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Previous issue date: 2015-08-31 / FACEPE / Devido às limitações das redes de sensores sem fio (RSSFs) em termos de recursos de
memória, poder computacional, comunicação e escalabilidade, dois de seus grandes desafios
são: o gerenciamento eficiente da vasta quantidade de dados coletados e o compartilhamento
dos sensores entre diversas aplicações. Atualmente, existem várias propostas, com suporte
da computação em nuvem, para a aplicação de sensores em cidades inteligentes. Contudo,
tais soluções não oferecem ferramentas ou plataformas para o desenvolvimento de aplicações
baseadas em RSSFs que façam a gestão dos dados, bem como forneçam interfaces padronizadas,
para que usuários finais desenvolvam e gerenciem as aplicações e os serviços fornecidos pela
mesma infraestrutura. Desta forma, esta dissertação propõe uma nova arquitetura baseada no
paradigma de Computação Orientada a Serviços (SOC – Service-Oriented Computing), para
o gerenciamento eficiente de dados de RSSFs heterogêneas. Propõe-se um mecanismo de
virtualização que fornece representações lógicas: tanto para sensores individuais, quanto para
agrupamentos, objetivando padronizar os dados gerados pelas RSSFs, além de prover o suporte
à qualidade de serviço (QoS – Quality of Service) nos processos de coleta, armazenamento,
processamento e distribuição destes dados. Além disso, a proposta fornece serviços para
o desenvolvimento de aplicações consumidoras dos dados. A arquitetura proposta utiliza o
framework WSO2©, o qual proporciona toda uma plataforma de middleware para desenvolver
soluções baseadas em SOA (Service Oriented Architecture) no ambiente de computação em
nuvem. Os serviços oferecidos pela proposta são fornecidos segundo o modelo PaaS (Plataform
as a Service) pelo Apache Stratos, que executa sobre uma infraestrutura de nuvem gerenciada
com OpenStack. A virtualização dos dados dos sensores é feita através do conceito de filas de um
Middleware Orientado a Mensagens (MOM – Message Oriented Middleware) utilizando a API
JMS (Java Message Service). O serviço de armazenamento dos dados das RSSFs é composto e
executado pelo servidor de orquestração BPS (Business Process Server), que inclui o fluxo de
dados entre os serviços de acesso às filas e os serviços de armazenamento no banco de dados.
Este serviço é executado automaticamente como uma tarefa programada no ESB (Enterprise
Service Bus), sendo invocado com uma periodicidade que dependerá da carga de dados no
sistema. A implementação da arquitetura foi avaliada com diversas cargas e periodicidades na
coleta de dados das RSSFs. As análises permitiram concluir que os componentes da arquitetura
impactam minimamente no desempenho do sistema, ao mesmo tempo em que a proposta permite
atingir os objetivos de gerenciamento eficiente dos dados e tratamento da heterogeneidade de
sensores e aplicações. / Due to limitations of wireless sensor networks (WSNs) in terms of memory resources,
computational power, communication and scalability, two of its biggest challenges are: the
efficient management of the vast amount of data collected and sharing the sensors between
various applications. Currently, there are several proposals with cloud computing support for
the application of sensors in smart cities. However, such solutions do not provide tools or
platforms for the development of applications based on WSNs, which make the management
of data and provide standardized interfaces for end users to develop and manage applications
and services provided by the same infrastructure. Thus, this work proposes a new architecture
based on the paradigm of Service Oriented Computing (SOC), for efficient management of
heterogeneous WSNs data. It proposes a virtualization engine that provides logical representations:
for individual sensors, and for groups, aiming to standardize the data generated by
WSNs, and provide support for quality of service (QoS) in the collection processes, storage,
processing and distribution of data. Moreover, the proposal provides services for the development
of data-intensive applications. The proposed architecture uses the WSO2 © framework, which
provides a whole middleware platform to develop solutions based on SOA (Service Oriented
Architecture) in the cloud computing environment. The services offered by the proposal are
provided according to the PaaS model (Platform as a Service) by Apache Stratos, running on
a cloud infrastructure managed with OpenStack. Virtualization of the data from the sensors is
made through the concept of queues of a Message Oriented Middleware (MOM) using the JMS
API (Java Message Service). The storage service data of WSN is composed and executed by
BPS orchestration server (Business Process Server), which includes the flow of data between the
access services to queues and storage services in the database. This service runs automatically as
a scheduled task on the ESB (Enterprise Service Bus), being invoked at intervals that depend on
the system’s workload. The implementation of the architecture was evaluated with various loads
and data collection periodicity of WSNs. The analysis showed that the architectural components
incur in a minimal impact on system performance at the same time as the proposal achieves the
efficient management goals of data and management of heterogeneous sensors and applications.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/16776 |
| Date | 31 August 2015 |
| Creators | REYES, Ronald Jared Romero |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/8664169441117482, DIAS, Kelvin Lopes |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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