La posibilidad de utilizar y gestionar convenientemente la información recogida por diversos tipos de sensores y redes será el motor de las aplicaciones móviles del futuro, que proporcionarán servicios útiles y anticipatorios a las posibles necesidades que puedan presentar u originar las entidades (personas u objetos) inmersas en los entornos conectados. Asimismo, la utilización coordinada de las capacidades de conectividad junto con las de las tecnologías de proximidad o inerciales, cada vez más integrados en los terminales de usuario, incrementará la posibilidad de diseñar nuevas formas de interacción entre el usuario y el entorno.
El problema es, pues, cómo utilizar cooperativamente todas las tecnologías que están o estarán pronto disponibles en los terminales de usuario y desplegadas en entornos cotidianos para obtener información de la situación del usuario (de su contexto), que permita a las aplicaciones contextuales recibir información veraz para decidir las actuaciones más adecuadas de cara a conseguir una experiencia de usuario óptima. Dado que se supone que en el futuro podrán convivir numerosas aplicaciones que necesiten información de contexto, un reto es establecer mecanismos de gestión coordinados, que permitan satisfacer las necesidades informativas de todas, de forma optimizada y reutilizando los recursos.
Para ilustrar esta situación, consideremos el problema de la provisión de servicios basados en contexto en un entorno en el que la disponibilidad de este tipo de servicios puede resultar atractiva: sea el caso, por ejemplo, de un recinto ferial. Las ferias de muestras, hoy en día, suele ser eventos que combinan la presencia de expositores con la celebración de actividades paralelas (jornadas, reuniones, conferencias, etc.). En palabras de un visitante: “El manejo de las agendas se vuelve más complejo al haber diferentes eventos compitiendo entre sí y con los propios stands de la feria, lo que lleva a ciertas frustraciones por no tener el don de la ubicuidad”55. Para un visitante es difícil planificar óptimamente, de tal forma que se logren todos los objetivos de la visita en un tiempo limitado. Por otro lado, el visitante, cada vez más familiarizado con las tecnologías móviles, llevará probablemente un terminal capaz de conectarse vía WiFi o de establecer comunicaciones Bluetooth, además de contar con un receptor GPS.
En estas circunstancias, la tecnología es capaz de simplificar la toma de decisiones y enriquecer la experiencia del visitante: a través de un sistema que adquiera y gestione convenientemente la información del medio y tenga la capacidad de caracterizar al usuario y sus relaciones, es posible, por ejemplo, a) ofrecer contenidos personalizados, b) programar recorridos y facilitar la orientación y c) promover nuevas formas de interacción entre visitantes y entre visitantes y expositores. Servicios útiles para el visitante, pero no sólo, ya que también pueden diseñarse con funcionalidades específicas para expositores, organizadores o personal de apoyo (como se comentará en el primer caso de estudio presentado en la Sección 7 de esta Tesis). Brevemente, se trata de garantizar el funcionamiento de un conjunto de servicios con objetivos diversos (que, desde el punto de vista de negocio, podrían incluso estar gestionados por diferentes proveedores), con diferentes necesidades de información, que conviven en un mismo entorno en el que existe una alta variabilidad tecnológica en lo que respecta a terminales de usuario.
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• • • ARQUITECTURA DE FUSIÓN MULTISENSOR PARA LA PROVISIÓN DE SERVICIOS CONTEXTUALES
Ahora imaginemos la infraestructura de comunicaciones existente en el recinto ferial. Supongamos que el entorno consta de varios pabellones comunicados por zonas y pasillos al aire libre. En el interior del recinto podrán haberse desplegado varias tecnologías, de forma permanente:
• Una red WiFi, destinada a proporcionar conexión de alta velocidad.
• Lectores RFID (a 125KHz, con unos 60 cm. de cobertura) en puntos seleccionados del recinto (dinteles de puertas o puntos obligados de paso). Por ejemplo, pueden servir para gestionar las barreras físicas ante la detección de una tarjeta.
• Una distribución de cámaras de vídeo para seguridad.
• Un conjunto de sensores inalámbricos, capaces de conformar una red mallada e interconectados a través de ZigBee (IEEE 802.15.4), que están desplegados para disponer de información de parámetros ambientales del recinto.
• Un despliegue de sensores de ultrawideband, capaces de medir tiempos de vuelo de señal.
• Cobertura celular UMTS-HSDPA • Señal de GPS en zonas abiertas.
Sobre esta infraestructura, es posible identificar otra dependiente del evento que se esté celebrando:
• En algunos de los stands se pueden haber colocado puntos de acceso Bluetooth (con fines publicitarios, por ejemplo).
• Algunos expositores pueden poseer su propia WiFi.
• Algunos expositores pueden disponer de lectores/tarjetas NFC/RFID (integrados en terminales móviles o independientes), que permiten conseguir los datos de contacto de los visitantes de forma sencilla.
• Muchos de los expositores ofrecen información de sus productos on-line. Para facilitar el acceso a esa información, utilizan códigos bidimensionales que pueden ser fotografiados y decodificados por la mayor parte de los terminales móviles.
Por otra parte, una tercera capa de infraestructura será la que se genera de forma variable con el tiempo, pues está vinculada al flujo de personas y objetos móviles con capacidades de conectividad. Los dispositivos móviles de usuario serán heterogéneos, pudiendo tratarse de ordenadores portátiles, de PDAs o de smartphones. Cada vez más dispondrán de conectividad WiFi, Bluetooth, lector NFC, o cámara digital. En un futuro, es posible que en ellos se integren transmisores-receptores ZigBee56 o UWB57.
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En diciembre de 2004, unos días antes de que la especificación ZigBee fuera aprobada (14/12/2004), la empresa coreana Pantech&Curitel presentó un anticipo de lo que podría ser un teléfono móvil con ZigBee (<http://news.zdnet.co.uk/communications/0,1000000085,39179918,00.htm>). En abril de 2007, la Zigbee Alliance presentó su propósito de embeber ZigBee en los terminales móviles, que con esta tecnología (de bajo consumo, con capacidad para conformar redes mesh, seguridad AES128, baja tasa de datos, etc.) podrán servir de dispositivos de control en cualquier lugar donde esté desplegada una red ZigBee o un punto de acceso ZigBee. <http://www.zigbee.org/imwp/idms/popups/pop_download.asp?contentID=11070>. En mayo 2007, la empresa Moteiv Corp. se convirtió en Sentilla, cambiando su misión de fabricantes de hardware a integradores; en la actualidad, una plataforma en Java par trabajar con los pequeños sensores. No obstante, antes de la reconversión, Moteiv miniaturizó sus nodos WSN lo suficiente para empaquetarlos en factor de forma estándar miniSDIO (<http://rfdesign.com/next_generation_wireless/news/zigbee-mote-mobile-devices-0510>). Es decir, que su producto, TMote Mini puede introducirse en un slot miniSDIO, haciendo posible de esta forma que PDAs y teléfonos se integren en una red de sensores.
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CAPÍTULO 4 • • •
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Las personas y los objetos móviles se relacionarán con los elementos cercanos y podrán construir e interaccionar en redes sociales.
Además, cada usuario aportará a su propia complejidad; dispondrá, probablemente, una colección de sensores virtuales (generalmente servicios Web 2.0) que podrán aportar información personal y de preferencias, a veces vinculada con un momento o posición: agendas on-line, sindicadores de contenidos, blogs o microblogs, etc. La infraestructura de sensores personales se completará con los sensores “lógicos”, de conectividad o presencia. ZONE A ZONE B RFID Wireless sensors Bluetooth APs WiFi APs User Context and Positioning servers Communications backbone User 1 User 2 User 3 ZONE C ZONE D ZONE E ZONE F ZONE G ZONE A ZONE B RFID Wireless sensors Bluetooth APs WiFi APs User RFID Wireless sensors Bluetooth APs WiFi APs User Context and Positioning servers Communications backbone User 1 User 2 User 3 ZONE C ZONE D ZONE E ZONE F ZONE G
Figura 4.13 Entorno de comunicaciones y adquisición de contexto.
En el marco de esta Tesis, “sensores” son todos aquellos elementos que pueden aportar información sobre el contexto de un usuario. Es decir, un punto de acceso WiFi que mide periódicamente la potencia de señal recibida de los clientes conectados será considerado un sensor, como también lo será un mote equipado con un termómetro que toma medidas de temperatura de forma periódica o bajo demanda. Pero la agenda residente en una PDA también se considerará “sensor”, en tanto en cuanto supone un input de información al sistema contextual que, en este caso, servirá para definir el parámetro de contexto “actividad”. De la misma forma, podrá ser sensor el detector de presencia de un sistema VoIP (tipo Skype). Los sensores podrán combinarse entre sí para hacer posible una interpretación más fidedigna de la situación o actividad del cliente. Por ejemplo, un sensor virtual de actividad (como puede ser una agenda) puede ofrecer una primera aproximación a la realidad de la actividad del usuario. Esta potencial actividad podrá ser contrastada o verificada combinando adecuadamente la información de otros sensores físicos (localización, velocidad, etc.), virtuales (agenda) y lógicos (sesión abierta en un PC, conexión con servicios web de actividad, etc.), etc. En el entorno de la feria de muestras, el objetivo puede ser ofrecer, de forma transparente, un conjunto de servicios de planificación e información adaptados a las necesidades de cada visitante. Esto supone que el sistema tiene que ser capaz de recopilar información personal, que determine el propósito de la visita del usuario y su disponibilidad. Contrastando esta información con la oferta de servicios de la feria, se podrá configurar un plan de visitas que se adapte al movimiento e incidencias que origine el usuario. Además, la guía puede ser sensible al flujo de personas en el recinto, tratando de balancear la afluencia de público en los distintos lugares. El usuario, por su parte, puede ofrecer distintos grados de colaboración en lo que se refiere a permitir el
móviles (<http://rfdesign.com/next_generation_wireless/staccato-uwb-sk-telecom-uwb-chip-wpan-1221/>). No obstante, a día de hoy existen dudas entre los fabricantes de terminales (<http://www.computeractive.co.uk/personal- computer-world/news/2202584/phone-vendors-eschew-uwb-wifi>):si bien no descartan incorporar UWB en un futuro y tener líneas de investigación abiertas en esa dirección, algunos opinan que de momento, será WiFi la tecnología que cubrirá las necesidades de transmisión para transferencias de alta velocidad.
• • • ARQUITECTURA DE FUSIÓN MULTISENSOR PARA LA PROVISIÓN DE SERVICIOS CONTEXTUALES
acceso automático del sistema contextual a su información personal (a través de ficheros de log de navegación o acceso a perfiles de servicios web de red social, por ejemplo). Por otra parte, los servicios tendrán que ser ofrecidos de forma adaptada para diferentes tipos de terminales, con distintas opciones de conectividad. Las capacidades de los terminales de usuario podrán (al menos parcialmente) determinar de qué manera se podrá calcular su posición.
En resumen, el entorno del problema se puede describir en los siguientes términos: • Diferentes redes de comunicaciones (con velocidad y capacidad limitada), en modo
infraestructura o ad hoc, cuya disponibilidad puede variar en el tiempo.
• Sensores heterogéneos, físicos, lógicos y virtuales, que podrán formar parte de la infraestructura o estar embebidos en el terminal. Para acceder a sus datos, se necesitarán mecanismos específicos. Al igual que en el caso de las redes de comunicaciones, su disponibilidad podrá variar.
• Terminales de usuario diversos, con distinta tecnología interna (tanto de conectividad como de adquisición de datos) y recursos limitados (batería, radio, capacidad de procesado, etc.).
• Gran volumen de usuarios con diferente perfil y necesidades y diferente propensión a la colaboración con el sistema; todos esperan una cierta calidad de servicio que será determinante para garantizar la “permanencia” de uso del servicio.
• Servicios con diferentes objetivos, que deben coordinarse y “convivir” en el mismo espacio lógico, y asegurarse de satisfacer sus necesidades de información teniendo en cuenta las condiciones de contorno (del entorno y del usuario).
En este panorama tecnológicamente heterogéneo y dinámico, de recursos limitados, y necesidades informativas variadas, se propone utilizar cooperativamente las tecnologías disponibles para conformar una (o varias) imágenes del contexto de usuario, fiables, que proporcionen a los servicios contextuales información suficiente para que puedan satisfacer la calidad de servicio que espera el usuario, a la vez que se optimiza, de manera global, el uso de recursos disponibles.