Application Coordination in Pervasive Systems


Majuntke, Verena


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URL: https://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/33032
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-330321
Document Type: Doctoral dissertation
Year of publication: 2012
Place of publication: Mannheim
University: Universität Mannheim
Evaluator: Becker, Christian
Date of oral examination: 28 November 2012
Publication language: English
Institution: Business School > Wirtschaftsinformatik II (Becker)
Subject: 004 Computer science, internet
Subject headings (SWD): Verteiltes System , Ubiquitous Computing
Keywords (English): Pervasive Systems , Pervasive Applications , Application Coordination , Coordination Framework , Interferences , Distributed Systems
Abstract: Our future environment will be managed by a multitude of different pervasive systems. A pervasive system consists of users and devices which cooperate to provide functionality to the users. The provision of functionality is realized by pervasive applications. A major characteristic of pervasive applications is their context-interactivity. On one hand, pervasive applications are context-aware and can adapt themselves to changing context. This ability enables them to provide their functionality in different configurations. On the other hand, pervasive applications have the ability to influence and change the context themselves. A context change can be caused implicitly as a side effect of employed resources or explicitly through the use of actuators. Due to the context-interactivity, problems are likely to occur when two or more applications are executed in the same physical space. Since applications share a common context and interact with it, they can have a direct impact on each other. The described problem is defined as an interference in this thesis. An interference is an application-produced context that impairs the functionality provision of another application. To manage interferences in pervasive systems, a coordination framework is presented. The framework detects interferences using a context model and information about how applications interact with the shared context. The resolution of an interference is achieved through a coordinated application adaptation. The idea is based on the assumption that an alternative application configuration may yield a different context interaction. Thus, the framework determines a configuration for each application such that the context interactions do not interfere. Once a configuration is found for each application, the framework instructs applications to instantiate the selected configuration, resolving the interference. The framework is unique due to three design decisions. At first, the framework is realized as a cross-system coordination layer in order to allow an integration of arbitrary systems. Secondly, the integration of applications can be achieved through the extension of existing systems while preserving their system characteristics. Thirdly, the framework supports a generic interface to integrate arbitrary resolution strategies in order to allow the customization of the framework to the needs of different pervasive systems. The thesis introduces the theoretical concepts of the framework, presents a prototypical implementation and evaluates the prototype and its implemented concepts through extensive measurements.
Translation of the title: Anwendungskoordination in ubiquitären Rechnersystemen (German)
Translation of the abstract: Unsere zukünftige Umgebung wird von einer Vielzahl von ubiquitären Rechnersystemen verwaltet werden. Ein solches System besteht aus Benutzern und Geräten, die miteinander kooperieren und ihren Benutzern Funktionalität zur Verfügung stellen. Die Bereitstellung von Funktionalität wird durch sogenannte pervasive Anwendungen realisiert. Ein wesentliche Eigenschaft pervasiver Anwendung ist ihre Kontextinteraktivität. Zum einen sind pervasive Anwendungen kontextbewusst und können sich an sich verändernden Kontext anpassen. Eine Kontextänderung kann implizit als ein Seiteneffekt genutzer Ressourcen oder explizit durch die Nutzung entsprechender Aktuatoren geschehen. Aufgrund der Kontextinteraktivität können jedoch Problem entstehen, wenn zwei oder mehrere Anwendungen in derselben physischen Umgebung ausgeführt werden. Daher dass Anwendungen sich einen gemeinsamen Kontext teilen und mit diesem interagieren können sie sich direkt gegenseitig beeinflussen. Das beschriebene Problem wird im Rahmen dieser Arbeit als Interferenz definiert. Eine Interferenz ist ein von einer Anwendung verursachter Kontext, der die Funktionalitätsbereitstellung einer anderen Anwendung beeinträchtigt. Um Interferenzen in ubiquitären Rechnersystem zu bewältigen, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Koordinationsrahmenwerk präsentiert. Das Rahmenwerk erkennt Interferenzen auf Basis eines Kontextmodells und Informationen darüber, wie Anwendunge mit dem gemeinsamen Kontext interagieren. Die Auflösung einer Interferenz wird durch eine koordinierte Anwendungsadaption erreicht. Die Idee basiert auf der Annahme, dass alternative Anwendungskonfigurationen andere Kontextinteraktionen mit sich bringen. Dementsprechend bestimmt das Rahmenwerk für jede Anwendung eine Konfiguration, so dass die Kontextinteraktionen nicht interferieren. Sobald eine Konfiguratione für jede Anwendung gefunden wurde, instruiert das Rahmenwerk die Anwendungen, die gewählte Konfiguration zu instantiieren und somit die Interferenz aufzulösen. Das Rahmenwerk ist aufgrund dreier Designentscheidungen einzigartig. Zunächst ist das Rahmenwerk als systemübergreifende Koordinationsschicht realisiert, welches die Integration beliebiger System ermöglicht. Des Weiteren wird die Anwendungsintegration durch die Erweiterung eines bestehenden Systems ermöglicht, wobei systemspezifische Charakteristika unverändert bleiben. Schließlich unterstützt das Rahmenwerk eine generische Schnittstelle, um beliebige Auflösungsstrategien zu integrieren. Dies ermöglicht die Anpassung des Rahmenwerks an die Anforderungen unterschiedlicher ubiquitärer Rechnersysteme. Die Dissertation führt die theoretischen Konzepte des Rahmenwerks ein, präsentiert eine prototypische Implementierung und evaluiert den Prototyp und die damit verbundenen Konzepte anhand von umfangreichen Evaluationen. (German)

Das Dokument wird vom Publikationsserver der Universitätsbibliothek Mannheim bereitgestellt.




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Majuntke, Verena (2012) Application Coordination in Pervasive Systems. Open Access Mannheim [Doctoral dissertation]
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