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Distributed Smart Space Orchestration

news

2016-07-18
TUM CS faculty grant

for extending my talk recording!

2016-07-18
Heidelberg Laureate Forum Workshop 2016

coorganization!

2016-05-04
MOOC4masters

A MOOC will be created!

2016-03-21
Infoscreen video

published.

2016-02-18
New thesis proposals

published.


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Publications

2016

  1. Pahl, M., Carle, G. and Klinker, G.
    Distributed Smart Space Orchestration.
    In Network Operations and Management Symposium 2016 (NOMS 2016) - Dissertation Digest, 2016. [.pdf] 
    Many networked devices that can interface their physical environments are available off-the-shelf or can be built in 2016. A comprehensive management of those Smart Devices is required to unlock the existing potential. However, the amount and heterogeneity of the devices make their management difficult. A suitable abstraction is missing. This paper identifies requirements on managing Smart Devices from diverse research fields, assesses relevant existing work, proposes a new management middleware design, and evaluates it quantitatively and qualitatively. The presented novel middleware architecture could become an enabler for a software maker culture.

2015

  1. Pahl, M.
    Datenzentrierte Modulare Gebäudeautomatisierung im Internet der Dinge.
    Invited talk at the IT4ENERGY-Workshop 2015 – Dezentrale Energiesysteme in der Gebäude- und Wohnungswirtschaft [.pdf] 
    In unserer täglichen Umgebung lässt sich immer mehr Funktionalität fernsteuern. Offensichtliche Beispiele sind Geräte, die sich per Smartphone ansteuern lassen, wie Lampen, Fernseher oder Waschmaschinen. Aber auch viele Geräte ohne eigene Smartphone App erlauben Fernsteuerung — direkt oder mithilfe von Zusatztechnologie. Dazu zählen beispielsweise Heizungsanlagen. Die Möglichkeit zur Fernsteuerung ermöglicht es, Programme zu schreiben, die komplexe Management-Aufgaben implementieren. Ein solches Programm könnte beispielsweise Zielkonfigurationen für die Geräte in einem Raum speichern und dann automatisch erkennen, wenn ein Film geschaut werden soll, und die Jalousien, die Beleuchtung und das Audiosystem entsprechend einrichten. Neben dem damit erreichten höheren Level an Komfort lassen sich auch andere Ziele als Algorithmen in Programmen abbilden, wie zum Beispiel das Einsparen von Energie. Mit bestehender Technologie ist dies heute nur bedingt möglich. In meinem Vortrag beleuchte ich, welche softwaretechnischen Entwicklungen helfen können, dass wir in Zukunft unsere physikalischen Umgebungen einfach durch Softwareprogramme orchestrieren können.
  2. Pahl, M.
    Data-Centric Service-Oriented Management of Things.
    In IFIP/IEEE Integrated Management Symposium 2015 (IM 2015), 2015. doi..  [.pdf] 
    With the Internet of Things, more and more devices become remotely manageable. The amount and heterogeneity of managed devices make the task of implementing management functionality challenging. Future Pervasive Computing scenarios require implementing a plethora of services to provide management functionality. With growing demand on services, reducing the emerging complexity becomes increasingly important. A simple-to-use programming model for implementing complex management scenarios is essential to enable developers to create the growing amount of required management software at high quality. The paper presents how data-centric mechanisms, as known from network management, can be utilized to create a service-oriented architecture (SOA) for management services. The resulting shift of complexity from access functionality towards data structures introduces new flexibility and facilitates the programming of management applications significantly. This is evaluated with a user study on the reference implementation.
  3. Pahl, M.
    Video "Data-Centric Service-Oriented Management of Things".
    more.. 
    This is the original recording of my talk at IM2015.

2014

  1. Pahl, M.
    Distributed Smart Space Orchestration.
    Ph.D. Thesis, Technische Universität München, München, 2014. doi..  [.pdf] 
    A programming abstraction for pervasive computing is introduced. It is based on context models and a novel concept that is called Virtual Context. An extensive requirements analysis for a real-world deployment of pervasive computing is presented. It is the base for an assessment of relevant state of the art that reveals the missing of a suitable programming abstraction. The work introduces a collaborative ontology for smart spaces, the concepts Virtual Context and micro-middleware, and, based on the former, a self- managing service management framework for smart spaces. The implementation of the concepts is quantitatively and qualitatively evaluated.
  2. Pahl, M.
    Serviceorientierte Architekturen in BaaS.
    Invited talk at the IT4ENERGY-Workshop 2014 – Gebäudewirtschaft und Energienetze [.pdf] 
    Die fortwährende Vernetzung von vormals getrennten Systemen wie beispielsweise Klimatisierungs- und Unterhaltungssystemen schafft neue Möglichkeiten, bringt aber auch neue Herausforderungen. Eine große Herausforderung ist die entstehende Komplexität. Aus Sicht von Anwendungsprogrammierern ist die Integration heterogener Systeme in gemeinsame Arbeitsabläufe heutzutage sehr komplex. Aus der Psychologie wissen wir, dass Menschen komplexe Aufgaben in kleinere Teilaufgaben zerlegen und diese dann erledigen. Auf Software übertragen nennt sich solch eine Architektur Service-Orientierte Architektur (SOA). Im Building as a Service (BaaS) Projekt schaffen wir eine Referenzarchitektur, die es ermöglicht, komplexe Aufgaben auf mehrere Dienste zu verteilen. Die Kopplung von eigenständigen Diensten vereinfacht die Erstellung komplexer Dienste. Sie erlaubt so genannte Mash-ups. Um einen Dienst zu erstellen, der die Klimaanlage passend runter regelt, die Beleuchtung anpasst, und den Projektor steuert, reicht es nun, die entsprechenden Dienste anzusteuern. Es ist nicht mehr notwendig, die gesamten Abläufe in eine monolithische Software zu implementieren. Eine Service-Orientierte Architektur für Smart Space Dienste verringert die Komplexität der Softwareerstellung signifikant.
  3. Pahl, M. and Carle, G.
    Crowdsourced Context-Modeling as Key to Future Smart Spaces.
    In Network Operations and Management Symposium 2014 (NOMS 2014), 2014. doi..  [.pdf] 
    Managing smart spaces with software requires the acquisition and processing of context information about a space. To be usable for exchanging information, a context representation has to be structured with a context model. Existing context modeling techniques usually require experts and lack support for collaborative distributed creation, which prevents a crowdsourced development in a distributed collaborative way by non-experts. To facilitate context modeling, this paper presents a hybrid meta model that combines features from key-value, markup, object oriented, and ontology based context-modeling approaches. An architecture is introduced that allows the dynamic collaborative extension and crowdsourced convergence of context models.

2013

  1. Pahl, M., Niedermayer, H., Kinkelin, H. and Carle, G.
    Enabling Sustainable Smart Neighborhoods.
    In 3rd IFIP Conference on Sustainable Internet and ICT for Sustainability 2013 (SustainIT 2013), 2013. doi..  [.pdf] 
  2. Pahl, M.
    The iLab experience - a blended learning hands-on course concept.
    EU Tempus Event for the Modernisation of Higher Education (invited talk) [.pdf] 
  3. Pahl, M. and Carle, G.
    Taking Smart Space Users Into the Development Loop.
    In HomeSys 2013 (UbiComp 2013 Adjunct), 2013. doi..  [.pdf] 
  4. Pahl, M. and Carle, G.
    The Missing Layer - Virtualizing Smart Spaces.
    In 10th IEEE International Workshop on Managing Ubiquitous Communications and Services 2013 (MUCS 2013, PerCom 2013 Adjunct), pages 139-144, 2013. doi..  [.pdf] 
  5. Pahl, M.
    Video "The Missing Layer - Virtualizing Smart Spaces".
    more.. 
    This is the original recording of my talk at PerCom2013.

2011

  1. Pahl, M.
    One Cloud for All - Virtual Revolution?.
    In Dagstuhl Report on the Seminar Secure Computing in the Cloud (invited talk), 2011. more..  [.pdf] 
  2. Pahl, M.
    A Distributed Smart Space Operating System.
    In PhD poster at the BFHZ Summer School Cloud Computing, 2011. more..  [.pdf] 

2010

  1. Pahl, M. and Carle, G.
    Automatic control and Management Platform (ACMP).
    Accepted Demo at IPTComm 2010 more.. 
  2. Pahl, M., Müller, A., Schuster, M., Luckenbach, T., Niedermeier, C. and Reichmann, J.
    AutHoNe - Autonomic Networking.
    Celtic News more..  [.pdf] 

2009

  1. Pahl, M., Niedermeier, C., Schuster, M., Müller, A. and Carle, G.
    Knowledge-Based Middleware for Future Home Networks.
    In IEEE IFIP Wireless Days conference Paris 2009, 2009. doi..  [.pdf] 
  2. Luckenbach, T., Schuster, M. and Pahl, M.
    An Autonomic Home Networking Infrastructure.
    In ERCIM News - Special theme: Future Internet Technology (77): 41, 2009. more..  [.pdf] 
  3. Niedermayer, H., Holz, R., Pahl, M. and Carle, G.
    On Using Home Networks and Cloud Computing for a Future Internet of Things.
    In Proc. Future Internet Symposium 2009 (FIS 2009), 2009. doi.. 

2008

  1. Carle, G., Kinkelin, H., Müller, A., Niedermayer, H., Pahl, M., König, A., Luckenbach, T., Scholl, K., Schuster, M., Thiem, L., Petrak, L., Steinmetz, M., Niedermeier, C. and Reichmann, J.
    Autonomic Home Networks in the BMBF project AutHoNe.
    In 8th Würzburg Workshop on IP (EuroView 2008), 2008.
  2. Pahl, M.
    spy360.net - Webcampanoramen bis 360 Grad in HDR.
    Diploma Thesis, Eberhard Karls Universität Tübingen, Tübingen, 2008. [.pdf] 
    Die Arbeit stellt eine ausführliche Einführung in die Themenfelder High Dynamic Range, Panoramastitching und Tonemapping dar.Im Bereich High Dynamic Range werden alle Veröffentlichungen zur Kameraresponsekurvenbestimmung von Debevec und Malik [1997] bis 2008 vorgestellt.Im Bereich Panoramastitching wird insbesondere auf Parallaxe und SIFT eingegangen.Im Tonemappingteil werden Grundlagen zur fundierten qualitativen Beurteilung von Tonemappingoperatoren gegeben.Im praktischen Teil der Arbeit wird die spy360-Software zur automatisierten Erstellung von HDR-Panoramen bis 360 Grad unter Windows entwickelt sowie der dabei entstandene Belichtungsänderungsdetektionsalgorithmus (BÄD) vorgestellt.
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