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TESIS DOCTORAL

TECNOLOGÍAS MIDDLEWARE PARA EL DESARROLLO DE SERVICIOS EN ENTORNOS DE COMPUTACIÓN UBICUA

Autora: Mª Celeste Campo Vázquez. Ingeniero de Telecomunicación.

Director: Andrés Marín López. Doctor Ingeniero de Telecomunicación.

Año: 2004.

 



 RESUMEN

 

Weiser, en su artículo ``The Computer for the 21st Century'', describe entornos saturados de elementos con capacidades de cómputo y comunicación, totalmente integrados en nuestras vidas y que nos proporcionan información asociada a nuestras necesidades y al entorno en el que nos encontramos en cada momento, de forma transparente. A este nueva era de la computación imaginada por Weiser se denomina computación ubicua, y en nuestros días podemos decir que comienza a ser una realidad. Esto es así, gracias fundamentalmente a los avances realizados en la microelectrónica, que permiten introducir capacidad de cómputo en un mayor número de dispositivos que se pueden embeber en el mundo físico que nos rodea, y a los avances en el desarrollo de protocolos inalámbricos, que dotan a estos dispositivos de capacidad de comunicación sin necesidad de cableados. Pero para que realmente la visión de Weiser se haga realidad, es necesario realizar un gran esfuerzo de investigación, centrado en aportar soluciones para que la tecnología software nos dé el soporte adecuado para desarrollar servicios en estos entornos.

En esta tesis doctoral realizamos contribuciones en el campo de la definición de tecnologías middleware para el desarrollo de servicios en entornos de computación ubicua. En primer lugar, abordamos el problema del descubrimiento de servicios, que permitirá que de forma automática un dispositivo descubra los servicios ofrecidos por otros dispositivos que le rodean. Aunque existen propuestas en este sentido, desde nuestro punto de vista no cubren todas las necesidades que imponen estos nuevos entornos de computación, por lo que hemos definido un nuevo mecanismo de descubrimiento: Pervasive Discovery Protocol (PDP). PDP es un protocolo de ámbito local, totalmente distribuido en el que tanto las peticiones como las respuestas se envían por multicast, cada dispositivo almacena en una caché local los anuncios recibidos, cuyo contenido comparte con los dispositivos que le rodean. PDP consigue minimizar el número de mensajes transmitidos por búsqueda, manteniendo tasas de descubrimiento de servicios altas, además permite que los dispositivos con mayor tiempo de disponibilidad transmitan un mayor número de respuestas, minimizando el consumo energético de los más limitados.

En segundo lugar, proponemos el uso de la tecnología de agentes móviles como middleware para el desarrollo de servicios en entornos ubicuos. Los agentes se caracterizan por estar orientados a realizar tareas, por ser autónomos, por su capacidad de cooperar con otros sistemas y si poseen la característica de movilidad, por ser capaces de moverse a sistemas remotos para realizar sus tareas, y de esta forma minimizar el coste de las comunicaciones. Estas características se adaptan a las restricciones que impone la computación ubicua. En esta línea, contribuimos a la adaptación del estándar de agentes FIPA para su funcionamiento en estos entornos, y en concreto, nos centramos en el servicio de páginas amarillas, denominado Directory Facilitator (DF). Nuestra solución consiste en definir un nuevo agente, Service Discovery Agent (SDA), que utiliza una implementación subyacente del protocolo de servicios PDP para realizar búsquedas eficientes de servicios remotos, eliminando el mecanismo de federación de DFs definido por FIPA. Estas propuestas nos han llevado a participar de forma activa en el comité técnico FIPA Ad-Hoc.



 DOCUMENTACIÓN

 



 DISEMINACIÓN

 

REVISTAS

CONGRESOS INTERNACIONALES

CONGRESOS NACIONALES

  • Celeste Campo, Carlos García-Rubio. Mejoras energéticas para protocolos de descubrimiento de servicios basados en DNS para redes ad-hoc. Ubiquitous Computing and Ambient Intelligent (UCAmI 2005). Granada. 14-16 de Septiembre de 2005.


  • Celeste Campo, Carlos García-Rubio, Andrés Marín, Florina Almenárez. PDP: un protocolo de descubrimiento de servicios para redes ad hoc. V Jornadas de Ingeniería Telemática. JITEL 2005. Vigo. 12-14 de Septiembre 2005.


  • Celeste Campo Vázquez, Rosa M. García Rioja, Guillermo Diez-Andino Sancho. Mecanismos de serialización J2ME I Congreso JavaHispano, Leganés (Madrid), 22 y 23 de Octubre de 2003.


  • Guillermo Diez-Andino Sancho, Celeste Campo Vázquez, Rosa M García Rioja. Servidor HTTP para J2ME I Congreso JavaHispano, Leganés (Madrid), 22 y 23 de Octubre de 2003.


  • Guillermo Diez-Andino Sancho, Rosa M García Rioja, Mª Celeste Campo Vázquez. Diseño de una plataforma de agentes compatible con FIPA para dispositivos limitados IV Jornadas de Ingeniería Telemática. JITEL 2003. Gran Canaria 15-17 de Septiembre 2003. ISBN 84-96131-38-6


  • Celeste Campo Agentes móviles en computación ubicua.En Ignacio Aedo Cuevas, Paloma Díaz Pérez, y Camino Fernández Llamas, editors, Actas del Tercer Congreso Interacción Persona-Ordenador Interacción 2002, páginas 215-219, Leganés, Spain. Mayo 2002. ISBN 84-607-4501-5.


  • Celeste Campo, Carlos García-Rubio, Andrés Marín, Carlos Delgado. Plataformas de Agentes en Terminales de Telefonía MóvilXI Jornadas de I+D en Telecomunicaciones.Madrid, Spain, November 2001.


  • Celeste Campo, Carlos García-Rubio, Andrés Marín, Carlos Delgado. Tecnología de agentes en los sistemas de telefonía móvil.III Jornadas de Ingeniería Telemática. JITEL 2001. Barcelona, 19-21 Septiembre 2001. ISBN 84-7653-783-2.


CONTRIBUCIONES FIPA AD HOC TECHNICAL COMMITTEE

PREMIOS

    Esta tesis doctoral ha recibido el "Premio ALCATEL a la Mejor Tesis Doctoral en Movilidad y Multimedia en las Telecomunicaciones" del Colegio de Ingenieros de Telecomunicación en la XXV Convocatoria de Premios "Ingenieros de Telecomunicación" 2004.


 SOFTWARE

 

PDP: Pervasive Discovery Protocol

 

Implementaciones de referencia en J2ME (Personal Profile) y J2SE

La implementación de PDP se distribuye como software libre bajo licencia LGPL: http://www.it.uc3m.es/celeste/pdp/

 

Simulador NS-2

La implementación de PDP en el simulador NS-2 se encuentra disponible en http://www.it.uc3m.es/celeste/pdp/

 

Simuladores MODSIM

En esta tesis doctoral se ha definido un protocolo de descubrimiento de servicios, denominado PDP. Se ha realizado un estudio de prestaciones del protocolo, así como una comparativa con otros protocolos existentes, utilizando para ello técnicas de simulación.

Las simulaciones se han realizado empleando programas específicos para este propósito, codificados empleando Modsim, un lenguaje de simulación modular y orientado a objetos. Seguimos el paradigma de simulación de eventos discretos orientado a proceso. Para calcular el final de las simulaciones se ha empleado el método de medias por bloques (batch-mean) con un nivel de confianza del 90% y un intervalo de confianza del 10%.

Los simuladores que se han desarrollado son los siguientes:

  • Modo pull.


  • Modo push.


  • Modo directorio se han construido dos simuladores:


    • dirwn: descubrimiento de servicios basado en directorio en el que la dirección de este directorio es conocida por los dispositivos.


    • dirdesc: descubrimiento de servicios basado en directorio en el que la dirección de este directorio debe descubrirse de forma dinámica, mediante mensajes periódicos de búsqueda por broadcast.


  • Protocolo SLP se han construido varios simuladores:


    • slpsinDA: SLP sin caché en modo distribuido, sin DA.


    • slpDA: SLP sin caché en modo centralizado, con DA.


    • slpDAdereg: slpDA implementando mensajes SrvDereg.


    • slpcache: SLP con caché en modo distribuido, sin DA.


  • Protocolo SSDP se ha construido solamente un simulador para comparar sus prestaciones en aplicaciones de tipo ``buscador''.


  • Protocolo PDP, partiendo del simulador de pull, se han construido varios simuladores para explicar el diseño realizado:


    • pullcache: modo pull con caché.


    • pullcachemulticast: modo pull con caché y respuestas por difusión.


    • pdpversion1: modo pull con caché, respuestas multicast e incluyendo en los mensajes de búsqueda servicios ya conocidos.


    • pdpversion2: pdpversion1 en el que se ha añadido que se responde con los servicios almacenados en la caché.


    • pdpversion3: pdpversion2 en el que se ha añadido la actualización de la caché con los servicios incluidos en los mensajes de búsqueda.


    • pdp: pdpversion3 con mecanismos de consistencia de cachés.


  • Para medir diversos aspectos del comportamiento de PDP, se han construido también los siguientes simuladores:


    • pdperrortd: pdpversion3 introduciendo error en el tiempo de disponibilidad anunciado por los dispositivos.


    • pdphistograma: pdp en el que se realizan medidas del porcentaje de mensajes enviados por cada tipo de dispositivo dependiendo de su tiempo de disponibilidad.


    • pdpcachefalsa: pdp en el que los dispositivos se crean con cachés en las que se incluyen servicios falsos, que no están presentes en la red.


El código fuente de los simuladores se puede descargar del siguiente enlace simuladores_modsim.zip (para descargar este código es necesario un login/password para propocionartelo envía un correo a celeste at it.uc3m.es)

 

TAgentsP: Travel Agents Profile

 

Servidor HTTP MIDP y mecanismos de serialización para MIDP


 PROYECTOS FIN DE CARRERA

 

Diseño e implementación de un servidor HTTP y mecanismos de serialización en J2ME

  • Autor: Guillermo Diez-Andino Sancho

  • Titulación: Ingeniería en Informática

  • Resumen: En el proyecto se ha diseñado e implementado un servidor HTTP y un mecanismo de serialización sobre J2ME, con el objetivo de permitir la movilidad de código entre dispositivos limitados sin necesidad de sistemas intermedios tipo PC. El prototipo desarrollado se ha implementados para PDA con sistema operativo PalmOS empleando la versión de MIDP 1.0 de IBM, conocida como J9.

  • URL Documentación:pfc_gdandino.pdf



 AGRADECIMIENTOS

 

El desarrollo de esta tesis doctoral está parcialmente soportado con una beca doctoral de la Cátedra Nokia-Universidad Carlos III de Madrid.