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09 sistemas ubicuos

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09 sistemas ubicuos

  1. 1. Sistemas Ubicuos PR ESENTADO POR: Mg.Ing. W ilbert Chávez Irazábal
  2. 2. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica I. Introducción a los Sistemas Ubicuos 1. Contexto tecnológico y definiciones 2. La visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño
  3. 3. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Las redes a los sistemas ubicuos
  4. 4. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica ¿Adónde nos puede llevar la tecnología…?
  5. 5. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Sistema clásico. El usuario en el bucle.
  6. 6. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Entorno inteligente. El usuario sale del bucle… Bla Bla  Interacciona con el entorno de manera natural
  7. 7. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Tipos de sistemas ubicuos • Entornos inteligentes  Domótica  Entornos asistenciales  Entornos industriales  Ocio  Educación • Redes ad-hoc (sin infraestructura)  Redes espontáneas  Mobile Ad-hoc Networks (MANET)  Vehicular Ad-hoc Networks (VANET) • Redes de sensores • Ambient Intelligence (AmI)
  8. 8. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Inteligencia Ambiental (AmI) Se refiere a los entornos electrónicos que sean sensibles y receptivos a la presencia de la gente. La inteligencia ambiental es una visión sobre el futuro de la electrónica de consumo, las telecomunicaciones y la informática que fue desarrollada originalmente a finales de 1990 para el período de tiempo 2010-2020.
  9. 9. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica I. Introducción a los Sistemas Ubicuos 1. Contexto tecnológico y definiciones 2. La visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño
  10. 10. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Componentes del entorno ubicuo Según Weiser divide en Dos aspectos fundamentales a los componentes de los entornos ubicuo. • Localización El elemento de cómputo sabe dónde está ubicado. • Escala Un tamaño para cada tarea: tabs, pads, boards
  11. 11. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Mark Weiser ha propuesto tres modelos básicos que puedan ser considerados para desarrollar sistemas ubicuos: Dispositivos que pueden llegar a medir metros. Dispositivos del tamaño de una mano Dispositivos de escasos centímetros, que pueden ser llevados por un usuario
  12. 12. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica I. Introducción a los Sistemas Ubicuos 1. Contexto tecnológico y definiciones 2. La visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño
  13. 13. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Integración física Sistema ubicuo = Sistema móvil + Integración física Adaptabilidad a las condiciones del entorno Integración sin costuras Sensibilidad al contexto Interacción transparente (proactividad) Entornos con mobiliario inteligente, provisto de sensores y capacidad de proceso y comunicación.
  14. 14. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Adaptabilidad a las condiciones del entorno Sistema ubicuo = Sistema móvil + Integración física Adaptabilidad a las condiciones del entorno Integración sin costuras Sensibilidad al contexto Interacción transparente (proactividad) • Los servicios pueden estar proporcionados por soportes heterogéneos, y el sistema puede conmutar de uno a otro soporte dependiendo de su disponibilidad, QoS, coste, etc. • Ejemplos:  La telefonía móvil de datos utiliza diferentes protocolos dependiendo de la calidad de la señal.  En una comunicación entre dispositivos móviles, el sistema podría decidir conmutar de red de telefonía móvil a telefonía IP si en un momento dado detecta recursos para ello.
  15. 15. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Integración sin costuras Sistema ubicuo = Sistema móvil + Integración física Adaptabilidad a las condiciones del entorno Integración sin costuras Sensibilidad al contexto Interacción transparente (proactividad) • Los cambios de infraestructura y la adaptabilidad a nuevas condiciones del entorno deben ser transparentes a la aplicación y al usuario  El usuario no debería percibir el cambio • Ejemplos  Los cambios de resolución en la recepción de video se hacen sin cortes ni saltos.  No se pierden mensajes o eventos, ni se reciben por duplicado.
  16. 16. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Sensibilidad al contexto Sistema ubicuo = Sistema móvil + Integración física Adaptabilidad a las condiciones del entorno Integración sin costuras Sensibilidad al contexto Interacción transparente (proactividad) • El dispositivo móvil de un usuario percibe los parámetros del entorno: Localización y orientación: Entrando en Lima Cuadra.  Tiempo: 21:00  Velocidad: Baja  Ruido ambiente: Bajo  Luminosidad ambiente: Media • Actúa de acuerdo a ellos:  Muestra el mapa de Lima Cuadrada  Luminosidad de la pantalla: Normal  Salida de audio: No
  17. 17. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Proactividad Sistema ubicuo = Sistema móvil + Integración física Adaptabilidad a las condiciones del entorno Integración sin costuras Sensibilidad al contexto Interacción transparente (proactividad) • El sistema se anticipa al usuario en su interacción con el entorno. • Proactividad vs transparencia  Proactividad escasa: se requiere interacción explícita del usuario, como en los sistemas tradicionales.  Proactividad excesiva o inadecuada: el usuario puede verse confundido por acciones que no espera.
  18. 18. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Sistema ubicuo = Sistema móvil + Integración física Adaptabilidad a las condiciones del entorno Integración sin costuras Sensibilidad al contexto Interacción transparente (proactividad) Sistema ubicuo = Sistema móvil + Espacios inteligentes invisibilidad Escalabilidad localizada acondicionado desigual
  19. 19. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica I. Introducción a los Sistemas Ubicuos 1. Contexto tecnológico y definiciones 2. La visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño
  20. 20. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Aspectos de diseño en los sistemas ubicuos
  21. 21. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica FIN
  22. 22. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica II. Dispositivos ubicuos 1. Evolución histórica de la tecnología hardware 2. Soporte para las comunicaciones 3. Tipos de dispositivos
  23. 23. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Dispositivos ubicuos
  24. 24. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Claves tecnológicas de los dispositivos ubicuos • Miniaturización Para portabilidad e integración (desaparición física) • Gran capacidad (memoria, proceso) Información multimedia Procesamiento de inferencias sobre información de contexto • Bajo consumo Funcionamiento autónomo • Conectividad inalámbrica Para portabilidad e integración (desaparición física) • Bajo coste Implica estandarización y producción a gran escala
  25. 25. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Miniaturización •La Ley de Moore se ha seguido cumpliendo: “El número de transistores de los microprocesadores se duplicaría cada 18 meses”.
  26. 26. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Miniaturización
  27. 27. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Nuevas tecnologías de almacenamiento Tarjetas de memoria: • La densidad de almacenamiento ha crecido a un ritmo superior a la de los discos magnéticos. Confluencia de los dispositivos de cómputo.
  28. 28. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica II. Dispositivos ubicuos 1. Evolución histórica de la tecnología hardware 2. Soporte para las comunicaciones 3. Tipos de dispositivos
  29. 29. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Infraestructuras de redes • Infraestructura de comunicación Infraestructura de comunicaciones de datos cableada específica (p.e.: Ethernet)  Gran ancho de banda × Requiere instalación Utilización de otras infraestructuras ya existentes (p.e.: Cableado telefónico, red eléctrica)  Ubicuas × Ancho de banda limitado Inalámbrica WiFi, WiMax GPRS, 3G, 4G…. • Medio de acceso al entorno Por definición, comunicación inalámbrica: Los dispositivos son móviles No pueden estar sujetos a conexión/desconexión “física” Proporciona la base para la multimodalidad
  30. 30. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Conectividad inalámbrica • Tecnologías  Redes de infrarrojos  IrDa Redes de radio-frecuencia Bluetooth, Zigbee WiFi (IEEE 802.11), WiMAX (IEEE 802.16) GSM, GPRS, UMTS, LTE…  Métodos de identificación  RFID, NFC • Ámbito  Personal Área Networks  Local Área Networks  Metropolitan Área Networks  Wide Área Networks
  31. 31. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica II. Dispositivos ubicuos 1. Evolución histórica de la tecnología hardware 2. Soporte para las comunicaciones 3. Tipos de dispositivos
  32. 32. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Tipos de dispositivos • Sensores • Actuadores • Dispositivos para la interacción Sensores • Luminosidad, presencia, movimiento, posicionamiento, orientación, temperatura.. • Pueden estar:  Empotrados en el entorno  Integrados en vehículos o robots  Monitorizando un sujeto (dispositivos biométricos) • Redes de sensores
  33. 33. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Dispositivos para la interacción Parte física de la interfaz del usuario con el entorno Interacción basada en el lenguaje hablado • Traducción texto-a-voz • Traducción voz-a-texto • Necesidad de comprender el contenido del mensaje y de información redundante. • Dependencia del idioma.
  34. 34. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica FIN
  35. 35. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica III. Plataformas y arquitectura middleware 1. Middleware vs sistema operativo 2. Compatibilidad 3. Arquitecturas middleware. Ejemplos
  36. 36. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica
  37. 37. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Plataformas y arquitectura middleware Arquitectura Middleware Sistema Operativo o Plataforma.
  38. 38. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Reparto de funciones: SO vs Mw • Modificar el SO es laborioso y cuesta alcanzar versiones estables. • Trasladar la funcionalidad al Mw es más sencillo pero ofrece peor rendimiento.  Ejemplos: Gaia, Aura, sistemas basados en Jini-Java. • Micronúcleos: Solo el soporte básico (cambio de contexto, interrupciones...) en el espacio del núcleo; el resto de funciones, como cliente-servidor en espacio de usuario.  Ejemplo: Mach 3.0, utilizado en MacOS X e iOS (iPhone).
  39. 39. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica III. Plataformas y arquitectura middleware 1. Middleware vs sistema operativo 2. Compatibilidad 3. Arquitecturas middleware. Ejemplos
  40. 40. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Compatibilidad • Sistemas heterogéneos: ¿cómo conseguir que las aplicaciones puedan migrar entre plataformas (Hw o SO) diferentes? • Soluciones:  Disponer de versiones de las aplicaciones para cada plataforma.  Utilizar una plataforma Mw común (ej: Java).  Utilizar emuladores para homogeneizar plataformas. • Condicionantes:  Compatibilidad hacia atrás.  Precio (Sw libre vs propietario).  Recursos limitados (p. ej., en sistemas empotrados).
  41. 41. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Compatibilidad: emulación • Emulación software  Se interceptan los traps de las llamadas al sistema del SO emulado y se interpretan en el SO anfitrión.  Ejemplo: Wine. • Emulación hardware  Se emula el entorno Hw completo.  Ejemplo: BOCHS • Virtualización  Emulación Hw de lo estrictamente necesario: • Llamadas al sistema • Acceso a los dispositivos  El resto de las IM se ejecutan nativamente.  Requiere análisis del código en tiempo de ejecución.  Ejemplos: VMware, VirtualPC, Win4Lin, Parallels.
  42. 42. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Compatibilidad: emulación Emulación Software Emulación Hardware Virtualización
  43. 43. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Compatibilidad: Java Compatibilidad: micronúcleos
  44. 44. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica III. Plataformas y arquitectura middleware 1. Middleware vs sistema operativo 2. Compatibilidad 3. Arquitecturas middleware. Ejemplos
  45. 45. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Arquitectura middleware
  46. 46. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos Ejemplo: Gaia Active Spaces (Roman, 2002)
  47. 47. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos Ejemplo: Aura (Garlan, 2002)
  48. 48. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos Ejemplo: Arquitectura Jini
  49. 49. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos Ejemplo: AmbienNet
  50. 50. Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y Electrica

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