Mobile multimedia services in the cloud

Kovachev, Dejan; Jarke, Matthias

doi:5056

Mobile multimedia services in the cloud = Mobile Multimedia-Dienste in der Cloud

Kovachev, Dejan (Author)

2014

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Dejan Kovachev

ImpressumAachen 2014

UmfangXIV S., 247 Bl. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Jarke, Matthias (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2014-05-14

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-50568
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/444895/files/5056.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Informationssystem (Genormte SW) ; Cloud Computing (Genormte SW) ; Multimedia (Genormte SW) ; Informatik (frei) ; cloud computing (frei) ; mobile computing (frei) ; multimedia (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004
pacs: H.3.4

Kurzfassung
Cloud Computing ist ein Paradigmenwechsel zur Bereitstellung von Speicher- und Verarbeitungskapazitäten, Diensten und Software über das Internet. Im Wesentlichen wird dadurch eine Kostenreduzierung, sowie die Entkopplung von Servicebereitstellung und zugrundeliegender Technologie erreicht. Somit befähigt Cloud Computing Kunden dazu, sich vollkommen auf die Entwicklung neuartiger Dienste zu konzentrieren, ohne sich um die Bereitstellung benötigter Software- und Hardware-Ressourcen kümmern zu müssen. Der Erfolg des Cloud Computing in Unternehmensanwendungen hat ein gesteigertes Interesse daran ausgelöst, die gleichen Prinzipien bei der Bereitstellung von mobile Multimedia-Diensten anzuwenden. Jedoch konnten die erwarteten Vorteile trotz des schnellen Wachstums an Popularität und Allgegenwärtigkeit von Multimedia-Applikationen bisher noch lange nicht ausgeschöpft werden. Die Kombination von Cloud Computing und Multimedia-Diensten ist nicht trivial und erfordert die Betrachtung vieler Aspekte aus den Perspektiven des Gesamtsystems, des Nutzers und mobiler Medien. Beispielsweise wägen mobile Cloudanwendungen ab, was auf dem Gerät und was in der Cloud ausgeführt werden soll. Diese Entscheidung hängt von der Art der Applikation, der Geräteleistung, der Datenlokalität und der Betriebsumgebung (Netzwerk-Bandbreite, Verzögerung, Cloud Verfügbarkeit) ab. Darüber hinaus scheitert das traditionelle Client/Servermodell an nahtloser Cloud-Ausführung in unbeständigen Mobilfunknetzen. Außerdem verursachen entfernte Cloud-Rechenzentren Latenzen, die für bestimmte Klassen von interaktiven mobilen Anwendungen wie 3D-Spiele und Augmented Reality impraktikabel sind. Die Dissertation eruiert Methoden zur effizienten Anwendung von Konzepten des aufstrebenden Cloud Computing Paradigmas auf Design, Entwicklung und Bereitstellung mobiler Multimedia-Dienste. Sie beschreibt eine Informationssystemarchitektur namens CAELUS (Cloud Architecture for Enabling Mobile Multimedia Services), die sowohl konzeptuelle Modelle als auch eine konkrete Softwareplattform in sich vereint. Die konzeptuellen Modelle erfassen spezifische Anforderungen für den effizienten Aufbau mobiler multimedialer Cloud-Dienste und dienen als Richtlinien zur Erstellung der Softwareplattform (i5Cloud), die das Testbett für die CAELUS Architektur darstellt. Die Beiträge dieser Dissertation beinhalten neben einem umfassenden Literaturüberblick eine Designsicht, eine Plattform sowie geeignete Abstraktionsschichten, die durch mobile Multimedia-Dienste Hürden auf dem Weg zur vorteilhaften Nutzung des Cloud Computing überwinden. Die CAELUS-basierte Entwicklung und Bereitstellung mobiler Multimedia-Dienste wurde in mehreren Fallstudien evaluiert. Besonders wurden die Fallstudien in den Anwendungsdomänen von technologiegestütztem Lernen, digitale Dokumentation des kulturellen Erbes und der Mensch-Computer-Interaktion durchgeführt. Prototypische Anwendungen inklusive begleitender technischer Evaluierungen und Nutzerstudien belegen die Validität und Anwendbarkeit der Architektur und ihres konzeptuellen Ansatzes.

Cloud computing is a paradigm shift promising a utility-based delivery of storage and processing capacity, services, and software over the Internet. In essence it aims to reduce costs, facilitate self-automated systems and decouple service delivery from underlying technology. Thus, the cloud paradigm empowers customers with the ability to focus on creating novel services alleviating the burden of software and hardware resource provisioning. The success of cloud computing in the domain of enterprise applications has sparked increasing interest in applying the same principles to the provision of mobile multimedia services. However, the potential benefits are far from being achieved, despite the rapid growth in popularity and omnipresence of mobile multimedia applications. The combination of cloud computing and mobile multimedia is non-trivial, and many aspects from system, mobile multimedia and user perspectives need to be considered. For example, mobile applications in the cloud involve a trade-off in terms of what should run on the device and what in the cloud, which is contingent to the application type, the device capability, data locality and the operating environment (network bandwidth, delay, cloud availability). Moreover, the traditional server/client programming models fail to provide seamless cloud execution in volatile mobile networks. Furthermore, distant cloud data centers induce prohibitive latency for certain classes of interactive mobile applications such as 3D games and augmented reality. This dissertation investigates ways to efficiently apply the concepts of the emerging cloud computing paradigm in the design, development and delivery of mobile multimedia services. It describes an information systems architecture called CAELUS (Cloud Architecture for Enabling Mobile Multimedia Services) which includes both conceptual models and a concrete software platform. The conceptual models capture specific requirements for efficient building of mobile multimedia cloud services and guide the creation of the software platform (i5Cloud) which serves as a test bed of the CAELUS architecture. The contributions of this dissertation, in a addition to a comprehensive survey of literature, comprise a design view, platform and abstraction levels that lower the barrier for mobile multimedia services to leverage the clouds. Several case studies have evaluated the CAELUS-based development and delivery of mobile multimedia cloud services. In particular, the case studies were conveyed in the application domains of technology-enhanced learning, digital documentation in cultural heritage and human-computer interaction. Prototype applications together with technical evaluations and user studies demonstrate the validity and applicability of the architecture and the conceptual approach.

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