Λειτουργίες προσαρμοστικότητας μέσω αντικειμενοστρεφούς ενδιάμεσου λογισμικού για την παροχή υπηρεσιών προστιθέμενης αξίας σε επαναδιαμορφώσιμα δίκτυα κινητών επικοινωνιών 3ης / 4ης γενιάς

Abstract

The provision of value added services to end users is an issue with increasing importance in mobile communications. Although basic voice telephony and data communication are very useful as such, understandably the dominant view internationally is that by themselves they are insufficient for a reasonable use for the benefit of users of existing and future technological capabilities. In particular, the ultimate goal defined by the international research community is the creation of an environment where computing and telecommunications capabilities will be present in all types of devices in our ambient environment and facilitate almost every activity of our daily lives.Although the realization of this extremely ambitious vision is not currently possible in the short term, the necessary conditions for achieving it undoubtedly include adaptability of systems and mobile services and 'open' service delivery models that allow service creation using the expertise of a wide range of business entities beyond the network operators. This thesis aims to be a step towards this direction.For the provision of services over heterogeneous mobile networks middleware support is a valuable if not essential component. Mobile middleware coordinates and carries out several important functions such as reconfiguration of the underlying network infrastructure and adaptation of services to the service delivery context. The present thesis started with the contribution to the design, prototype implementation and validation of such a platform. During this process, the need was identified for specific architectures and functional entities with particular characteristics which were achieved through appropriate, critical design choices.The main issue we address in the thesis is the introduction of adaptation functionality in mobile service provision, with particular emphasis on decision logic adaptation. In particular, we identified certain principles for the design and development of such functions, which allow the middleware to make smart decisions and lead to specific advantages of particular importance for heterogeneous mobile environments. We also developed mechanisms with innovative features that allow implementation of those principles in practice. Specifically, they enable the dynamic, on-the-fly enrichment of adaptation decision making logic both with new, unknown in advance datatypes and with new decision algorithms. Indeed, dynamic update of adaptation decision logic by third party entities is supported through appropriate methods for both their implementation and their integration into the decision-making process. Furthermore, decision algorithms are represented and exchanged in a way that conforms to the relevant international standards relating to the exchange of context information, such as terminal capabilities and network characteristics. These mechanisms were incorporated as extensions in the above mentioned middleware platform and were successfully used for the adaptation of specific experimental services.This thesis also addresses the issue of supporting advanced business models for mobile service delivery through the aforementioned adaptability and reconfigurability middleware. An innovative business model was developed, which allows the efficient processing of the necessary administrative functions, especially in the case of service deployment in multiple heterogeneous service environments that make use of existing network infrastructure through standardized interfaces. In addition, we designed and developed middleware functions and data representation schemes which allow the implementation of those standards.

Η παροχή υπηρεσιών προστιθέμενης αξίας σε τελικούς χρήστες είναι ένα ζήτημα με ολοένα αυξανόμενη σημασία στο χώρο των κινητών επικοινωνιών. Χωρίς να παραγνωρίζεται ότι οι βασικές υπηρεσίες φωνητικής τηλεφωνίας και μεταφοράς δεδομένων είναι αυτές καθ’ εαυτές ιδιαίτερα χρήσιμες, δικαιολογημένα κυριαρχεί διεθνώς η άποψη πως από μόνες τους είναι ανεπαρκείς για την σε ικανοποιητικό βαθμό αξιοποίηση προς όφελος των χρηστών των υπαρχουσών και μελλοντικών τεχνολογικών δυνατοτήτων. Ειδικότερα, ως απώτερος στόχος έχει προσδιοριστεί από τη διεθνή ερευνητική κοινότητα η δημιουργία ενός περιβάλλοντος όπου υπολογιστικές και τηλεπικοινωνιακές δυνατότητες θα είναι παρούσες σε πάσης φύσεως αντικείμενα τους περιβάλλοντός μας και θα διευκολύνουν σχεδόν κάθε δραστηριότητα της καθημερινής μας ζωής.Παρότι η πραγματοποίηση του εξαιρετικά φιλόδοξου αυτού οράματος δεν είναι προς το παρόν άμεσα ορατή, στις αναγκαίες προϋποθέσεις για την επίτευξή του μπορούν αδιαμφισβήτητα να συμπεριληφθούν η προσαρμοστικότητα των συστημάτων και υπηρεσιών κινητών επικοινωνιών και η υποστήριξη «ανοιχτών» μοντέλων παροχής υπηρεσιών που επιτρέπουν την αξιοποίηση της τεχνογνωσίας μιας ποικιλίας επιχειρηματικών φορέων πέραν των παρόχων δικτύου. Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στο να αποτελέσει ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση. Για τη διάθεση υπηρεσιών πάνω από ετερογενή δίκτυα κινητών επικοινωνιών είναι πολύτιμη, αν όχι απαραίτητη, η υποστήριξη από ενδιάμεσο λογισμικό, εξωτερικό ως προς τις υπηρεσίες, το οποίο συντονίζει και διεκπεραιώνει διάφορες σημαντικές λειτουργίες όπως η επαναδιαμόρφωση της υποκείμενης δικτυακής υποδομής και η προσαρμογή υπηρεσιών στο εκάστοτε περιβάλλον. Η διατριβή είχε ως αφετηρία τη συνεισφορά στο σχεδιασμό μιας τέτοιας πλατφόρμας και την πειραματική υλοποίηση και επαλήθευσή της. Κατά τη διαδικασία αυτή προσδιορίστηκε η ανάγκη για συγκεκριμένες αρχιτεκτονικές και λειτουργικές οντότητες με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, τα οποία επιτεύχθηκαν μέσω κατάλληλων, όπως αποδείχθηκε, κρίσιμων σχεδιαστικών επιλογών.Το κύριο ζήτημα που μας απασχόλησε στη διατριβή είναι η εισαγωγή λειτουργιών προσαρμοστικότητας στην παροχή υπηρεσιών, με ιδιαίτερη έμφαση στη λογική λήψης αποφάσεων προσαρμογής. Ειδικότερα, προσδιορίστηκαν συγκεκριμένες αρχές για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη τέτοιων λειτουργιών, οι οποίες αφορούν κυρίως τη λήψη έξυπνων αποφάσεων και οδηγούν σε συγκεκριμένα πλεονεκτήματα, που έχουν ιδιαίτερη σημασία σε ετερογενή περιβάλλοντα κινητών επικοινωνιών. Επίσης, αναπτύχθηκαν μηχανισμοί που επιτρέπουν την εφαρμογή των προαναφερθεισών αρχών στην πράξη και διαθέτουν καινοτόμα χαρακτηριστικά. Συγκεκριμένα, καθιστούν δυνατό το δυναμικό εμπλουτισμό της λογικής λήψης αποφάσεων τόσο με εκ των προτέρων άγνωστους τύπους δεδομένων περιβάλλοντος όσο και με καινούριους αλγορίθμους. Μάλιστα, όσον αφορά τους τελευταίους δίνεται η δυνατότητα για την ενημέρωσή τους από τρίτες οντότητες μέσω κατάλληλων μεθόδων τόσο για την υλοποίησή τους και την ενσωμάτωσής τους στη διαδικασία λήψης αποφάσεων όσο και για την αναπαράσταση τους με τρόπο που δεν παραβιάζει τα σχετικά διεθνή πρότυπα που αφορούν την ανταλλαγή δεδομένων περιβάλλοντος, όπως οι δυνατότητες τερματικού και τα χαρακτηριστικά δικτύου. Οι παραπάνω μηχανισμοί ενσωματώθηκαν ως επεκτάσεις στην προαναφερθείσα πλατφόρμα ενδιάμεσου λογισμικού και χρησιμοποιήθηκαν με επιτυχία για την προσαρμογή της παροχής συγκεκριμένων πειραματικών υπηρεσιών.Επίσης, εξετάστηκε το ζήτημα της υποστήριξης προηγμένων επιχειρηματικών μοντέλων παροχής υπηρεσιών μέσω του προαναφερθέντος ενδιάμεσου λογισμικού προσαρμοστικότητας και επαναδιαμορφωσιμότητας. Συγκεκριμένα, αναπτύχθηκε ένα καινοτόμο επιχειρηματικό πρότυπο που ευνοεί την αποδοτική διεκπεραίωση των αναγκαίων διαχειριστικών λειτουργιών, και κυρίως στην περίπτωση εγκατάστασης σε διαφορετικά ετερογενή περιβάλλοντα υπηρεσιών που κάνουν χρήση της υφιστάμενης δικτυακής υποδομής μέσω τυποποιημένων διεπαφών. Επιπλέον, σχεδιάστηκαν και αναπτύχθηκαν λειτουργίες ενδιάμεσου λογισμικού και σχήματα αναπαράστασης δεδομένων που επιτρέπουν την εφαρμογή του προαναφερθέντος προτύπου