Gestão do contexto em sistemas ubíquos

Tese de Doutoramento em Tecnologias e Sistemas de Informação - Sistemas de Computação e ComunicaçãoA computação móvel e ubíqua tem evoluído de forma significativa ao longo dos últimos anos em resultado da evolução tecnológica, que permitiu o aparecimento de novos dispositivos, e também como resultado do desenvolvimento de novas aplicações, serviços e formas de interacção. Contudo, a computação ubíqua e o desenvolvimento de aplicações e serviços sensíveis ao contexto do utilizador tem sido limitada pela falta de soluções abertas e genéricas. Este trabalho centra-se na gestão e melhoria do contexto do utilizador, propondo uma representação genérica para o contexto do utilizador, a utilização de um gestor de contexto genérico e especificando um modelo matemático que permite inferir novas dimensões do contexto. Neste trabalho é proposto uma representação inovadora do contexto de localização dos utilizadores móveis, agregando informação contextual num espaço multi-dimensional. A proposta de gestão de contexto consiste na utilização de uma entidade genérica e aberta, capaz de suportar virtualmente qualquer sensor ou serviço de localização, sem impor a utilização de um modelo de espaço específico. A adopção de um serviço genérico de gestão de contexto permite que exista um nível de abstracção entre os sensores e as aplicações, permitindo o desenvolvimento independente destas duas entidades. A utilização de um gestor de contexto genérico permite não só integrar os dados recolhidos pelos vários sensores e serviços de posicionamento como também melhorar o próprio contexto. A melhoria do contexto pode efectuar-se através da utilização de serviços externos, que a partir da informação adquirida pelos sensores sejam capazes de fornecer informação adicional sobre um dado local, ou através da utilização de algoritmos de inferência que permitam estimar ou inferir novas dimensões do contexto. Em muitos países as redes GSM apresentam uma cobertura geográfica muito ampla e são usadas pela maioria da população. Esta ampla cobertura e adesão torna-as atractivas para suportarem a criação de um serviço de posicionamento universal. No âmbito deste trabalho foi desenvolvido um modelo matemático que, usando a identificação da célula GSM activa (cell-ID) e sem qualquer conhecimento prévio da topologia da rede ou intervenção dos utilizadores, é capaz de identificar, num referencial simbólico pessoal, os locais visitados pelos utilizadores. A solução desenvolvida permite usar as redes GSM para inferir conhecimento sobre o contexto do utilizador, permitindo identificar, caracterizar e reconhecer os locais visitados pelos utilizadores. É possível estimar um índice de familiaridade com cada local identificado, o qual pode ser usado pelas aplicações dependentes do contexto para dinamicamente adaptarem o seu comportamento em função do conhecimento que o utilizador tem daquele local. O gestor de contexto foi implementado em laboratório e o mecanismo de inferência de conhecimento usando redes GSM foi implementado e testado com dados reais recolhidos por vários utilizadores.In the last years, mobile and ubiquitous computing has evolved significantly as the result of the technological developments that allowed the creation of new devices and also as the result of development of new applications, services and ways of interaction. However, ubiquitous computing and the development of context-ware applications and services have been constrained by the lack of open and generic solutions. This work is centred in the management and improvement of the user’ context, proposing a generic context representation, the use of a generic context manager and specifying a mathematical model that allows the inference of new context dimensions. In this work it is proposed an innovative representation for the location context of mobile users, joining contextual information in a multi-dimensional space. The proposal is based on the usage of an open and generic entity, capable of supporting virtually any sensor or positioning service, without imposes the use of a specific space model. The adoption of a generic service for context management allows the existence of an abstraction layer between the sensors and applications, allowing an independent development of these two entities. The usage of a generic context manager enables the integration of data collected from several sensors and positioning services and also the improvement of the context itself. The context improvement can be done through the usage of external services, which using the information acquired by the sensors are able to provide additional information about a place, or through the usage of inference algorithms that allow to estimate and infer new context dimensions. GSM networks have a wide coverage in many countries and are used by the majority of those countries’ population. The wide coverage and popularity of these networks make them attractive to support the creation of a universal positioning service. In the scope of this work a mathematical model was developed that, using the active GSM cell (cell-id) and without any previously knowledge about the network topology or the user intervention, is capable of identify, in a personal symbolic referential, the places visited by a person. The presented solution allows the usage of GSM networks to infer knowledge about the user’ context, allowing to identify, characterize and recognize the places visited by the users. It is also possible to estimate a familiarity level for each place, which can be used by contextaware applications to adapt their behaviour according to the user knowledge of that space. The context manager was implemented in laboratory and the knowledge inference system using GSM networks was implemented and tested with real data collected by several users