Der sich abzeichnende Paradigmenwechsel hin zum Web of Things (WoT) erfordert ein neues Verständnis in Bezug auf die Eigenschaften entsprechender Anwendungen sowie deren Entwicklungsmethoden. In diesem Zusammenhang hat sich in den letzten Jahren das Konzept der sogenannten Multi-Device-Anwendungen (MLDA) herausgebildet. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass ihre miteinander verknüpften Softwarebestandteile innerhalb eines logisch zusammenhängenden Anwendungsrahmens verteilt auf verschiedenen Geräten ausgeführt werden. Angesichts sinkender Anschaffungskosten intelligenter Geräte und der damit einhergehenden Nutzungsbereitschaft gewinnt zudem die Forderung nach benutzerfreundlicher Konfigurierbarkeit an Bedeutung.
Vor diesem Hintergrund greift diese Dissertation das Paradigma der Web-Mashups als geeigneten Ansatz zur Erstellung von Multi-Device-Anwendungen auf. Nach dem Motto „Write once, run anywhere“ werden wiederverwendbare Web-Komponenten im Kontext sogenannter Multi-Device-Mashup (MDM) geräte- und plattformübergreifend verteilt und über die Geräte hinweg miteinander verknüpft und in Kombination ausgeführt. Aufbauend auf dem CRUISe-Projekt, das universelle Modelle für Web-Mashups bereitstellt, adressiert diese Arbeit als ersten Schwerpunkt Erweiterungen zur modellhaften Beschreibung verteilter Kompositionen unter Berücksichtigung dynamischer und heterogener Geräteumgebungen. Im Rahmen von MDM werden UI-Bestandteile und Webdienste als Softwarekomponenten gekapselt im Gerätecluster nach den Wünschen der Ersteller verteilt integriert. Um auch Gerätefähigkeiten als Dienste innerhalb der Kompositionsebene einbinden zu können, erweitert diese Arbeit Komponentenmodelle um das Konzept der Integrationsanforderungen. Sie beschreiben notwendige Geräteressourcen der Komponenten, die für die Bereitstellung der Gerätedienste notwendig sind. Hierdurch lassen sich nach dem Baukastenprinzip in verteilten Kompositionen Web- und Gerätedienste i. S. d. Web of Things vereint nutzen, z. B. zur Erfassung und Auswertung von Umweltdaten. Als Modellierungsgrundlage schlägt diese Arbeit ein mehrschichtiges Kontextmodell vor. Es unterstützt die automatisierte Auswertung von Kompositionen, um die Eignung von Mashups in Bezug auf die modellhafte Geräteumgebung bestimmen zu können. Die hierfür notwendigen Dienste sind Bestandteil der verteilten Laufzeitumgebung für MDM. Ihre Referenzarchitektur sowie ihre Funktionsweise bilden einen weiteren Schwerpunkt dieser Dissertation. Im Mittelpunkt stehen der Gesamtprozess der kontextsensitiven Integration sowie die Adaption der MDM.
Um die Forderung nach Anwenderunterstützung zu erfüllen, erörtert diese Arbeit auch ein strukturiertes Vorgehensmodell für die endnutzergerechte Erstellung von MDM. Es beschreibt die Anwendungsentwicklung als iterativen, zyklischen Prozess, der auch die Laufzeit von MDM adressiert. Zudem ordnet das Vorgehensmodell den Erstellungsschritten geeignete Assistenzdienste zu, die die Endanwender bei der Bewertung, Auswahl und Umverteilung von integrierbaren Kompositionsfragmenten zur Laufzeit angesichts ihres unvollständigen Wissens über verfügbare Geräteressourcen unterstützen.
Die prototypische Implementierung der verteilten Laufzeitumgebung sowie der Entwicklungsassistenz für Endanwender wurden im Rahmen einer Benutzerstudie mit Hilfe eines Vergleichswerkzeuges evaluiert. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen konnte die Tragfähigkeit und Praktikabilität der vorgestellten Konzepte nachgewiesen werden.:Kapitel 1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Thesen
1.1.1 Wissenschaftliche Problemstellung
1.1.2 Forschungsthesen
1.1.3 Vision und Zielstellung
1.2 Abgrenzung
1.3 Gliederung der Arbeit
Kapitel 2 Grundlagen
2.1 Einführung und Begriffsklärung
2.1.1 Multi-Device-Anwendungen
2.1.2 Verteilte Benutzerschnittstellen
2.1.3 End-User Development im Internet der Dinge
2.1.4 Entwicklungsmethoden des Ubiquitous Computing
2.2 Anforderungsanalyse
2.2.1 Anwendungsszenarien
2.2.2 Schwerpunkte
2.2.3 Anforderungen an den Entwicklungsprozess
2.2.4 Anforderungen an das Anwendungsmodell
2.2.5 Anforderungen an die verteilte Laufzeitumgebung
Kapitel 3 Stand der Forschung und Technik
3.1 Verteilte Benutzerschnittstellen
3.1.1 Modellierung verteilter Benutzerschnittstellen
3.1.2 Leichtgewichtige Entwicklung verteilter Benutzerschnittstellen
3.2 Anwendungsentwicklung im Ubicomp
3.2.1 Selbstadaptive Ubicomp-Systeme
3.2.2 Interaktive Ubicomp-Systeme
3.3 Zusammenfassung und Diskussion
3.3.1 Defizite der Ansätze verteilter Benutzerschnittstellen
3.3.2 Defizite interaktiver und adaptiver Ubicomp-Systeme
Kapitel 4 Modellierung kompositer Multi-Device-Anwendungen
4.1 Rollenmodell
4.1.1 Entwurfsebenen
4.1.2 Systemrollen
4.2 Diskussion der Anwendungsmodellierung
4.2.1 Anforderungen an das Metamodell verteilbarer Komponenten
4.2.2 Anforderungen an die Modellierung verteilbarer Kompositionen
4.2.3 Ansatzbewertung
4.3 Erweiterung der CRUISe-Metamodelle
4.3.1 Erweiterung der SMCDL
Kapitel 5 Die verteilte Laufzeitumgebung
5.1 Diskussion und Architekturüberblick
5.1.1 Gesamtarchitektur
5.1.2 Die Multi-Device-Umgebung
5.1.3 Geräte-zu-Geräte-Kommunikation
5.1.4 Kontexterfassung und -verwaltung
5.1.5 Gerätedienste
5.2 Integration von Multi-Device-Mashups
5.2.1 Komponentenfilterung
5.2.2 Anmeldung von Nutzern und Geräten
5.2.3 Automatische Bewertung der Kompositionsfragmente
5.2.4 Berechnung der Anwendungsverteilung
5.2.5 Integration verteilter Kompositionsfragmente
5.3 Adaption von Multi-Device-Mashups
5.3.1 Anforderungen
5.3.2 Kontextsensitive Auswertung des Verteilungsmodells
5.4 Zusammenfassung und Diskussion
Kapitel 6 Nutzergetriebene Erstellung von Multi-Device-Mashups
6.1 Diskussion zum EUD-Prozess
6.2 Der EUD-Prozess zur Erstellung von Multi-Device-Mashups
6.3 Endnutzergetriebene Adaption von Multi-Device-Mashups
6.3.1 Aufbau der Verteilungsoptionen
6.3.2 Berechnen von Verteilungsoptionen zur Laufzeit
6.3.3 Qualitative Bewertung und Sortierung der Verteilungsoptionen
6.3.4 Der Ablauf der Umverteilung von Mashup-Komponenten
6.4 Zusammenfassung und Diskussion
Kapitel 7 Umsetzungen
7.1 Umsetzung der Modellerweiterungen
7.2 Umsetzung der verteilten Laufzeitumgebung
7.2.1 Umsetzung des Servers
7.2.2 Umsetzungen der Geräteseite
7.2.3 Umsetzung der EUD-Werkzeuge
7.3 Zusammenfassung und Diskussion
7.3.1 Umsetzung der Modellerweiterungen
7.3.2 Umsetzung der verteilten Laufzeitumgebung
7.3.3 Umsetzung der EUD-Werkzeuge
Kapitel 8 Evaluation
8.1 Evaluationsmethode
8.1.1 Studienteilnehmer
8.1.2 Ablauf der Studiensitzungen
8.1.3 Vergleichskriterien
8.2 Auswertung der Ergebnisse
8.2.1 Auswertung der Probandensitzungen
8.2.2 Auswertung der objektiven Messwerte
8.2.3 Auswertung der Fragebögen
8.3 Zusammenfassung und Diskussion
Kapitel 9 Zusammenfassung und Ausblick
9.1 Kapitel im Überblick
9.2 Diskussion und Grenzen der Lösungen
9.2.1 Diskussion der Forschungsziele und Thesen
9.2.2 Grenzen der Lösungen
9.3 Ausblick auf weiterführende Forschungen
A Anhänge
A.1 Anhang zu den Grundlagen
A.1.1 Einführung und Begriffe
A.2 Anhang zum Stand der Forschung
A.2.1 Leichtgewichtige Entwicklung verteilter Benutzerschnittstellen
A.2.2 Interaktive Ubicomp-Systeme
A.2.3 Vergleich der Forschungsansätze
A.3 Anhang zur Anwendungsmodellierung
A.3.1 Diskussion der Anwendungsmodellierung
A.3.2 Erweiterung der SMCDL
A.3.3 Modellierung verteilbarer Kompositionen
A.3.4 Kontextmodellierung
A.4 Anhang zur Laufzeitumgebung
A.4.1 Domänenmodell der Multi-Device-Umgebung
A.4.2 Integration von Multi-Device-Mashups
A.5 Anhang zum EUD-Prozess
A.6 Anhang zur Umsetzung
A.6.1 Umsetzung der Modellerweiterungen
A.6.2 Umsetzung der verteilten Laufzeitumgebung
A.7 Anhang zur Evaluation
A.7.1 Orientierungsfragen und Qualitätskriterien
A.7.2 Ergebnisse der Probandensitzungen
A.7.3 Messwerte zu objektiven Kriterien
A.7.4 Bewertungen der Fragebogenelemente
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:92213 |
| Date | 19 July 2024 |
| Creators | Mroß, Oliver |
| Contributors | Meißner, Klaus, Schiele, Gregor, Schlegel, Thomas, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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