09 sistemas ubicuos

Sistemas
Ubicuos
PR
ESENTADO POR:
Mg.Ing. W
ilbert Chávez Irazábal

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


Las redes a los sistemas ubicuos


¿Adónde nos puede llevar la tecnología…?


Sistema clásico. El usuario en el bucle.

Entorno inteligente. El usuario sale del bucle…

Bla Bla

 Interacciona con el
entorno de manera natural


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)


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.


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

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

Integración física
Sistema ubicuo
=
Sistema móvil
+
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.


Sistema ubicuo
=
Sistema móvil
+

• 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.

Sistema ubicuo
=
Sistema móvil
+

• 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.

Sistema ubicuo
=
Sistema móvil
+

• 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

Proactividad
Sistema ubicuo
=
Sistema móvil
+

• 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.


Sistema ubicuo
=
Sistema móvil
+

Sistema ubicuo
=
Sistema móvil
+
Espacios inteligentes
invisibilidad
Escalabilidad localizada
acondicionado desigual


Aspectos de diseño en los sistemas ubicuos


FIN


II. Dispositivos ubicuos
1. Evolución histórica de la tecnología hardware
2. Soporte para las comunicaciones
3. Tipos de dispositivos


Dispositivos ubicuos


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


Miniaturización
•La Ley de Moore se ha seguido
cumpliendo:
“El número de transistores de los
microprocesadores se duplicaría
cada 18 meses”.


Miniaturización


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.


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


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


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


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.


III. Plataformas y arquitectura middleware

1. Middleware vs sistema operativo
2. Compatibilidad
3. Arquitecturas middleware. Ejemplos


Plataformas y arquitectura middleware

Arquitectura
Middleware
Sistema Operativo o
Plataforma.


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).


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).


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.


Compatibilidad: emulación

Emulación
Software

Emulación
Hardware

Virtualización


Compatibilidad: Java
Compatibilidad: micronúcleos


Arquitectura middleware


Arquitecturas middleware para sistemas ubicuos
Ejemplo:

Gaia Active Spaces (Roman, 2002)


Ejemplo:

Aura (Garlan, 2002)


Ejemplo:

Arquitectura Jini


Ejemplo:

AmbienNet

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