Continuous Information Quality Assessment in Stream Based Smart City Frameworks

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1 Continuous Information Quality Assessment in Stream Based Smart City Frameworks 19. VDE/ITG Fachtagung Mobilkommunikation Osnabrück, Thorben Iggena Tel.: /

2 Agenda Einleitung CityPulse Stand der Technik Quality of Information Reputation Smart City Framework Komponenten zur Validierung von Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit Semantische Stream Annotation Dynamische Bewertung von Informationsqualität und Reputation Funktionsweise Beispiel Zusammenfassung 2

3 CityPulse Entwicklung Wachsende Anzahl von Sensoren in Städten Verkehr, Luftverschmutzung, Müllbehälter, Parkplätze, Sensorsysteme meist als Silo-Architekturen implementiert Keine Verknüpfung untereinander Heterogene Schnittstellen/Standards Ziele von CityPulse Framework als einheitliche Plattform für neue Anwendungen Domänenunabhängige Zusammenführung von Datenquellen Berücksichtigung von Echtzeit-Anforderungen Von besonderer Bedeutung Informationsqualität und Vertrauenswürdigkeit eines Datenstroms 3

4 Agenda Einleitung CityPulse Stand der Technik Quality of Information Reputation Smart City Framework Komponenten zur Validierung von Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit Semantische Stream Annotation Dynamische Bewertung von Informationsqualität und Reputation Funktionsweise Beispiel Zusammenfassung 4

5 Stand der Technik Fehlerhafte Daten können negative Auswirkungen haben Nicht funktionierende Anwendungen Falsch gezogene Rückschlüsse Beispiel: verpasster Bus durch unpräzise Zeitangabe Quality of Information Beschreibt die Qualität einer Information Kann zur Auswahl einer Informationsquelle dienen Ist oft anwendungsspezifisch: - Aktualität - Besser: Alter Daher Unterteilung - Quality of Information Alter, Präzision, Vollständigkeit - Value of Information Aktualität, Relevanz, Neuheit, 5

6 Stand der Technik Problemstellung Zwei beieinander liegende Temperatursensoren Sensor 1 Sensor 2 5 C 21 C Welcher Sensor liefert den korrekten Wert? Reputation - Gleicher Standort (innen/außen)? - Korrekte Funktion der Sensoren? Herkunft einer Datenquelle von besonderer Bedeutung Beschreibt die Glaubwürdigkeit einer Datenquelle Ermöglicht die Bewertung von Datenquellen Aussortierung fehlerhafter/manipulierter Datenquellen möglich 6

7 Agenda Einleitung CityPulse Stand der Technik Quality of Information Reputation Smart City Framework Komponenten zur Validierung von Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit Semantische Stream Annotation Dynamische Bewertung von Informationsqualität und Reputation Funktionsweise Beispiel Zusammenfassung 7

8 A Priori Knowledge Smart Control of Semantics Reliable Information Processing Virtualisation Verknüpfung von Silo-Architekturen Verschiedenste Datenquellen Personen - Mobiltelefon, - Social Media Öffentlich verfügbare Dienste - Wetterdaten, Annotation von Datenströmen Configuration Smart City Application API Real-Time Intelligence User-Centric Decision Support Smart Adaptation Semantic IoT stream Large-Scale Data Analysis Aggregation (Data Fusion) Federation (Sensor Fusion) Virtualisation IoT Data stream Social media 8

9 A Priori Knowledge Smart Control of Semantics Reliable Information Processing Federation & Aggregation Smart City Application Sensorfusion API IoT unterliegt häufigen Änderungen Real-Time Intelligence Ausfall von Sensoren User-Centric Decision Support Neue Sensoren Smart Adaptation Verbindet heterogene Gruppen von Datenströmen Datenfusion Reduzierung der Datenmenge Clustering Configuration Semantic IoT stream Large-Scale Data Analysis Aggregation (Data Fusion) Filterung Mustererkennung Federation (Sensor Fusion) Zusammen mit Federation Virtualisation Extraktion relevanter Informationen Ereigniserkennung IoT Data stream Social media 9

10 A Priori Knowledge Smart Control of Semantics Reliable Information Processing Smart Adaption Interpretation zur Verfügung stehender Daten Umwandlung von Informationen unterer Schichten zu übergeordneten Abstraktionen Adaption der Datenverarbeitung zur Laufzeit mittels wissensbasiertem Ansatz User-Centric Decision Support Anwender Bürger, Unternehmen, Stadtverwaltungen Angabe persönlicher Präferenzen Kontextanalyse zur Bereitstellung von Daten Präferenzen und Attribute Standort, Zeit, Configuration Smart City Application Large-Scale Data Analysis Aggregation (Data Fusion) Federation (Sensor Fusion) IoT API Real-Time Intelligence User-Centric Decision Support Smart Adaptation Virtualisation Data stream Semantic IoT stream Social media 10

11 A Priori Knowledge Smart Control of Semantics Reliable Information Processing Reliable Information Processing Dynamische IoT Umgebungen Datenquellen unterschiedlicher Herkunft Genauigkeit und Vertrauen muss berücksichtigt werden Analyse der Streams Raumzeitliche Zusammenhänge Entitätsbasierte Zusammenhänge Konfliktlösungsstrategien Fehlfunktionen Verschwinden von Datenquellen Configuration Smart City Application API Real-Time Intelligence User-Centric Decision Support Smart Adaptation Semantic IoT stream Large-Scale Data Analysis Aggregation (Data Fusion) Federation (Sensor Fusion) Virtualisation IoT Data stream Social media 11

12 A Priori Knowledge Smart Control of Semantics Reliable Information Processing Smart City Application Häufig ändernde Anforderungen in Smart Cities APIs für Anwendungsentwickler Beschleunigte Entwicklung von Prototypen neuer Anwendungen Gesicherter Zugang zum CityPulse Framework Configuration Smart City Application API Real-Time Intelligence User-Centric Decision Support Smart Adaptation Semantic IoT stream Large-Scale Data Analysis Aggregation (Data Fusion) Federation (Sensor Fusion) Virtualisation IoT Data stream Social media 12

13 Virtualisation, Federation, Aggregation, Event Detection Stream Virtualisation Atomic Monitoring MonitoringIF Composite Monitoring Behaviour Assessment IF QoI Notification Interface QoI Notification Interface Event Management StreamQoiInterface UpdateStream QoiInterface Visualization, Decision Support, Reasoning Smart City Application Data IF Data IF Test Control IF Datastore Speichert QoI und Reputation zu Datenströmen Reputation & QoI Evaluation System Aktive Neubewertung von QoI & Reputation Updates durch Events Reference Data Set fetchtestdata Test Execution control User Interface Test Management evaluate IF IF getstreamqoi Test Data Trigger injecttestdata register/getstreamqoi Translation Engine getstreamqoi QoI Datastore updateqoi updatestreaminformation updatestreaminformation Reputation & QoI Evaluation System publish/subscribe 1..n analyse correlations updatestream Information Event Management 13

14 Virtualisation, Federation, Aggregation, Event Detection Stream Virtualisation Atomic Monitoring MonitoringIF Composite Monitoring Behaviour Assessment IF QoI Notification Interface QoI Notification Interface Event Management StreamQoiInterface UpdateStream QoiInterface Visualization, Decision Support, Reasoning Smart City Application Data IF Data IF Test Control IF Atomic Monitoring Direkte Überwachung der Stream Daten während Virtualisierung auf plausible Werte Beispiel: Temperatursensor im Außenbereich zeigt mehr als 80 C an Correlation Monitoring Prüft raumzeitlich oder entitätsbasiert zusammenhängende Datenströme Reference Data Set fetchtestdata Test Execution control getstreamqoi User Interface Test Management evaluate IF IF Test Data Trigger injecttestdata register/getstreamqoi Translation Engine getstreamqoi QoI Datastore updateqoi updatestreaminformation updatestreaminformation Reputation & QoI Evaluation System publish/subscribe 1..n analyse correlations updatestream Information Event Management 14

15 Virtualisation, Federation, Aggregation, Event Detection Stream Virtualisation Atomic Monitoring MonitoringIF Composite Monitoring Behaviour Assessment IF QoI Notification Interface QoI Notification Interface Event Management StreamQoiInterface UpdateStream QoiInterface Visualization, Decision Support, Reasoning Smart City Application Data IF Data IF Test Control IF Test Management & Execution Validierung neuer Smart City Anwendungen durch Referenzdatensätze Einspeisung durch Test Execution Reference Data Set fetchtestdata Test Execution control User Interface Test Management evaluate IF IF Test Data Trigger injecttestdata getstreamqoi register/getstreamqoi Translation Engine getstreamqoi QoI Datastore updateqoi updatestreaminformation updatestreaminformation Reputation & QoI Evaluation System publish/subscribe 1..n analyse correlations updatestream Information Event Management 15

16 Semantische Stream Annotation Ontologie vereint QoS und QoI Nutzung eines Triple-Stores zur Speicherung Wiederverwendung bestehender Ontologien SSN Semantische Sensor Netze PROV-O Herkunfts-Informationen Timeline Beschreibung temporärer Informationen 16

17 Agenda/Inhalt Einleitung CityPulse Stand der Technik Quality of Information Reputation Smart City Framework Komponenten zur Validierung von Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit Semantische Stream Annotation Dynamische Bewertung von Informationsqualität und Reputation Funktionsweise Beispiel Zusammenfassung 17

18 Dynamische Bewertung von QoI und Reputation Verknüpfung von QoI und Reputation Reputation unterstütz die Auswahl einer Datenquelle Je höher die Reputation einer Datenquelle desto wertvoller ist die gelieferte QoI bei der Zusammenführung von einzelnen Quellen Eingruppierung neuer Datenquellen Niedrige Start-Reputation Zuweisung zur einer Gruppe bereits bestehender Quellen Personengruppe Bestimmter Hersteller für einen Sensortyp Funktionsweise Bei Bereitstellung korrekter Daten Bei Bereitstellung falscher Daten Reputation erhöhen Reputation senken 18

19 Dynamische Bewertung von QoI und Reputation Beispiel: Meldung eines verspäteten Busses Offizieller Fahrplan: Bus ist pünktlich. Person(en): Bus hat Verspätung. Fall 1 Eine Person meldet Verspätung Fall 2 Mehrere Personen melden Verspätung Offizieller Fahrplan hat höhere Reputation als einzelne Person Aggregierter Stream von Personen hat höhere Reputation ReputationPersonen > ReputationOffFahrplan Bus ist unpünktlich 19

20 Dynamische Bewertung von QoI und Reputation Einsatz der Reputation bei Zusammenführung von Datenquellen Aggregation von Daten QoI kann ebenfalls zusammengeführt werden Gewichtung der einzelnen QoIs auf Basis der jeweils gültigen Reputation Beispiel: Präzision (Pr) einer Datenquelle Reputation einer zusammengefassten Quelle kann ebenfalls erhöht werden Identische Werte aus verschiedenen Datenquellen Reputation der einzelnen Quellen kann erhöht werden 20

21 Agenda/Inhalt Einleitung CityPulse Stand der Technik Quality of Information Reputation Smart City Framework Komponenten zur Validierung von Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit Semantische Stream Annotation Dynamische Bewertung von Informationsqualität und Reputation Funktionsweise Beispiel Zusammenfassung 21

22 Zusammenfassung Framework Zusammenführung unterschiedlichster Datenquellen Zeitnahe Annotation von Informationen Auswahl geeigneter Datenquelle Quality of Information Unterstützt Auswahl mit erweiterten Angaben zur Qualität eines Datenstroms Reputation Unterstützt die Auswahl auf Basis einer Angabe zur Vertrauenswürdigkeit Unterstützt eine gewichtete Aggregation von einzelnen Datenströmen 22

23 Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für Fragen stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung 23

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