Ubiquitous Computing. (Ubiquitäre Informationstechnologien) Vorlesung im WS 03/04

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1 Ubiquitous Computing (Ubiquitäre Informationstechnologien) Vorlesung im WS 03/04 Michael Beigl Universität Karlsruhe Institut für Telematik Telecooperation Office

2 Aufbau der Vorlesung Grundlagen Geräte Vernetzung Kontext Klassifikation Verbreitung/Verarbeitung Anwendungen reale Welt 6 Interaktion Geräte Kontext Information Interaktion Anwendungen 2 4 (vorverarbeitete) Information 5 3 Vernetzung digitale Welt Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-2

3 Kontext Kontextrepräsentation Modelle zur Strukturierung der Kontexte allgemeine Kontextmodelle, Kontextklassifikationsmodelle spezielle Modelle z.b. Lokationsmodelle Ontologien zur Festlegung der Begriffe im Modell Kontextverarbeitung Fluß der Kontextdaten, Speicherung von Kontexten Abstraktion der Kontexte Integration/Zusammenfassung von Kontextdaten Umformung der Repräsentationsform Kontextverbreitung Durch verteilte Kommunikation von Kontexte in die Umgebung Durch zentrale Vorhaltung und Verarbeitung Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-3

4 Kontext Grundlagen Kontextrepräsentation Kontextklassifikation Lokationsmodelle Beispiele Kontextverbreitung MediaCup / RAUM Kontextverbreitung AwareHome / Context Toolkit Kontextverarbeitung Context Toolkit Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-4

5 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-5

6 Kontextverbreitung und Verarbeitung Spezielle Modelle, z.b. Peer-to-Peer: Abstraktion von Sensordaten in der Quelle, weiter Abstraktion in der Senke Quelle Generierung Verarbeitung Verbreitung Verarbeitung Nutzung Senke Serverbasiert: Verarbeitung nur in einem speziellen Gerät als Dienst Quelle Server Senke Generierung Verarbeitung Nutzung Verbreitung Verbreitung Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-6

7 Kontextverbreitung und Verarbeitung Characteristika der Kontexterkennung Verteilt/Zentral Charakteristika der Kontextvorhaltung Verteilt/Zentral Charakteristika der Kontextverbreitung Subscription (Pull) /Broadcast (Push) Beispiel Verteilte Kontexterkennung, Vorhaltung bei mehreren Servern, Subscription Quelle Server n Senke Generierung Verarbeitung Nutzung Subscription Subscription Vorhaltung Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-7

8 Kontext Grundlagen Kontextrepräsentation Kontextklassifikation Lokationsmodelle Beispiele Kontextverbreitung MediaCup / RAUM Kontextverbreitung AwareHome / Context Toolkit Kontextverarbeitung Context Toolkit TEA Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-8

9 Kontextverbreitung MediaCup Grundidee Infrastruktur für digitale Artefakte Autonomes Selbst- Bewußtsein Periodisches Lesen der Sensoren Berechnung von abstrakten Ereignissen trinken, wird kalt,... Schwerpunkte Kommunikation Kontexte Informations-aktive Tasse PIC 16F84, 1 MHz, 1k/84Byte Memory, 10-25µA Energieverbrauch (Durschnitt) 3 Bewegungs-, 1 Gewichts-, 1 Temp.-Sensor 2 Spezialkondensatoren (je 1F) Stromversorgung, kabellose Aufladung (via Untertasse) Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-9

10 Kontextverbreitung MediaCup Druck-Sensor Bewegungssensoren Akku IrDA Kommunikation Temperatur- Sensor Speicher & Ladespule Prozessor Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-10

11 Kontextverbreitung MediaCup System Ermöglicht spontane Integration neuer Artefakte Türschild Digitale Uhr Kaffeemaschine Ermöglicht Kommunikation zwischen unbekannten Geräten Neue Geräte können sofort ohne Vorwissen mit anderen Geräten in Umgebung kommunizieren Kommunikation Rechner Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-11

12 MediaCup Aufbau Kommunikationssystem 3(+1) Schichten Ereignis-Schicht: Versendung und Empfang von Kontexten, Kontextunterstützung RAUM-Schicht: Räumlich orientierte Kommunikation Kommunikationsschicht: ISO/OSI 1 & 2 Anwendungs-Schicht Ereignis-Schicht RAUM-Schicht Kommunikations-Schicht Sortierung der als Ereignisse versendeten Kontexte über 2 Ebenen: Lokationsorientierte Sortierung und kontextbasierte Sortierung Idee: Digitale Artefakte kommunizieren lokationsorientiert Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-12

13 MediaCup Kommunikation ist lokationsabhängig RAUM ha h a Subskription Auf räumlichen Bereich Annahme: Gültigkeit von interessanten Meldungen auf diesen Bereich beschränkt Ablauf Jedes Objekt im subskribierten Bereich sendet Information zum subskribierten Objekt Objekt erhält Informationen von allen Objekten RAUM ha h a Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-13

14 MediaCup Beispiel Auslieferung Kontexte MediaCup Weltbild: Tassen ha Tastatur: h a Bildschirm Weltbild: Tassen, Tastatur h a Tastatur: 2. Subskription auf Ereignistyp im Objekt Kommunikation effizient, da Subskriptionsbereiche sich oft mit Boradcast-Bereichen überlagern Kontext Liste von Tupeln (typ, wert) denen die Lokation des Erzeugers vorangestellt ist Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-14

15 MediaCup Implementierung Infrastruktur Infrastruktur: 2 Router, Lokationssystem, ca. 20 Übergänge, 8 Zimmer Router Besprechung CAN Türschild Büro Router Infrarot Küche Ethernet/IP Funk Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-15

16 MediaCup Lokationsmodell y Nullpunkt x Büro 3 TecO Beispiel: Büro 3 Besprechung... TecO, Büro 3, Michaels Bereich, Michaels Martins (2,2,1) Bereich Bereich Geometrische Beschreibung Semantische Beschreibung der Lokation wichtig für Datenvermittlung Besprechung Geometrische Beschreibung Geometrische Beschreibung Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-16

17 Beispielanwendungen MediaCup Ermittlung der Position über Feldstärke Umwandlung von relativer zu absoluter Position im Funkknoten (O,B1,*) (O,G,0,0) B1 (O,*) B2 Subscribe my room Subscribe B1 Türschild G (O,G,1,0) R R R (O,B1,*) Router (O,G,0,0) (O,*) B1 B2 G Infrarot-Sendebereich und -Transceiver Funk-Sendebereich und -Transceiver Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO O...

18 Beispielanwendungen MediaCup Türschild O,B1 trinkenb1 (O,B1,*) (O,G,0,0) B1 Trinken! B2 trinkenb1 (O,*) G (O,G,1,0) R R R Router Türschild O,B1 trinkenb1 (O,B1,*) (O,G,0,0) (O,*) Türschild O,B1 B1 B2 G Infrarot-Sendebereich und -Transceiver Funk-Sendebereich und -Transceiver Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO trinkenb1 O...

19 Kontextverbreitung und Verarbeitung: MediaCup Charakteristika Kontexterkennung: verteilt Kontextvorhaltung: verteilt Kontextkommunikation: Subscription/Broadcast Quelle Generierung Verarbeitung Broadcast Verarbeitung Nutzung Senke Klassifikation Anwendung Uhr: Kontextuelle Information (Manueller Anstoß, Info) Türschild: Kontextuelle Konfiguration (Autom., Info) Kaffeemaschine: Kontext-ausgelöste Ausführung (Automatisch, Aktion) Klassifikation System: Situationsbezogen Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-19

20 Kontext Grundlagen Kontextrepräsentation Kontextklassifikation Lokationsmodelle Beispiele Kontextverbreitung MediaCup / RAUM Kontextverbreitung AwareHome / Context Toolkit Kontextverarbeitung Context Toolkit TEA Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-20

21 Kontextverbreitung Broadcast vs. Subscription Broadcast / B. Mit Routing m / n m n: #Knoten, m: #Meldungen Unabhängig von Mobilität / Ankunft/Abgang von Knoten (Ann: Kein Zusatzaufwand für Routing) Subscription (1,2) o s + m / o s + m o: #Ankünfte+Abgänge von Konten s: #Subskriptionen (Ann: Konstante #Subskriptionen über t) Folgerung m(n-1) < os Broadcast besser Wenig Meldungen pro Bewegung kleine Kontextnetze mit mobilen Artefakten 1 2 Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-21

22 Kontextverbreitung Akkumulation Möglichkeiten Zusammenfassung: n Pakete in ein Paket nur wenig Effizienzsteigerung Verarbeitung: Abstraktion von n Paketen und Generierung in ein Paket Pakte unterschiedlicher Abstraktion auf Netzwerk! Effizienzsteigerung, wenn Quelle und Sender nicht im gleichen Broadcastbereich Akkumulation erfordert aktives Routing sowie zusätzliche Berechnung Erhöhter Energieverbrauch im Akkumulator Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-22

23 Kontext Grundlagen Kontextrepräsentation Kontextklassifikation Lokationsmodelle Beispiele Kontextverbreitung MediaCup / RAUM Kontextverbreitung AwareHome / Context Toolkit Kontextverarbeitung Context Toolkit Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-23

24 Aware Home (und Context Toolkit) Ziel Anwendungsentwicklung im Bereich Ubiquitous Computing zu erleichtern Einheitlicher Zugriff auf Kontextinformationen Einbindung dieser Informationen in Anwendungen Durchführung Aufbau eines context-aware Hauses als Prototypische Implementierung Anwendungsentwicklung einfache zu gestalten (keine 100 proprietären Lösungen, sondern eine einheitliche Architektur) Lösung: Context Toolkit von Anind Dey Architektur zur Unterstützung von Kontext-Komponenten Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-24

25 Forschungsbeitrag Aware Home Testplatform für die Erstellung von Anwendungen Context Toolkit Softwarearchitektur und API für alle Anwendungen Erlaubt das einfache Erstellen von Anwendungen Einfacher Zugriff auf Kontextinformation auch für nicht erfahrene Programmierer Aware Home als Validierungsplattform für Toolkit Andere Forschungsfelder Privatsphäre und Sicherheit Bedienbarkeit und Mensch-Maschine Interaktion End-User Programmierung Soziale Akzeptanz 3 Zielgruppen Alte, Kinder, Jedermann Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-25

26 Aware Home System Architektur Color Tracking Camera 1 (Fixed) Video PTZ locations Camera 3 (PTZ) Video Color Tracking Face Tracking Calibrated Motion Tracking Color Tracking Locations Server Camera 4 (PTZ) Face Recog. Expression Gesture Motion Tracking Video Camera 2 (Fixed) Video PTZ locations Color Tracking More Cameras More Cameras Face Tracking Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-26

27 MediaCup und Aware Home Unterschied zu Aware Home MediaCup: Kontext am Objekt -> digitale Artefakte Kontexte werden nicht zu einem zentralen Rechner (Context Server) gesendet, sondern sind für alle beteiligten Rechner im Netzwerk verfügbar Netzwerkprotokoll ist für die Auslieferung über verschiedenen Netze zuständig Kein zentraler Server notwendig / kein zentrale Gedächtnis notwendigerweise vorhanden Peer-to-Peer: Keine Aggregatoren / Interpretatoren (Aufgabe der Objekte) Ähnlichkeiten zu Aware Home Auslieferung von Kontexten bei Anforderung Unterstützung der Auswahl der erwünschten Kontexte Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-27

28 Aware Home Philosophie Build and understand a living laboratory in an everyday setting that is aware of its occupants activities and supports the continuous connection of a small community. - Abowd Kontext als Eingabe Evaluierungsmethode: Feldversuch Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-28

29 Aware Home Großer Laborbereich 2 getrennte und identische Wohnungen (Test und Wohnung) sowie Rechnerräume im Keller Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-29

30 Aware Home Floor plan Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-30

31 Kontextverbreitung und Verarbeitung: Aware Home Charakteristika Kontexterkennung: Zentral Kontextvorhaltung: Zentral Kontextkommunikation: Subscription Quelle Server1 Senke Generierung Verarbeitung Nutzung Subscription Subscription Vorhaltung&Erkennung Klassifikation Anwendung In/Out: Kontextuelle Konfiguration (Manueller Anstoß, Info) Aber auch andere Anwendungen mit Kontextuelle Information, kontextuelle Ausführung Klassifikation System: Situationsbezogen Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-31

32 Aware Home System Architektur Color Tracking Camera 1 (Fixed) Video PTZ locations Camera 3 (PTZ) Video Color Tracking Face Tracking Calibrated Motion Tracking Color Tracking Locations Server Camera 4 (PTZ) Face Recog. Expression Gesture Motion Tracking Video Camera 2 (Fixed) Video PTZ locations Color Tracking More Cameras More Cameras Face Tracking Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-32

33 Aware Home Ausstattung Verschiedene Netzwerke Kabellos (WaveLAN, Proprietär z.b. Home Automation) Kabelgebunden (ADSL, Ethernet, FutureSmart wiring, X10,...) Anpassung der Installation Beleuchtung auf Kameraüberwachung abgestimmt Kabelschächte, angehobener Fußboden, abgehängte Decke Sensorik Identifikation Lokation Gemütszustände weitere Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-33

34 Kontext Grundlagen Kontextrepräsentation Kontextklassifikation Lokationsmodelle Beispiele Kontextverbreitung MediaCup / RAUM Kontextverbreitung AwareHome / Context Toolkit Kontextverarbeitung Context Toolkit Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-34

35 Aware Home Arten von Kontext Arten von Kontext Lokation, Identität, Zeit, Aktivität Einfach / Singulär Komplex / Mehrfach Kombination von Kontexten Kontextbenutzung Präsentiere Kontext dem Benutzer (erste und einfache Systeme) Automatisiere Abläufe anhand von Kontexten (Dienste) Speichere Kontexte zur späteren Wiederverwendung Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-35

36 Aware Home Anforderungen und Grundidee Anforderung bei der Entwicklung Spezifikation von Kontext Erkennung von Kontext Gliederung von Kontext Speicherung und konstante Verfügbarkeit Transparente Kommunikation verborgen durch System Interpretation von Kontext Verwendung von Erkenntnissen aus dem Bereich der graphischen Benutzeroberflächen: Widgets Trennung von Anwendung und UI Separieren nach Klassen Abonnement Mechanismus und Ereignisse Callbacks und Attribute Einheitliche Repräsentation der Elemente nach Außen Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-36

37 Aware Home Callback Modell Transparente Kommunikation für die Anwendung API in der Beispielanwendungen erledigt Kontextaufforderung im Zusammenspiel mit dem Location Widget auf dem Kontext- Server (a) subscribe: Person in Raum 15 Sensor Location Widget Base Object Base Application Object handle () (b) Sensorwert wird empfangen (c) callback, falls Daten übereinstimmen: Person in 15 (d) callback- Auslieferung zum handle Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-37

38 Aware Home Context Widgets Context Widgets Widget: Trennung Schnittstelle Mensch-Anwendung Akquise und Abstraktion von Daten eines bestimmten Sensors Strukturierung der Daten nach Anforderungen der Anwendung Speicherung In/Out Board Application Application Location Widget Location Widget Widget Sensor Widget Sensor Context Architecture Face Recognition Smart Card Reader Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-38

39 Aware Home Context Interpreter Konvertiert und interpretiert Kontexte zu höherwertigen Informationen Anreicherung von Kontexten mit zusätzlichen Informationen, die im System auf dieser Ebene nicht verfügbar sind In/Out Board Location Widget Location Widget ID to Name Interpreter Face Recognition Smart Card Reader Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-39

40 Aware Home Context Aggregators Sammeln von Kontexten, die für bestimmte Einheiten relevant sind Weitere Unterteilung, die den Entwurf vereinfacht In/Out Board Building Aggregator Location Widget Location Widget ID to Name Interpreter Face Recognition Smart Card Reader Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-40

41 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-41

42 Aware Home In/Out Board Verwendete Kontexte: Lokation, Identität, Zeit Art der Verwendung: Kontextrepräsentation aufbereitet für menschlichen Benutzer Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-42

43 Aware Home In/Out Board Architektur Eine der ersten Anwendungen Einfache Anwendung demonstriert Wiederverwendbarkeit des Ansatzes und evolvierende Anwendungen In/Out Board Web-based In/Out Board Context-Aware Mailing List Location Widget ID to Name Interpreter ibutton Dock PinPoint 3D-iD Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-43

44 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-44

45 Information (1) Backend-zu-vor Ort: Transcoding, Benutzersch., Protokolle (2) Vor-Ort zu Backend: embedded (Web-)Server, Aware Office (3) Informationsdarstellung im Backend: Cooltown (4) Informationsvorhaltung: Personal Server, Sicherheit Location system Cup Info (2) (3) Location system Cup Calliper Desk Chair Thermometer Calliper Thermometer Chair Desk (2) (1) Info Doorplate (3) Info Doorplate Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-45

46 Information (1) Backend-zu-vor Ort: Transcoding, Darstellung, Protokolle Transcoding WAP und imode (2) Vor-Ort zu Backend: embedded (Web-)Server, Aware Office Embedded Web Server / Aware Office Web-SIM (3) Informationsdarstellung im Backend Cooltown (4) Informationsvorhaltung Personal Server Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-46

47 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-47

48 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-48

49 Anpassung von Informationen IBM Transcoding Server Marktbeherschendes Produkt Als Proxy für Endgeräte mit und ohne Preferenzen Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-49

50 Transcoding W3C: Composite Capability/Preference Profiles (CC/PP) Eingereicht von IBM Beschreibung von Hardware- und Software des darstellenden Geräts für eventuelle Anpassung des Dokuments Beispiel Hardware Platform Memory = 64mb CPU = PPC Screen = 640*400*8 BlueTooth = Yes Software Platform OS version = 1.0 HTML version = 4.0 WML version = 1.0 Sound = ON Images = Yes Language = English Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-50

51 IBM Transcoding Server I Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-51

52 IBM Transcoding Server II Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-52

53 IBM Transcoding Server III Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-53

54 Transcoding Annotation of Web Content for Transcoding Keine automatische Wichtig/Unwichtig Erkennung im Transcoder möglich, dies ist oft Autorenwissen Deshalb externe Annotation als Hinweis/Sinnbeschreibung für den Transcoder Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-54

55 Information (1) Backend-zu-vor Ort: Transcoding, Darstellung, Protokolle Transcoding WAP und imode (2) Vor-Ort zu Backend: embedded (Web-)Server, Aware Office Embedded Web Server / Aware Office Web-SIM (3) Informationsdarstellung im Backend Cooltown (4) Informationsvorhaltung Personal Server Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-55

56 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: Standartisiert von der Open Mobile Alliance (OMA) 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-56

57 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-57

58 imode Funktion chtml als vereinfachtes HTML, nur bestimmte Tags erlaubt angreichert mit zusätzlichen Tags für Telefon, z.b. tel: oder telbook für Zugriff auf Telefonbuch Scripting über Java (J2ME) Filme über MPEG4 simple Profile Level 0 (imotion), Festgelegte Framerate, Bildgröße SSL Nttdocomo.co.jp Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-58

59 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 03/04 Michael Beigl, TecO

60 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-60

61 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-61

62 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-62

63 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-63

64 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 03/04 Michael Beigl, TecO 11-64

65 WAP >=2 HTML Proxy HTML (Wireless) HTTP (Wireless) HTTP HTTP HTTP (Wireless) TCP (Wireless) TCP TCP/IP TCP/IP WAP Gerät Web Server Direktverbindungen sind ebenfalls möglich! Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-65

66 WTA: Wireless Telephone Architecture Computer-Telefon-Integration (CTI) WTA Browser Erweiterung des Standard WML/WMLScript Browsers Zusätzliches API (WTAI) WTAI umfasst Zugriff auf: Anruffunktionen Text Nachrichten Telefonbuch/Adressbuch WTAI ist in WML und WMLScript verfügbar Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-66

67 WAP Zusammenfassung Anwendungsplattform WAP vereint in 2.x mehrere Zugriffstechnologien WML ist mehr als Inhalts-Beschreibungssprache Erschließung von Mobiltelefonen für verteilte Anwendungen Integration Internet und Mobiltelefonie (WTAI) Implikationen Anwendung nicht mehr lokal Unbundeling auf dem Mobiltelefon : Auslagerung von Anwendungen in das Netz, z.b. Telefonbuch, Spiele etc. Cross-Platform Portabilität z.b. Nachbildung von Nokia-Look&Feel auf Handys anderer Hersteller... Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-67

68 Information (1) Backend-zu-vor Ort: Transcoding, Darstellung, Protokolle? Transcoding? WAP und imode (2) Vor-Ort zu Backend: embedded (Web-)Server, Aware Office? Embedded Web Server / Aware Office? Web-SIM (3) Informationsdarstellung im Backend? Cooltown (4) Informationsvorhaltung? Personal Server Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-68

69 Aware Office Aware Office (mit SAP) Smart-Its eingebettet in Stühle Kommunizieren mit Backend Backend berechnet Reaktion Andere Geräte (z.b. Türschild) werden vom Backend mit Information versorgt Abbildung von Geschäftslogik möglich Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-69

70 Aware Office II Vorteile der Integration geschlossener Kreislauf zwischen virtuell vorgehaltenen Information und Abläufen in der Wirklichkeit Einbindung von Geschäftslogik Einfachere Wartung / Administration Einheitliche Zugriffslogik Übernahme bestehender Anwendung(steile) Data from real world output, reaction, action Backend Controlling and information display Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO match, reaction, trigger, extension

71 Ubiquitous Computing WS 03/04 Michael Beigl, TecO 11-71