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A Proof-of-Concept Prototype of a Database Management System for Versioning and Distributed Storage of Semantic Containers in Project BEST

Author: J. Stöbich
Master Thesis: MT1803 (November, 2018)
Supervised by: o. Univ.-Prof. Dr. Michael Schrefl
Instructed by: Ass.-Prof. Dr. Christoph Schütz
Accomplished at: University Linz, Department for Business Informatics - Data & Knowledge Engineering
Resources: Copy


Abstract (English):

In air traffic management (ATM), information management is of major importance. The safety of aircraft, passengers, and goods depends on effective information management. System Wide Information Management (SWIM) aims at facilitating the information exchange between ATM stakeholders such as pilots and air traffic controllers. In order to realize the full potential of SWIM, the BEST project – a joint research effort between industry and academia within the SESAR joint undertaking of the EU Horizon 2020 framework – proposed the use of semantic containers for packaging ATM information and subsequently retrieving relevant information for specific tasks. This thesis presents a proof-of-concept implementation of a semantic container management system (SCMS) based on the concepts developed in the BEST project. In this regard, the main focus of this thesis is the development of a REST API which serves as the backend of the SCMS. For demonstration purposes, this thesis also provides a web frontend. The SCMS allows for the replication of semantic containers on multiple locations. To this end, the SCMS distinguishes between logical and physical containers. A shared RDF database, which could be fully replicated, serves as a registry of logical containers; it allows for searching of containers that fit a specific information need. Each location then keeps a local registry of physical containers which consists of an RDF database for metadata management and an XML database for storing the actual data sets. Furthermore, each location may store multiple versions of a container, reflecting the evolution of the container contents over time.

Abstract (German):

Im Air Traffic Management (ATM) ist das Informationsmanagement von hoher Wichtigkeit. Die Sicherheit von Flugzeug, Passagieren und Waren hängt von einem effektiven Informations-management ab. Das System Wide Information Management (SWIM) hat zum Ziel den Informationsaustausch zwischen den ATM Stakeholders, wie zum Beispiel den Piloten und den Fluglotsen, zu erleichtern. Um das volle Potential von SWIM zu realisieren, schlägt das BEST-Projekt – ein gemeinsames Forschungsprojekt zwischen der Industrie und der Wissenschaft im SESAR joint undertaking vom EU-Forschungsprogramm Horizon 2020 – die Verwendung von Semantic Containers für die Verpackung und die anschließende Auffindung für einen bestimmten Anwendungsfall der relevanten ATM Information vor. Diese Arbeit präsentiert eine proof-of-concept Implementierung eines Semantic Container Management System (SCMS), die auf die im BEST-Projekt entwickelten Konzepte basiert. In diesem Zusammenhang, liegt der Hauptfokus dieser Arbeit auf der Entwicklung einer REST API, welche als das Backend des SCMS fungiert. Zu Demonstrationszwecken stellt die Arbeit auch ein Web Frontend zur Verfügung. Das SCMS erlaubt die Replikation von Semantic Containers auf verschiedene Orte. Zu diesem Zweck unterscheidet das SCMS zwischen logischen und physischen Containern. Eine gemeinschaftlich genutzte RDF-Datenbank, welche voll repliziert werden könnte, dient als eine Registrierungsdatenbank für logische Container. Diese ermöglicht das Aufsuchen von Containern, die ein bestimmtes Informationsbedürfnis decken können. Jeder Standort besitzt eine lokale Registrierungsdatenbank für physische Container welche aus einer RDF-Datenbank für die Metadatenverwaltung und einer XML-Datenbank für die Speicherung der tatsächlichen Datensets besteht. Des Weiteren könnte jeder Standort mehrere Versionen von einem Container speichern um die Evolution von ebendiesem Container über die Zeit abzubilden.