Mobile Computing. Grundlagen und Anwendungen. VIS-1 Mobile-1

Transkript

1 Mobile Computing Grundlagen und Anwendungen VIS-1 Mobile-1

2 Trends in der Zukunft

3 Gliederung Einführung Evolution des Computings Definition Mobile Computing Trends in der Forschung Begriffe und Konzepte Grundlagen Arten der Mobilität Eigenschaften des Mobile Computing Mobile verteilte Systeme Entwicklung mobiler Systeme Das mobile Dilemma Schwerpunkt: Kontext und Kontext-Bewusstsein / -Adaption

4 Mobile Computing zunehmender Wunsch nach Mobilität seit den 50ern (insb. durch Auto) Arbeiten und kommunizieren während wir mobil sind und wenn wir an unserem Ziel angekommen sind

5 Evolution des Computings Gerätegröße Geräteanzahl einer für viele einen für jeden viele für jeden

6 Evolution des Computings Gerätegröße Geräteanzahl viele für jeden viele für viele smart dust

7 Evolution des Computings Heute verbindet das Internet (fast) alle Computer In Zukunft werden die Alltagsdinge "smart" und miteinander verbunden. eingebettete Prozessoren drahtlose Kommunikation Mensch zu Mensch Mensch zu Maschine Maschine zu Maschine

8 Mobile Computing Was versteht man unter Mobile Computing? Mobile Computing befasst sich mit Fragen der Kommunikation von mobilen Benutzern (Mobilkommunikation) und mobilen Endgeräten mit den zugehörenden Anwendungen. [J. Roth, Mobile Computing ] Das Ziel des Mobile Computing ist es, den Benutzer und dessen Anwendungen mit effektiven rechnerunterstützten Konzepten, Verfahren und Lösungen zu versorgen, die es ihm ermöglichen, in einem heterogenen Umfeld mit stets unsicherer Verbindungslage (private) Daten und Informationen zu lesen und zu bearbeiten, und dies unabhängig von Ort und Zeit. [T. Fuchß, Mobile Computing ]

9 Mobi/UbiComp Buzzwords Quelle:

10 Gliederung Einführung Evolution des Computings Definition Mobile Computing Trends in der Forschung Begriffe und Konzepte Grundlagen Arten der Mobilität Eigenschaften des Mobile Computing Mobile verteilte Systeme Entwicklung mobiler Systeme Das mobile Dilemma Schwerpunkt: Kontext und Kontext-Bewusstsein / -Adaption

11 Physische vs. Logische Mobilität Physische Mobilität wird durch die Bewegung eines mobilen Hosts oder Benutzers in der körperlichen Welt begründet. Punkt A Punkt B Logische Mobilität wird durch die Migration mobiler Einheiten (von Code) zwischen verschiedenen Hosts begründet. Punkt A Punkt B

12 Arten der (phys.) Mobilität

13 Eigenschaften des Mobile Computing Besondere Eigenschaften des Mobile Computing Ressourcen der Geräte Eigenschaften der Verbindung Sicherheitsaspekte Benutzung Geräteklassen Notebooks PDAs Smartphones Wearables Smartcards & RFIDs Sensoren

14 Eigenschaften des Mobile Computing Mobile Geräte sind im Vergleich zu stationären Geräten ressourcenarm sie müssen leicht und klein sein Einschränkungen bei der Ein-/Ausgabe sie haben weniger Prozessorleistung und Speicherplatz sie haben einen endlichen Energievorrat sie sind immer ressourcenärmer als stationäre Geräte, auch wenn ihre Fähigkeiten mit der Zeit wachsen

15 Eigenschaften des Mobile Computing Mobile Verbindungen sind variabel in Zuverlässigkeit und Performanz drahtlose Verbindungen bieten meist eine niedrigere Leistung als leitungsgebundene Verbindungen äußere Einflüsse können die Verbindung stören T. Fuchß, Mobile Computing, S. 138

16 Eigenschaften des Mobile Computing Mobile Geräte verfügen häufig über Sensoren und Aktuatoren Ermöglichen Integration der mobilen Geräte/Anwendungen in physische Welt Kontextbewusstsein / -adaption Quelle:

17 Eigenschaften des Mobile Computing Mobilität birgt in sich ein höheres Risiko Sicherheitsaspekte auf mehreren Ebenen Geräteebene (Diebstahl, Beschädigung) Übertragungsebene (Luft) Anwendungsebene (ist das der richtige Partner?)

18 Eigenschaften des Mobile Computing Benutzung / Aktivierung erfolgt (meist) nur temporär Mobile Geräte sind auf endliche Energiequellen angewiesen trotz Fortschritten in der Brennstoffzellen- und Batterietechnik müssen mobile Geräte stromsparend arbeiten dies gilt sowohl für Hardware als auch Software Diese Eigenschaften sind spezifisch fürs Mobile Computing und nicht durch den Stand der Technologie bedingt.

19 Traditionelle vs. mobile verteilte Systeme traditionelles VS mobiles VS Gerätetypen stationär, ressourcenstark mobil, ressourcenarm Art der Netzanbindung Art der Umgebung permanent, hohe Bandbreiten (relativ) stabil oft nur zeitweise, schwankende Bandbreiten dynamisch traditional nomadic ad hoc

20 Nomadische Systeme Mobile verteilte Systeme Kompromiss zwischen statischen und hoch dynamischen mobilen Systemen Statische, drahtgebundene Kerninfrastruktur Mobilgeräte bewegen sich von Ort zu Ort, bleiben aber mit der Kerninfrastruktur über drahtlose Netze verbunden Beispiel: Mobilfunk Internet

21 Mobile verteilte Systeme Ad-hoc Systeme Menge von mobilen Hosts in einer hoch dynamischen Umgebung ohne fixe Infrastruktur. Zunächst nur Kommunikation zwischen direkt miteinander verbundenen Hosts Spez. Routing-Verfahren erlauben multi-hop Nachrichten Ad-hoc Netze können sich teilen und auch wieder vereinen. Netze mit Routing separates Netz Kommunikation Hosts bzw. Router

22 Mobile verteilte Systeme Ad-hoc Systeme (II) Problembereiche Heterogenität der Komponenten Skalierbarkeit Koordination einer großen Knotenanzahl Fehlertoleranz häufige Verbindungsabbrüche Topologie-Änderungen Adressierung und Routing Anwendungsbereiche Ad-hoc Gruppen zum Informationsaustausch Koordination und Kommunikation in Notsituationen (z.b. bei zerstörter Infrastruktur) Militärische Anwendungen

23 Gliederung Einführung Evolution des Computings Definition Mobile Computing Trends in der Forschung Begriffe und Konzepte Grundlagen Arten der Mobilität Eigenschaften des Mobile Computings Mobile verteilte Systeme Entwicklung mobiler Systeme Das mobile Dilemma Schwerpunkt: Kontext und Kontext-Bewusstsein / -Adaption

24 Das mobile Dilemma Das Mobile Dilemma T. Fuchß, Mobile Computing, S. 133 Feststellung 1: Mobilkommunikation ist störanfällig, langsam und teuer Schlußfolgerung 1: Verlagerung der Funktionalität in die Endgeräte weniger Kommunikation notwendig, Abhängigkeit von Servern vermeidbar Feststellung 2: Mobile Geräte sind ressourcenschwächer, fehleranfälliger und leichter zu kompromittieren Schlußfolgerung 2: Betrieb als Thin-Clients, Verlagerung der Aufgaben in die Infrastruktur

25 Das mobile Dilemma Beispiel : Problem eines Handlungsreisenden Anforderungen: Eingabe zu besuchender Orte Berechnung kürzester Route von Ort A nach B nach C nach Kartendarstellung + Anzeige des aktuellen Ortes auf dem mobilen Gerät Berücksichtigung aktueller Straßen- und Wetterlage Anzeige von Points of Interest Überlegung: Welche Aufgaben sollen auf dem mobilen Gerät ausgeführt werden? Kann die Bearbeitung der Aufgaben dynamisch verteilt werden? Falls kommuniziert werden muss, Umgang mit Verbindungsabbrüchen?

26 Transparenz in mobilen Systemen Ideally, mobility should be completely transparent to users. Transparency relieves users of the need to be constantly aware of the details of their computing environment. M. Satyanarayanan et al., 1993 Vollständige Transparenz ist jedoch nicht möglich und manchmal auch nicht gewünscht! Anwendungen sollen sich ihrer mobilen Umgebung bewusst sein können. z.b. Zugriff auf Kontext- oder QoS-Informationen, die es erlauben neue bzw. optimierte Dienste anzubieten

27 Mobilität bedarf der Anpassungsfähigkeit Da sich die Umgebung mobiler Klienten/Anwendungen ändern kann, müssen sie darauf reagieren und sich den neuen Situationen anpassen können Dabei kann die Strategie zur Anpassung zwischen zwei Extremen liegen: anwendungsbewusst (Zusammenarbeit zwischen Anwendung und System) Laissez-faire (keine Systemunterstützung) transparent bzgl. der Anwendung (keine Änderung der Anwendung)

28 Mobilität bedarf der Anpassungsfähigkeit

29 Anpassungsfähigkeit bedarf Information Zur Anpassung an Situationen bedarf es Informationen: Kontextinformationen Aktueller Kontext Vergangener Kontext Zukünftiger Kontext Was ist Kontext? Context is any information that can be used to characterize the situation of an entity. An entity is a person, place or object that is considered relevant to the interaction between a user and an application, including the user and the application themselves. [Dey, 2011]

30 Kontextkategorien

31 Kontext-Bewusstsein Was ist Kontext-Bewusstsein? Context-aware computing devices and applications respond to changes in their environment in an intelligent manner to enhance the computing environment for the user [Pascoe, 97] Kontext-bewusste Anwendungen tendieren dazu mobil zu sein : Der Nutzer-Kontext fluktuiert, wenn der Nutzer mobil ist Der Bedarf nach kontext-bewusstem Verhalten ist in mobilen Umgebungen am größten

32 Kontextdaten-Erhebung Woher stammen die Kontextdaten? Physische Sensoren Nehmen Attribute der physikalischen Umwelt wahr Z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beschleunigung, Ort, Geräusch Virtuelle Sensoren Nehmen beliebige Attribute der virtuellen/logischen Umwelt wahr Z.B. Prozessorauslastung, laufende Programme, IP-Adresse etc. Sekundärquellen: Inferenz oder externe Quellen Ableiten höherwertiger Kontextinformationen aus Messungen Abfrage von Kontextinformationen über externe Quellen Z.B. Status, Aktivität, Bonität, Gesundheit, soziale Stellung

33 Kontextdaten-Erhebung Bsp: Sensoren eines aktuellen Smartphones Kamera (Photo / Video) Mikrophon GPS Lichtsensor (RGB) Näherungssensor (Bildschirm) Infrarotsensor (Gestenerkennung) Beschleunigung, Gyroskop, Kompass Barometer, Temperatur, Luftfeuchtigkeit Near Field Communication W-LAN / Bluetooth Beliebige virtuelle Sensoren implementierbar

34 Kontextdaten-Bereitstellung Erhebung Verarbeitung Bereitstellung Anpassung Lokale Bereitstellung über spezifische (proprietäre) APIs Verarbeitung obliegt bei Laissez-faire-Strategie der Anwendung Alternative: Bereitstellung eines Kontextmodells durch Middleware / System Verarbeitungsprozesse für Kontextmodelle sind vielgestaltig, z.b. Aggregation (Gruppierung, Klassifizierung) Konvertierung (Einheiten, Formate) Translation (Übersetzung, math. Verschiebung) Transkription (Kodierungen) Reduktion (Bereinigung, Filterung, Kompression) Augmentation (Anreicherung mit Informationen aus externen Quellen) Viele dieser Verarbeitungsstufen sind aufwendig mobiles Dilemma

35 Warum Kontext-Adaption? Mobiles Dilemma entschärfen Entscheidung über Ausführungsort von Aufgaben dynamisch zur Laufzeit Benutzungsschwierigkeiten mobiler Geräte entschärfen Eingabegeräte und Display sehr klein In der Regel maximal eine Hand frei Störende Umwelteinflüsse: Geräusche, Licht etc. Oft nur geringe Aufmerksamkeit des Nutzers: Gerät wird nebenbei benutzt Allg.: Optimierung von Diensten und Anwendungen Mehrere Dimensionen der Adaption

36 Dimensionen der Adaption Anpassen der Informationsmenge z.b. mehr Details einer Karte zeigen wenn innerhalb eines Gebäudes Auflösung eines Videos entsprechend der verfügbaren Bandbreite Nutzen vorhandener technischer Ressourcen Ausnutzen guter Netzverbindungen, z.b. Prefetching Substitution von Ressourcen, z.b. Prozessor gegen Netzwerk Stromsparendes Verhalten bei Energieknappheit Nutzen vorhandener Eingabe/Ausgabe-Hardware, z.b. externe Displays

37 Dimensionen der Adaption Anpassen des Verhaltens / der Funktion Vibrationsmodus während Vorlesungen Anpassen der Software-Architektur Nur notwendige Komponenten laden Anpassen der Bedienoberfläche und der Präsentation Kontrast, Schriftgröße, etc. Eingabehilfen / Vorschläge Hervorheben von Relevantem

38 Zusammenfassung Mobile Computing umfasst Aspekte der mobilen Kommunikation, der mobilen Geräte und der mobilen Anwendungen Mobile Computing bringt besondere Eigenschaften mit sich Resourcenarme Geräte, unzuverlässige Verbindungen, Sicherheitsaspekte Mobile verteilte Systeme gänzlich mobile Systeme vs Kombination mit Infrastruktur-basierten Systemen Entwicklung mobiler Systeme mobiles Dilemma Transparenz Anwendungen sollen sich ihrer Umgebung bewusst sein können Kontextdaten-Erhebung / -Verarbeitung / -Bereitstellung / -Adaption ebnet den Weg zum Ubiquitous Computing

39 Gliederung Grundlagen Geschichte Begriffe Technische Aspekte Entwicklung mobiler Systeme Anwendungsbeispiele Location-based Services: EZCab Context-aware Services: Kista Mall Mobile Payment

40 Anwendungsbereich: Location-based Services Typische Anwendungsszenarien Suche nach speziellen, möglichen nah gelegenen Orten (Krankenhaus, Hotel, Restaurant, Tankstelle, ) Navigation zu bestimmten Orten Lokation von Personen oder Objekten (verlorener PDA) Museums-/Stadtführer Weitergabe eigener Positionsdaten im Falle eines Unfalls Ortsabhängige Werbung/Sonderangebote

41 Anwendungsbeispiel: EZCab A Cab Booking Application Using Short-range Wireless Communication Beispielanwendung für ein Taxibuchungssystem auf Basis von Kurzstreckenkommunikation Der Nutzer soll mit seinem PDA bzw. Smartphone in der Nähe befindliche Taxis direkt buchen können. Dabei soll das System dezentral arbeiten (ad hoc, Peer-to-Peer)

42 Szenario 1. Der Kunde versendet mit seinem PDA eine Buchungsanfrage an ein sich in Reichweite befindendes Taxi 2. Ist das Taxi selbst schon belegt, wird die Nachricht so lange weitergeleitet, bis ein freies Taxi gefunden ist. 3. Das freie Taxi bestätigt die Buchung und holt den Kunden ab.

43 Realisierung Die Taxis bilden ein mobiles Ad-hoc-Netzwerk Läuft mit handelsüblichen PDAs und GPS-Empfängern Bestätigung der Anfrage in einem 3-Wege-Handshake Authentifizierung des Kunden beim Eintreffen des Taxis Machbarkeit ist bestätigt, aber ist ein solches System auch realistisch?!

44 Anwendungsbereich: Context-aware Services Kontext und Kontextbewusstsein Was ist Kontext? Context is any information that can be used to characterize the situation of an entity. An entity is a person, place or object that is considered relevant to the interaction between a user and an application, including the user and the application themselves. [Dey, Abowd 99] There is more to Context than location [Schmidt et al. 99]

45 Context Awareness Kontext und Kontextbewusstsein Was ist Kontextbewusstsein? Definitionen fallen in zwei Kategorien: Verwenden von Kontext(informationen) Adaptieren an einen Kontext [ ] the ability of computing devices to detect and sense, interpret and respond to aspects of a user's local environment and the computing devices themselves. [Pascoe et al. 97] [ ] applications that monitor changes in the environment and adapt their operation according to predefined or user-defined guidelines. [Fickas et al. 97]

46 Context Awareness Context Awareness & Mobile Computing Mobile Benutzer / Geräte erfahren häufige Kontextwechsel Evolution ortsbasierter Dienste (LBS) hin zu kontextbasierten Diensten Ausnutzen von Kontext um Bedienung mobiler Geräte zu vereinfachen Apple iphone ContextContacts

47 Context-aware services in Kista mall Context Awareness Personalized location-based services automatically appear and disappear from the visitor's mobile device, according to his precise location. For example, as the user approaches the bank, stock quotes appear on his mobile device. Walking by the lunch court triggers a list of menus available from nearby restaurants. Upon entering the subway station an updated timetable becomes available.

48 Anwendungsbeispiel: Mobile Payment Hintergrund: Evolution von... statischem Inhalt hin zu personalisierter, adaptiver Information Client/Server hin zu Peer-2-Peer und Pervasive Computing stationärer hin zu mobiler, verteilter Datenverarbeitung Idee: Physische Gegenstände ersetzen (Kredit- und ec-karten, Schlüssel, Ausweise) Technologie: Authentifizierung über SIM-Karten Telefonkunden werden in einem Mobilfunknetz unabhängig von ihrem Gerät über eine SIM-Karte (Subscriber Identity Module) identifiziert Mögliche Nutzung auch zur Identifikation bei Diensten Noch sicherer: Kombination mit Passwort oder PIN Single Sign-On möglich

49 Anwendungsbeispiel: Kiosk Kiosk besteht aus einem Terminal (normaler PC) Benutzerschnittstelle ist ein Browser Darstellung über JSP + Servlets Zahlung über einen Wallet Service des mob. Gerätes Berger 2003, S. 4

50 Anwendungsbeispiel: Kiosk (2) Berger 2003, S. 4

51 Gerätetypen: Notebooks Notebooks Leistungsfähigkeit vergleichbar mit stationären Computersystemen Tablet-PCs Leistungsfähigkeit wie Notebooks Bedienung ohne Tastatur möglich (Touchscreen) Teilweise sogar keine Tastatur vorhanden Subnotebooks Leistungsfähigkeit ähnlich wie Notebooks, oft aber geringer Kleinere Displays, kleinere Tastaturen Größe und Gewicht reduziert

52 Gerätetypen: PDAs Deutlich kleiner und leichter als Notebooks Weniger leistungsfähig als Notebooks Rechenleistung aktueller Geräte für Multimediaanwendungen und Multitasking ausreichend Bedienung/Eingabe anders als bei Notebooks Stift oder Tastatur + Stift Bedienung einhändig (PDA liegt in der einen Hand, Bedienung mit der anderen) Eigene Betriebsysteme: z.b. Palm-OS, Pocket PC, Windows Mobile 2003, Linux Schnittstellen zur Softwareinstallation und Synchronisation der Daten mit anderen Systemen (z.b. mit PCs) Infrarot, Bluetooth, Kabel Verfügbarkeit Sofort einsatzbereit (kurze bis keine Bootzeit) Nutzung meist nur wenige Sekunden oder bis einige Minuten Akkubetrieb

53 Gerätetypen: Smartphones und Handys Kombination aus PDA und Mobiltelefon Handy um PDA-Funktionen erweitert (z.b. Nokia 6600) Größeres Display, viel Speicher und erweiterbarer Software PDA um Mobilkommunikation erweitert (z.b. T-Mobile MDA III) Kommunikationsschnittstellen und Lautsprecher/Mikrophon zum telefonieren Leistungsfähigkeit mit PDAs vergleichbar, teilweise aber geringer Kleinere Displays (besonders bei Handy-ähnlichen Geräten) Weniger Rechenleistung und Speicherkapazität Bedienung teilweise anders als bei PDAs Typische Handy-Tastatur, selten Touchscreen/Stift

54 Gerätetypen: Wearables Werden direkt am Körper getragen Beide Hände frei Z.B. Armbanduhr, Kette, Schmuckstücke, Jacke/Weste,... Bisher nur Prototypen Fast alle Geräte noch im Forschungsstadium, kaum Geräte in Serienproduktion Leistungsfähigkeit breit gefächert Abhängig vom Basis-Gerät (PDA, Notebook...) Einsatzgebiete Medizinische Überwachung von Patientendaten Überwachung und Speicherung kritischer Daten bei Patienten Militärischer Einsatz (Land Warrior)

55 Gerätetypen: Smartcards & RFIDs Nicht autonom nutzbar keinen eigene Benutzerschnittstelle und keine eigene Stromversorgung Eigener Speicher und eigener Prozessor (mit geringer Rechenleistung) Sehr geringe Speicherkapazität Wenige KB Speicherkapazität Kein expliziter Sekundärspeicher Pico-Datenbanksysteme zur Speicherung der Daten Smartcards: Benutzung in Verbindung mit Kartenterminal Kartenterminal stellt Benutzerschnittstelle und Strom bereit Führen bestimmte Berechnungen durch (z.b. Verschlüsselung) Speichern bestimmte Daten (z.b. Patientendaten) Programmierbar über entsprechende Geräte RFIDs: Benutzung über RFID-Scanner Keine physische Verbindung nötig Stromversorgung über Antenne (Induktion) Read-only vs. writeable Tags Sehr kostengünstig herzustellen (<0.5$) Evtl. Zusatzfunktionen (z.b. Siegel)

56 Ubiquitous Computing: Grundlagen und Anwendungen

57 Gliederung Grundlagen Vision Paradigma (Betriebswirtschaftliche Vision) Technologien Radio Frequency Identification Internet der Dinge Wireless Sensor Networks Weitere Zukunft Anforderungen / Herausforderungen Anwendungsbeispiele

58 Ubiquitous Computing Bedeutung des Begriffs Ubiquitous Existing or being everywhere at the same time Constantly encountered Widespread Omnipresent, allover, universal, constantly available Pervasive to the point of subconscious

59 Ubiquitous Computing Die Vision von Mark Weiser: "The most profound technologies are those that disappear. They weave themselve into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it." "Ubiquitous Computing has its goal in enhancing computer use by making many computers available throughout the physical environment, but making them effectively invisible to the user."

60 Ubiquitous Computing iphone & The Future of Ubiquitous Computing

61 Ubiquitous Computing: Paradigma Computing without Computers Ubiquitous Computing ist das Gegenteil von Virtual Reality! Computer sollen in der Welt der Menschen leben, nicht umgekehrt Was bedarf es hierfür? Viele Sensoren, Ausgabegeräte, Rechner und Netzwerke, die miteinander verbunden sind und Dienste anbieten / nutzen allen Dingen eine "digitale Identität" geben Computer zerfallen zu spezialisierten Smart Devices / Smart Items

62 Wenn Dinge "smart" werden Alltägliche Gegenstände werden mit der Fähigkeit angereichert Informationen zu verarbeiten Cartoon von Jeff MacNelly sie können die Umwelt wahrnehmen sie bekommen ein Gedächtnis sie können ihr Verhalten dem Kontext anpassen sie können miteinander interagieren

63 Ubiquitous Computing Definition Ubiquitous Computing is the dawning era of computing, in which individuals are surrounded by many networked, spontaneously yet tightly cooperating computers, some of them worn or carried, some of them encountered on the move, many of them serving dedicated purposes as part of physical objects, all of them used in an intuitive, hardly noticeable way with limited attention. Quelle: [Handbook of Research on Ubiquitous Computing Technology for Real Time Enterprises]

64 Betriebswirtschaftliche Vision Nächster Schritt in der betrieblichen Informationsverarbeitung Erweiterung des Integrationsbereiches Mehr Aufgaben, die ein Betrieb in einem integrierten Informationssystem ausführt Integration der Realität Vermeidung von Medienbrüchen Digitalisierung des Management-Regelkreises Vollautomatisiert, Echtzeit Steigerung der Datenqualität 4 Dimensionen der Qualität: Zeit, Objekt, Ort, Inhalt

65 Betriebswirtschaftliche Vision (zu) Steigerung der Datenqualität

66 Gliederung Grundlagen Vision Paradigma (Betriebswirtschaftliche Vision) Wegbereitende Technologien Radio Frequency Identification Internet der Dinge Wireless Sensor Networks Weitere Zukunft Anforderungen / Herausforderungen Anwendungsbeispiele

67 Technologie für das Ubiquitous Computing RFID (Radio Frequency Identification) Identifizierung und Lokalisierung von Objekten mittels Radiowellen Objekte tragen Tags (kleine Transponder) inkl. eindeutiger Kennung (ID) Berührungslose, sichtunabhängige Pulk-Erkennung 1cm < Reichweite < 1km Anwendungsgebiete Identifizierung Zutrittskontrolle Produktetikette Diebstahlsicherung Positionsortung etc.

68 Technologie für das Ubiquitous Computing Unterscheidungsmerkmale (u.a.) passive vs. aktive Transponder Energieversorgung Reichweite Größe Preis Smart Item Data on Network vs. Data on Tag Wo liegen die Daten? (De-)zentrale Verwaltung Smart Tags inkl. Sensorik Preis Quelle:

69 Technologie für das Ubiquitous Computing Internet der Dinge Elektronische Vernetzung von (Alltags-)Dingen untereinander Globale Infrastruktur notwendig Anleihen bei existierenden Internet-Technologien Ziele: Objekte tragen mehr als nur eine ID Objekte sollen ihren eigenen Prozessablauf organisieren Objekte sollen mit anderen Objekten interagieren Aber: Sind die Objekte dann intelligent?

70 Internet der Dinge Ubiquitous Computing: The Internet of Things

71 Ubiquitous Computing Ubiquitous Computing: Big Brother's All-Seeing Eye (Part I)

72 Technologie für das Ubiquitous Computing Wireless Sensor Networks Sensoren werden in der Umwelt ausgebracht Vernetzen sich untereinander, bilden ein WSN Nehmen Attribute der Umwelt wahr Datenverarbeitung (teils) im Netzwerk Übermittlung von (aggregierten) Daten an eine Basis-Station Anwendungsgebiete Umgebungs- / Umwelt-Monitoring Einbruchserkennung Buschfeuerwarnung Telemetriedatenerhebung Landwirtschaft Smart Container Quelle:

73 Gliederung Grundlagen Vision Paradigma (Betriebswirtschaftliche Vision) Technologien Radio Frequency Identification Internet der Dinge Wireless Sensor Networks Weitere Zukunft Anforderungen / Herausforderungen Anwendungsbeispiele

74 Anforderungen / Herausforderungen In vielen Bereichen bedarf es weiterer Forschung um UC zu realisieren Hardware / Networking / Mobilität Anwendungen Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit, Interoperabilität Benutzungsschnittstellen / Kognitives Modell Kontextbewusstsein / Resource Discovery / Adaptivität Datenschutz / Sicherheit Das ubiquitäre Dilemma Größere Sensitivität Weniger Schutz Größere Abhängigkeit Weniger Perfektion Mehr Aufdringlichkeit Weniger Aufmerksamkeit Größere Redseligkeit Weniger Durchsatz

75 Zukunftsvisionen Ubiquitous Computing

76 Beispiel: Fahrzeuge am Netz Autos bieten gute Voraussetzungen für den Einsatz von intelligenter Kommunikationselektonik: Gute Stromversorgung Viel Platz Autos sind sowieso teuer Mögliche Dienste Insassenbezogen Unterhaltungsdienste Informations- / Produktivitätsdienste Fahrzeugbezogen Schutzdienste Wartungsdienste Fahrtbezogene Mobilitätsdienste Sicherheitsdienste Stauwarner

77 Beispiel: Project54 Ziel: Erhöhung der Fahrzeugergonomie für Polizeiautos Streifenwagen haben eine Vielzahl an elektronischen Geräten mit jeweils eigener Benutzungsschnittstelle Die Bedienung dieser Geräte während der Fahrt stellt eine erhöhtes Risiko dar (besonders in kritischen Situationen, wie Verfolgungsfahrten).

78 Project54 Lösung: Vernetzung der Geräte mit einheitlicher Schnittstelle (Touch Screen / Sprachsteuerung)

79 Project54

80 Ergebnisse Feldtest mit 6 Wagen der New Hampshire State Police Hard-, Software und Sprachschnittstelle sind brauchbar Spracherkennung erfordert Disziplin (Vokabular, PTT-Taste) System stellte sich als sehr brauchbar heraus Ausweitung auf weitere 460 Streifenwagen Anbindung von PDAs zur Nutzung der Dienste außerhalb des Streifenwagens Relativ billig mit $ $4000

81 Project54

82 Beispiel: ucommerce Vom M-Payment zum U-Payment M-Payment mobiler Zahlungsvorgang, bei dem mind. ein Teilnehmer ein mobiles Gerät besitzt menschliche Interaktion! U-Payment allgegenwärtiges, unsichtbares und in die Umgebung integriertes Bezahlen IBM RFID commercial /watch?v=_xnhl39ud7i

83 Beispiel: Smart Home Intelligente Häuser sollen die Zukunft des Wohnens sein Ziele mehr Zeit, Komfort, Spaß und Sicherheit für die Bewohner effizienter Umgang mit Ressourcen (z.b. Strom, Wasser) Infrastruktur: Überall im Haus sind Sensoren (z.b. Temperatur, Bewegung) verteilt Auch Geräte verfügen über Sensoren, z.t. auch Aktuatoren Haus und Geräte können überwacht und kontrolliert werden manuell, aus der Ferne, von unterwegs, halb-automatisch nach definierten Regeln automatisch, Anpassung an die Bewohner durch Beobachtung und Lernen

84 Beispiel: Smart Home Anwendungsfälle Haus schaltet automatisch Herd, Heizung, Licht aus, wenn Bewohner geht Fernseher nimmt automatisch Spielfilm auf, wenn es an der Tür klingelt Bett überwacht Schlaf, schaltet zum richtigen Zeitpunkt Kaffeemaschine an Musik verfolgt den Bewohner Überwachung d. Gesundheitszustands (älterer) Bewohner, bei Bedarf Notruf Smart Fridge Quelle: /2007/07/future-ubiquitous-computing.html

85 Zusammenfassung Vision des Ubiquitous Computing Computer durchdringen unseren Alltag Computer werden unsichtbar ( Computing without Computers ) Computer unterstützen uns durch eigene Wahrnehmung, proaktives Handeln und Kooperation untereinander Wegbereitende Technologien Mobile Computing RFID Internet der Dinge Wireless Sensor Networks Anwendungsbeispiele Project 54, ucommerce, Smart Homes

86 Diskussion Im UbiComp-Zeitalter werden alle Dinge intelligent, d.h. Sie nehmen ihren Kontext wahr Sie können eigene Schlussfolgerungen ziehen Sie kooperieren untereinander Sie passen sich an die Bedürfnisse des Benutzers an Führt das zu mehr Komplexität? Wollen wir mehr Komplexität? Was könnten wir gegen mehr Komplexität unternehmen?

87 ? Fragen?