Dissertation DIS-2007-12

Bibliograph.
Daten
Schwarz, Thomas: Verarbeitung ortsbezogener Anfragen in lose gekoppelten, föderierten Systemen : Konzeption, Realisierung, Bewertung.
Universität Stuttgart, Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik, Dissertation (2007).
209 Seiten, deutsch.
CR-Klassif.H.2.8 (Database Applications)
H.2.4 (Database Management Systems)
KeywordsFöderiertes System, Datenintegration, Räumliches Datenbanksystem, Geoinformationssystem, Standortbezogener Dienst, Kontextbezogenes System
Kurzfassung

Ortsbezogene Anwendungen nutzen die geographische Position des Benutzers, um ihm darauf maßgeschneiderte Informationen anzuzeigen. Sie gelangen an diese Informationen mittels ortsbezogener Anfragen, die sie an einen Datenanbieter stellen. In dieser Arbeit tritt an die Stelle eines einzelnen Datenanbieters nun eine Integrationsmiddleware, welche die räumlichen Daten und die Kontextdaten vieler einzelner Datenanbieter föderiert, so dass daraus ein einziges umfassendes Modell der Umgebung des Benutzers entsteht. Die Verteilung der Daten auf viele Datenanbieter bleibt dabei für die Anwendungen transparent, so dass für die Anwendungen der Eindruck bestehen bleibt, als kämen die Daten von einem einzelnen Datenanbieter. Dadurch können flexibel und effizient verschiedenste ortsbezogene Anwendungen unterstützt werden. Ebenso können Anwendungen von neuen Datenanbietern profitieren ohne dass sie angepasst werden müssen. Die Datenanbieter sind dabei lose gekoppelt, das heißt, sie sind autonom und können sich nach Belieben in das Gesamtsystem ein- und ausklinken. Ein Datenanbieter geht keine Verpflichtung ein, Daten liefern zu müssen. Auch können Datenanbieter ihre eigenen Daten jederzeit aktualisieren oder ergänzen.

Diese Arbeit entstand im Rahmen der Forschergruppe Nexus und des Sonderforschungsbereichs 627 "Umgebungsmodelle für mobile, kontextbezogene Systeme", wobei sich die vorliegende Arbeit auf die Konzeption und Umsetzung der Integrationsmiddleware des Nexus-Systems konzentriert. Die wichtigste Charakteristik ist dabei die Offenheit des Systems für neue Daten und Datenanbieter.

Die Arbeit untersucht dabei zum einen, wie eine solche Integrationsmiddleware in einem solchen Umfeld prinzipiell funktioniert, und wie dabei die Besonderheiten der Anwendungsdomäne zu deren Vereinfachung ausgenutzt werden können. Zum anderen werden Techniken entwickelt, welche die Charakteristika der Anwendungsdomäne der ortsbezogenen Anwendungen ausnutzen, um die Effizienz der Integrationsmiddleware zu steigern.

Die Basisarchitektur der Integrationsmiddleware setzt sich aus einer Föderationskomponente und einem Verzeichnisdienst zusammen. Die Föderationskomponente hat dabei die selbe Schnittstelle wie die Datenanbieter, wodurch sich Gebietsanfragen recht einfach verarbeiten lassen. Die automatische Koordinatentransformation kann Geodaten, die in unterschiedlichen Koordinatensystemen vorliegen, beispielsweise weil sie von verschiedenen Datenanbietern stammen, automatisch in ein adäquates gemeinsames Koordinatensystem umrechnen, so dass diese gemeinsam verarbeitet und verglichen werden können. Die Verteilung der Daten auf mehrere Anbieter und deren Zusammenführung in der Integrationsmiddleware verursacht das Phänomen der Mehrfachrepräsentationen, weshalb das Datenmodell Mehrfachattribute unterstützen muss. Die dadurch herbeigeführte Komplexitätssteigerung muss entsprechend in der formalen Definition der Anfragesemantik berücksichtigt werden und führt zu vier paarweise dualen Semantikvarianten.

Des Weiteren werden einige Konzepte vorgestellt, um mittels der Charakteristika der Anwendungsdomäne die Effizienz der Anfrageverarbeitung zu steigern. Um die Vollständigkeit und Korrektheit von Anfrageergebnissen, die Mehrfachrepräsentationen enthalten, garantieren zu können, müssen diese zwingend mit speziellen Relationenobjekten verknüpft sein, damit der hierzu entworfene Algorithmus die Einzelteile bei der Behandlung von Mehrfachrepräsentationen zusammentragen kann. Gegenüber der Garantie freien Verarbeitung von Anfragen können hierbei zusätzliche Interaktionen mit den Datenanbietern notwendig werden.

Der Ortsbezug der Daten und Anfragen wird bei der Verarbeitung föderierter Nachbarschaftsanfragen ausgenutzt. Durch eine iterative Vorgehensweise und eine geschickte Wahl der parallel angefragten Datenanbieter können sowohl die Antwortzeit als auch der Aufwand optimiert werden.

Bei der orts- und typbezogenen Anfrageverarbeitung werden bekannte Indexverfahren geschickt konfiguriert, um eine kombinierte Indexstruktur in den räumlichen Dimensionen und der Typdimension zu erhalten, um so die typischen Anfragen noch effizienter verarbeiten zu können.

Schließlich werden Mechanismen entwickelt, um beliebige domänenspezifische Funktionalitäten in die Anfrageverarbeitung integrieren zu können. Die funktionalitäten können dort zum einen vom direkten Zugriff auf das Umgebungsmodell profitieren. Zum anderen schafft dies die Voraussetzungen, um deren Ergebnisse für andere Anwendungen oder Benutzer wiederverwenden zu können.

Insgesamt werden in dieser Arbeit die Grundprobleme gelöst, wie sich verteilte Umgebungsmodelle lose gekoppelter Datenanbieter föderieren lassen, wie ortsbezogene Anfragen in einem solchen Umfeld verarbeitet werden können, und wie sich der Kontextbezug und weitere Spezifika der Anwendungsdomäne zur Steigerung der Leistung und Effizienz ausnutzen lassen.

Volltext und
andere Links
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Abteilung(en)Universität Stuttgart, Institut für Parallele und Verteilte Systeme, Anwendersoftware
BetreuerMitschang, Bernhard (Prof. Dr.)
Eingabedatum28. November 2013
   Publ. Informatik