Zusammenfassung
In dieser Arbeit werden Schnittstellen für mobile Endgeräte entwickelt, um kontextbezogene Anfragen in ad-hoc Netzwerken (offline Betrieb) sowie per Client-Server Architektur (online Betrieb) umzusetzen. Möglichkeiten der Indexierung und Verbreitung von Index Informationen in Netzwerken werden betrachtet, die in einem Prototyp zum Einsatz kommen, mit deren Hilfe das Echtzeitverhalten der Strategien überprüft werden soll.
Abstract
In this thesis interfaces for mobile terminals will be developed to realize context-referred queries in ad-hoc and client-server networks. Possibilities of indexing and spreading of this index-informations will be discussed. Afer all, a prototype will be developed, to test the real-time behaviour of the strategies.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Aufbau der Arbeit
2 Einordnung der Aufgabenstellung in bestehende Netzwerktopologien
2.1 Private Area Networks
2.2 ad-hoc Netzwerke
2.2.1 Strukturiertheit
2.2.2 Hierarchiegrad
2.2.3 Kopplungsgrad
2.2.4 Ergebnisse
3 Informationsverwaltung
3.1 Indexierung in Datenbanksystemen
3.2 Grundlagen des Information-Retrieval
3.3 Standard Modelle des Information-Retrieval
3.3.1 Das Boolesche Modell
3.3.2 Das Vektorraum Modell
3.3.3 Das Probabilistische Modell
3.4 Informationsangebot durch invertierte Listen und weitere Indexierungsverfahren in PANs
3.4.1 Invertierte Listen
Tries
Patricia Bäume
Präfix Bäume
Index Fabric
3.4.2 Bloomfilter
4 Informationsbeschaffung
4.1 ad-hoc Routing
4.1.1 Anforderungen mobiler ad-hoc Netzwerke
4.1.2 Routing-Verfahren
Link-State
Distance-Vector
Proactive
Reactive
Topologiebasiert
Positionsbasiert
Hybrid
4.1.3 Routing Algorithmen
4.1.4 Replikation
Ziele der Replikation
Replikationsmöglichkeiten
Datentypen
4.1.5 Fazit
4.2 Anfrageverarbeitung kontextbezogener Daten
4.2.1 Positionierungsdienste
4.2.2 Verwaltung von Kontextinformationen in Nutzerprofilen
5 Konzeption eines Prototypen
5.1 Zielsetzung
5.1.1 Grenzen des Tourismusszenarios
5.1.2 Initiierung eines Private Area Networks
5.1.3 Schnittstellen zur offline/online Kommunikation
5.2 IMSY - ein System zum intelligenten Datenaustausch in Private Area Networks
5.2.1 Kernkomponenten von IMSY
5.3 Suche nach- und Pflege von Informationen
5.4 Indexierung von Objekten im IMSY System
5.4.1 Beschreibung der Objekte anhand von Metadaten
5.4.2 invertierte Listen zur Speicherung der Metadaten
5.4.3 alternative Speicherungstechniken
spektraler Bloomfilter ohne Komprimierung
spektraler Bloomfilter mit Komprimierung
5.5 Datenaustausch im IMSY System
5.5.1 Eintritt eines Knotens in das Private Area Network
5.5.2 Routen von Objekten
5.5.3 Replikation
6 Prototyprealisierung
6.1 Indexierung
6.1.1 Datenbankmodell zur Speicherung von Metadaten
6.1.2 lokale Indexierung
6.1.3 globale Indexierung
6.1.4 Hardwarprofile
6.2 Suche nach Informationen
6.2.1 Schnittstellenbeschreibungen
6.2.2 Ranking
6.3 ad-hoc Netzwerke mit Bluetooth
6.3.1 Obex Protokoll
6.3.2 Realisierung eines Bluetooth ad-hoc Netzes in IMSY
Bluetooth Programmierschnittstelle
Umsetzung der Bluetooth Funktionalitäten
Auswertung der Obex Nachrichten
6.4 Zusammenspiel der einzelnen Module
7 Schlussbetrachtungen
7.1 Ergebnisse
7.2 Ausblick
A Anhang
A.1 Peer-to-Peer Netzwerke
A.2 DSR und AODV
A.2.1 Dynamic Source Routing (DSR)
A.2.2 ad-hoc On-Demand Vector Routing (AODV)
A.3 Bluetooth Grundlagen zur Realisierung eine P2P Netzwerkes
A.3.1 technische Grundlagen
A.3.2 Verbindungsaufbau
A.3.3 Piconetze
A.3.4 Scatternetze
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, Schnittstellen für mobile Endgeräte in ad-hoc und Client-Server-Netzwerken zu entwickeln, die einen kontextbezogenen Datenaustausch ermöglichen. Hierbei wird ein System namens IMSY (Intelligenter mobiler Informationsaustausch) konzipiert und prototypisch umgesetzt, wobei Methoden der Indexierung und Replikation zur effizienten Informationssuche in Private Area Networks (PANs) im Vordergrund stehen.
- Entwicklung von Indexierungsstrategien für mobile Umgebungen (u.a. Bloomfilter).
- Konzeption eines Systems für den kontextabhängigen Informationsaustausch.
- Realisierung einer Prototyp-Anwendung mittels Bluetooth in ad-hoc Netzwerken.
- Untersuchung von Routing-Algorithmen und Replikationsmechanismen für PANs.
Auszug aus dem Buch
3.1 Indexierung in Datenbanksystemen
Datenbanksysteme unterstützen sogenannte „Zugriffspfade“. Zugriffspfade bezeichnen Zugriffstrukturen, die über grundlegende Dateiorganisationsformen hinausgehen.
Ein Primärindex kann die Dateiorganisationsform, z.B. eine sortierte Speicherung, der internen Relation ausnutzen. Somit können schnellere Zugriffe ermöglicht werden.
Jeder weitere Zugriffspfad auf eine interne Relation wird als Sekundärindex bezeichnet
(vergleiche [SHS05]) Indexeinträge haben in der Regel die Form (K, K*). K bezeichnet hier den Wert des Primär- oder Sekundärschlüssels. Für K* sind folgende Formen möglich:
K* ist ein Datensatz: Der Zugriffspfad wird hier nun zu einer Dateiorganisationsform, da die internen Werte nach K organisiert gespeichert werden.
K* ist Adresse eines internen Tupels: Hierdurch können Primärschlüssel (durch einmaliges auftreten des Wertes K) oder auch Sekundärschlüssel (mehrere Einträge der Form (K, K*1), ..., (K, K*n)) unterstützt werden.
K* ist eine Liste von Tupeladressen: Hierdurch werden vor allem Sekundärschlüssel unterstützt. Die dynamische Länge solcher Indexeinträge erschwert aber die Verwaltung dieser Einträge, da kein fester Speicherbereich für derartige Indexeinträge vergeben werden kann.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik des Datenaustauschs in mobilen Umgebungen ein und erläutert die Zielsetzung der Arbeit sowie den Aufbau des Gesamtdokuments.
2 Einordnung der Aufgabenstellung in bestehende Netzwerktopologien: Dieses Kapitel definiert die grundlegenden Netzwerkkonzepte, insbesondere Private Area Networks (PANs) und mobile ad-hoc Netzwerke, und klassifiziert diese hinsichtlich Struktur und Kopplung.
3 Informationsverwaltung: Hier werden theoretische Grundlagen zu Datenbanksystemen, Information-Retrieval-Modellen und verschiedenen Indexierungsverfahren (z.B. invertierte Listen, Tries, Bloomfilter) detailliert erörtert.
4 Informationsbeschaffung: Dieses Kapitel behandelt Strategien für das Routing in ad-hoc Netzwerken sowie Mechanismen zur Datenreplikation und Anfrageverarbeitung unter Berücksichtigung von Kontextdaten.
5 Konzeption eines Prototypen: Hier wird das System IMSY konzipiert, wobei Anforderungen, Modulaufbau und spezifische Lösungsansätze für die Suche und den Datenaustausch in PANs detailliert beschrieben werden.
6 Prototyprealisierung: Dieses Kapitel widmet sich der technischen Implementierung des Prototyps unter Verwendung von C#, .NET-Frameworks und Bluetooth-Technologien zur Unterstützung mobiler Endgeräte.
7 Schlussbetrachtungen: Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse und einem Ausblick auf mögliche Erweiterungen sowie zukünftige Forschungsansätze.
A Anhang: Der Anhang enthält ergänzende Informationen zu P2P-Netzwerken, DSR- und AODV-Routing-Protokollen sowie technische Grundlagen zur Realisierung von P2P-Netzen via Bluetooth.
Schlüsselwörter
ad-hoc, ad-hoc Routing, Bloomfilter, Indexierung, Information-Retrieval, invertierte Listen, IR-Modelle, Peer-to-Peer, Private Area Networks, mobile Endgeräte, Bluetooth, Datenreplikation, Kontext, Prototyp, Piconetze
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Systems für den intelligenten, kontextabhängigen Datenaustausch zwischen mobilen Endgeräten in privaten Netzwerkumgebungen (Private Area Networks).
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der Indexierung von Daten in mobilen Systemen, der Informationsbeschaffung in ad-hoc Netzwerken sowie der technischen Prototyp-Realisierung mittels Bluetooth.
Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?
Das Ziel ist der Entwurf und die prototypische Implementierung eines Systems, das Touristen ermöglicht, Informationen in mobilen Umgebungen effizient zu suchen und auszutauschen, auch wenn kein zentraler Server verfügbar ist.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es erfolgt eine umfassende Analyse bestehender Information-Retrieval-Modelle und Routing-Strategien, gefolgt von einer konzeptionellen Entwicklung und einer praktischen Prototyprealisierung.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Informationsverwaltung, Routing-Strategien in ad-hoc Netzwerken, die Konzeption des IMSY-Systems sowie die technische Umsetzung der Softwarekomponenten.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie Peer-to-Peer, ad-hoc Routing, Bloomfilter, Indexierung und Information-Retrieval im Kontext mobiler PANs.
Warum spielt die Indexierung eine so wichtige Rolle im IMSY-System?
Da mobile Endgeräte begrenzte Ressourcen haben, ist eine effiziente Indexierung notwendig, um Suchen zu beschleunigen und den Speicherbedarf zu minimieren, während gleichzeitig eine globale Sicht auf die verfügbaren Daten gewährleistet wird.
Wie trägt der Bluetooth-Einsatz zur Realisierung des Systems bei?
Bluetooth wird als Übertragungstechnologie genutzt, um ein ad-hoc Netzwerk zwischen mobilen Geräten wie PDAs und Laptops aufzubauen, ohne auf eine bestehende Infrastruktur angewiesen zu sein.
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- Dipl. Informatiker Andre Peters (Author), 2007, Intelligenter Austausch von Daten in Private Area Networks, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/114804
