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Previous issue date: 2017-03-06 / A convergência tecnológica entre a Internet das Coisas (IoT), dispositivos móveis e vestíveis (wearable) resultou, nos últimos anos, no considerável aumento pelo interesse em serviços e aplicações de saúde móvel (Mobile Health - mHealth). Estes dispositivos ainda apresentam recursos limitados e uma das soluções adotadas para superar estas limitações tecnológicas é recorrer ao poder da Mobile Cloud Computing (MCC). A MCC é um paradigma que tem como característica prover recursos computacionais da nuvem para estender a capacidade dos dispositivos móveis. Neste contexto, é preciso destacar que a variedade de componentes (dispositivos wearable, dispositivos móveis, nuvem e interfaces de rede) e a interação entre estes trazem desafios para assegurar níveis desejados de disponibilidade. Dessa forma, esse trabalho tem como proposta realizar a avaliação de disponibilidade de um ambiente IoT, utilizando a tecnologia baseada em MCC para o provimento do serviço mHealth, com a finalidade de auxiliar o planejamento de infraestruturas mHealth. Para isto, o trabalho propõe modelos hierárquicos para avaliar a disponibilidade desse serviço. Inicialmente, definiu-se a Arquitetura Base, sem mecanismos de redundância, a qual foi modelada a partir de um modelo hierárquico composto de Reliability Block Diagram (RBD) e de Continuous Time Markov Chain (CTMC), e validado através de um testbed de injeção de falhas e reparos. A Arquitetura Base é composta por um smartwatch, um smartphone e infraestrutura de nuvem. Com base no modelo da Arquitetura Base, aplicamos a técnica de análise de sensibilidade para identificar gargalos de disponibilidade. A partir dos resultados obtidos, por intermédio da análise de sensibilidade, apresentamos duas adaptações da Arquitetura Base: uma arquitetura com múltiplas interfaces de rede e uma arquitetura baseada em Cloudlet. As duas adaptações são avaliadas em termos de disponibilidade e downtime anual. Por fim, avaliamos a confiabilidade e disponibilidade dos dispositivos móveis, bem como investigamos os efeitos do uso de diferentes interfaces de conexão sobre a autonomia das baterias e sua relação com a disponibilidade do serviço. Os referidos resultados expressam que a Arquitetura Cloudlet proporcionou aumento da disponibilidade do serviço, em comparação com a Arquitetura Base. Também podemos inferir que, dentre as variações de diferentes interfaces de conexões, quando o usuário possui conexão Bluetooth e conectividade com Banda Larga e Rede Móvel ativas, a disponibilidade do serviço apresenta melhores resultados. A principal contribuição desta pesquisa é a proposição de modelos para a avaliação de disponibilidade de um ambiente IoT, os quais poderão ser utilizados como subsídio para o planejamento de infraestruturas de serviços mHealth na nuvem. / The technological convergence between the Internet of Things (IoT), mobile devices and wearable devices has, last few years, resulted in the considerable increase by the interest in services mobile health care applications (mHealth). The mobile devices are still quite resource-constrained and Mobile Cloud Computing (MCC) intends to mitigate mobile computing challenges. MCC is a paradigm that offers cloud computing for extending the capacity of mobile devices. The architecture of MCC includes a variety of components, such as: wearable devices, mobile devices, cloud and network interfaces. The interaction between these components brings challenges to guarantee desired levels of availability. In this way, this research proposes perform the availability evaluation of an IoT environments, using MCC-based technology, for the provision of the a mHealth service, with the goal of assist in mHealth planning. For that aim, this work proposes hierarchical models to evaluate the availability of this service. Initially, a Basic Architecture is specified with no redundancy. The Basic Architecture was modeled with a hierarchical model composed by Reliability Diagram Models (RBD) and Continuous Time Markov Chains (CTMC). Additionally, the Basic Architecture was validated by a fault injection approach. The Basic Architecture is composed of a smartwatch, a smartphone and a cloud infrastructure. Based on the Basic Architecture model, a sensitivity analysis was performed to find availability bottlenecks. Based on the sensitivity analysis we proposed two extended versions of the Basic Architecture: an architecture with multiple network interfaces and a Cloudlet-based Architecture. These two extensions were evaluated in terms of availability and annual downtime. Finally, we evaluated the reliability and availability of mobile devices, as well as investigating the effects of using different connection interfaces on battery autonomy and its relation to service availability. These results have indicated that Cloudlet-based Architecture increased the service availability compared to the Basic Architecture. By varying the interfaces the experiments have indicated one configuration with superior availability. The configuration was composed by a Bluetooth connection, active Broadband and a Mobile Network connectivity. The main contribution of this work is the proposed model for evaluating availability of IoT environments, used as input for the planning of infrastructure mHealth systems.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/26700 |
| Date | 06 March 2017 |
| Creators | ARAUJO, Camila Gonzaga de |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/8382158780043575, MACIEL, Paulo Romero Martins |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| 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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