Tárgyak Internete Internet of Things (IoT) (folyt.)

Átírás

1 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.)

2 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

3 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

4 Kiborg (cyborg) Kibernetikus organizmus Olyan organizmus, amihez exogén (külsı eredető) komponenseket adtak azzal a céllal, hogy az új ambiens környezethez adaptálódjon 4

5 5

6 6 BME/TMIT

7 Antropológia Embertan, az emberi faj tanulmányozása Hagyományos antropológia 7 BME/TMIT

8 Antropológia Embertan, az emberi faj tanulmányozása Hagyományos antropológia Kiber antropológia 8

9 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

10 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

11 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

12 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

13 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

14 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

15 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

16 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

17 Bizalom és megosztási hajlandóság Willingness to share Erıforrások, kontextus információk megosztása Nem lehet a felhasználókra erıltetni A technológia egyre biztonságosabb megoldásokat biztosít Bizalom A felhasználó döntése az, hogy mennyire bízik meg ezekben, és mennyire használja ıket Megosztás nélkül nem mőködnek az alkalmazások Nehéz definiálni, de leírhatók a mechanizmusai Kontextus-függı Irányított Mérhetı Idıvel változik Átadható 17

18 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

19 Eszközök hálózatok - szolgáltatások A felhasználó a középpontban 19

20 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

21 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 21

22 Gartner s Hype Cycle for

23 Gartner s Hype Cycle for

24 24

25 25

26 Big Data Rengeteg új adat, exponenciális növekedés 500 Terabyte (10 12 ) új adat naponta a Facebook-on 1 Petabyte (10 15 ) adat másodpercenként a CERN LHC-ban 1 Exabyte (10 18 ) új adat naponta az interneten 5 Zettabyte (10 21 ) adatot tud az NSA (National Security Agency) új utah-i adatközpontja tárolni 78 milliárd iphone egymásra pakolva, mindegyikben 64 GB memória ~ km > Föld-Hold távolság másfélszerese Yottabyte (10 24 ) és Brontobyte (10 27 ) Új mértékegységek az IoT világához 26

27 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

28 28

29 Big Data Szenzor adatok tárolása a felhıben Xively ( Pachube) Ingyenes, nyílt hozzáférés 250 millió eszköz, 17 millió felhasználó Visualization Tool Brno Univ. - WISLAB 29

30 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

31 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

32 IoT vs. Cloud Adatok a felhıben, de az IoT tartományban is Központi adatbázis Felhő szolgáltatások Felhasználó / Alkalmazás Helyi adatbázis(ok) Proxy keresés / válasz Adat Adat IoT tartomány 32

33 IoT vs. Cloud Elosztott adatbázis a felhı és az IoT tartomány között Felhő szolgáltatások Felhasználó / Alkalmazás Proxy keresés / válasz Elosztott adatbázis IoT tartomány 33

34 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

35 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

36 Caching az IoT-ben Felhő szolgáltatások Központi adatbázis Felhasználó / Alkalmazás Válasz a cache-ből keresés Proxy Helyi adatbázis IoT tartomány 36