Διαχείριση δεδομένων σε IoT περιβάλλοντα

 Διαχείριση δεδομένων σε IoT περιβάλλοντα

Διαχειριση δεδομενων σε IoT περιβάλλοντα

Φώτης Νικολαΐδης, Postdoctoral Researcher

Εργαστήριο Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών και Συστημάτων VLSI

Ινστιτούτο Πληροφορικής – ΙΤΕ

Το Διαδίκτυο των πραγμάτων  (Internet of Τhings – IoT) περιγράφει ένα μέλλον όπου όλα τα αντικείμενα που χρησιμοποιούμε καθημερινά (Things) θα είναι σε θέση να συλλέγουν πληροφορίες για το περιβάλλον τους και να τις μεταδίδουν μέσω του διαδικτύου (Internet). Αν και είναι δύσκολη έννοια για να προσδιοριστεί με ακρίβεια, η φιλοσοφία του IoT έγκειται στο “αν είχαμε υπολογιστές που καταγράφουν τα πάντα, θα μπορούσαμε να συλλέξουμε χρήσιμες πληροφορίες ώστε να βελτιώσουμε την καθημερινότητά μας, από την κυκλοφορία στους δρόμους και την διαχείριση απορριμμάτων, μέχρι τον έγκαιρο εντοπισμό ασθενειών πριν αυτές εκδηλωθούν”.

Το IοΤ δεν είναι αυστηρά συνδεδεμένο με συγκεκριμένα προϊόντα ή υπηρεσίες, αλλά αναφέρεται σε πληθώρα εφαρμογών, από βιομηχανικούς και οικιακούς αυτοματισμούς μέχρι wearables, που χρησιμοποιούν ενσωματωμένους αισθητήρες για τη συλλογή δεδομένων (sensors), ή την ανάληψη κάποιας δράσης βάσει αυτών (actors). Μπορεί να αποτελείται π.χ. από κάμερες, κλιματιστικά, φώτα, συστήματα ασφαλείας, ιατρικά εμφυτεύματα, ακόμα και αυτοκίνητα των οποίων οι περίπλοκοι αισθητήρες εντοπίζουν αντικείμενα στην πορεία τους και τα αποφεύγουν.

Με το IοΤ ο φυσικός κόσμος γίνεται ένα μεγάλο διασυνδεδεμένο πληροφοριακό οικοσύστημα, στο πυρήνα του οποίου βρίσκεται ένα κεντρικό υπολογιστικό νέφος (Cloud) όπου συγκεντρώνονται, αποθηκεύονται και επεξεργάζονται τα δεδομένα που παράγονται από τις απομακρυσμένες συσκευές. Δυστυχώς όμως η κεντρικοποιημένη αυτή αρχιτεκτονική δεν μπορεί να αξιοποιηθεί σε εφαρμογές που χρήζουν άμεσης απόκρισης, όπως ένα “έξυπνο” αυτοκίνητο που πρέπει να αποφύγει ένα εμπόδιο, ή ένα ιατρικό εμφύτευμα που πρέπει να διαχειριστεί ένα επείγον περιστατικό.

Ο λόγος είναι πως ο χρόνος μετάδοσης της πληροφορίας εξαρτάται από την γεωγραφική απόσταση μεταξύ της συσκευής και του Cloud. Σε μία προσπάθεια μείωσης του χρόνου μετάδοσης, έχει προταθεί η μόχλευση αποκεντρωμένων υπολογιστικών συστημάτων, τα οποία θα πραγματοποιούν αναλύσεις και παραγωγή γνώσης στην ή κοντά στην συσκευή, που συλλέγει τα δεδομένα (Edge/Fog computing). Για να υπάρχει ευρεία γεωγραφική κάλυψη, χρειάζεται πλήθος τοπικών διακομιστών (servers) τοποθετημένων σε διάσπαρτες περιοχές, ενώ για να διατηρηθεί το κόστος και η κατανάλωση ρεύματος σε χαμηλά επίπεδα, οι διακομιστές αυτοί είναι περιορισμένων δυνατοτήτων, σε σχέση με τους διακομιστές του Cloud.

Αυτό σημαίνει πως ενώ πριν η αρχιτεκτονική ήταν “επίπεδη”, πλέον γίνεται “βαθμιδωτή”. Ενώ πριν τα δεδομένα της συσκευής κατέληγαν κατευθείαν στο Cloud, πλέον μπορεί να καταλήξουν σε διαφορετικούς ενδιάμεσους διακομιστές, με την κάθε βαθμίδα διακομιστών να προσφέρει διαφορετικές δυνατότητες. Χρειάζεται λιγότερο χρόνο να σταλούν δεδομένα σε διακομιστές που βρίσκονται κοντά στη συσκευή, αλλά υστερούν σε δυνατότητες και ενίοτε σε συνδεσιμότητα με δίκτυα δεδομένων και ρεύματος. Αντίθετα, όσο πιο κοντά στο Cloud βρίσκεται ένας διακομιστής, τόσο μεγαλύτερες δυνατότητες και σταθερότητα προσφέρει, αλλά και τόσο αυξάνεται ο χρόνος μετάδοσης των δεδομένων.

Σε αυτό το πλαίσιο εγείρονται ερωτήματα όπως “ποια δεδομένα θα πάνε που”, “τι θα συμβεί αν πέσει το ρεύμα σε κάποιο τοπικό διακομιστή”, “τι θα γίνει αν απομακρυνθεί η συσκευή από τον τοπικό διακομιστή”. Σκοπός μας είναι, να δημιουργήσουμε την κατάλληλη εικονική (virtual) υποδομή πάνω στην οποία θα μπορούμε να μελετήσουμε τα διάφορα συστήματα διαχείρισης δεδομένων. Έτσι, όχι μόνο περιορίζουμε το κόστος (σε σχέση με το να τρέχαμε τα αντίστοιχα πειράματα σε πραγματικές συσκευές), αλλά επίσης επιτυγχάνουμε μεγαλύτερο βαθμό ελέγχου των συνθηκών εκτέλεσης και μπορούμε να προσομοιώσουμε περισσότερα σενάρια…

Περισσότερα μπορείτε να δείτε στον παρακάτω σύνδεσμο: https://bit.ly/3pV1WuQ 

Το παρόν έργο έλαβε χρηματοδότηση από το πρόγραμμα έρευνας και καινοτομίας «Ορίζοντας 2020» της Ευρωπαϊκής Ένωσης βάσει της συμφωνίας επιχορήγησης αριθ. 894204 (https://cordis.europa.eu/project/id/894204)

Leave a Reply

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *