Sistemas de localização dinâmica de serviços em ambientes de computação móvel Seminários GSD IME/USP Ago/2003

Roteiro Problema Motivação Soluções Protótipo Trabalhos Futuros Bibliografia

Problema abordado Usuário móvel (UM) conectado a uma rede sem fio Deseja utilizar serviço de impressão Localizar impressora mais próxima Configuração automática

Problema genérico Em uma rede: Serviços disponíveis são desconhecidos Características dos serviços não são conhecidas Dificuldade de acesso ao serviço

Problema (cont.) Em uma rede: Configuração manual Usuários móveis (redes sem fio)  Recursos da rede subutilizados  Aumento das tarefas administrativas

Desejável Busca de serviços por características Localização do serviço mais conveniente Reconfiguração dinâmica Acesso transparente

Desejável (cont.) Divulgação de novos serviços Tolerância a falhas do servidor  Administração “zero”  Redes “plug and play”

Questões 1) Como prover um mecanismo de busca aos serviços da rede? 2) Como obter acesso transparente ao serviço? 3) Como obter a localização física das unidades móveis?

Soluções Sistemas de Localização de Serviços (SLS): Repositório de serviços, classificados ou “páginas amarelas” Middleware entre cliente e servidor Framework para implementação de serviços

SLS - Arquiteturas SLP – Service Location Protocol Jini Network Technology Microsoft Universal Plug and Play Salutation Bluetooth SDP

SLP - IETF Especificado pelo IETF através de RFCs Baseado em trocas de mensagens via TCP/IP ou UDP Serviços simples: registro através de URLs (IP + porta)

Elementos Service Agent (SA) User Agent (UA) Directory Agent (DA) * (*) Opcional

Operações Localização do DA Registro de um serviço Consulta - Operações realizadas através de troca de mensagens: unicast ou multicast

Mensagens LengthVersionFuncID LengthFlagsExtension XID Language Language Length Cabeçalho binário: - Mais campos específicos de cada tipo de mensagem (Length, Value)

Simulação SrvRqst DAAdvert SrvReg SrvAck Localiza DA Registra SA UADASA

Simulação (cont.) SAAdvert SrvRqst SrvRply Consulta Srv (com DA) Consulta Srv (sem DA) UASADA

Problemas Forma de acesso ao serviço não é contemplada Não possui seleção automática do serviço mais conveniente Não soluciona o problema da impressora mais próxima

Implementação SLP SA registra um atributo com a sua localização física Foi criada uma nova mensagem: SrvRqstWithLocation equivalente ao SrvRqst Adicionado um campo adicional User Location, que representa a localização da UM

Implementação SLP UA envia ao DA uma mensagem SrvRqstWithLocation informando a sua localização DA foi modificado para receber e interpretar a nova mensagem Mecanismo de seleção do serviço foi reescrito para encontrar o servidor mais próximo ao cliente

Jini - Arquitetura Desenvolvido em Java Utiliza fortemente a camada RMI Baseado na troca de objetos distribuídos Mobilidade de código

Elementos Service Provider (SP) Client (C) Lookup Service (LS) * (*) elemento principal

Micro-protocolos Localização do LS Publicação de um serviço Consulta - Operações realizadas através do LS

Localização do LS Modos: Multicast Request Multicast Announcement Unicast Discovery Retorna objeto remoto ServiceRegistrar (stub RMI) representando o LS

Publicação do Serviço 1) Obtém referência para LS 2) Constrói ServiceItem: a) Id (opcional) b) Proxy c) Atributos 3) Define política de Leasing 4) Registra o serviço: ls.register(item, time) 5) Inicia serviço e espera requisições

Publicação do Serviço SP RMI LS Service Proxy ServiceItem Attr 1 Attr n

Consulta 1) Obtém referência para LS 2) Constrói ServiceTemplate: a) Seu id b) Atributos c) Tipo (interface Java) - ls.lookup(template) 3) Recebe service proxy 4) Acessa o serviço

Consulta 4 Cliente SP RMI LS Service Proxy 1 2 3

Problemas Não possui seleção de serviços: por demanda localidade Não resolve o problema da impressora mais próxima

Implementação Jini Serviço de impressão registra um atributo com a sua localização física Classe ServiceRegistrar, que representa LS, foi estendida Método lookup do LS foi sobrecarregado para: Receber localização da UM Escolher a impressora mais próxima de acordo com a sua semântica de proximidade

Soluções (cont.) Sistemas de Localização de UMs: Surgiram no final da década de 80 Objetivo: rotear chamadas PABX para ramal mais próximo ao destinatário Técnicas utilizadas: Triangulação Proximidade Análise de cenas

Técnica de Triangulação Baseada nas propriedades geométricas de triângulos Subdividida em: Lateração: utiliza medidas de distância entre a UM e pontos de referência Angulação: utiliza medidas de ângulo para computar a localização

Lateração Distâncias da UM a três pontos não- colineares (2D) ou quatro pontos (3D) Heurísticas de medição: Direta: ação física, difícil de automatizar Time-of-flight: tempo do sinal até o ponto de referência, vel. cte conhecida Atenuação: intensidade do sinal, função f(d)

Angulação Utiliza ângulo de recebimento do sinal emitido e a distância conhecida entre os dois pontos de referência (2D) Técnica de AngulaçãoTécnica de Lateração

Proximidade Identifica quando a UM está em uma área conhecida Técnicas de identificação: Contato físico: sensores de toque, pressão, etc. Receptores de acesso: recebe o sinal da UM Sistema de identificação: terminais, computadores, etc.

Análise de Cenas Utiliza características de uma cena observada de uma posição estratégica Armazena base de dados com características da cena x localização Compara as características observadas com a base de dados pré-armazenada A cena pode ser uma imagem de uma câmera ou outro fenômeno mensurável

Outras Propriedades Ambientes externos x indoor Localização física x simbólica Posição absoluta x relativa Precisão e Exatidão Computação local Reconhecimento

Tecnologias Active Badge: pioneiro, baseado em sinais IR, beacons, badge, localização simbólica Active Bat: pulsos ultra-som, UM acoplada ao Bat Tag, triangulação GPS: externo, através de 24 satélites, time-of-flight Microsoft RADAR e Ekahau: análise de cenas, baseado na intensidade do sinal

Tecnologias (cont.) LocalizaçãoRedePrecisãoTécnica Active Badge Simbólica Infra- vermelho Tamanho da célula Proximidade Active Bat FísicaRádio9cm – 95%Triangulação GPS FísicaRádio10m – 95%Triangulação Radar FísicaIEEE m – 50% Análise de Cenas Ekahau FísicaIEEE m – 75% Análise de Cenas

Tecnologia utilizada Sistema para ambiente indoor Utilize somente protocolo da rede sem fio Sem hardware adicional API de acesso em Java

Ekahau Positioning Engine Utiliza apenas a infra-estrutura da rede sem fio, sem hardware adicional Baseado na intensidade de sinal (RSSI). O sistema é calibrado e armazena o RSSI de cada ponto de amostra Compara RSSI da UM com o BD e infere a localização da mesma Fornece localização relativa física (e simbólica)

Ekahau Positioning Engine Módulos : Positioning Engine * Ekahau Manager/Calibrator Device Service (*) API Java de acesso ao Positioning Engine

Ekahau - Exemplo de Uso

Protótipo Módulos : Servidor de Impressão: canal de comunicação final com a impressora Localização: cliente do ekahau e semântica de proximidade SLP: agentes do SLP Jini: elementos do jini Palm: cliente móvel do sistema

Cliente Palm Exemplo de cliente móvel do sistema para pequenos dispositivos Implementação em Java – Arquitetura Waba™ Poucos recursos  Proxy Client(sds, loc, dados) GUI para dados a serem impressos: AddressBook, ToDo, E-Docs, s

Cliente Palm Lista de registros Visualização do registro PalmEmu:

Simulação 1) Obtém informação de localização 2) Envia dados e loc para o proxy 3) Instancia cliente do SDS escolhido 4) Consulta serviço de impressão 5) Seleciona servidor mais próximo 6) Retorna info de acesso ao servidor 7) Utiliza serviço 8) Imprime arquivo a) Inicia serviço de impressão b) Publica serviço com sua localização

Simulação Palm SP Loc. LSClienteProxy PrintSrv Início a) b)

Trabalhos Futuros Implementação de outras semânticas de proximidade “Bridge” entre SLP e Jini Testes em outras plataformas (Pocket PC) Otimizações – Cache no LS

Bibliografia Protótipo: prototipo/ IETF SLP: Jini:

Bibliografia (cont.) Ekahau: Waba: Homepage: rado/