Tudományos Diákköri Dolgozat 2008 Intelligens környezet, intelligens iroda virtuális üzenőfal megvalósítása Készítették: Sik András Ferenc e-mail: andras.sik@gmail.com Gruber Kristóf e-mail: gk@lka.hu V. éves műszaki informatikus mérnök hallgatók Konzulens: Dr. Vida Rolland e-mail: vida@tmit.bme.hu Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Távközlési és Médiainformatikai tanszék
Tartalomjegyzék 1. Bevezetés... 4 1.1. Az intelligens környezetek áttekintése... 4 Tárgyalótermek lefoglalása intelligens rendszer segítségével... 5 Parkolást elősegítő információs rendszer... 5 Telefonfigyelő szolgáltatás... 5 Intelligens tábla, virtuális jelenlét... 6 Dokumentumok rendezése, nyomon követése... 6 Belépőkártyára épülő szolgáltatások... 7 1.2. A virtuális üzenőfal... 7 1.3. Felhasználási lehetőségek... 8 1.4. Az alkalmazás hardver oldali követelményeinek kidolgozása... 9 1.5. Az alkalmazás szoftver oldali követelményeinek kidolgozása... 11 1.6. A választott fejlesztési környezet paraméterei... 13 1.7. A Nokia N810, mint terminál... 14 2. A virtuális üzenőfal használata... 16 2.1. A szoftver környezet kialakítása és a program telepítése... 16 2.2. A program indítása... 17 2.3. A program főablaka... 19 2.4. Bejelentkezés aktív Bluetooth eszköz jelenléte nélkül... 20 2.5. Jelszóval történő hitelesítés... 21 2.6. A felhasználókhoz rendelt ablak... 22 2.7. Új üzenet írása... 23 2.8. Címzettek kiválasztása az elküldendő üzenethez... 25 3. A virtuális üzenőfalat megvalósító szoftver moduláris felépítése... 26 3.1. A programról általánosságban... 26 3.2. A program fájljai... 26 3.3. A konfigurációs fájlok formátuma... 27 3.4. A program osztályai... 28 VirtualPostIt... 28 OutgoingHandler... 28 IncomingHandler... 29 MainWindow... 29 UserWindow... 29 NewMessageWindow... 30 RecipientWindow... 30 NoDeviceWindow... 31 3.5. A program működése... 31 A kontroller működése... 31 A modell működése... 32 A grafikus felület működése... 37 2
3.6. Fejlesztési lehetőségek... 38 Grafikus felület lecserélése... 39 Új formátumok támogatása... 39 A mobilról küldött üzenetek információtartalmának bővítése... 39 3.7. Jövőbeli terveink... 39 Web-es felület elkészítése... 39 Áttérés adatbázis alapú tárolásra... 40 Bluetooth jelerő információk felhasználása... 40 SMS értesítő kiküldése... 40 További multimédiás szolgáltatások... 40 4. Összefoglalás... 41 5. Köszönetnyilvánítás... 41 6. Rövidítéslista... 42 7. Irodalomjegyzék... 43 3
1. Bevezetés Napjainkban egyre inkább elterjed az a nézet, hogy a jövő az intelligens környezeté, a mindenütt jelenlévő hálózatoké. A felhasználót körülvevő intelligens eszközök kommunikációja által számos új, értéknövelt szolgáltatás biztosítására nyílik lehetőség. Dolgozatunkban egy ilyen szolgáltatást nyújtó rendszer megtervezését és megvalósítását tűztük ki célul, mely a manapság sokat emlegetett intelligens iroda technikai környezetének egy praktikus részét alkothatja. 1.1. Az intelligens környezetek áttekintése Az elmúlt években az informatikai technológiák nagy léptékű fejlődése és általánosan elérhetővé válása lehetővé tette, hogy az addig az intelligens irodával foglalkozó elképzelések konkrét formát öltsenek. Ezek a megoldások könnyen csoportosíthatóak olyan közérthető és elfogadott szempontok köré, mint a felhasználók kényelmének elősegítése, hatékonyságnövelés, vagy a környezetvédelem. Egy ilyen intelligens irodát intelligens eszközök építik fel, melyek alapvetően három részre oszthatók: érzékelők, döntéshozók, beavatkozók. Az érzékelő részt mint azt neve is mutatja legegyszerűbben egy olyan berendezésnek (illetve berendezések hálózatának) képzelhetjük el, mely bizonyos fizikai mennyiségek megfigyelt értékét olyan jelekre fordítja le, ami egy másik eszköz (jelen esetben a döntéshozó), vagy egy (emberi) megfigyelő számára értelmezhető. A döntéshozó egység az érzékelőtől kapott adatok alapján, és egy előre beprogramozott döntési táblát figyelembe véve utasításokat fogalmaz meg, majd az adandó választ elektronikus jelek formájában továbbítja a végrehajtó részeknek. A végrehajtó rész többfajta funkciót láthat el, ugyanis tipikusan több különféle fizikai eszköz, illetve informatikai eljárás építi fel. Ezek a részegységek természetesen különböző jellegű jelekkel vezérelhetők, melyeket a döntéshozó egységtől kapnak. Ezeknek az építőköveknek tekinthető alapelemeknek felhasználásával hozhatjuk létre a legkülönfélébb intelligens eszközöket, betöltve ezekkel intelligens irodánkat (tágabb értelemben nézve az intelligens épületünket / munkahelyünket ). Ugyanezen eszközök felhasználásával számos irodában, munkahelyen felmerült problémát megoldhatunk, illetve súlyosságukon enyhíthetünk számottevő erőforrás felhasználása nélkül. Az alábbi felsorolás a teljesség igénye nélkül említ meg néhány lehetséges alkalmazást (dolgozatunk címadó alkalmazása mellett): Jelen dolgozat a Mobil Innovációs Központ 2.1. számú projektjének keretében, a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal támogatásával készült. (Mobil 01/2004 szerződés) 4
1.1.1. Tárgyalótermek lefoglalása intelligens rendszer segítségével Manapság a nagyvállalatok által alkalmazott nagyszámú dolgozó munkaköri megbeszéléseit lebonyolítani létszámukból kifolyólag rendkívül nehezen megoldható. Éppen ezért a tárgyalótermekhez való hozzáférés minden vállalatnál szabályozott módon működik, vagyis előre le kell foglalni a használni kívánt tárgyalót, úgy, hogy az adott foglalási időtartam ne ütközzön más foglalások időtartamával. Hasonlóan megfigyelhető jelenség, hogy a tárgyalótermekre érkező foglalások eloszlása nem egyenletes; előfordul, hogy bizonyos napokon a termek nagy része kihasználatlan, míg más időpontokban az igények nagy száma miatt a foglalások egyáltalán nem, vagy csak megszorításokkal és általános megelégedés nélkül kivitelezhetőek. A problémára hatékony megoldás lehet, ha a foglalási rendszerbe bevonjuk az összes szabadon elérhető tárgyalót, majd ezt a rendszert többletfunkciókkal ruházzuk fel: pl. foglalásokkal kapcsolatos értesítések, foglalás megerősítésének kérése, valamely kritériumok alapján történő keresés, foglalások módosítása. Ezt követően a foglalási rendszerre ráépíthetünk egy intelligens teremelosztót, melyben konkrét terem keresése helyett valamilyen kívánt kritériumhalmazt adunk meg. Valószínű, hogy az esetek nagy részében a hagyományos módszer a fentivel hasonló eredményt hoz, azonban ha a kritériumainknak több terem is megfelel, kiválaszthatjuk a legjobban megfelelőt, ezáltal elérve a lehető legjobb kihasználást. 1.1.2. Parkolást elősegítő információs rendszer Rengeteg nagyvállalatnál, irodaháznál okoz problémát a dolgozók gépjárműveinek elhelyezése. Előfordulhat például, hogy az épületben az előre tervezettnél több embert foglalkoztatnak, így az épület parkoló része nem lesz alkalmas a dolgozók teljes gépjárműállományának kiszolgálására. Megtörténhet ilyenkor, hogy a dolgozók akkor is behajtanak a parkolóba, ha az már megtelt, ezzel időt pazarolva és a parkoló légterét szennyezve. Ez a probléma orvosolható lenne, ha a mélygarázs bejáratánál elhelyezett számkijelző mutatná a garázsban levő szabad helyek számát; Ez azonban még nem nyújtana garanciát arra, hogy a gépjármű vezetője elfogadható időn belül meg is találja a szabad parkolóhelyeket. Ezt a hiányosságot az egész parkoló, illetve mélygarázs rendszerre kiterjedő szenzorhálózat telepítésével pótolhatjuk. Egy központi számítógépen futó program a szenzorok segítségével figyeli az egyes parkolóhelyek foglaltságát, majd megfelelő útválasztási algoritmus futtatását követően a kihelyezett irányjelző táblák segítségével a megfelelő helyre irányítja a vezetőket. 1.1.3. Telefonfigyelő szolgáltatás A telefonfigyelő szolgáltatás alkalmazása esetén esetében a vezetékes vagy mobiltelefonon keresztül bonyolított beszélgetések tartalma automatikusan továbbítódik a számítógépre, ahol egy figyelőrendszer dolgozza fel azt. A párbeszédet egy beszédfelismerő program digitalizálja, szöveges formátumúvá alakítja át, majd az így nyert adatot és a hanganyagot egy adatbázisba tárolja el esetleges kiegészítő 5
információkkal együtt. Ezt követően az adatokat feldolgozza, így a dolgozók beszélgetései kereshetővé válnak. Ez jelentős többletszolgáltatást biztosít a hagyományos telefonálással szemben, növeli a telefonon keresztül történő kommunikáció hatékonyságát (a lényeges információ nem csupán szóban hangzik el, hanem rögzítésre is kerül), megelőzi az ugyanazon témával kapcsolatos felesleges telefonhívásokat (kereshető adatbázis az információk számára), valamint rövidíti a hívások időtartamát (nem szükséges jegyzetelnünk, ezt a rendszer elvégzi helyettünk). Természetesen ekkora mennyiségű adat rögzítése, tárolása és feldolgozása jelentős erőforrásokat igényel, ezért a teljes rögzítés, illetve a manuális feldolgozás helyett alkalmazhatunk valamilyen mesterséges intelligencián alapuló programot; így a tároláshoz szükséges háttértár mennyisége is csökkenthető. 1.1.4. Intelligens tábla, virtuális jelenlét Az intelligens tábla koncepciójának lényege, hogy kiküszöbölje a hagyományos táblák egy óriási hátrányát, a korlátozott kapacitást. A hagyományos táblák hamar betelnek, ekkor tartalmukat törölni kell. Amennyiben nem készült megfelelő jegyzet a felvázolt gondolatokról, az későbbiekben megtörheti a beszélgetés lendületét, és felesleges időhúzást jelenthet az adatok visszakeresése miatt. Az eszköz, mely a táblát szimbolizálja, gyakorlatilag korlátlan tárhelyet biztosít a rajta elhelyezett jegyzetek számára, melynek csak a működtető eszköz tároló kapacitása szab határt. A tábla folyamatosan rögzíti a ráírt adatokat, így ezek az adatok jóval azután is olvashatóak maradnak, hogy a tábla felületét törölték. Mivel az adatokat a tábla egy számítógép segítségével rögzíti, lehetővé válik távoli felhasználók bevonása is az előadásba. Ez a megvalósítás növeli a megbeszéléseken folytatott kommunikáció hatékonyságát, és kiküszöböli a hagyományos táblák helyhez kötöttségét. A távoli résztvevők jelenlétével felmerülhet az igény egy olyan megoldásra, mely növelné az egyéni komfortérzetüket, ugyanis a távoli résztvevők jobban be tudnának kapcsolódni a beszélgetésbe, ha nem csupán a táblára írt információkat látnák, hanem valamilyen módon tudatában lennének a résztvevőknek és a beszélő személyének. Ezt a jelenlét-érzetet elérhetnénk azzal, hogy a távoli résztvevő számára annak az egyénnek az arcát mutatnánk, aki éppen beszél. Amennyiben felszereljük a felhasznált termet egy olyan eszközzel, amely képes megállapítani, hogy az éppen beszélő személy a terem mely részén ül, valamint telepítünk egy kamerarendszert is, úgy lehetőségünk nyílik megteremteni ezt a komfortérzetet a távoli résztvevőkben. 1.1.5. Dokumentumok rendezése, nyomon követése Gyakori probléma forrása lehet az is, hogy az egyes dokumentumok mind elektronikus, mind nyomtatott formában is tárolásra kerülnek, ekkor ugyanis az elektronikus dokumentumokkal szemben a papír alapú dokumentumok keresése gyakran sok időt vehet igénybe. A papír alapú dokumentumok helyének megtalálásaát hozzájuk csatolt RFID chipek felhasználásával jelentősen felgyorsíthatjuk, természetesen ekkor a 6
dokumentum elektronikus verziójához szükséges tárolnunk, hogy melyik RFID azonosító tartozik hozzá. Amennyiben egy irodában olyan RFID olvasót helyeznek el, mely azonosítani tudja az összes ott tárolt objektumot, akkor a máshol tárolt dokumentumok a sikertelen keresésére nem fordítódik majd felesleges idő. Az RFID olvasók rendszerbe kapcsolásával pedig a más irodákban levő dokumentumok helye is gyorsan meghatározható. 1.1.6. Belépőkártyára épülő szolgáltatások Manapság a nagyobb vállalatok szinte mindegyike belépőkártyával azonosítja alkalmazottait. Ezen kártyáknak azonban nem használjuk ki minden lehetőségét, ugyanis rengeteg többletszolgáltatás nyújtására kínálnak még lehetőséget. A belépőkártyák felhasználásával lehetővé válhatna az elektronikus fizetés a cég területén, az egyes személyek azonosítása a különféle rendszerekben, valamint a kártya által kibocsájtott jelek segítségével a dolgozók lokalizálása, biztonságuk fokozása (pl. személyre szabott értesítések tűz esetén). 1.2. A virtuális üzenőfal A korábban bemutatott alkalmazásokhoz hasonló jellegű megoldás a virtuális üzenőfal is; ezen dolgozat célja pedig az üzenőfal tervezési és megvalósítási lépéseinek bemutatása. Feladatunk egy elektronikus üzenőfal létrehozása, amely alkalmas úgynevezett virtuális post-it üzenetek fogadására és tárolására, személyre szabott megjelenítéssel. Amint a post-it kifejezés is sugallja, az elképzelés lényege, hogy esetleges távollét esetén üzenethagyásra szolgáló, az ajtóra ragasztott kis sárga cédulákat váltsuk ki egy sokrétű, intelligens elektronikus üzenethagyási megoldással. A virtuális üzenetek a hagyományos sárga cédulákkal szemben több előnnyel bírnak: Személyre szabhatóság: az elektronikus üzenetek megtekintése szemben a hagyományos üzenetekkel jogosultságokhoz köthető, személyre szabható, míg egy hagyományos üzenetet bármely, az ajtó előtt elhaladó személy elolvashat. Helyfüggőség: más módszerekkel ellentétben a címzettek csak akkor kapják meg a nekik szóló üzeneteket, ha az tényleg érdekelheti őket, mivel az eszköz közelében jártak. Távoli hozzáférhetőség: amennyiben az eszköz rendelkezik Internet-kapcsolattal, az üzenetek hagyása nem lesz többé helyhez kötött. Esztétikum: a kézzel írott üzenetet olvashatósága néha kívánnivalót hagy maga után. Jobb helykihasználás: csupán a használt eszközön rendelkezésre álló tárhely szab határt a tárolt üzenetek mennyiségének. Lehetőség nem csupán szöveges üzenetek átadására: videó és hang üzenetek kezelése is megvalósítható. 7
Egy a fentiekben specifikált üzenőfal megőrzi az eredeti üzenetek funkcionalitását, miszerint nem tudhatjuk, hogy távollétünkben kik szeretnének felkeresni bennünket a szobánkban, épp ezért ragasztunk fel egy mindenkinek szóló üzeneteket. Ezt az eredeti funkcionalitást terjeszti ki a felsorolt hatékonyságot, hasznosságot, személyre szabhatóságot és kényelmet növelő funkciókkal. 1.3. Felhasználási lehetőségek A bevezetésben felsorolt felhasználási lehetőségek azonban egy ilyen eszköz, illetve alkalmazás felhasználási területének csupán töredékét jelenthetik. Amennyiben az alkalmazást megvalósító eszköz rendelkezik Internet-kapcsolattal, vagy csupán hálózati kapcsolattal az üzemeltető intézmény belső hálózatán, úgy lehetőségünk van egyéb többlet szolgáltatások megvalósítására, mint például fontos vállalati-üzemeltetői bejelentések továbbítása, időjárás előrejelzések szolgáltatása, stb.[1] A megoldás alkalmas lehet továbbá munkaidő nyilvántartó rendszer üzemeltetésre, akár távoli munkahelyen is pl. szervízelési, karbantartási munkákra való kiszállások kezelésére.[2] Ezen kívül egy ilyen eszköz fontos szerepet játszhat vészhelyzetek kezelésében: egy tűzeset, gázszivárgás esetén a legközelebbi kijárat felé irányíthatná az épületben tartózkodókat.[1] A virtuális üzenőfal kiválthatná a hagyományos névtáblákat is az irodák ajtaján, ezen információkat készenléti állapotában megjelenítve.[1] Az információ megjelenítés ötletére alapozva akár reklámok is megjeleníthetőek lennének az adott üzenőfalon. Az üzenőfal kiterjesztett funkcionalitására alapozva számos könnyebbséggel élhetnek használói. Amennyiben például valaki késésben van a munkahelyéről, minden nehézség nélkül hagyhat üzenetet az irodája ajtaján elhelyezett eszközön, hogy csupán később érkezik (amennyiben az rendelkezik Internet elérhetőséggel). Ha pedig az eszköz felhasználója éppen elfoglalt, és így nem akarja, vagy esetleg nem tudja megszakítani az aktuális munkáját (pl. fontos megbeszélés a kollégákkal) könnyűszerrel hagyhat üzenetet rendelkezésére álló Internetes elérést támogató eszközről (Laptop, PDA 1, stb.). Az utóbbi példát általánosítva, lehetséges annak megvalósítása, hogy egy felhasználó a birtokában lévő valamilyen vezeték nélküli adattovábbítást lehetővé tevő technológiával rendelkező eszközről akár bármiféle külön kliens szoftver telepítése nélkül üzenetet hagyjon. Természetesen ez csak abban az esetben elképzelhető, ha az üzenőfal szolgáltatást futtató eszköz is rendelkezik azzal a technológiával, mellyel az adott üzenetet hagyni kívánják. Ekkor ajánlott az üzenőfalat a lehető legtöbb (esetleg akár külön gyártók által specifikált) lehetséges üzenetformátumra felkészíteni, hiszen ez növelheti a készülékfüggetlenséget, illetve a kompatibilitást. 1 Personal Digital Assistant 8
A virtuális üzenőfal akár üzenetkézbesítési funkcióval is felruházható, amennyiben az azt futtató eszköz rendelkezik lehetőség szerint valamilyen vezeték nélküli adattovábbítást lehetővé tevő technológiával. Ennek segítségével az egyes üzenetek kézbesíthetők a különféle felhasználók részére. Napjainkban számos eszköz támogat vezeték nélküli helyi hálózati elérést (WLAN), azonban még szélesebb skálájuk rendelkezik beépített Bluetooth és/vagy Infra modullal. A két utóbbi technológia közül a Bluetooth nem igényel közvetlen rálátást a két eszköz között, így ez a technológia lehet a legcélszerűbb üzenetek kézbesítésére. A Bluetooth kommunikáció további jellemzője, hogy hatótávolsága nem túl nagy (1-100 m típustól függően), ellenben túl távoli eszközök figyelembe vétele egyáltalán nem szükséges, így ez nem jelent problémát. Azonban bármely technológiát választunk is kézbesítésre, lehetőségünk van a virtuális üzenőfal specifikációjában megadott személyre szabhatóságot megvalósítani, ugyanis az egyes címzettek eszközeik egyedi címével azonosíthatók. Amennyiben az üzenőfalat megvalósító eszköz rendelkezik érintőképernyővel, úgy akár az adott eszközről is történhet az üzenethagyás, valamint lehetővé válik az üzenőfalról az üzenetek könnyebb leolvasása. Természetesen a felhasználók hozzáférését jelszóval kell korlátoznunk, megelőzve az illetéktelen hozzáféréseket több egyidejűleg a közelben tartózkodó címzett esetén. Napjainkban a harmadik generációs (3G) mobil eszközök is széles körben elterjedtek. Egy virtuális üzenőfal megvalósításakor tehát észszerű, sőt akár szükségszerű döntés is lehet az ilyen eszközök multimédiás üzeneteinek támogatása a szöveges üzenetekkel együtt. Amennyiben az üzenetek kézbesítésének lehetősége biztosított, ezen üzenetek ugyanolyan módon kézbesíthetők, mint szöveges társaik. TDK munkánk kidolgozása során a fenti irányelveken alapuló rendszer megvalósítását tűztük ki célul. A dolgozat szervesen kapcsolódik a Távközlési és Médiainformatika Tanszék kutatóinak a Mobil Innovációs Központ (MIK) keretein belül végzett munkájához. A kidolgozás fázisairól, az egyes funkciók bővebb ismertetéséről a következő fejezetekben olvashatunk. 1.4. Az alkalmazás hardver oldali követelményeinek kidolgozása Célunk egy üzenethagyó rendszer készítése volt, melynek segítségével üzeneteket lehet hagyni meghatározott embereknek, valamint címzettként üzeneteket lehet kapni valamely vezeték nélküli technológia segítségével. Egy ajtóra, illetve falra szerelhető kis számítógépet (a továbbiakban nevezzük terminálnak) képzeltünk el, amely egy pár inch méretű kijelzővel rendelkezik, ami lehetővé teszi a felhasználókkal való egyszerűbb kommunikációt, valamint vizuális visszajelzéseket jelenít meg a program állapotáról. A konkrét hardvert illetően a következőket tartottuk fontosnak: 9
a. Kis méret Egyértelműen az egyik legfontosabb szempont a hasznosíthatóság szemszögéből nézve a terminál kompakt mérete, mivel egy asztali PC méretű kiszolgáló hardver elhelyezése ilyen célra egy átlagos irodában nem kívánatos. Alapvetően két architektúrával lehetséges megvalósítani egy hasonló alkalmazást: A program egy távoli szerveren fut, és a terminál csak egy buta eszköz szerepét tölti be, ami megjelenítésre, adatbevitelre és esetlegesen vezeték nélküli adatcserére használható; A program a terminálon fut, így nincs szükség távoli szerverre és felesleges kommunikációra. Szerencsére manapság már több olyan alaplap és termék is elérhető a piacon, mely alkalmas egy ilyen bonyolultságú program futtatására és megfelelően kis méretű. b. Alacsony fogyasztás Napjainkban egyre jelentősebb igény, hogy ügyeljünk a környezetünkre, ne fogyasszunk feleslegesen sok energiát, ne használjunk olyan anyagokat melyek nem újrahasznosíthatóak, stb. Munkánk során ezért fokozott figyelmet fordítottunk arra, hogy mivel a terminálnak a nap nagy részében rendelkezésre kell állnia, ne fogyasszon indokolatlanul sok elektromos áramot. Nem feledkezhetünk meg egy asztali PC által keltett nagy zajról sem, ami szintén nem kívánatos jelenség. A napjainkban elérhető SoC (System on a Chip) megoldások kevés energiát fogyasztanak, ugyanakkor számunkra elegendő teljesítményt képesek nyújtani. c. Viszonylag alacsony fogyasztói ár A terminál ára nem szabad, hogy elérhetetlenül drága legyen, hiszen ideális esetben egy épületben akár minden ajtóra kerülhet egy ilyen eszköz. d. Vezeték nélküli internetes csatlakozás támogatása További nagy előnyt jelent a kis zajártalom és fogyasztás mellett, ha a terminál felszereléséhez nem szükséges a falba újabb kábelt (pl. Ethernet vezetéket) elvezetni, mégis az Internetre csatlakoztatható pl. Bluetooth vagy WiFi rádió segítségével. Korunk irodái nagyrészt már eleve rendelkeznek WiFi hálózati lefedettséggel, így az Internetre csatlakozás nagyon egyszerűen megoldható feladattá degradálódik. e. Kijelző Ha a terminál rendelkezik egy kijelzővel is, akkor az üzenetek megjeleníthetőek a kijelzőn (vezeték nélküli továbbítás mellett vagy helyett). Amennyiben a terminál rendelkezik valamilyen beviteli eszközzel is, pl. billentyűzet vagy érintőképernyő, a felhasználók egyszerűbb műveleteket (pl. új üzenet írása, üzenet törlése, beállítások módosítása) magán a terminálon is elvégezhetnek, ami bizonyos esetekben kényelmesebb 10
lehet, mint a saját mobil eszközön keresztül kommunikálni a rendszerrel. A kijelzőnek a könnyű olvashatóság érdekében legalább 3-4 inch képátlójúnak kell lennie. f. Vezeték nélküli üzenetküldési lehetőség A terminál segítségével a felhasználók és a terminál közti interakció többféleképpen kell hogy lebonyolítható legyen, így mindenki az általa leginkább preferált módon veheti igénybe annak szolgáltatásait. Az egyik lehetőség az, hogy a terminál rendelkezik bizonyos vezeték nélküli rádióval, ami lehetővé teszi, hogy a felhasználó a saját eszközén szerkessze, illetve jelenítse meg az üzenetet. Négy szóba jöhető technológiát vizsgáltunk meg: Bluetooth, IrDA 2, WiFi, valamint egy esetleges saját fejlesztésű rádió. Fontosnak tartottuk, hogy minél több mobil eszközzel elérhetőek legyenek a rendszer által nyújtott szolgáltatások, ezért a fájlküldésre való alkalmassága, valamint a széleskörű támogatottsága miatt a Bluetooth technológiát választottuk (ma már majdnem minden mobiltelefon és PDA beépített Bluetooth adóvevővel kerül forgalomba). IrDA esetében a közvetlen rálátás szükségességét találtuk kizáró tényezőnek, míg WiFi esetén egyrészt körülményes a kapcsolat automatikus kiépítése a legtöbb forgalomban lévő eszközzel, másrészt saját klienst kellene telepíteni a felhasználó készülékére, amit nem tartottunk praktikusnak. g. Egyszerű távoli menedzselhetőség Gyakori probléma az intelligens eszközök szoftverében felmerült hibák kijavítása kapcsán, hogy az eszköz programja csak közvetlen fizikai kapcsolattal, pl. kábellel frissíthető egy számítógép segítségével. Mi egy olyan rendszert szerettünk volna létrehozni, ami kényelmesen frissíthető az adminisztrátorok számára a termináltól távolról is, annak internetes kapcsolatát kihasználva. 1.5. Az alkalmazás szoftver oldali követelményeinek kidolgozása A kifejlesztésre kerülő szoftver tervezését azzal kezdtük, hogy eldöntöttük, milyen feladatokra kell alkalmasnak lennie, valamint felállítottunk egy sorrendet azok fontosságáról. Ezek a következők: a. Üzenetek tárolása A szoftvernek képesnek kell lennie felhasználók kezelésére; minden felhasználónak lehetnek üzenetei, a felhasználók egymásnak, illetve előre meg nem határozott címzetteknek is küldhetnek üzeneteket. A tárolás megvalósítását két fázisra bontottuk: az első fázisban egy saját, fájl-alapú adatszerkezetet alakítottunk ki az üzenetek tárolására. A későbbiekben ez a rendszer modulárisan lecserélhető egy nagyobb felhasználói bázis és nagyobb számú üzenet kezelése esetén sokkal hatékonyabb SQL alapú kliens-szerver architektúrájú tárolási formára. Ennek további előnye, hogy központosítható, így akár 2 Infrared Data Association 11
megvalósítható az is, hogy a felhasználóhoz közelebb eső terminál kézbesítse a neki szóló üzenetet, amit egy másik terminálról hagytak neki. b. Felhasználók kezelése A bevezetőben leírt modell akkor igazán használható, akkor adhatóak hozzá értéknövelt szolgáltatások, ha megvalósítjuk az üzenetet hagyó emberek megkülönböztetését. Ennek segítségével a felhasználók csak a nekik szóló üzeneteket láthatják, azok megtekintése jelszóhoz köthető. A Bluetooth technológia hasonlóan az Ethernet hálózatokhoz specifikál egy minden eszköz esetében egyedi azonosítót, melynek segítségével a közelben tartózkodó felhasználók (amennyiben az eszközük nálunk van) könnyedén azonosíthatóak. Ez a helyfüggő információ az üzenetkézbesítés vagy a kijelzőn való megjelenítés alapja is lehet akár. c. Üzenetek vezeték nélküli továbbítása A felhasználók képesek kell hogy legyenek üzenetek írására és fogadására saját eszközük (pl. mobiltelefonjuk vagy PDA-juk) segítségével. Fontosnak tartottuk, hogy ehhez semmilyen külső alkalmazást ne kelljen telepíteniük erre az eszközre. Szerencsére a forgalomban lévő eszközök majdnem mindegyike képes valamilyen szintű üzenetcserére az általunk választott Bluetooth rádión keresztül (OBEX 3 Push illetve OBEX FTP protokollon). Sajnálatos módon a különböző gyártók készülékei más és más formátumban küldik el a beépített szerkesztőprogrammal készített szöveges üzeneteket, így a programunkat fel kell készítenünk ezen üzenettípusok lehető legszélesebb palettájának támogatására. d. Felhasználói csoportok kezelése A felhasználók a könnyebb kezelhetőség érdekében csoportokba kell, hogy rendezhetőek legyenek, így pl. a céges kollégák könnyen elérhetőek lesznek egy csoportnak címzett üzenettel, nem kell mindenkinek külön megadni a nevét a címzettek listájába. Szükséges egyfajta nyilvántartás, amely az adott üzenetről eltárolja, hogy az mely felhasználóknak lett már kézbesítve és melyeknek kell még ezt megtenni. e. Grafikus felület A szoftver több rétegű kell, hogy legyen, az üzenetek tárolásáért, kézbesítéséért és fogadásáért felelős modulok függetlenek kell, hogy legyenek az üzenetek létrehozásáért és megjelenítéséért felelős részektől. Ilyen módon a megjelenítés egyik felülete a terminál kijelzője lehet, amelyen a felhasználók könnyedén elvégezhetnek egyszerűbb feladatokat, mint az üzeneteik elolvasása, új üzenet írása, régi üzenetek törlése, beállításaik módosítása. 3 Object Exchange 12
f. Web-es felület Rendkívül hasznosnak bizonyulhat, ha az iroda dolgozói akkor is képesek üzenetet hagyni, ha éppen nem tartózkodnak a terminál közelében. Például elakadtak egy dugóban munkába menet vagy akár az irodában ülve nem akarnak kimenni az ajtó elé az üzeneteik lekérdezéséhez. A legszéleskörűbb megoldás szintén a platformfüggetlenséget és a saját alkalmazás telepítésének szükségtelenségét szem előtt tartva -, hogy egy Web-es felületről elérhetővé tesszük a terminálon lévő adatokat. A szerver program futtatására lehetőség van egy külső szerver gépen, vagy akár magán a terminálon is. A Web-es felületről könnyedén elérhetőnek kell lennie az üzenethagyó rendszer grafikus felületről is elérhető legtöbb funkciójának. g. Multimédiás üzenetek A hagyományos módszerektől (papír) való legnagyobb elrugaszkodást talán a videó-, hang- és képüzenetek hagyása jelentheti, amit egy digitális rendszerrel könnyedén megvalósíthatunk. Ha a terminál rendelkezik beépített kamerával, akár videó üzeneteket is vehetünk fel a segítségével, de lehetőséget kell teremtenünk a felhasználók saját média fájljainak kezelésére is, így pl. a felhasználó saját mobiltelefonjával vehet fel egy videó üzenetet, amit átküldve a rendszer azt a hagyományos, szöveg alapú üzenetekhez hasonlóan kell, hogy kezeljen. h. SMS értesítő Hasznos lehet bizonyos esetekben, a terminálon hagyott üzenet címzettjének távolléte esetén az üzenet bizonyos kritériumok szerinti SMS-ben történő kézbesítése is. Ekkor a direkt értesítést követően a címzett a Web-es felület segítségével reagálhat az üzenetre. i. Központosítás Legkevésbé sürgető feladataink egyikének a több eszköz hatékony együttműködését elősegítő központosítási kérdések kidolgozását éreztük. Ugyanakkor fontos volt már a fejlesztés megkezdése előtt szem előtt tartani, hogy a program részei fel legyenek készítve több, egymás közelében lévő terminál párhuzamos működését és az üzenetküldések által okozott interferenciát is lekezelni, valamint lehetőséget teremteni a több készüléket egy hálózatként használó fejlettebb algoritmusok beépíthetőségére (pl. közeledő ember érkezésére felkészülni, ha egy közelben lévő terminál már észleli, de az üzenetkézbesítésért felelős példány még nincs hatótávolságban). 1.6. A választott fejlesztési környezet paraméterei A tervezés során nagyon fontosnak tartottuk a program könnyű hordozhatóságát, hogy a programkódot ne egy konkrét cég konkrét termékére készítsük el, hanem lehetőség szerint minél többféle eszközön futtatható legyen. Ehhez ideális választásnak bizonyult egy Linux alapú operációs rendszer, hiszen ezen rendszerek majdnem minden napjainkban elérhető platformra ingyen letölthetőek, ugyanakkor minden szükséges képességgel fel vannak vértezve a nagy programellátottságuknak köszönhetően. 13
A fejlesztés minden fázisában megpróbáltunk felhasználni minden, már korábban megírt és széles körben használt szoftver-elemet, amire szükségünk volt. Igyekeztünk pszeudo-szabvány keretrendszerek, API-k és könyvtárak használatára építeni, amik az eszközök legtöbbjére elérhetőek. Ilyen okok miatt választottuk a Python programnyelvet, a BlueZ Bluetooth könyvtárakat és már meglévő OBEX implementációkat. A grafikus felület GTK 4 -ban íródott, ami manapság már a mobil eszközöktől az asztali számítógépeken keresztül a szerver rendszerekig minden típusú számítógépre elérhető. A Web-es felület tekintetében az elsimert W3C 5 szabványok betartásával próbáljuk a kompatibilitást maximalizálni. A piacon kapható eszközök áttekintését követően arra a megállípításra jutottunk, hogy két alternatívánk van: egy kis LCD monitorral ellátott Via PicoITX alaplap beszerzése vagy a Nokia N szériás Internet tábláinak egyikének használata. A tanszék a rendelkezésünkre bocsájtott egy Nokia 770-es Internet táblát, mely egy Debian Linux operációs rendszert futtató, 4.1 inch képátlójú kijelzővel rendelkező, ARM processzort tartalmazó mobil eszköz. Rendelkezik a követelményekben említett minden tulajdonsággal, mint WiFi és Bluetooth rádió, érintőkijelző, alacsony fogyasztás, stb. Sajnos egy évnyi fejlesztés után a Nokia 770 kiforratlannak bizonyult bizonyos feladatok kezelésére, így beszereztünk egy fejlettebb modellt ugyanabból a szériából, egy Nokia N810-es készüléket[3]. 1.7. A Nokia N810, mint terminál Mindamellett, hogy az alkalmazás Nokia N810-en készült és lett tesztelve, fontos megjegyezni, hogy az jelenleg nagyon kis munkával asztali PC-n, Linux operációs rendszer alatt is működőképessé tehető. Pár modult módosítva a kód akár egy Symbian operációs rendszerű okostelefonon is használható. A Nokia N810-es modellje a cég harmadik N szériás készüléke, mely alapvetően mobil internetezésre lett kitalálva. Nem rendelkezik GSM/UMTS modullal, az Internetet WiFi rádión keresztül, vagy egy mobiltelefon segítségével Bluetooth kapcsolaton át érhetjük el vele. Rendelkezik beépített, mai szabványokat kezelni képes Internet böngésző programmal, azonnali üzenetváltásra alkalmas IM 6 klienssel, és multimédiás tartalmak lejátszására szolgáló lejátszóprogrammal. Ami a projekt szempontjából számunkra sokkal fontosabb volt, az az, hogy az eszköz Internet Tablet OS 4.1-es operációs rendszert futtat, ami a Debian Linux-on alapul, és elérhető rá a Debian-ra készült legtöbb program. Köszönhetően a Linux operációs rendszerek rendkívül intenzív hálózatra termettségének, könnyedén elérhető távolról is 4 GIMP Toolkit; egy platformfüggetlen grafikus felhasználói felület létrehozására alkalmas eszközkészlet 5 World Wide Web Consortium; A WWW fő fejlesztési irányelveivel és szabványainak kidolgozásával foglalkozó szervezet 6 Instant Messaging; azonnali üzenetküldő 14
Sik András, Gruber Kristóf: Intelligens környezet, intelligens iroda virtuális üzenőfal megvalósítása egy Internet kapcsolaton át, azaz SSH7 és VNC 8 szerver programok segítségével távoli adminisztrátorok is tudják vezérelni. Az eszköz mindemellett fel van szerelve Bluetooth 2.0 rádióval is, ami elég gyors multimédiás üzenetek továbbításához is. Az N810 rendelkezik pár nagyon előnyös tulajdonsággal a 770-es modellhez képest: található benne egy beépített kamera, ami alkalmas lehet videó üzenetek rögzítésére, valamint elcsúsztatható kivitelének köszönhetően a képernyő alá beépítettek egy teljes QWERTY billentyűzetet is (1. ábra), ami nagyban segíti az üzenetek írását (az érintőképernyőn megjelenő billentyűzet pontatlansága miatt). 1. ábra: A Nokia N810 becsukott és kihúzott billentyűzettel 7 Secure Shell; távolról történő parancssori bejelentkezésre használatos hálózati protokoll 8 Virtual Network Computing; A grafikus felület távolról történő használatát lehetővé tévő hálózati protokoll 15
2. A virtuális üzenőfal használata 2.1. A szoftver környezet kialakítása és a program telepítése A következőkben bemutatjuk röviden a virtuális üzenőfal szoftver környezete kialakításának és a program telepítésének lépéseit: 1. A program állományait másoljuk a /virtualpostit/ könyvtárba! 2. Állítsuk be a Bluetooth konfigurációt a grafikus felület segítségével! A Menü Settings Control panel Bluetooth menüpontját kiválasztva jelöljük be a Bluetooth on és a Visible opciókat! Előbbi a Bluetooth modul aktiválására, utóbbi pedig az eszköz jelenlétének hirdetésére szolgál. 3. A Bluetooth kapcsolatokat az eszközön a BlueZ szoftvercsomag kezeli. Az üzenőfalhoz elvárt működés elérése érdekében néhány működési paramétert meg kell változtatnunk. Ezeket következőképpen: a /etc/bluetooth/hcid.conf fájlon keresztül módosíthatjuk a # Security Manager mode # none - Security manager disabled # auto - Use local PIN for incoming connections # user - Always ask user for a PIN # security none; # Pairing mode # none - Pairing disabled # multi - Allow pairing with already paired devices # once - Pair once and deny successive attempts pairing none; Bluetooth eszközök közötti kommunikáció során a kéretlen hozzáférések elkerülése végett gyakran használunk egy közös PIN 9 kódot, amit mind a küldő, mind pedig a fogadó eszközön meg kell adni. Erre esetünkben nincs szükség, csak kényelmetlenebbé tenné az üzenethagyást, így a security opció none-ra állításával ezt ki kell kapcsolnunk. Lehetőség van előzetesen megmondani, mely eszközökről érkező forgalomban bízunk meg, vagyis mely eszközökről fogadjuk el PIN kód nélkül az adatforgalmat. Ezt a folyamatot párosításnak nevezzük. A második, pairing nevű beállítási lehetőség azt szabályozza, hogy a párosítási folyamat megismételhető-e. Mivel az alkalmazásunk maga gondoskodik a párosítás végrehajtásáról, a rendszer ezen szolgáltatását ki kell, hogy kapcsoljuk. 4. Adjunk írási jogot a fájlok fogadására szolgáló könyvtárra, hogy az OBEX szerver képes legyen a bejövő üzeneteket itt elhelyezni: 9 Personal Identification Number 16
> chmod 777 /virtualpostit/receive 5. Állítsuk be programunk /virtualpostit/receive könyvtárát alapértelmezett OBEX fájl fogadási könyvtárnak a /etc/init.d/obexrv módosításával: dsmetool -n -1 $USER_FLAGS -t "$DAEMON -l $DAEMON_OPTS" helyett írjuk a következőt: dsmetool -n -1 $USER_FLAGS -t "$DAEMON -l $DAEMON_OPTS -r /virtualpostit/receive" 6. A menüből indíthatóság érdekében hozzunk létre egy állományt a következő néven az alábbi elérési útvonalon: /usr/share/applicaions/hildon/virtualpostit.desktop, melynek tartalma legyen a következő: [Desktop Entry] Version=1.0.0 Encoding=UTF-8 Name=Virtual Post-It Exec=/virtualpostit/start.sh Icon=virtpostitlogo Helyezzünk el egy ikont a következő helyen és következő névvel: /usr/share/pixmaps/virtpostitlogo.png 7. Telepítsük fel az ussp-push[4] csomagot: > wget http://packages.debian.org/lenny/armel/ussp-push/download > dpgk -i ussp-push-####.deb Az USSP Push egy Bluetooth OBEX Push szolgáltatást megvalósító fáljküldő alkalmazás. Segítségével kézbesíti az alkalmazásunk üzeneteit. 8. Telepítsük fel a bluez-utils-test csomagot: > wget http://repository.maemo.org/pool/chinook/free/b/bluez-utils/bluez-utilstest_3.22-0osso2_armel.deb > dpkg -i bluez-utils-test_3.22-0osso2_armel.deb A csomag telepítése azért szükséges, mert tartalmazza az általunk használt hcitool[5] parancsot, ami bizonyos Bluetooth diagnosztikai feladatokra használatos. 9. Indítsuk újra a Nokia N810-et! A későbbiekben lehetővé fogjuk tenni az automatizált telepítést is, mely a beépített csomagkezelő segítségével fog működni. 2.2. A program indítása A program indítása alapvetően kétféle módon történhet: a programot futtató eszköz grafikus felületéről, vagy parancssorból, főként hibakeresés és a program üzeneteinek figyelemmel kísérése céljából. 17
Amennyiben a programot grafikus felületről indítjuk (2. ábra), azt az eszköz menüjéből tehetjük meg a következő elérési úton: Menu My Selection Virtual Post-It. 2. ábra: Virtual Post-It indítása a menüből Parancssorból a /virtualpostit/ könytárból a start.sh futtatásával tudjuk indítani a programot (3. ábra). 3. ábra: Indítás parancssorból 18
2.3. A program főablaka A felhasználók a program főablakában (4. ábra) jelentkezhetnek be az üzeneteik megtekintéséhez. Az ablakban jobb oldalt látható az elérhető (a Virtual Post-It programot futtató eszköz Bluetooth hatótávolságán belül tartózkodó) regisztrált felhasználók listája, bal oldalt pedig a vezérlőgombok, melyek lehetőséget adnak a Bluetooth képes eszköz nélküli azonosításra is. Status Bar 4. ábra: A Virtual Post-it program főablaka A főablakban a status bar tájékoztatja a felhasználókat, hogy az eszköz éppen keresi-e a közelben levő aktív felhasználókat. Ez akkor történik, mikor a kijelzőn a Scanning... felirat olvasható. Az ellenőrzési folyamat alatt, mely 10 másodpercenként ismétlődik, az eszköz nem képes üzeneteket fogadni. Az ezközök keresése közben sajnos nincs lehetőség üzenetek fogadására (a Bluetooth technológia korlátai miatt), így szükség van 10 másodperc várakozásra, mely idő alatt a felhasználó átküldheti az üzenetét a terminálra. Nagyobb időintervallum beállítására is van lehetőség, azonban ilyenkor a program a közelben lévő felhasználók várakozásra kényszerülhetnek, amíg a nevük megjelenik a kijelzőn. Add User Új felhasználó hozzáadására szolgáló nyomógomb. Felhasználó csak adminisztrátori jogosultsággal adható hozzá a listához. Jelenleg ez a funkció nem elérhető. Login without Bluetooth Device Amennyiben a felhasználónál nincsen ott egyik beregisztrált Bluetooth eszköze sem, lehetősége van enélkül is belépni a rendszerbe, így hozzáférve a felhasználói fiókjához. A gomb megnyomásával a 2.4 fejezetben leírt ablakhoz juthatunk. 19
User Button A kijelző jobb oldalán látható nyomógombok csoportja, melyek neve egy-egy felhasználót jelöl (pl. Teszt Elek). Ennek a gombnak a használatával az adott felhasználó jelszóval történő hitelesítést követően beléphet saját fiókjába, megtekintheti üzeneteit, valamint új üzeneteket küldhet. 2.4. Bejelentkezés aktív Bluetooth eszköz jelenléte nélkül A regisztrált felhasználók detektálását a rendszer Bluetooth eszközeik egyedi azonosító száma alapján végzi el. Ezt az azonosítót minden bekapcsolt Bluetooth eszköz folyamatosan sugározza. Egy felhasználóhoz több eszköz (pl. telefon, PDA, számítógép) is rendelhető. Amennyiben a felhasználónál nincsen ott egyik beregisztrált Bluetooth eszköze sem, lehetősége van enélkül is belépni a rendszerbe, így hozzáférve a felhasználói fiókjához. Ilyen bejelentkezés esetén ugyanazon jogokkal rendelkezik a felhasználó, mintha egy aktív eszköz segítségével jelentkezett volna be. A főablak Login without Bluetooth deivce gombjának megnyomása után egy listából kell kiválasztani a használni kívánt felhasználónevet (5. ábra), ezt követően történik a jelszóval való hitelesítés. Cancel 5. ábra: Bejelentkezés aktív Bluetooth eszköz jelenlétének hiányában A felhasználó ennek a gombnak a megnyomásával visszajuthat a program főablakához. Users A felhasználó ebből a listából választhatja ki a felhasználónevet, amellyel be kíván jelentkezni. Login A felhasználónév kiválasztását követően ezzel a gombbal kezdeményezheti a felhasználó a jelszóval történő hitelesítést. 20