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Mg.Ing. Wilbert Chávez Mg.Ing. Wilbert Chávez IrazábalIrazábal
Sistemas Ubicuos
I. Introducción a los Sistemas Ubicuos
Universidad Nacional de San Marcos Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y ElectricaFacultad de Ingeniería Electrónica y Electrica
1. Contexto tecnológico y definiciones2. La visión de Weiser3. Características de los sistemas ubicuos4. Aspectos de diseño
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Las redes a los sistemas ubicuos
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¿Adónde nos puede llevar la tecnología…?
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Sistema clásico. El usuario en el bucle.
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Entorno inteligente. El usuario sale del bucle…
Interacciona con el entorno de manera natural
Bla Bla
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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)
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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.
I. Introducción a los Sistemas Ubicuos
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1. Contexto tecnológico y definiciones2. La visión de Weiser3. Características de los sistemas ubicuos4. Aspectos de diseño
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Componentes del entorno ubicuo
• LocalizaciónEl elemento de cómputo sabe dónde está ubicado.• EscalaUn tamaño para cada tarea: tabs, pads, boards
Según Weiser divide en Dos aspectos fundamentales a los componentes de los entornos ubicuo.
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Mark Weiser ha propuesto tres modelos básicos que puedan ser considerados para desarrollar sistemas ubicuos:
Dispositivos de escasos centímetros, que pueden ser llevados por un usuario
Dispositivos del tamaño de una mano
Dispositivos que pueden llegar a medir metros.
I. Introducción a los Sistemas Ubicuos
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1. Contexto tecnológico y definiciones2. La visión de Weiser3. Características de los sistemas ubicuos4. Aspectos de diseño
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Sistema ubicuo=
Sistema móvil+
Integración físicaAdaptabilidad a las condiciones del entorno
Integración sin costurasSensibilidad al contexto
Interacción transparente (proactividad)
Integración física
Entornos con mobiliario inteligente, provisto de sensores y capacidad de proceso y comunicación.
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Sistema ubicuo=
Sistema móvil+
Integración físicaAdaptabilidad a las condiciones del entorno
Integración sin costurasSensibilidad al contexto
Interacción transparente (proactividad)
Adaptabilidad a las condiciones del entorno
• 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.
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Sistema ubicuo=
Sistema móvil+
Integración físicaAdaptabilidad a las condiciones del entorno
Integración sin costurasSensibilidad al contexto
Interacción transparente (proactividad)
Integración sin costuras
• 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.
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Sistema ubicuo=
Sistema móvil+
Integración físicaAdaptabilidad a las condiciones del entorno
Integración sin costurasSensibilidad al contexto
Interacción transparente (proactividad)
• El dispositivo móvil de un usuario percibelos 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
Sensibilidad al contexto
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Sistema ubicuo=
Sistema móvil+
Integración físicaAdaptabilidad a las condiciones del entorno
Integración sin costurasSensibilidad al contexto
Interacción transparente (proactividad)
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.
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Sistema ubicuo=
Sistema móvil+
Integración físicaAdaptabilidad a las condiciones del entorno
Integración sin costurasSensibilidad al contexto
Interacción transparente (proactividad)
Sistema ubicuo=
Sistema móvil+
Espacios inteligentesinvisibilidad
Escalabilidad localizadaacondicionado desigual
I. Introducción a los Sistemas Ubicuos
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1. Contexto tecnológico y definiciones2. La visión de Weiser3. Características de los sistemas ubicuos4. Aspectos de diseño
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Aspectos de diseño en los sistemas ubicuos
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FIN
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1. Evolución histórica de la tecnología hardware2. Soporte para las comunicaciones3. Tipos de dispositivos
II. Dispositivos ubicuos
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Dispositivos ubicuos
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Claves tecnológicas de los dispositivos ubicuos
• MiniaturizaciónPara portabilidad e integración (desaparición física)• Gran capacidad (memoria, proceso)Información multimediaProcesamiento de inferencias sobre información de contexto• Bajo consumoFuncionamiento autónomo• Conectividad inalámbricaPara portabilidad e integración (desaparición física)• Bajo costeImplica estandarización y producción a gran escala
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Miniaturización
•La Ley de Moore se ha seguido cumpliendo:
“El número de transistores de los microprocesadores se duplicaría cada 18 meses”.
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Miniaturización
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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.
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1. Evolución histórica de la tecnología hardware2. Soporte para las comunicaciones3. Tipos de dispositivos
II. Dispositivos ubicuos
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Infraestructuras de redes• Infraestructura de comunicaciónInfraestructura de comunicaciones de datos cableada específica (p.e.: Ethernet) Gran ancho de banda × Requiere instalaciónUtilización de otras infraestructuras ya existentes (p.e.: Cableado telefónico, red eléctrica) Ubicuas × Ancho de banda limitadoInalámbricaWiFi, WiMax GPRS, 3G, 4G….• Medio de acceso al entornoPor definición, comunicación inalámbrica:Los dispositivos son móvilesNo pueden estar sujetos a conexión/desconexión “física”Proporciona la base para la multimodalidad
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Conectividad inalámbrica
• Tecnologías Redes de infrarrojos IrDaRedes de radio-frecuenciaBluetooth, ZigbeeWiFi (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
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1. Evolución histórica de la tecnología hardware2. Soporte para las comunicaciones3. Tipos de dispositivos
II. Dispositivos ubicuos
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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 robotsMonitorizando un sujeto (dispositivos
biométricos)• Redes de sensores
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Dispositivos para la interacción
Parte física de la interfaz del usuario con el entorno
Interacción basadaen 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.
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FIN
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III. Plataformas y arquitectura middleware
1. Middleware vs sistema operativo2. Compatibilidad3. Arquitecturas middleware. Ejemplos
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Plataformas y arquitectura middleware
ArquitecturaMiddleware
Sistema Operativo oPlataforma.
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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).
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III. Plataformas y arquitectura middleware
1. Middleware vs sistema operativo2. Compatibilidad3. Arquitecturas middleware. Ejemplos
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• 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).
Compatibilidad
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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.
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Compatibilidad: emulación
Emulación Software
Emulación Hardware
Virtualización
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Compatibilidad: micronúcleos
Compatibilidad: Java
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III. Plataformas y arquitectura middleware
1. Middleware vs sistema operativo2. Compatibilidad3. Arquitecturas middleware. Ejemplos
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Arquitectura middleware
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Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos
Gaia Active Spaces (Roman, 2002)
Ejemplo:
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Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos
Ejemplo:
Aura (Garlan, 2002)
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Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos
Ejemplo:
Arquitectura Jini
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Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos
Ejemplo:
AmbienNet
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