Das Nimbus Projekt
  

Projektbeschreibung

• Ein einzelnes System zur Positionsbestimmung ist häufig fest, ohne Möglichkeit der späteren Änderung, in die Anwendung integriert. Anwendungen können daher auf Änderungen auf dem Gebiet der Positionsbestimmung nur schwer reagieren. Günstiger wäre eine vollständige Trennung von Anwendung und Positionsbestimmung.
• Die Positionsangaben durch die Positionierungssysteme sind in der Rohform für die Anwendung häufig ungeeignet. So ist eine Anwendung neben den reinen Koordinaten oft an Informationen über den aktuellen Standort interessiert. Häufig werden solche Informationen jedoch nicht zur Verfügung gestellt oder aufwändig durch die Anwendung selbst generiert.
• Viele wiederkehrende Operationen mit Ortsbezug werden noch innerhalb der Anwendung kodiert. Hier wäre eine Plattform sinnvoll, die der Anwendung einen Satz von Standard-Operationen zur Verfügung stellt.
• Dezentral vorliegende Informationen über Orte werden häufig noch zentral gespeichert, obwohl solche Lösungen schwer zu administrieren sind und schlecht skalieren.

Nimbus – eine Plattform für ortsbewusste Anwendungen

• Es wird eine geeignete Auswahl unter den verfügbaren Positionsbestimmungssystemen getroffen. Liegen nur Positionsdaten mit lokalem Gültigkeitsbereich vor, werden diese zusätzlich in eine global gültige Repräsentation umgewandelt. Positionsdaten werden schließlich mit von der Anwendung vorgegebenen geodätischen Eigenschaften (z.B. in ebenen oder ellipsoidischen Koordinaten) zur Verfügung gestellt.
• Es werden so genannte semantische Positionen bereitgestellt (Positionen mit Bedeutung für Mensch oder Anwendung, z.B. "Campus der Fernuniversität"). Neben einer Liste von semantischen Positionsnamen (nach einem vordefinierten Namensschema) werden auch Meta-Informationen über den Ort angeboten. So wird beispielsweise die aktuelle Position in Klassen wie "Wald", "Parkplatz" oder "Gebäude" eingeteilt. Neben Informationen über den Ort werden auch Informationen über die nähere Umgebung in einem von der Anwendung definierten Radius bereitgestellt. Hierdurch können Suchanfragen der Art "Welche Hotels liegen im Umkreis von 5 km?" bearbeitet werden.
• Die Anwendung kann zusätzlich ortsbezogene Standard-Dienste wie Trigger-Dienste oder das Geocasting nutzen.

Die Basisschicht umfasst die Anbindung an die Positionsbestimmung, die Dienst-Infrastruktur LSI und das Positionsmodell.

• Durch die Anbindungskomponente durch die Virtuelle Positionsbestimmung können Positionsbestimmungssysteme später verändert und hinzugefügt werden, ohne dass die aufsetzenden Komponenten modifiziert werden müssen. Erreicht wird dies über Treiber, die wie in Betriebssystemen die verwendete Hardware abstrahieren.
• Das Positionsmodell stellt einen Formalismus zur Instanziierung der Positionsdaten zur Verfügung, die später in der Plattform gespeichert werden. Grundobjekte sind dabei die Domänen, die im Wesentlichen aus der semantischen Positionsbezeichnung gemäß einem vorgegebenen Namensschema und der entsprechenden physikalischen Ausdehnung bestehen. Das Positionsmodell definiert losgelöst von der späteren Speicherung den Zusammenhang zwischen den einzelnen Domänen anhand der Beziehungen Assocation und Relation (siehe folgende Abbildung). Inhaltlich zusammenhängende Domänen werden zu Hierarchien zusammengefasst. Um zwischen verschiedenen Koordinatensystemen umzurechnen und notwendige Polygonoperationen effizient durchzuführen, steht eine Bibliothek mit Geometrie- und Geodäsie-Funktionen zur Verfügung.
  

• Die Dienstinfrastruktur LSI besteht aus einem selbstorganisierenden Verbund von so genannten Location Servern, die jeweils einen bestimmten Anteil der verfügbaren Positionsdaten verwalten. Die folgende Abbildung zeigt, wie das Positionsmodell und die Infrastruktur zusammenhängen. Die Infrastruktur speichert Domänen dezentral: ein Location Server ist immer für eine komplette Sub-Hierarchie verantwortlich bis zu den Domänen, die wiederum durch eigene Location Server repräsentiert werden. Die logischen Beziehungen zwischen Domänen werden dabei auf die entsprechenden Location Server übertragen. Neben den Location Servern stellt die Infrastruktur so genannte Mapping Server zur Verfügung, die jeweils einen physikalischen Bereich mit den dort eingesetzten Positionsbestimmungssystemen betreuen und insbesondere die Umrechnung von lokalen in globale Positionen vornehmen.

Die Service-Schicht umfasst Service-Primitive, die durch die Anwendung direkt angesprochen werden können.

• Die zwei Komponenten zur Positionsauflösung dienen der Erweiterung von Positionsinformationen. Es wird eine flächendeckende Versorgung von semantischen Positionen zur Verfügung gestellt, auch wenn diese durch die Positionsbestimmungssysteme selbst nicht ermittelt werden können. Zusätzlich werden Metadaten zu den Positionen bereitgestellt.
• Die Komponente Geocast erlaubt, Netzwerknachrichten an eine Gruppe mobiler Benutzer zu versenden, die eine bestimmte Position einnehmen. So können beispielsweise mit einer einzelnen Operation Nachrichten an alle Personen auf dem Campus versendet werden.
• Durch Trigger-Dienste kann die Anwendung informiert werden, wenn ein bestimmtes positionsrelevantes Ereignis eintritt. So kann beispielsweise die Anwendung informiert werden, wenn der mobile Benutzer den Campus verlässt oder betritt.

• Es wurde ein Indoor-Positionsbestimmungssystem PalmSpot entwickelt.
• Es wurde eine Simulationsumgebung für Positionsbestimmungssysteme entwickelt.
• Es wurden Werkzeuge entwickelt, um Geodaten aufzubereiten.

Nimbus Papiere

Jörg Roth: The Distributed Location Resolution Problem and its Efficient Solution IADIS International Conference Applied Computing 2006, San Sebastian (Spanien), 25.-28. Feb. 2006, 3-10

Jörg Roth: The Role of Semantic Locations for Mobile Information Access Mobiles Informationsmanagement und seine Anwendungen, 22. Sept. 2005, Bonn, Proceedings der 35. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik, Band 2, 538-542

Jörg Roth: A Decentralized Location Service Providing Semantic Locations Informatik Bericht 323, Habilitationsschrift, Fernuniversität Hagen, Jan. 2005

Thomas Hadig, Jörg Roth: Accessing Location and Proximity Information in a Decentralized Environment International Conference on E-Business und Telecommunication Networks (ICETE 2004), Setúbal (Portugal), 25.-28. Aug. 2004, Vol. 1, 88-95

Jörg Roth: Novel Architectures for Location-based Services Annual Meeting for Information Technology & Computer Science, 7. Juli 2004, Stuttgart, 5-8

Thomas Hadig, Jörg Roth: Proximity Services with the Nimbus Framework IADIS International Conference Applied Computing 2004, Lissabon, Portugal, 23.-26. März 2004, IADIS Press, 437-444

Jörg Roth: Flexible Positioning for Location-based Services IADIS International Journal of WWW/Internet, Vol. I, Nr. 2, 18-32 (ausgewähltes und signifikant erweitertes Papier der e-Society 2003)

Jörg Roth: Accessing Location Data in Mobile Environments - the Nimbus Location Model Mobile HCI 03 Workshop on Mobile and Ubiquitous Information Access, Udine, Italien, 8. Sept. 2003, LNCS 2954, Springer-Verlag, 256-270

Jörg Roth: Semantic Geocast Using a Self-Organizing Infrastructure Innovative Internet Community Systems (I2CS), Leipzig, 19.-21. Juni 2003, Springer LNCS 2877, 216-228

Jörg Roth: Flexible Positioning for Location-based Services IADIS International Conference e-Society, Lissabon, Portugal, 3.-6. Juni 2003, Vol. I, IADIS Press, 296-304

Jörg Roth: Context-aware Web Applications Using the PinPoint Infrastructure IADIS International Conference WWW/Internet 2002, Lissabon, Portugal, 13.-15. Nov. 2002, IADIS Press, 3-10

Jörg Roth: A Communication Middleware for Mobile and Ad-hoc Scenarios International Conference on Internet Computing (IC'02), 24.-27. Juni 2002, Las Vegas (USA), Vol. I, 77-84