Proposta de um gateway IoT em computação Fog com técnicas de aceleração WAN

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Caldas Filho, Francisco Lopes de
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/38117
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2019.
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spelling Proposta de um gateway IoT em computação Fog com técnicas de aceleração WANFogIoTWan AcelerationGateway IoTDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2019.O crescimento do número de dispositivos de Internet das Coisas (IoT), especialmente daqueles considerados como dispositivos inteligentes (smart devices), se, por um lado, representa um desafio para a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico, por outro lado, estimula um paradigma computacional distribuído conhecido como computação em nevoeiro (Fog Computing). Este paradigma aproveita a capacidade de processamento e armazenamento dos dispositivos inteligentes, assim como dos equipamentos de comunicação e servidores, instalados na borda da rede, ou seja, provendo serviços computacionais mais próximo ao usuário, reduzindo o volume de dados que precisa ser transmitido para o conjunto de servidores centrais que constituem denominada nuvem computacional da Internet. A computação em nevoeiro se combina e complementa com o paradigma de computação em nuvem, levando também à redução da latência e do tempo de resposta, o que é particularmente de interesse para aplicações de IoT, pois no intervalo entre as percepções obtidas pelos sensores IoT e a ativação de comandos enviados para o controle de atuadores IoT, as tomadas de decisão ocorrem na área de borda da rede, encurtando consideravelmente o tempo necessário para transmissões, com relação ao mesmo processo realizado com intermediação de entidades em nuvem computacional. Com base nessa ideia geral, esta dissertação tem como objetivo criar uma arquitetura fim a fim de IoT em fog, composta com módulos próprios dos dispositivos inteligentes de IoT, bem como gateways e middleware de IoT, sob coordenação de um módulo orquestrador. Tal arquitetura tem como requisito ser capaz de realizar o processamento, armazenamento e tomada de decisão de forma distribuída para dar suporte a instâncias de redes IoT. Além da proposição da arquitetura em fog para IoT, para efeito de validação da proposta, foram desenvolvidos ao longo deste trabalho módulos de software utilizando técnicas de aceleração WAN, ou seja, técnicas de compressão na comunicação entre os dispositivos inteligentes, gateways, middleware de IoT e módulos em nuvem. Como resultado, além de mostrar o efetivo funcionamento geral da arquitetura proposta, a validação mostra também como o gateway fog proposto no trabalho permite o armazenamento e processamento de parte dos dados próximo aos sensores/atuadores de IoT, o que, conjuntamente com a aceleração WAN, leva a reduzir a necessidade de transmissão para a nuvem. Testes de validação do conjunto de protótipos de software permitiram mostrar uma redução superior 70% no encaminhamento de dados, com relação a uma solução pura de nuvem, ou seja, sem computação em fog.The growth in the number of Internet of Things (IoT) devices, especially those considered smart devices, while on the one hand represents a challenge for research and technological development, on the other hand, stimulates a distributed computational paradigm known as fog computing. This paradigm takes advantage of the processing and storage capacity of smart devices, as well as communication equipment and servers, installed at the edge of the network, ie providing computational services closer to the user, reducing the amount of data that needs to be transmitted to the network set of central servers that make up the Internet’s computational cloud. Fog computing combines and complements the cloud computing paradigm, also leading to reduced latency and response time, which is particularly of interest to IoT applications, as in the interval between perceptions obtained by IoT sensors and the activation of commands sent to control IoT actuator, the decision-making takes place in the network edge area, considerably shortening the time required for transmissions, in relation to the same process intermediated by the computational cloud. Based on this general idea, this dissertation aims to create an end-to-end IoT architecture in fog, composed with IoT intelligent devices own modules, as well as IoT gateways and middleware, under the coordination of an orchestrator module. Such an architecture is required to be able to perform distributed processing, storage, and decision making to support instances of IoT networks. In addition to the proposed IoT fog architecture, for the purpose of validation of the proposal, software modules were developed throughout this work using WAN acceleration techniques, ie compression techniques in communication between smart devices, gateways, IoT middleware and cloud modules. As a result, in addition to showing the overall effective functioning of the proposed architecture, the validation also shows how the proposed fog gateway allows storing and processing part of the data near the IoT sensors/actuators, which, together with WAN acceleration, leads to reduce the need for the transmission to the cloud. Validation tests of the software prototype set showed a reduction in data forwarding of over 70% compared to a pure cloud solution, ie without fog computing.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Elétrica (FT ENE)Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaSousa Júnior, Rafael Timóteo deCaldas Filho, Francisco Lopes de2020-06-24T14:18:25Z2020-06-24T14:18:25Z2020-06-242019-10-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCALDAS FILHO, Francisco Lopes de. Proposta de um gateway IoT em computação Fog com técnicas de aceleração WAN. 2019. xiv, 113 f., il. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://repositorio.unb.br/handle/10482/38117A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-03-01T16:01:14Zoai:repositorio.unb.br:10482/38117Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-03-01T16:01:14Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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