Entwicklung von Mobile Sensing Systemen

Der dritte Artikel in unserer Blogserie „Mobile Sensing“ geht näher auf wichtige Aspekte bei der Umsetzung eines Mobile Sensing Systems ein.

Am Beginn jeder Entwicklung steht das Aufstellen der Anforderungen an die Lösung. Im Falle eines Mobile Sensing Systems, welches das Ziel hat, Kontextdaten mobiler Endgeräte zu erfassen, zu verarbeiten und zu nutzen, sind dies:

• Sicherung der Sensordatenqualität
• Flexibilität beziehungsweise Anpassbarkeit der einzelnen Bestandteile
• Selektion relevanter Daten
• Schutz der Privatsphäre der Nutzer
• Stabilität des Systems bei hoher Last

Intensives Testen

Um die Umsetzung der Anforderungen sicherzustellen, ist das Definieren von entsprechenden Testfällen notwendig. Bei der Erstellung einer Mobile Sensing Anwendungsplattform können durch intensives Testen Schwachstellen aufgedeckt und behoben werden. Zu Beginn sind dies vor allem Grenzen der Programmierplattform (zum Beispiel der Heap Space der JVM) oder des Betriebssystems (zum Beispiel die maximale Anzahl offener Ports unter Linux). Bei zunehmender Last gelangt man jedoch auch an Hardwaregrenzen. Ist dieser Punkt erreicht, muss das System über mehrere physische Rechner verteilt werden. In diesem Fall müssen Aspekte eines verteilten Systems berücksichtigt werden. Im Fokus stehen hierbei vor allem Synchronisation (zum Beispiel eines Caches) und Aufgabenverteilung (zum Beispiel die Verarbeitung von Datensätzen). Durch die Verteilung können Ressourcen entsprechend der Last skaliert werden. Bei der Skalierung gibt es jedoch weiche und harte Grenzen. Weiche Grenzen lassen sich durch Hinzunahme weiterer Ressourcen umgehen. Bei harten Grenzen müssen grundlegende Änderungen an Abläufen (zum Beispiel das Anpassen von Prozessen) oder am System selbst (zum Beispiel der Einsatz eines verteilten Caches) vorgenommen werden.

Sonderbehandlung

In beiden Fällen muss die zugrunde liegende Implementierung robust gestaltet sein. Darauf ist vor allem zu achten, wenn mobile Endgeräte ein Teil dieses Systems sind. Bei der Programmierung im mobilen Umfeld muss stets bedacht werden, dass bestimmte Ressourcen (wie beispielsweise Batteriekapazität oder eine Internetverbindung) nur begrenzt beziehungsweise zeitweilig zur Verfügung stehen. Für diese Fälle muss eine entsprechende Sonderbehandlung vorgesehen sein. Nur so kann ein stabiles Gesamtsystem erstellt werden.

Beim Einsatz von mobilen Endgeräten zur Erfassung von Sensordaten muss außerdem berücksichtigt werden, dass es sich dabei nicht oder nur bedingt um vollwertige Sensoren handelt. In erster Linie sind Smartphones mobile Telefongeräte. Die verbauten Sensoren dienen primär dazu, die an das Gerät gestellte Aufgabe des Telefons besser zu erfüllen [ref]Mani Srivastava, Tarek Abdelzaher, and Boleslaw Szymanski.
Human-centric Sensing.
Philosophical Transactions of Royal Society, 370:176–197, 2012, S. 180[/ref]. Dies äußert sich beispielsweise darin, dass Schnittstellen für verbaute Sensoren keine umfangreichen, sondern nur zielorientierte Daten liefern (beispielsweise können nur sehr wenige Sensor-Metadaten abgefragt werden). Für die meisten Einsatzszenarien reicht der gegebene Umfang aus. Um aber alle Anwendungsfälle abdecken zu können, müssen in Zukunft noch Erweiterungen und Optimierungen der Endgeräte, Sensoren, Schnittstellen und mobilen Betriebssysteme erfolgen. Da die Disziplin des Mobile Sensings jedoch noch am Anfang steht, kann davon ausgegangen werden, dass diese Entwicklungen erfolgen werden [ref]Mary E. Purvis
ON World: Technology Trends That Are Driving Internet of Things Markets. http://digitaljournal.com/pr/1042158,
2013[/ref].

Beim nächsten und damit letzten Blogartikel dieser Serie werden wir einen Ausblick in die Zukunft des Mobile Sensing wagen.

Von den Autoren: Marc Mai und Marco Bratz

Lesen Sie auch aus dieser Reihe:

1. Was ist Mobile Sensing?
2. Die Herausforderungen von Mobile Sensing
3. Entwicklung von Mobile Sensing Systemen
4. Ausblick: Mobile Sensing und das Internet der Dinge