XML Messaging for Mobile Devices

Abstract

In recent years, XML has been widely adopted as a universal format for structured data. A variety of XML-based systems have emerged, most prominently SOAP for Web services, XMPP for instant messaging, and RSS and Atom for content syndication. This popularity is helped by the excellent support for XML processing in many programming languages and by the variety of XML-based technologies for more complex needs of applications.

Concurrently with this rise of XML, there has also been a qualitative expansion of the Internet's scope. Namely, mobile devices are becoming capable enough to be full-fledged members of various distributed systems. Such devices are battery-powered, their network connections are based on wireless technologies, and their processing capabilities are typically much lower than those of stationary computers.

This dissertation presents work performed to try to reconcile these two developments. XML as a highly redundant text-based format is not obviously suitable for mobile devices that need to avoid extraneous processing and communication. Furthermore, the protocols and systems commonly used in XML messaging are often designed for fixed networks and may make assumptions that do not hold in wireless environments.

This work identifies four areas of improvement in XML messaging systems: the programming interfaces to the system itself and to XML processing, the serialization format used for the messages, and the protocol used to transmit the messages. We show a complete system that improves the overall performance of XML messaging through consideration of these areas.

The work is centered on actually implementing the proposals in a form usable on real mobile devices. The experimentation is performed on actual devices and real networks using the messaging system implemented as a part of this work. The experimentation is extensive and, due to using several different devices, also provides a glimpse of what the performance of these systems may look like in the future.

Matkapuhelimien ja muiden mobiililaitteiden määrä on kasvanut erittäin nopeasti viime vuosina. Laitteiden pieni koko, niiden tarjoamat ohjelmointimahdollisuudet ja langattomat verkkoyhteydet mahdollistavat Internet- ja muiden verkkosovellusten käytön kaikkialla. Akusta johtuva rajallinen käyttöaika, heikko suoritusteho ja verkkokäytön vaatima virta ja aika toimivat kuitenkin selkeinä rajoitteina mobiililaitteiden mahdollisuuksille, ja jotta mobiilimaailma ei joutuisi kokonaan tulevaisuuden Internetin ulkopuolelle, järjestelmien ja sovellusten suunnittelussa on otettava sen erityispiirteet huomioon.

Tulevaisuuden verkkosovelluksissa suoran päätelaitteiden välisen viestinnän odotetaan olevan keskeinen osa sovelluksen toimintaa. Nyky-Internetissä tällaisessa viestinnässä käytetään yhä useammin XML-kieltä, joka laajennettavuutensa ja helppokäyttöisyytensä ansiosta vähentää sovelluskehittäjän taakkaa. XML-kielen ongelmina ovat kuitenkin sen vaatimat suuret tiedonsiirto- ja käsittelyajat, jotka ovat olleet esteenä XML:n laajalle käytölle mobiiliympäristöissä.

Väitöskirja tutkii XML-pohjaisen laitteiden välisen viestinnän perusedellytyksiä mobiililaitteilla langattomissa verkoissa. Keskeiset tutkimuskohteet ovat tiivis ja tehokkaasti käsiteltävä XML-esitysmuoto, XML:n käsittelyyn paremmin sopivat ohjelmointirajapinnat ja mobiiliympäristön viestiprotokollat.

Työn tuloksena on syntynyt mobiililaitteille suunniteltu XML-pohjainen viestintäjärjestelmä, joka on sellaisenaan käytettävissä verkkosovellusten perustana. Järjestelmälle on suoritettu kattavat mittaukset, jotka osoittavat järjestelmän sopivuuden käyttötarkoitukseensa. Tulosten analyysissa otetaan myös huomioon, miten järjestelmän eri ominaisuudet sopivat kuhunkin mobiililaitteiden tukemaan ympäristöön, sekä tarkastellaan, miltä tulevaisuuden mobiililaitteiden suorituskyky saattaisi näyttää.