BME/TMIT Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Távközlési és Média Informatikai Tanszék (TMIT)
Vida Rolland Távközlési és Média Informatikai Tanszék Konvergens hálózatok és szolgáltatások (VITMM156)
Tárgyak Internete – Internet of Things (IoT) (folyt.)
Kapcsolódó fogalmak Uniquituous networking/computing Mindenütt jelenlevı hálózatok Mark Weiser, Xerox Palo Alto Research Center, 1998 Pervasive networks Mindent átható, átszövı hálózatok Everyware Disappearing computing Ambient networks and services A felhasználót körülölelı hálózatok és szolgáltatások 2 ||
BME/TMIT
Ambiens hálózatok és szolgáltatások A felhasználót körülölelı hálózat Nem végfelhasználó, hanem része a hálózatnak Intelligens környezet Személyre szabott szolgáltatások Felhasználói profilok, korábbi viselkedés alapján Okostelefon, szenzorok, autó, stb. Folyamatosan megfigyelnek, megtanulják a szokásaink,
napirendünk, ízlésünk, érdeklıdésünk Igényeinkre szabják a környezetet, szolgáltatásokat Minority Report (2002)
3 ||
BME/TMIT
Kiborg (cyborg)
Kibernetikus organizmus Olyan organizmus, amihez exogén (külsı eredető) komponenseket adtak azzal a céllal, hogy az új ambiens környezethez adaptálódjon
4 ||
BME/TMIT
5 ||
BME/TMIT
6 ||
BME/TMIT
Antropológia Embertan, az emberi faj tanulmányozása Hagyományos antropológia
7 ||
BME/TMIT
Antropológia Embertan, az emberi faj tanulmányozása Hagyományos antropológia Kiber antropológia
8 ||
BME/TMIT
Ambiens hálózatok és szolgáltatások (folyt.) Kapcsolat bárhol, bármikor Mobilitás kezelése „seamless mobility”, vertical handoff „Always best connected” A rendelkezésre álló technológiák közül a legjobbat választja WLAN, Wimax, GPRS, UMTS, stb.
Autonóm környezet és szolgáltatás feltérképezés,
konfigurálás és menedzsment Kontextus-függı szolgáltatások
9 ||
BME/TMIT
Kontextus-függı szolgáltatások
Definició: Kontextus – bármilyen információ mely felhasználható egy entitás
helyzetének leíráshoz Entitás – személy, hely, eszköz
Kontextus kategóriák Hozzáférési hálózat A felhasználó környezetében jelen levı (vezeték nélküli) hálózatok tulajdonságai Elérhetıség, jelminıség, sávszélesség, ár, stb. Eszközök és képességeik A felhasználó rendelkezésére álló eszközök Kijelzı mérete, felbontása, memória, CPU, kommunikációs interfészek (Bluetooth, GPRS, 3G, WLAN), multimédia kódolók, energiaforrás Felhasználói kontextus Hely, idı, feladat, munkakör Érzelmi állapot – boldog, ideges Szociális kontextus – emberek a környezetben Preferált hálózatok és eszközök
10 ||
BME/TMIT
Kontextus kategóriák Szolgáltatás platform Biztonsági kérdések Elıfizetıi paraméterek, jogosultságok, üzleti megállapodások Szolgáltatások és alkalmazások A jelenlegi környezetben rendelkezésre álló szolgáltatások Aktív viszonyok A folyamatban lévı kapcsolatok fenntartásához szükséges információk roaming esetén Aktuális viszonyok leírása kommunikációs partner, adatok jellemzése (hang vagy videó),
sávszélességi követelmények
11 ||
BME/TMIT
Kontextus-függı címzés A szenzorokat, eszközöket ritkán akarom egyénileg
megszólítani Inkább a tulajdonságaik, kontextusuk alapján Mint egy csoport tagjai
Példák Az összes szenzor a 3. emeletrıl Az összes úttestbe épített szenzor egy adott útvonalon, amelyiknek legalább 3 szomszédja van, és az akkuja legalább 60%-os töltöttségen Az összes saját eszközöm Otthon, irodában, nyaralóban, autóban
Az összes Android-os tanszéki eszköz amelyiknek legalább 3,5”-es
kijelzıje van
12 ||
BME/TMIT
Intelligens útválasztás Merre menjek a Blaháról a Széll Kálmán térre? Nem mindig a legrövidebb útvonal a legjobb A kontextustól függ Éjjel, gyalog - a biztonság a fontos Nappal, biciklivel – a legtöbb bicikli sáv Csúcsforgalomban, autóval – a legkisebb forgalom Csúcsforgalomban, gyalog – a legjobb levegı minıség Hideg téli idıben, gyalog – a legkevésbé szeles út …
A többi felhasználó (eszköz)
mérései alapján
13 ||
BME/TMIT
Helyfüggı szolgáltatások
Lakáskeresı alkalmazás A felhasználó eladó lakásokat keresne egy városrészben GPS vagy cellainformáció alapú lokalizálás A környéken levı eladó házak egy térképen A kiválasztott házról plusz információ Méret, szobák száma, ár, belsı berendezés, stb. Plusz információ a környékrıl – átlag árak, korosztály, szociális helyzet
statisztikák, közlekedési statisztikák, idıjárás, stb. Hivatalos adatok Crowdsourcing Felhasuználók tömege
által győjtött adatok
14 ||
BME/TMIT
Hogyan mőködik egy „ambiens” hálózat? Tanuljunk a természetbıl a) Elosztott vezérlés és struktúra, nincs szükség külsı felügyeletre
entitás
rendszer
b) Interakció csak a szomszédokkal, a viselkedést csak a lokális környezet befolyásolja
c) Egyszerő viselkedési szabályok 15 ||
BME/TMIT
Big Sardine Run A „nagy szardínia futás” (sardine run) Dél-Afrika keleti partjainál, május-júniusban Több milliárd szardínia vándorol északra, a melegebb áramlatokkal Hatalmas rajok – 7 km x 1.5 km x 30 m
Védekezési mechanizmus, nagyobb a túlélési esély ha csoportosan vonulnak
16 ||
BME/TMIT
Bizalom és megosztási hajlandóság
„Willingness to share” Erıforrások, kontextus információk megosztása Nem lehet a felhasználókra erıltetni A technológia egyre biztonságosabb megoldásokat biztosít A felhasználó döntése az, hogy mennyire bízik meg ezekben, és mennyire használja ıket Megosztás nélkül nem mőködnek az alkalmazások
Bizalom Nehéz definiálni, de leírhatók a mechanizmusai Kontextus-függı Irányított Mérhetı Idıvel változik Átadható
17 ||
BME/TMIT
Paradigmaváltás Desktop computing Egy adott felhasználó, egy adott eszközt tudatosan egy adott célra használ Hagyományos ember-gép interfész Parancssor, menürendszer, grafikus felhasználói interfész (GUI)
Virtuális valóság A felhasználót egy a számítógép által generált virtuális környezetbe helyezi Ubiquitous/Pervasive/Ambient networking A számítógép lép be az emberek valós világába Új ember-gép interfész Párhuzamosan több intelligens eszköz használata Sokszor a felhasználó nem is tud errıl
18 ||
BME/TMIT
Eszközök – hálózatok - szolgáltatások A felhasználó a középpontban
19 ||
BME/TMIT
Technológiai fejlıdés Hatalmas számítási kapacitás Hatalmas tárolási kapacitás Egyre nagyobb hálózati sebességek > 5 TBps optikai kábeleken > 100 Mbps vezeték nélküli kapcsolaton is Energiahatékony eszközök Talán a legkevésbé látványos Csökkenı árak Minden adott az intelligens környezethez és ambiens,
személyre szabott és kontextus-függı szolgáltatásokhoz
20 ||
BME/TMIT
Gartner’s Top 10 Strategic Technologies for 2014 Mobile Device Diversity Mobile Apps and Applications Internet of Everything Hybrid Cloud Cloud-Client Architecture Personal Cloud Software Defined Anything Web-Scale IT Smart Machines 3D Printing
http://www.gartner.com/newsroom/id/2603623
21 ||
BME/TMIT
Gartner’s Hype Cycle for 2011
22 ||
BME/TMIT
Gartner’s Hype Cycle for 2012
23 ||
BME/TMIT
24 ||
BME/TMIT
25 ||
BME/TMIT
Big Data Rengeteg új adat, exponenciális növekedés
500 Terabyte (1012) új adat naponta a Facebook-on 1 Petabyte (1015) adat másodpercenként a CERN LHC-ban 1 Exabyte (1018) új adat naponta az interneten 5 Zettabyte (1021) adatot tud az NSA (National Security Agency) új utah-i adatközpontja tárolni
78 milliárd iPhone egymásra pakolva, mindegyikben 64 GB memória ~ 600.000 km > Föld-Hold távolság másfélszerese
Yottabyte (1024) és Brontobyte (1027) Új mértékegységek az IoT világához 26 ||
BME/TMIT
Planetary Skin Cisco és NASA közös projekt (2009) Kormányzati szervek (USA, Brazília, Peru) Egyetemek (Imperial College London, Univ. of Minnesota) Motto: „We can’t manage what we can’t measure” Bolygó mérető szenzorhálózat, földön, vízen, levegıben „Mesterséges érzékelı bırréteg” Adatok begyőjtése mőholdak segítségével Motto: „Sense. Predict. Act.”
27 ||
BME/TMIT
28 ||
BME/TMIT
Big Data Szenzor adatok tárolása a felhıben Xively ( Pachube) Ingyenes, nyílt hozzáférés 250 millió eszköz, 17 millió felhasználó
Visualization Tool Brno Univ. - WISLAB
29 ||
BME/TMIT
Big Data
A jelenlegi vizualizációs megoldások korlátozottak Egyéni szenzorok adatainak megjelenítése Egyszerő szőrések implementálása (pl. földrajzi terület)
Big Data kihívások
Komplex adatbányászati feladatok Komplex térbeli és idıbeli korrelációk, trendek megállapítása Globális információ vizualizációja Ne legyünk „brit tudósok” Ne lássunk kapcsolatot ott, ahol nincs - pl. talajnedvesség és zajszint
mérések
Big data jellemzık – 3V High Volume – nagy adatmennyiség High Velocity – gyorsan bejövı, gyors feldolgozást igénylı adatok High Variety – nagyon különbözı adattípusok Veracity – az adatok igazságtartalma, megbízhatósága Volatility – az adatok gyors elévülése 30 ||
BME/TMIT
IoT vs. Cloud Az IoT eszközök nem tudják hosszú távon tárolni,
feldolgozni az adataikat Korlátozott memória (RAM, Flash), CPU, energia De tényleg küldjünk ki mindent a felhıbe? A rádiós kommunikáció nagyon sok energiába kerül Célszerő egy elıfeldolgozást és aggregálást helyben
elvégezni A mérés és az adatküldés két külön feladat Mérni az alkalmazás igényei szerint kell Adatküldés az erıforrások alapján optimalizálva
31 ||
BME/TMIT
IoT vs. Cloud Adatok a felhıben, de az IoT tartományban is Felhő szolgáltatások
Központi adatbázis Felhasználó / Alkalmazás
keresés / válasz Proxy Helyi adatbázis(ok)
Adat Adat IoT tartomány 32 ||
BME/TMIT
IoT vs. Cloud Elosztott adatbázis a felhı és az IoT tartomány között Felhő szolgáltatások
Felhasználó / Alkalmazás Proxy keresés / válasz Elosztott adatbázis
IoT tartomány 33 ||
BME/TMIT
Caching az IoT-ben Népszerő videók a Youtube-on (Lassan) változó népszerőség, de statikus tartalom (Viszonylag) könnyő cache-elni Népszerő weboldalak Statikus oldalakat egyszerő cache-elni A dinamikus oldalakat nehezebb, általában közvetlenül a szerverrıl szolgálják ki Népszerő IoT adatok „Milyenek a forgalmi viszonyok jelenleg a Lánchídon?” Nehezen cache-elhetı, de érdemes Nem csak a rádiós erıforrások, de az energia kímélése miatt is
34 ||
BME/TMIT
Caching az IoT-ben Felmerülı fontos kérdések Meddig érvényes (friss) egy tárolt adat? A két perccel ezelıtti adat még biztos jó A fél órával ezelıtti talán már nem
Mi történik, ha részleges (friss)
információnk van csak a cache-ben? Pl. csak a Lánchíd budai hídfıjérıl
Hol legyenek a cache-ek? A felhıben, vagy az IoT eszközökön? Hogyan, mikor frissítsük a cache-eket?
35 ||
BME/TMIT
Caching az IoT-ben Felhő szolgáltatások
Központi adatbázis Felhasználó / Alkalmazás Válasz a cache-ből keresés Proxy
Helyi adatbázis
IoT tartomány 36 ||
BME/TMIT
