Script Reply {Content} Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-78

79 WAP 1.x vs. Web Protokollstack Wireless Application Protocol HTML JavaScript HTTP Wireless Application Environment (WAE) Session Layer (WSP) Transaction Layer (WTP) Other Services and Applications TLS - SSL Security Layer (WTLS) TCP/IP UDP/IP Transport Layer (WDP) Bearers: SMS USSD CSD IS-136 CDMA CDPD PDC-P... Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-79

80 WAP >=2 HTML Proxy HTML (Wireless) HTTP (Wireless) HTTP HTTP HTTP (Wireless) TCP (Wireless) TCP TCP/IP TCP/IP WAP Gerät Direktverbindungen sind möglich! Web Server Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-80

81 CoolTown People, Places, Things Menschen, Plätze, Dinge: Beziehungsgeflecht in realer Welt Web-Präsenz von Menschen, Plätzen, Dingen: Unterstützung/Erweiterung des Beziehungsgeflechts Impliziter Zugriff auf Information im Web statt expliziter Interaktion am Display Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-81

82 AutoID Idee Weltweit auflösbare Identifikation Getrieben vom MIT / Normierung durch EPC Auflösung ähnlich DNS: Object Name Server (ONS) ETAG EPC TAG Reader EPC Local Server EPC Domain Name Local ONS Resolver ONS Server Infrastructure EPC IP Address Contacting PML server PML Server Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-82

83 Auflösung Namen A F DC0 Header 8bits EPC Manager 28 bits Aufteilung Felder Klassennamen sowie UUID The EPC includes a header and three data fields Header: EPC s Versionsnummer EPC Manager: Hersteller Object Class 24bits Objektklasse: Typ von Objekt, z.b, Deutsche Mineralwasserflasche, 750 ml Nur die 36 Bit Seriennummer ist eindeutig Serial Number 36bits Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-83

84 Neue Interaktionsparadigmen Augmented Reality Ausgangspunkt: Wahrnehmung/Interaktion in der realen Welt Erweiterung um zusätzliche Information/Interaktion User Interface realen Dingen/Szenen überlagert Setzt Erschließung der realen Welt als komplexen Kontext voraus Ausprägungen Erweiterter Eindruck realer Objekte: nicht das Objekt, sondern die Sicht auf das Objekt wird erweitert unterschiedliche AR-Sichten auf das gleiche Objekt möglich Wearable/Mobile AR Erweiterter Ausdruck realer Objekte: Objekte selbst erweitern Einheitliche Sicht auf erweitertes Objekt auch: Amplified Reality Ubiquitous Computing WS 02/03 Michael Beigl, TecO 13-84