Seminar "Komponentenbasierte, kontextbezogene eHome-Systeme"

Dozent

Prof. Dr.-Ing. M. Nagl

+49/241/80-21301

nagl@i3.informatik.rwth-aachen.de

Betreuende Assistenten

Dipl.-Inform. Ibrahim Armac	Dipl.-Inform. Daniel Retkowitz	Dipl.-Inform. Cem Mengi
+49/241/80-21317	+49/241/80-21317	+49/241/80-21313
armac@i3.informatik.rwth-aachen.de	retkowitz@i3.informatik.rwth-aachen.de	mengi@i3.informatik.rwth-aachen.de

Überblick

eHome-Systeme ermöglichen das "intelligente Zuhause". Durch Vernetzen der Gebäudeelektronik und der vorhandenen Geräte können übergreifende Funktionalitäten realisiert werden. Anwendungsbereiche sind Multimedia und Entertainment, medizinische Überwachung und altengerechtes Wohnen, Energie-sparen sowie Sicherheitsdienste. Das automatisierte Zuhause klingt heute noch nach Science Fiction, es wird jedoch einen entscheidenden Einfluss auf das Wohnen der Zukunft haben. Unser Fokus am Lehr-stuhl für Informatik 3 liegt auf der Entwicklung von Software zur Realisierung von eHome-Systemen.

Themenbereiche des Seminars:

• Komponentenarchitekturen
• Agentenbasierte Ansätze
• Schnittstellen von Softwarekomponenten
• Interaktion und Kommunikation von Komponenten
• Dynamische Komposition
• Kontexte mobiler eHome-Dienste
• Personalisierung von eHome-Diensten
• Kontexterfassung

Termine

Das Seminar findet als Blockseminar am Ende des Sommersemesters statt!

Bis 03.08.2007	Einarbeitung der Kritik aus dem Blockseminar
25.07.2007, 09:00 Uhr, Seminarraum i3	Blockseminar
24.07.2007, 09:00 Uhr, Seminarraum i3	Blockseminar
23.07.2007, 09:00 Uhr, Seminarraum i3	Blockseminar
Bis 13.07.2007	Probevortrag
Bis 06.07.2007	Präsentationsfolien
Bis 22.06.2007	Ausarbeitung (final)
Bis 15.06.2007	Präsentationsskizze
Bis 18.05.2007	Vollständige Ausarbeitung
Bis 27.04.2007	Ein Kapitel und Stichwörter vom Rest
Bis 20.04.2007	Themenvorstellung (1-2 Folien)
Bis 13.04.2007	Gliederung und Literaturnotizen
Bis 30.03.2007	Themenvergabe
22.03.2007, 10:00 Uhr, Seminarraum i3	Vorbesprechung
08.01. - 19.01.2007	Online-Anmeldung zu Seminaren und Praktika
10.01.2007, 10:00 Uhr, Seminarraum i3	Informationsveranstaltung

Voraussetzungen

Das Seminar "Komponentenbasierte, kontextbezogene eHome-Systeme" wird als praktisches Seminar für das Hauptstudium im Sommersemester 2007 angeboten. Zulassungsvoraussetzung ist das abgeschlossene Vordiplom. Kenntnisse der Vorlesungen "Einführung in die Softwaretechnik" (Prof. Nagl) oder "Modellierung von Software-Architekturen" (Prof. Nagl) sind hilfreich.

Informationsveranstaltung

Am 10.01.2007, 10:00 Uhr bieten wir eine Informationsveranstaltung zum Seminar im Seminarraum des i3 an. Dort werden die zu behandelnden Themen genauer vorgestellt und es können Fragen zum Seminar, zu den Themen oder zum Ablauf geklärt werden. Natürlich können auch außerhalb dieser Informationsveranstaltung Fragen an uns gerichtet werden.

Vorbesprechung

Die Vorbesprechung findet zu einem noch zu bestimmenden Zeitpunkt Ende März 2007 im Seminarraum des i3 statt. Der Seminarraum befindet sich im Gebäude E1, 3. Stock, Raumnummer 4312.

Vorlagen

Vorlagen für die Ausarbeitung und die Präsentation können ab dem Sommersemester vom BSCW-Server heruntergeladen werden.

BSCW-Server

http://merkur.informatik.rwth-aachen.de/bscw/bscw.cgi

Themen

1	Aktuelle Forschung im Bereich kontextbezogener eHome-Systeme
2	Gateway Architekturen für intelligente Fahrzeuge
3	Context Toolkit & Aware Home
4	Kontextbezogenheit im Nexus-Projekt
5	OSGi-basierte Infrastrukturen für kontextbasierte Dienste
6	Kontextbezogenheit und Mobilität im Gaia-Projekt
7	Sicherstellung persönlicher Daten in eHome-Umgebungen
8	Rollenbasierte Zugriffskontrolle in intelligenten Umgebungen
9	Benutzermodellierung in intelligenten Umgebungen
10	Komponentenarchitekturen
11	Agentenbasierte Ansätze
12	Semantische Webservices und SOA
13	Verhaltensbasierte Dienstkomposition
14	Ontologiebasierte Dienstkomposition
15	Design by Contract
16	Adaption von Dienstkomponenten

Themenbeschreibung

Thema 1: Aktuelle Forschung im Bereich kontextbezogener eHome-Systeme

Betreuer: Cem Mengi, Bearbeiter: Philipp Wolters

In dieser Arbeit soll ein Überblick über aktuelle Forschungsprojekte im Bereich von eHome-Systemen untersucht werden. Dabei sollen die spezifischen und gemeinsamen Konzepte der Projekte ausgearbeitet werden.

• A Survey of Research on Context-Aware Homes, S. Meyer, A. Rakotonirainy
• Smar Home Research, Jiang, Liu, Yang

Thema 2: Gateway -rchitekturen für intelligente Fahrzeuge

Betreuer: Cem Mengi, Bearbeiter: David Boymanns

In dieser Arbeit soll herausgearbeitet werden, welche Gateway-Architekturen für die Entwicklung von intelligenten Fahrzeugen verwendet werden können. Ferner soll untersucht werden, inwiefern es möglich ist, eHomes mit solchen Fahrzeugen zu kombinieren. Unterschiede zwischen eHomes und Fahrzeugen sollen ebenfalls ausgearbeitet werden.

• OSGi-based Service Gateway Architecture for Intelligent Automobiles, Li, Wang, He, Li,

Thema 3: Context Toolkit & Aware Home

Betreuer: Ibrahim Armac, Bearbeiter: Robert Hochstrat

In dieser Arbeit wird das "Context Toolkit" vorgestellt, eine Softwareinfrastruktur zur Unterstützung der Entwicklung kontextbezogener Dienste. Als Testumgebung dient das "Aware Home" an der Georgia Tech.

• A Conceptual Framework and a Toolkit for Supporting the Rapid Prototyping of Context-Aware Applications, Anind K. Dey, Gregory D. Abowd, Daniel Salber
• A Context-Based Infrastructure for Smart Environments, Anind K. Dey, Gregory D. Abowd, Daniel Salber

Thema 4: Kontextbezogenheit im Nexus-Projekt

Betreuer: Ibrahim Armac, Bearbeiter: Armin Jäger

Nexus is ein SFB-Projekt an der Universität. In dieser Arbeit soll ein Überblick gegeben werden. Insbesondere ist das Konzept der Kontextbezogenheit im Nexus-Projekt von interesse.

• Benefits of Context Models in Smart Environments, Daniela Nicklas, Susanne Bürklen, Tobias Drosdol, Nicola Hönle
• ContextCube - Providing Context Information Ubiquitously, Martin Bauer, Christian Becker, Jörg Hähner, Gregor Schiele

Thema 5: OSGi-basierte Infrastrukturen für kontextbasierte Dienste

Betreuer: Ibrahim Armac, Bearbeiter: Negah Nabbi

OSGi ist ein Komponentenrahmenwerk, das insbesondere in eHome-Systemen Einsatz findet. In dieser Arbeit sollen Ansätze beschrieben werden, die die Entwicklung kontextbezogener Dienste unterstützen.

• Toward an OSGi-Based Infrastructure for Context-Aware Applications, Tao Gu, Hung Keng Pung, Da Qing Zhang

Thema 6: Kontextbezogenheit und Mobilität im Gaia-Projekt

Betreuer: Ibrahim Armac, Bearbeiter: Hu Zheng

In dieser Arbeit soll das Gaia-Projekt vorgestellt werden. Es führt eine Erweiterung des MVC-Prinzips für verteilte Systeme (intelligente Umgebungen) ein. Ferner ist die Benutzerzentrierte Sicht mit Kontextbezogenheit von Interesse. Damit bietet Gaia eine Unterstützung der Benutzermobilität in Umgebungen.

• Gaia: A Middleware Infrastructure to Enable Active Spaces, Revised Paper #20 (2nd Revision), Manuel Román, Christopher Hess, Renato Cerqueira et al.

Thema 7: Sicherstellung persönlicher Daten in eHome-Umgebungen

Betreuer: Ibrahim Armac, Bearbeiter: Michael Mussil

In dieser Arbeit wird ein OSGi-basierter Ansatz vorgestellt, den Zugriff auf Profildaten in eHome-Umgebungen nur für Autorisierte Subjekte zulässt. Dazu werden unter anderem verschiedene Authentifizierungsmethoden für verschiedene Sicherheitslevel verwendet.

• Securing Personal Data in Smart Home Environments, Robbie Schaefer, Max Ziegler, Wolfgang Mueller

Thema 8: Rollenbasierte Zugriffskontrolle in intelligenten Umgebungen

Betreuer: Ibrahim Armac, Bearbeiter: Sebastian Bitzen

In dieser Arbeit soll ein auf "Context Toolkit" basierender Ansatzt vorgestellt werden, der ein Zugriffskontrollmodell auf Kontext und Dienste basierend auf Umgebungsrollen einführt. Mit Hilfe von Sicherheitspolicies wird die Zugriffskontrolle realisiert.

• Securing Context-Aware Applications Using Environment Roles, Michael J. Covington, Wende Long , Srividhya Srinivasan et al.

Thema 9: Benutzermodellierung in intelligenten Umgebungen

Betreuer: Ibrahim Armac, Bearbeiter: Antonio Navarro Perez

In dieser Arbeit soll ein Ansatz zur Benutzermodellierung vorgestellt werden, der speziell für intelligente Umgebungen wie für eHomes entwickelt wurde. Dadurch wird die Personalisierung der aktuellen Umgebung eines Benutzers unterstützt.

• Consistent Modelling of Users, Devices and Environments in a Ubiquitous Computing Environment, Michael J. Covington, Wende Long , Srividhya Srinivasan et al.

Thema 10: Komponentenarchitekturen

Betreuer: Daniel Retkowitz, Bearbeiter: Dennis Kehrig

In dieser Arbeit soll ein Überblick über verschiedene Komponentenarchitekturen und ihre Einsatzmöglichkeiten erarbeitet werden. Insbesondere sollen die Einsatzmöglichkeiten für eHome-Systeme untersucht werden.

• A Survey of Software Component Models, Kung-Kiu Lau, Zheng Wang

Thema 11: Agentenbasierte Ansätze

Betreuer: Daniel Retkowitz, Bearbeiter: Simona Cristina Pricope

Softwareagenten sind mobile, autonome, interaktive Softwarekomponenten. Agentensysteme sind daher ein interessanter Ansatz, wenn das Ziel einer automatischen Selbstkonfiguration von eHome-Systemen betrachtet wird.

• MavHome: An Agent-Based Smart Home, Diane J. Cook, Michael Youngblood, Edwin O. Heierman et al.
• Agent Based Web Service Composition In The Context Of A Supply-Chain Based Workflow, Bastin Tony Roy Savarimuthu, Maryam Purvis, Martin Purvis
• Agent-Based Web Service Composition with JADE and JXTA, Shenghua Liu, Peep Küngas, Mihhail Matskin

Thema 12: Semantische Webservices und SOA

Betreuer: Daniel Retkowitz, Bearbeiter: Maja Wendenburg

Serviceorientierte Architekturen werden häufig mittels Webservices realisiert. Speziell für die Anwendung in eHome-Systemen und die damit verbundenen Problemstellungen gibt es eine Reihe von Webservice-Sprachen und Erweiterungen zur Semantikbeschreibung.

• Semantische Beschreibung von Web Services, Axel Polleres, Holger Lausen, Rubén Lara
• Komposition, Choreograhpie und Orchestrierung von Web Services – Ein Überblick, Manfred Reichert, Dietmar Stoll

Thema 13: Verhaltensbasierte Dienstkomposition

Betreuer: Daniel Retkowitz, Bearbeiter: Monika Pienkos

Die Komposition von Softwarekomponenten zur Laufzeit ist insbesondere für eHome-Systeme eine entscheidende Voraussetzung. Um passende Dienste für die Komposition zu identifizieren kann auf Spezifikationen des Dienstverhaltens zurückgegriffen werden.

• Ad Hoc Composition of User Tasks in Pervasive Computing Environments, Sonia Ben Mokhtar, Nikolaos Georgantas, Valérie Issarny
• Flexible Composition of Smart Device Services, Mathieu Vallée, Fano Ramparany, Laurent Vercouter

Thema 14: Ontologiebasierte Dienstkomposition

Betreuer: Daniel Retkowitz, Bearbeiter: Borys Gendler

Eine Ontologie ist eine explizite Spezifikationen einer Konzeptualisierung. Mit Hilfe von Ontologien kann die Semantik der Funktionalitäten von Diensten beschrieben werden, um diese Informationen später bei der Komposition zu verwenden.

• Trading Services in Ontology-driven Markets, Steffen Lamparter, Björn Schnizler
• DODO: A Mechanism Helping to Dynamically Construct Domain Ontologies for Services Integration, Chen Liu, Wanghu Chen, Yanbo Han

Thema 15: Design by Contract

Betreuer: Daniel Retkowitz, Bearbeiter: Fehmi Karanfil

Durch Spezifikation von Kontrakten können Fehler beim Zusammenspiel von Softwarekomponenten vermieden werden. Dazu werden Vor- und Nachbedingen festgelegt, mit deren Hilfe „Verträge“ zwischen Komponenten geschlossen werden. Diese legen fest, unter welchen Voraussetzungen ein bestimmtes Ergebnis garantiert werden kann.

• Applying „Design by Contract“, Bertrand Meyer
• Modellbasierte Entwicklung von Web Services mit Design by Contract, Gregor Engels, Marc Lohmann, Stefan Sauer

Thema 16: Adaption von Dienstkomponenten

Betreuer: Daniel Retkowitz, Bearbeiter: Markus Plum

Dienste werden von unterschiedlichen Herstellern und Entwicklern implementiert. Ihr späteres Zusammenspiel ist zur Entwicklungszeit nicht bekannt und sie können daher nicht im voraus aufeinander abgestimmt werden. Um diese Heterogenität zu überwinden, werden Techniken zur Adaption benötigt.

• Towards an Engineering Approach to Component Adaptation, Steffen Becker, Antonio Brogi, Ian Gorton, et al.
• MaDcAr: an Abstract Model for Dynamic and Automatic (Re-)Assembling of Component-Based Applications, Guillaume Grondin, Noury Bouraqadi, Laurent Vercouter

Thema 18: Interaktion und Kommunikation von Komponenten

Betreuer: Daniel Retkowitz, Bearbeiter: Sebastian Michels

Bei der Komposition von Softwarekomponenten muss sichergestellt werden, dass die Interaktion und Kommunikation zwischen den verbundenen Komponenten zur Laufzeit reibungslos funktioniert.

• Connection: An Inter-Component Communication Paradigm For Configurable Distributed Systems, Victor W. Mak
• Exogenous Connectors for Software Components, Kung-Kiu Lau, Perla Velasco Elizondo, Zheng Wang
• Towards Encapsulating Data in Component-Based Software Systems, Kung-Kiu Lau and Faris M. Taweel