Plataforma Sucupira

Instituição de Ensino Superior:

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

Programa:

COMPUTAÇÃO (31003010046P4)

Modalidade de Ensino:

Educação Presencial

Título:

V-PRISM: An Edge-based Architecture to Virtualize Multimedia Sensors in the Internet of Media Things

Autor:

ANSELMO LUIZ EDEN BATTISTI

Tipo de Trabalho de Conclusão:

DISSERTAÇÃO

Data Defesa:

19/08/2020

Resumo:

Os sensores multimídia tornaram-se recentemente uma fonte de dados significativa na Internet das Coisas (IoT - Internet of Things), dando origem à Internet das Coisas Multimídia (IoMT - Internet of Media Things). Aplicações multimídia geralmente são sensíveis à latência e, por conta disso, o processamento de dados na nuvem nem sempre é adequado. Uma estratégia para minimizar o atraso é processar os fluxos multimídia mais perto das fontes de dados, explorando os recursos na borda da rede. Seguindo essa estratégia, esta dissertação propõe uma arquitetura, chamada V-PRISM, para virtualizar e gerenciar sensores multimídia com componentes implantados e executados em múltiplos nós de borda. A arquitetura fornece componentes para orquestração, alocação de recursos, monitoramento de ambiente, intermediação de mensagens, compartilhamento de fluxo multimídia, virtualização de dispositivos multimídia, gerenciamento de solicitações, além de outras funções. A entidade que processa um fluxo multimídia é denominada Virtual Multimedia Sensor (VMS). Eles são uma camada de abstração entre a aplicação IoMT e dispositivos físicos que produzem o fluxo multimídia. Essa estratégia pode reduzir a complexidade existente pela heterogeneidade nos ambientes de IoT. Como múltiplos nós de borda podem compor o ambiente V-PRISM, fornecemos um componente para alocação dinâmica de VMSs que pode ser estendido para executar diferentes tipos de algoritmos de alocação de recursos. V-PRISM foi validado através da implementação de uma prova de conceito chamada ALFA. Ela fornece os componentes lógicos descritos na arquitetura e vários tipos de VMSs. Os experimentos mostraram que a adoção do V-PRISM pode reduzir o consumo dos recursos nos dispositivos IoT, no tráfego de rede e atraso fim-a-fim das aplicações, além de aumentar o ROI (Return On Investment) para provedores de infraestrutura IoT. Também foi realizado um estudo informal com desenvolvedores, mostrando que a adoção do V-PRISM pode trazer também benefícios para o desenvolvimento de VMSs. Outra contribuição deste trabalho foi o desenvolvimento de uma categorização hierárquica de VMS fundamentada nos recursos e nas funções fornecidas por cada tipo de VMS.

Palavras-Chave:

Virtual Multimídia;Internet das Coisas;Internet das Coisas Multimídia;Computação na Borda da Rede

Abstract:

Multimedia sensors have recently become a significant data source in the Internet of Things (IoT), giving rise to the Internet of Media Things (IoMT). Since multimedia applications are usually latency-sensitive, data processing in the cloud is not always suitable. A strategy to minimize delay is to process the multimedia streams closer to the data sources, exploiting the resources at the edge of the network. Following this strategy, we propose V-PRISM, an architecture to virtualize and manage multimedia sensors with components deployed and executed in multiple edge nodes. The architecture provides components for orchestration, resource allocation, environment monitor, message broker, multimedia stream share, multimedia device virtualization, request management, besides other functions. The entity that processes the multimedia stream is called Virtual Multimedia Sensor (VMS). VMSs are an abstraction layer between IoMT applications and physical multimedia devices that produce the multimedia stream. This strategy can reduce the complexity due to the heterogeneity in IoT environments. As multiple edge nodes can compose V-PRISM environment, we provide a dynamic VMS allocation component used to automatic allocate VMS in edge nodes. This component can be extended to run different types of resource allocation algorithms. We validated V-PRISM through an implementation named ALFA, a proof-of-concept (PoC) that provides most components described in the architecture and multiple VMS types. The experiments show that the adoption of V-PRISM can reduce resource consumption of IoT devices, network traffic, and end-to-end delay while increasing the ROI (Return On Investment) for infrastructure providers. We also conducted an informal study with developers, which shows that the adoption of V-PRISM can bring benefits to the development of VMSs. Another contribution of this work is a hierarchical categorization of VMS based on features and functions they provide.

Keyword:

Virtual Multimedia Sensors;Internet of Things;Internet of Media Things;Edge Computing

Volume:

Páginas:

0

Idioma:

INGLES

Biblioteca Depositária:

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

Autorização de divulgação:

O trabalho possui divulgação autorizada

Área de Concentração:

SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO

Linha de Pesquisa:

REDES DE COMPUTADORES

Projeto de Pesquisa:

Tecnologias e Soluções para Habilitar o Paradigma de Nuvens de Coisas

Orientador:

DEBORA CHRISTINA MUCHALUAT SAADE

Categoria:

DOCENTE - PERMANENTE

O orientador principal compôs a banca do discente?

Sim


Nome	Categoria
FLAVIA COIMBRA DELICATO	Docente - PERMANENTE
DEBORA CHRISTINA MUCHALUAT SAADE	Docente - PERMANENTE
CELIO VINICIUS NEVES DE ALBUQUERQUE	Docente - PERMANENTE
MARKUS ENDLER	Participante Externo


Financiador - Programa Fomento	Número de Meses
FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - Auxílio à Pesquisa - Regular (2015)	12

Tipo de Vínculo Empregatício:

-

Tipo de Instituição:

-

Expectativa de Atuação:

-

Mesma Área de Atuação:

Sim

Plataforma Sucupira

Dados do Trabalhos de Conclusão

Contexto

Banca Examinadora

Financiadores

Vínculo