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Type: Dissertação
Title: Uma arquitetura baseada em IoT para sistemas de posicionamento interno como suporte a aplicações de ambiente de vida assistida
Authors: Mendes, Lucas Ferreira
Advisor: Aguilar, Paulo Armando Cavalcante
Co-advisor: Bezerra, Carla Ilane Moreira
Keywords in Brazilian Portuguese : Arquitetura de software;Fog computing;Internet das coisas;Sistemas de posicionamento interno;Vida assistida pelo ambiente
Keywords in English : Software architecture;Fog computing;Internet of things;Internal positioning systems;Ambient assisted living
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Issue Date: 2023
Citation: MENDES, Lucas Ferreira. Uma arquitetura baseada em IoT para sistemas de posicionamento interno como suporte a aplicações de ambiente de vida assistida. 2023. 113 f. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Ceará, Campus de Quixadá, Programa de Pós-Graduação em Computação, Quixadá, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Aplicações de Internet das Coisas (IoT) sensíveis ao contexto fornecem um ambiente ubíquo e inteligente com serviços para auxiliar as pessoas em suas atividades de vida diária. Nesse sentido, os Sistemas de Posicionamento Interno (IPS) desempenham um papel importante ao fornecer informações de localização interna, sendo informações essenciais para tais aplicações. Através dessas informações, as aplicações podem fornecer dados e serviços personalizados de acordo com as necessidades dos usuários. Assim, várias são as áreas de aplicações de sistemas IPS em uma infraestrutura de IoT, como o suporte a pessoas idosas ou com deficiências em suas residências ou ambientes de saúde. Esse é um tópico de pesquisa que tem ganhado bastante relevância, chamado de Ambiente de Vida Assistida (AAL). Contudo, percebe-se a ausência de um padrão ou estilo arquitetural bem definido, bem como de um entendimento claro sobre quais requisitos não funcionais (RNF) são mais relevantes para aplicações nesse domínio. Este trabalho propõe uma arquitetura de software para aplicações IPS baseadas em IoT para dar suporte a sistemas AAL. Realizou-se uma revisão sistemática da literatura (RSL) para identificar soluções e RNFs a serem incorporados à arquitetura de tais aplicações. A partir dos resultados da RSL, foi projetada e modelada uma arquitetura de software para aplicações IPS baseadas em IoT, usando elementos de Fog Computing, para suportar sistemas AAL. A proposta foi avaliada usando o ambiente de simulação iFogSim com relação à latência, uso da rede, consumo de energia e custos computacionais e operacionais em nuvem. A abordagem proposta foi comparada a uma implantação baseada somente em nuvem. Os resultados experimentais mostram que a arquitetura proposta reduz significativamente a latência, o consumo energético e os custos operacionais e computacionais em nuvem e é adequada para cenários de resposta em tempo real.
Abstract: Context-aware Internet of Things (IoT) applications provide a ubiquitous and intelligent environment with services to assist people in their daily life activities. Thus, Internal Positioning Systems (IPS) play an important role in providing indoor location information, which is essential for such applications. This information allows applications to provide personalized data and services according to users’ needs. Thus, there are several application areas for IPS systems in an IoT infrastructure, such as supporting elderly or disabled people in their homes or healthcare environments. This is a research topic that has been gaining a lot of relevance, called Ambient Assisted Living (AAL). However, there is a lack of a well-defined architectural pattern or style, as well as a clear understanding of which non-functional requirements (NFR) are most relevant to applications in this domain. This work proposes a software architecture for IoT-based IPS applications to support AAL systems. A systematic literature review (SLR) was carried out to identify solutions and NFRs to be incorporated into the architecture of such applications. Based on the SLR results, a software architecture was designed and modeled for IoT-based IPS applications using Fog Computing elements to support AAL systems. The proposal was evaluated using the iFogSim simulation environment with regard to latency, network usage, energy consumption, computing costs, and operational costs in the cloud. The proposed approach was compared to a cloud-only deployment. The experimental results show that the proposed architecture significantly reduces latency, energy consumption and operational and computational costs in the cloud and is suitable for real-time response scenarios.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74576
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/3426006850096168
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/4277471687235814
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:PCOMP - Dissertações defendidas na UFC

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