Verbesserung der Kontexterkennung in Ubiquitären Informationsumgebungen

Zimmer, Tobias, H.

Ziel dieser Arbeit ist es, kontextverarbeitende Anwendungen einer ubiquitären Informationsumgebung, systematisch umzustrukturieren und zu erweitern, so dass eine signifikante Verbesserung in der Erkennung von Kontexten erreicht werden kann. Dazu wurde das Konzept des systematischen Kontextmanagements eingeführt, das eine neue Schicht innerhalb kontextverarbeitender Systeme bildet. Voraussetzung für effiziente Qualitätssicherungsmechanismen ist eine systematische und formale Ausgestaltung der Repräsentation, Verarbeitung und Kommunikation von Kontexten. Ein solches formales Modell einer ubiquitären Informationsumgebung wurde hier eingeführt. Es bildet die Grundlage des Qualitätsmanagements für Kontexte. Der zentrale Beitrag dieser Arbeit ist ein Qualitätsmanagementsystem für Kontexte auf der Basis von Kontextattributen. Attribute sind dabei allgemeine Eigenschaften von Kontextdaten, welche von der semantischen Bedeutung, die Kontexte für die Anwendungen einer ubiquitären Informationsumgebung haben, unabhängig sind. Das vorgestellte Modell definiert vier solche Attribute: das Kontextalter, die räumliche Herkunft des Kontextes, die Verlässlichkeit der Kontextinformation und die informationelle Abhängigkeit von Kontexten. Für jedes dieser Attribute werden konkrete Algorithmen und Verfahren eingeführt, welche die quantitative Beurteilung der Qualität einer Kontextinformation erlauben. Diese werden innerhalb der neu eingeführten Kontextmanagementschicht in einem Qualitätsfilter umgesetzt. Durch die Filterkomponente erhalten alle Artefakte die Möglichkeit, dynamisch die eingehenden Kontexte auf der Basis ihrer Qualitätsmaße zu filtern und so ihre eigene Dienstqualität zu verbessern. Im Ergebnis konnte, durch das hier vorgestellte Kontextmanagementsystem, eine Verbesserung der Erkennungsrate von Artefakten einer ubiquitären Informationsumgebung um bis zu 48% nachgewiesen werden.

The goal of this work was to gain a significant improvement of context recognition rates of applications in ubiquitous computing environments by systematically restructuring and enhancing them. To reach this goal the concept of "Systematic Context Management" was introduced that forms a new processing layer in context sensitive systems. Systematic and formal definitions of context representation, context processing and context communication are required to build efficient quality management mechanisms. Such a formal model of a ubiquitous computing environment is introduced in this thesis. It represents the basis of a quality management system for context data. The central contribution of this work is a quality management system for contexts on basis of Context Attributes. Context Attributes are general attributes of context data that are independent from the semantically meaning of the context for an application in a ubiquitous computing environment. The presented model defines four Context Attributes: context age, spatial origin of contexts, context reliability and informational interdependence of contexts. For each of these attributes concrete algorithms and methods have been developed that allow for the quantitative assessment of context quality. These algorithms and methods are implemented in a quality-filter that is part of the newly introduced context management layer. With this filter component artefacts gain the ability to dynamically filter contexts on basis of their quality allowing for an improvement of the service quality of those artefacts. As a result of this work, it was possible to prove that by the introduction of the context management system developed in this thesis, the context recognition rate of artefacts in a ubiquitous computing environment can be improved by up to 48%.

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Zimmer, Tobias, H.: Verbesserung der Kontexterkennung in Ubiquitären Informationsumgebungen. 2007.

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