modelos e tipos de dados para banco de dados móveis

Modelos e Tipos de Dados para Banco de Dados Móveis

Equipe:

Aderval, Eudes, Ivanildo, Mozart, Pablo

Roteiro

Motivação Conceitos MOST Modelo proposto por Bei Yi Modelo para Rede de estradas Tipos de Dados de BD Móveis Conclusão Referências

Motivação

Surgimento de Aplicações Móveis (Uso militar)

Interesse na possibilidade de capturar dados relativos aos movimentos, cuja velocidade implicará em aumento da taxa de transferência.

Exemplos: Fenômenos relacionados ao movimento

Motivação

Bancos de dados Espaço-Temporais são pouco eficazes

Paradigmas de modelagem existentes são pouco adequados

Linguagens de consultas existentes não possuem operadores que exploram as novas possibilidades dos objetos móveis

O modelo consiste em agrupar versão dos objetos móveis em cada intervalo de tempo, formando assim a sua trajetória

Conceitos

Objeto espaço-temporal: Atributos espaciais, temporais e descritivos

Exemplos: Fazenda(Nome, Localização, tempo);

Desafios: Complexidade em capturar, armazenar e gerenciar grandezas envolvendo Espaço e Tempo

Conceitos

Modelagem dependente da natureza dos objetos Classificação: Forma de variação do espaço em

função do tempo – Continua: Modelagem de atributos através de um gráfico de

variação continua– Registro de Eventos: Variação de espaço em intervalos

discretos. Dados válidos apenas durante este intervalo– Mudança de Estado: Semelhante ao anterior, mas mantendo

a localização, mesmo fora dos intervalos do evento, até o próximo evento ocorra

Conceitos

Objeto Móvel – qualquer objeto, pontual ou com extensão, que muda sua posição geográfica continuamente conforme o passar do tempo.

Especialização de objeto espaço-temporal. Ex : Táxi, Cardume de golfinhos.

Conceitos

Banco de Dados Móveis: Especialização de bases de dados espaço-temporais

Problemas: – O número de registros cresceria muito se cada posição

exigisse o armazenamento um registro novo– A complexidade algorítmica dos operadores é muito maior

pois precisa considerar a continuidade do movimento.– Pode haver intervalo de tempo sem informação amostrada.

Isso pode apresentar ”lacunas”de informações, o que exige técnicas de reconstituição da continuidade, usando técnicas de aproximação como interpolação.

Modelo MOST

Modelo MOST

Moving Object Spatial Temporal. Objeto Espacial - Coordenadas x, y, z BD com atributos dinâmicos.

– updatetime– value– function

Modelo MOST

Representação de estados do futuro. DataBase History

– Past Database History– Future Database History

Tipos de MOST Query

Consultas sobre o DataBase History: Instantâneas

Contínuas

Persistentes

Instântaneas

Consulta avaliada em um tempo infinito iniciando em um tempo t.

Presente– Ex : “Quais os supermercados que estão num raio

de 10 km da minha posição ?”

Futuro– Ex : “ Quais supermercados eu poderei chegar em

5 min.?”

Contínuas

Consulta contínua em t, é uma seqüência de consultas instantâneas, uma para cada ponto t’ >t.

Update explícito Ex : “Quais supermercados vendem pão e

estão em um raio de 10 km?”

Persistentes

Seqüência de consultas instantâneas. Porém estas consultas tem um mesmo tempo t inicial.

Persistentes x Contínuos

Modelo MOST

Vantagens:– Maioria dos casos o movimento permanece

uniforme.– Consultas sobre o futuro próximo.

Desvantagem:– Não Descreve a trajetória completa dos objetos

móveis.– Baseado em objetos pontuais.

Modelo proposto por Claudia Medeiros

e Bei Yi

Considerações do modelo

Tipos de objetos a serem modelados de acordo com o comportamento temporal:– Estático– Temporal discreto– Temporal continuo

Atributos a serem consultados:– Descritivo ou convencional– Temporal– Espacial

Considerações do Modelo

Tipos de representação da trajetória:

– Ponto– Linha– Polígono

Considerações do modelo

O que se consulta em um banco de dados de objetos móveis?

Que dados de objetos móveis devem ser guardados?

O que se consulta?

Consultas tradicionais em banco de dados espaço-temporais:– No tempo t1 qual a localização do carro A?– Quando o carro A estava na coordenada (x1,y1)?

O que se consulta?

Existem outras necessidades de consulta: Relacionamentos entre um objeto móvel e um

estático.– Quando o carro A estava fora da área central

(demarcada pelo polígono X)?

Relacionamento entre dois objetos moveis.– No tempo t1, o carro A estava ao lado do carro B?

O que se consulta?

Existem outras necessidades de consulta: Estimativas sobre futuro.

– Quando o carro A entrará na região central?– Qual o local provável de interseção das trajetórias

dos carros A e B?

Quais os dados armazenados?

Precisa-se armazenar a trajetória do objeto. Trajetória é o registro do movimento,

mostrando a evolução da posição do objeto indexado pelo tempo.

Quais os dados armazenados?

Por que armazenar os dados indexando pelo tempo?– Dado um tempo, só existe um estado de

relacionamento espacial entre os objetos.

Qual o intervalo de tempo a se considerar? Como tratar movimentos não uniformes?– Uma solução é dividir o percurso em intervalos

pequenos o suficiente para garantir movimento uniforme nele.

Modelo proposto

Modelo orientado a objetos voltado a dados vetoriais (geo-objetos).

Os objetos se relacionam, possuindo cada um o seu estado (atributo) e comportamento (métodos)

Modelo proposto

Modelo Proposto

Vantagens– Classes para representar os objetos e outras para

representar as trajetórias.

Desvantagens– O modelo não possui proposta de linguagem de

consulta.– Dificuldade de implementação devido ao alto grau

de abstração.

Modelo proposto para rede de estrada – Serviço de Táxi

Serviço de táxi

Há uma grande variedade de aplicações que manipulam objetos que se movimentam ao passar do tempo. Porém, essas aplicações geralmente são desprovidas de suporte a banco de dados.

É um desafio projetar um modelo de banco de dados para ser integrado a esses tipos de aplicações.

Serviço de Táxi

Esses modelos precisam permitir o armazenamento desses objetos como entidades estruturadas e também permitir consultas baseadas em sua estrutura espaço-temporal.

Apresentaremos um exemplo concreto de um modelo para uma aplicação comercial que utiliza objetos móveis.

Serviço de Taxi

Imagine um serviço de táxis que precisa saber continuamente a localização de seus táxis e precisa estar sempre otimizando o seu serviço.

Consultas possíveis:– Qual o táxi mais próximo a um dado endereço?– Quais táxis estarão ao menos a 5 km do endereço do cliente

nos´próximos 10 minutos.– As trajetórias de dois táxis A e B se cruzaram nas últimas 2h?– Assumindo que se sabe antecipadamente as trajetórias, dois

táxis A e B estarão a menos de 2 km em algum momento, nos próximos 30 min?

Serviço de Táxi

A co-existência de atributos espaciais e temporais nesse sistema tornam o processamento de consultas um desafio.

O modelo proposto para suportar esse tipo de problema vai ser descrito a seguir e foi construído através da extensão das tecnologias de banco de dados existentes.

Serviço de Táxi - Modelo

A informação inicial é a representação da rota entre dois pontos da cidade. Cada ponto é representado por uma coordenada (x,y) e a rota entre dois pontos é uma polilinha que é representada como uma seqüência de coordenadas: (x1,y1), (x2,y2),...,(xn,yn).

Dessa forma, o mapa da cidade é representado como um grafo não direcionado.


Trajetória:– É a combinação da rota do objeto com o tempo que

esse objeto se encontrará em cada ponto da rota.– Essa rota é especificada pelo endereço ou ponto

inicial (x1,y1), o endereço ou ponto final (xn,yn) e o tempo inicial t.

– Uma rotina externa deve calcular o custo (caminho ou tempo) mínimo entre esses dois pontos.


A Trajetória T(o) de um objeto o, é especificado por uma relação, cujas tuplas são denotados por [i, (x,y), ti, b], onde (x,y) é o i-ésimo ponto intermediário na rota L(o) do objeto o e o estará lá no tempo ti. Como uma trajetória T(o) pode representar mais de uma viagem, pode-se adicionar um atributo b, que diz se esse ponto é um início de uma nova viagem ou não.

CREATE TYPE trajetoria AS OBJECT (sequence# integer, x integer, y integer, ti real, b boolean)


CREATE TYPE objeto_movel AS OBJECT (object_id integer, T trajetoria, cor integer, peso integer, motorista pessoa_id)

É necessário, também, uma função que retorne a distância percorrida entre dois pontos quaisquer da trajetória e outra que retorne o tempo entre eles. Essas duas funções pertencem ao tipo objeto_movel.


SELECT LOC(id, t) | WHEN_AT(id, location-L) |

<other attributes of T or moving objects relation>

FROM T

WHERE id WITHIN (DISTANCE s | TRAVELTIME t) FROM R

[(ALONG EXISTING PATH) | (ALONG SHORTEST PATH) ]

[(ALWAYS BETWEEN) | (SOMETIMES BETWEEN) starttime AND endtime]


LOC(id,t) WHENAT(id, location-L) WITHIN (DISTANCE s | TRAVELTIME t) FROM R –

retorna true se o objeto precisa alcançar R em no mínimo s ou t.

Quantificadores para refinar WHITIN:– ALONG EXISTING PATH and ALONG SHORTEST PATH – ALWAYS BETWEEN and SOMETIMES BETWEEN starttime

AND endtime

Tipos de Dados de BD Móveis

Data Reduction

Técnica para otimizar o acesso / armazenamento / processamento / transmissão de dados em dispositivos móveis

Estratégias:– Abstração– Projeção– Seleção– Ordenamento– Substituição de dados / Tipos– Técnicas híbridas

Substituição de Tipos

Quanto mais complexo o tipo, mais recursos ele vai demandar para acesso / processamento / armazenamento / transmissão

Quanto maior a diversidades de tipos, maiores e mais complexas terão que ser as APIs (espaço e processamento suficientes?)

SQL Server x SQL CE

binary Binary (<=510), Image (>510) *

char Nchar (<=255), ntext (>255) *

Varchar Nvarchar (<=255), ntext (>255) *

SmallDateTime DateTime **

SmallMoney Money **

VarBinary VarBinary (<=510), Image (>510) *

* Podem acontecer falhas na sincronização por causa de tamanho de campo** Podem acontecer falhas na sincronização por causa de precisão

Oracle 9i x Oracle 9i Lite

1B 2B 4B FLOAT DOUBLE DATETIME

LONG-VARBINARY

VARCHAR

INTEGER X X X X X - - -

VARCHAR2 - - - - - - - X

VARCHAR - - - - - - - X

CHAR - - - - - - - X

SMALLINT X X X X X - - -

FLOAT X X X X X - - -

DOUBLEPRECISION

X X X X X - - -

NUMBER X X X X X - - -

DATE - - - - - X - -

LONG RAW - - - - - - X -

BLOB - - - - - - X -

Conclusão

Os modelos para banco de dados móveis estão sendo cada vez mais necessário.

Os desafios são grandes. Existe grandes dificuldades em se encontrar

modelos bem detalhados.

Referências

A.P.Sistla, O.Wolfson , S.Chamberlain and S.Dao. Modeling and querying moving objects. In Proc. IEEE Intl. Conf. On Data Engeneering, pages 422–432, Birminghan, UK, 1997.

Yi, B. and Medeiros, C.Bauzer. Um modelo de Dados para Objetos Móveis. In IV Simpósio Brasleiro de GeoInformática, pages 33-40, 2002.

Referências

AVazirgiannis, M. and Wolfson, O. A Spatiotemporal Model and Language for Moving Objects on Road Networks.

Wolfsony, O. Chamberlainx, S. Xuz, B. Jiang L. Moving Objects Databases: Issues and Solutions

Referências

Small Database Answers for Small Mobile Resources– http://citeseer.ist.psu.edu/lubinski00small.html

Data Reduction an Adaptation Technique for Mobile Environments – http://citeseer.ist.psu.edu/120366.html

Oracle 9i Lite: A technical White Paper– http://www.oracle.com/technology/tech/wireless/papers/q4-02/Oracle_

Lite_wp11-02.pdf Oracle 9i Lite Developers Guide for Windows CE

– http://download-east.oracle.com/docs/html/A95913_01/toc.htm SQL CE Supported DataTypes and Mappings

– http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/sqlce/htm/_lce_accessing_data.asp

modelos e tipos de dados para banco de dados móveis

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