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Dept. Computer Science, Korea Univ.
Intelligent Information System Lab.
Context Aware Middleware
for Ubiquitous Home-network
Intelligent Information System lab.
Sohn Jong-Soo
2015-07-16
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Dept. Computer Science, Korea Univ.
Intelligent Information System Lab.
0. Contents
1. Definition of “Context”
2. Why middleware for context awareness
3. Characteristics of middleware for context awareness
4. Middleware for context awareness in Ubiquitous
computing environment
5. EPC network
6. Conclusion
7. References
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1. Definition of “Context”
Anind K. Dey
Any information that can be used to characterize the situation
of an entity, where an entity can be a person, place, or physical
or computational object.
Entity is considered relevant to the interaction between a user
and an application, including the user and application themselves.
Anind K. Dey, “Providing Architectural Support for Building
Context Aware Applications,” PhD thesis, GATECH, Nov. 2000.
entity의 상황에 대한 특징을 기술한 모든 정보.
(entity : 사람, 장소, 물리적 혹은 논리적 객체)
entity는 유저와 어플리케이션을 포함하며 유저와 어플리케이션
과의 상호작용도 포함한다.
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1. Definition of “Context”
Computing context
논리적 공간에서의 context
network connectivity, communication cost, bandwidth, nearby
resources (printers, displays, PCs)…
User context
사람에 대한 context
user’s profile, location, identities of nearby people, social
situation, activity …
Physical context
물리적 공간에서의 context
temperature, lighting, noise, traffic conditions …
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2. Why a middleware for context
awareness?
유비쿼터스 환경 하에서 context의 역할
Computing의 영역을 물리적공간에서 논리적공간으로 확대
Any where, any time을 만족시키기 위한 필수적 요소
Computing 능력이 없는 사물에 대하여 computing이 가능하도록
논리적 공간으로의 정보이양
객체에 대한 정보 및 객체의 행동을 추론 및 저장
상황에 대한 인식능력 및 대처능력을 computing의 영역에 추가
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2. Why a middleware for context
awareness?
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2. Why a middleware for context
awareness?
Context awareness를 위한 두 가지 접근방식
Toolkit
센서 기반 context awareness 어플리케이션 개발을 위한 프레임
워크 제공
재사용 가능한 컴포넌트 제공
추가되는 시스템에 대한 유연성이 적음
특정 context awareness 어플리케이션에만 적합한 context
데이터타입
Middleware for context awareness
context awareness 구축이 비교적 용이
새로운 센서 및 에이전트를 추가하기가 쉬움 (확장성)
이기종 분산환경에서 활용하는데 적합
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3. Characteristics of middleware for
context awareness
Multi-sensor, multi-agent
다른 종류의 센서로부터 정보를 수집
다른 종류의 에이전트에 정보를 제공
Higher level context
Low level context로부터 higher level context를 추론이 가능해
야함
First order logic, fuzzy logic, etc..
Easy understanding
Context정보를 컴퓨터가 읽었을 때 취해야 할 행동이 무엇인
지 쉽고 분명히 판단가능
Interoperability
자율, 이질적인 에이전트간의 상호 운용성 제공
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3. Characteristics of middleware for
context awareness
Common ubi-middlewares
For instance JINI, CORBA, UPNP .. etc
에이전트 간 의미(semantic)교환이 되지 않음
따라서 context를 틀리게 이해하지 않게 해줄 미들웨어 필요
Context awareness middleware
The context toolkit
GAIA project
EPC network
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4. Middleware for context awareness
in Ubi-computing Env.
The context toolkit (1)
Anind Dey, et al
Context aware application의 빠른 프로토타입화를 위한 toolkit
제공
5개의 컴포넌트로 구성
Context widget
센서로부터 읽어온 원시데이터를 interpreter나 server에 보냄
Interpreter
Low level context들을 조합하여 high level context로 가공
Aggregator
연관된 entity에 대한 context를 모아 어플리케이션으로 전달
Service
Aggregator에 context 정보를 전달 (sensing하지 않음)
discoverer
활용 가능한 service를 찾음
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4. Middleware for context awareness
in Ubi-computing Env.
The context toolkit (2)
가장 대표적인 context awareness middleware였지만 현재 개
발을 중단한 상태
Context에 대한 정의와 활용방법에 대한 선도적인 연구
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4. Middleware for context awareness
in Ubi-computing Env.
GAIA project
Anand Ranganathan et al. (Ilinois Univ.)
http://gaia.cs.uiuc.edu/index.html
Context 서술어 모델에 기반
다른 context에 대하여 rule-based 혹은 기계학습에 의하여 에
이전트가 다른 행동을 취할 수 있도록 설계
다른 context를 구분할 수 있도록 하기 위하여 ontology 기술을 사
용
다양한 추론방법과 learning mechanism을 제공
First order logic, temporal logic, description logic, higher order
logic, fuzzy logic .. etc.
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4. Middleware for context awareness
in Ubi-computing Env.
GAIA project (2)
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4. Middleware for context awareness
in Ubi-computing Env.
GAIA project (3)
context providers
data source와 sensor로 구성
agent가 query를 날릴 수 있도록 함
event channel을 가진 context provider는 context event를 가짐
agent가 context information을 요구하면 event channel이 context
information을 제공
context synthesizers
여러 context provider에게 information을 제공받음
context information을 모아 새로운 (higher) context를 생성
context consumers (context-aware application, agent)
context provider나 context synthesizer에게 정보를 받는 agent
context를 추론하고 사용할 방법, 행동(behavior)을 추론
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4. Middleware for context awareness
in Ubi-computing Env.
GAIA project (4)
The context predicate
context의 이름이 묘사되어진 convention을 따름
ontology에서 쉽게 표현하도록 설계
ex)
Location ( chris , entering , room 3231)
Temperature ( room 3231 , “=” , 98 F)
Sister( venus , serena)
StockQuote( msft , “>” , $60)
PrinterStatus( srgalw1 printer queue , is , empty)
Time( New York , “<” , 12:00 01/01/01)
Location (chris,
type
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entering,
person, Object 전치사, 동사
room3231)
목적어, 보어
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4. Middleware for context awareness
in Ubi-computing Env.
GAIA project (5)
Ontologies to describe context predicates
OWL (Web Ontology Language) 사용
Ontology는 context를 검증(validity)
Smart device들의 연동에 대한 프레임워크 제공
Sensing 정보에 대해서는 미흡
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5. EPC network
Why use RFID/USN in Ubi-computing environment
모든 사물에 대한 정의와 행동에 대한 정의 필요
RFID code, context
사용자가 머물고 있는 세계에 대한 sensing 정보 및 자동적 처
리를 위하여 sensor network은 Ubiquitous환경에서 필수
Sensor network, context awareness
Ubiquitous computing 환경을 구현하기 위한 중요한 하나의 요
소로 인식되고 있음
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5. EPC network
RFID 식별코드
EPC (Electric Product Code)
Auto-ID센터에서 표준화를 추진 중인 식별코드
상품 정보 식별코드
ISO/IEC 15963
ISO/IEC SC31/WG4에서 제정된 국제 표준
국제적으로 사용되는 코드를 활용하기 위하여 4개의 관리기관
선정
U-code (Ubiquitous identification code)
일본 U-ID 센터에서 제안한 식별코드
곧 ISO/IEC 15963과 호환 예정
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5. EPC network
RFID/USN middleware의 정의
이기종 RFID 환경에서 발생하는 대량의 원시 데이타를 수집,
필터링
수집된 데이터를 의미있는 정보로 요약하여 응용 서비스에게
전달하는 시스템 S/W
ETRI - 전자통신동향분석 제20권 제3호 2005년 6월
RFID/USN middleware 사용의 필요성
다양한 어플리케이션 및 리더들의 표준화된 인터페이스 제공
지속적으로 읽혀지는 데이터의 사전처리 가능
Hardware와 software를 분리하여 어플리케이션 개발이 용이
실시간 태그 DB의 제공
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5. EPC network
Infrastructure of EPC network
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5. EPC network
EPC network의 구성
F&C Middleware
리더로부터 전달된 복수개의 중복된 태
그 데이터를 필터링하는 역할을 수행
ALE
태그 데이터의 통합/정제
통합/정제된 목록은 middleware에서
EPC capturing application으로 전달
EPC capturing application
전달 받은 태그인식정보와 기타 비즈니
스적 관련정보를 EPCIS에 공급
EPCIS-enabled repository
EPCIS에 공급된 정보을 저장/관리
향후 질의에 대응
EPCIS accessing application, partner
application
EPCIS에서 제공하는 인터페이스를 통해
EPCIS에서 관리하고 있는 EPC와 관련된
정보를 질의, 그에 대한 결과를 활용하여
비즈니스적으로 의미있는 활동을 수행
EPC discovery service
EPC와 관련된 데이터의 검색엔진
특정 EPC와 연관된 데이터를 저장하고
있는 EPCIS의 위치정보 목록을 질의의
응답으로 하는 서비스 제공자
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5. EPC network
ONS구조
Local server
리더에서 데이터를 받음
ONS에 PML데이터의 위치
요구
ONS
받은 EPC코드에 해당하는
PML의 위치를 지정
PML server
해당 EPC의 정보 및 태그의 사용 이력 제공
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5. EPC network
PML (Physical Markup Language)
PML core sensor models is comprised of the following
components
sensors
물리적 개체와 속성에 대한 값을 만드는 것
observations
센서에 의해 측정된 값
observables
센서에 의해 측정될 수 있는 물리적 개체, 속성
읽혀진 EPC 코드 값에 해당하는 객체정보 표현
객체의 이동 경로, 제작회사 등 context를 추론해내기 위한 기
초적인 정보를 제공
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5. Conclusion
Context awareness middleware 기술은 비교적 연구 시
기가 오래되었으나 실효성 및 적용의 난해함으로 인해
많은 프로젝트가 종료된 상태
Ubiquitous에 대한 화두가 제기되면서 RFID/USN이 핵
심적 요소로 대두
긴급상황에 대한 실시간/자동적 처리를 위해서는
context awareness 기술이 필요
RFID/USN middleware level에서의 context awareness
기술이 가장 현실적인 대안
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5. References
PML Core spec 1.0
A Middleware for Context-Aware Agents in Ubiquitous Computing
Environments
Anand Ranganathan , Roy H. Campbell
Ubiquitous Computing Environment에서 신뢰성을 위한 middleware
기술. 윤은영 외
상황인식 서비스 기술 연구동향. ETRI. 김재호, 신경철
Mark Weiser “The Computer for the 21st Century,” Scientific American,
vol.253, no.3, pp.94-104, Sep. 1991
Anind K. Dey, “Providing Architectural Support for Building Context
Aware Applications,” PhD thesis, GATECH, Nov. 2000.
유비쿼터스 센서 네트웍 기술. 이재용. TTA저널.
http://www.autoidlabs.org/
http://www.epcglobalinc.org/
“A Survey on middleware for context awareness in ubiquitous
computing environment” N.Q.Hung et al. ETRI저널
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