New Challenges on Web Architectures for the Homogenization of the Heterogeneity of Smart Objects in the Internet of Things

Aquesta tesi tracta de dues de les noves tecnologies relacionades amb la Internet of Things (IoT) i la seva integració amb el camp de les Smart Grids (SGs); aquestes tecnologies son la Web of Things (WoT) i la Social Internet of Things (SIoT). La WoT és una tecnologia que s’espera que proveeixi d’un entorn escalable i interoperable a la IoT usant la infraestructura web existent, els protocols web y la web semàntica. També s’espera que la SIoT contribueixi a solucionar els reptes d’escalabilitat i capacitat de descobriment creant una xarxa social d’agents (objectes i humans). Per explorar la sinergia entre aquestes tecnologies, l’objectiu és el de proporcionar evidència pràctica i empírica, generalment en forma de prototips d’implementació i experimentació empírica. En relació amb la WoT i les SGs, s’ha creat un prototip per al Web of Energy (WoE) que té com a objectiu abordar els desafiaments presents en el domini les SGs. El prototip és capaç de proporcionar interoperabilitat i homogeneïtat entre diversos protocols. El disseny d’implementació es basa en el Model d’Actors, que també proporciona escalabilitat del prototip. L’experimentació mostra que el prototip pot gestionar la transmissió de missatges per a aplicacions de les SGs que requereixen que la comunicació es realitzi sota llindars de temps crítics. També es pren una altra direcció d’investigació similar, menys centrada en les SGs, però per a una gamma més àmplia de dominis d’aplicació. S’integra la descripció dels fluxos d’execució com a màquines d’estats finits utilitzant ontologies web (Resource Description Framework (RDF)) i metodologies de la WoT (les accions es realitzen basant-se en peticions Hyper-Text Transfer Protocol/Secure (HTTP/S) a Uniform Resource Locators (URLs)). Aquest flux d’execució, que també pot ser un plantilla per a permetre una configuració flexible en temps d’execució, s’implementa i interpreta com si fos (i mitjançant) un Virtual Object (VO). L’objectiu de la plantilla és ser reutilitzable i poder-se compartir entre múltiples desplegaments de la IoT dins el mateix domini d’aplicació. A causa de les tecnologies utilitzades, la solució no és adequada per a aplicacions de temps crític (llindar de temps relativament baix i rígid). No obstant això, és adequat per a aplicacions que no demanden resposta en un temps crític i que requereixen el desplegament de VOs similars en el que fa referència al flux d’execució. Finalment, el treball s’enfoca en una altra tecnologia destinada a millorar l’escalabilitat i la capacitat de descobriment en la IoT. La SIoT està sorgint com una nova estructura de la IoT que uneix els nodes a través de relacions significatives. Aquestes relacions tenen com a objectiu millorar la capacitat de descobriment; en conseqüència, millora la escalabilitat d’una xarxa de la IoT. En aquest treball s’aplica aquest nou paradigma per optimitzar la gestió de l’energia en el costat de la demanda a les SGs. L’objectiu és aprofitar les característiques de la SIoT per ajudar a la creació de Prosumer Community Groups (PCGs) (grups d’usuaris que consumeixen o produeixen energia) amb el mateix objectiu d’optimització en l’ús de l’energia. La sinergia entre la SIoT i les SGs s’ha anomenat Social Internet of Energy (SIoE). Per tant, amb la SIoE i amb el focus en un desafiament específic, s’estableix la base conceptual per a la integració entre la SIoT i les SGs. Els experiments inicials mostren resultats prometedors i aplanen el camí per a futures investigacions i avaluacions de la proposta. Es conclou que el WoT i la SIoT són dos paradigmes complementaris que nodreixen l’evolució de la propera generació de la IoT. S’espera que la propera generació de la IoT sigui un Multi-Agent System (MAS) generalitzat. Alguns investigadors ja estan apuntant a la Web i les seves tecnologies (per exemple, Web Semàntica, HTTP/S)—i més concretamente a la WoT — com a l’entorn que nodreixi a aquests agents. La SIoT pot millorar tant l’entorn com les relacions entre els agents en aquesta fusió. Les SGs també poden beneficiar-se dels avenços de la IoT, ja que es poden considerar com una aplicació específica d’aquesta última.  Esta tesis trata de dos de las novedosas tecnologías relacionadas con la Internet of Things (IoT) y su integración con el campo de las Smart Grids (SGs); estas tecnologías son laWeb of Things (WoT) y la Social Internet of Things (SIoT). La WoT es una tecnología que se espera que provea de un entorno escalable e interoperable a la IoT usando la infraestructura web existente, los protocolos web y la web semántica. También se espera que la SIoT contribuya a solucionar los retos de escalabilidad y capacidad de descubrimiento creando una red social de agentes (objetos y humanos). Para explorar la sinergia entre estas tecnologías, el objetivo es el de proporcionar evidencia práctica y empírica, generalmente en forma de prototipos de implementación y experimentación empírica. En relación con la WoT y las SGs, se ha creado un prototipo para la Web of Energy (WoE) que tiene como objetivo abordar los desafíos presentes en el dominio las SGs. El prototipo es capaz de proporcionar interoperabilidad y homogeneidad entre diversos protocolos. El diseño de implementación se basa en el Modelo de Actores, que también proporciona escalabilidad del prototipo. La experimentación muestra que el prototipo puede manejar la transmisión de mensajes para aplicaciones de las SGs que requieran que la comunicación se realice bajo umbrales de tiempo críticos. También se toma otra dirección de investigación similar, menos centrada en las SGs, pero para una gama más amplia de dominios de aplicación. Se integra la descripción de los flujos de ejecución como máquinas de estados finitos utilizando ontologías web (Resource Description Framework (RDF)) y metodologías de la WoT (las acciones se realizan basándose en peticiones Hyper-Text Transfer Protocol/Secure (HTTP/S) a Uniform Resource Locators (URLs)). Este flujo de ejecución, que también puede ser una plantilla para permitir una configuración flexible en tiempo de ejecución, se implementa e interpreta como si fuera (y a través de) un Virtual Object (VO). El objetivo de la plantilla es que sea reutilizable y se pueda compartir entre múltiples despliegues de la IoT dentro del mismo dominio de aplicación. Debido a las tecnologías utilizadas, la solución no es adecuada para aplicaciones de tiempo crítico (umbral de tiempo relativamente bajo y rígido). Sin embargo, es adecuado para aplicaciones que no demandan respuesta en un tiempo crítico y que requieren el despliegue de VOs similares en cuanto al flujo de ejecución. Finalmente, el trabajo se enfoca en otra tecnología destinada a mejorar la escalabilidad y la capacidad de descubrimiento en la IoT. La SIoT está emergiendo como una nueva estructura de la IoT que une los nodos a través de relaciones significativas. Estas relaciones tienen como objetivo mejorar la capacidad de descubrimiento; en consecuencia, mejora la escalabilidad de una red de la IoT. En este trabajo se aplica este nuevo paradigma para optimizar la gestión de la energía en el lado de la demanda en las SGs. El objetivo es aprovechar las características de la SIoT para ayudar en la creación de Prosumer Community Groups (PCGs) (grupos de usuarios que consumen o producen energía) con el mismo objetivo de optimización en el uso de la energía. La sinergia entre la SIoT y las SGs ha sido denominada Social Internet of Energy (SIoE). Por lo tanto, con la SIoE y con el foco en un desafío específico, se establece la base conceptual para la integración entre la SIoT y las SG. Los experimentos iniciales muestran resultados prometedores y allanan el camino para futuras investigaciones y evaluaciones de la propuesta. Se concluye que la WoT y la SIoT son dos paradigmas complementarios que nutren la evolución de la próxima generación de la IoT. Se espera que la próxima generación de la IoT sea un Multi-Agent System (MAS) generalizado. Algunos investigadores ya están apuntando a la Web y sus tecnologías (por ejemplo,Web Semántica, HTTP/S)—y más concretamente a la WoT — como el entorno que nutra a estos agentes. La SIoT puede mejorar tanto el entorno como las relaciones entre los agentes en esta fusión. Como un campo específico de la IoT, las SGs también pueden beneficiarse de los avances de la IoT.This thesis deals with two novel Internet of Things (IoT) technologies and their integration to the field of the Smart Grid (SG); these technologies are the Web of Things (WoT) and the Social Internet of Things (SIoT). The WoT is an enabling technology expected to provide a scalable and interoperable environment to the IoT using the existing web infrastructure, web protocols and the semantic web. The SIoT is expected to expand further and contribute to scalability and discoverability challenges by creating a social network of agents (objects and humans). When exploring the synergy between those technologies, we aim at providing practical and empirical evidence, usually in the form of prototype implementations and empirical experimentation. In relation to the WoT and SG, we create a prototype for the Web of Energy (WoE), that aims at addressing challenges present in the SG domain. The prototype is capable of providing interoperability and homogeneity among diverse protocols. The implementation design is based on the Actor Model, which also provides scalability in regards to the prototype. Experimentation shows that the prototype can handle the transmission of messages for time-critical SG applications. We also take another similar research direction less focused on the SG, but for a broader range of application domains. We integrate the description of flows of execution as Finite-State Machines (FSMs) using web ontologies (Resource Description Framework (RDF)) and WoT methodologies (actions are performed on the basis of calls Hyper Text Transfer Protocol/ Secure (HTTP/S) to a Uniform Resource Locator (URL)). This execution flow, which can also be a template to allow flexible configuration at runtime, is deployed and interpreted as (and through) a Virtual Object (VO). The template aims to be reusable and shareable among multiple IoT deployments within the same application domain. Due to the technologies used, the solution is not suitable for time-critical applications. Nevertheless, it is suitable for non-time-critical applications that require the deployment of similar VOs. Finally, we focus on another technology aimed at improving scalability and discoverability in IoT. The SIoT is emerging as a new IoT structure that links nodes through meaningful relationships. These relationships aim at improving discoverability; consequently, improving the scalability of an IoT network. We apply this new paradigm to optimize energy management at the demand side in a SG. Our objective is to harness the features of the SIoT to aid in the creation of Prosumer Community Group (PCG) (groups of energy users that consume or produce energy) with the same Demand Side Management (DSM) goal. We refer to the synergy between SIoT and SG as Social Internet of Energy (SIoE). Therefore, with the SIoE and focusing on a specific challenge, we set the conceptual basis for the integration between SIoT and SG. Initial experiments show promising results and pave the way for further research and evaluation of the proposal. We conclude that the WoT and the SIoT are two complementary paradigms that nourish the evolution of the next generation IoT. The next generation IoT is expected to be a pervasive Multi-Agent System (MAS). Some researchers are already pointing at the Web and its technologies (e.g. Semantic Web, HTTP/S) — and more concretely at the WoT — as the environment nourishing the agents. The SIoT can enhance both the environment and the relationships between agents in this fusion. As a specific field of the IoT, the SG can also benefit from IoT advancements

New Challenges on Web Architectures for the Homogenization of the Heterogeneity of Smart Objects in the Internet of Things

Aquesta tesi tracta de dues de les noves tecnologies relacionades amb la Internet of Things (IoT) i la seva integració amb el camp de les Smart Grids (SGs); aquestes tecnologies son la Web of Things (WoT) i la Social Internet of Things (SIoT). La WoT és una tecnologia que s’espera que proveeixi d’un entorn escalable i interoperable a la IoT usant la infraestructura web existent, els protocols web y la web semàntica. També s’espera que la SIoT contribueixi a solucionar els reptes d’escalabilitat i capacitat de descobriment creant una xarxa social d’agents (objectes i humans). Per explorar la sinergia entre aquestes tecnologies, l’objectiu és el de proporcionar evidència pràctica i empírica, generalment en forma de prototips d’implementació i experimentació empírica. En relació amb la WoT i les SGs, s’ha creat un prototip per al Web of Energy (WoE) que té com a objectiu abordar els desafiaments presents en el domini les SGs. El prototip és capaç de proporcionar interoperabilitat i homogeneïtat entre diversos protocols. El disseny d’implementació es basa en el Model d’Actors, que també proporciona escalabilitat del prototip. L’experimentació mostra que el prototip pot gestionar la transmissió de missatges per a aplicacions de les SGs que requereixen que la comunicació es realitzi sota llindars de temps crítics. També es pren una altra direcció d’investigació similar, menys centrada en les SGs, però per a una gamma més àmplia de dominis d’aplicació. S’integra la descripció dels fluxos d’execució com a màquines d’estats finits utilitzant ontologies web (Resource Description Framework (RDF)) i metodologies de la WoT (les accions es realitzen basant-se en peticions Hyper-Text Transfer Protocol/Secure (HTTP/S) a Uniform Resource Locators (URLs)). Aquest flux d’execució, que també pot ser un plantilla per a permetre una configuració flexible en temps d’execució, s’implementa i interpreta com si fos (i mitjançant) un Virtual Object (VO). L’objectiu de la plantilla és ser reutilitzable i poder-se compartir entre múltiples desplegaments de la IoT dins el mateix domini d’aplicació. A causa de les tecnologies utilitzades, la solució no és adequada per a aplicacions de temps crític (llindar de temps relativament baix i rígid). No obstant això, és adequat per a aplicacions que no demanden resposta en un temps crític i que requereixen el desplegament de VOs similars en el que fa referència al flux d’execució. Finalment, el treball s’enfoca en una altra tecnologia destinada a millorar l’escalabilitat i la capacitat de descobriment en la IoT. La SIoT està sorgint com una nova estructura de la IoT que uneix els nodes a través de relacions significatives. Aquestes relacions tenen com a objectiu millorar la capacitat de descobriment; en conseqüència, millora la escalabilitat d’una xarxa de la IoT. En aquest treball s’aplica aquest nou paradigma per optimitzar la gestió de l’energia en el costat de la demanda a les SGs. L’objectiu és aprofitar les característiques de la SIoT per ajudar a la creació de Prosumer Community Groups (PCGs) (grups d’usuaris que consumeixen o produeixen energia) amb el mateix objectiu d’optimització en l’ús de l’energia. La sinergia entre la SIoT i les SGs s’ha anomenat Social Internet of Energy (SIoE). Per tant, amb la SIoE i amb el focus en un desafiament específic, s’estableix la base conceptual per a la integració entre la SIoT i les SGs. Els experiments inicials mostren resultats prometedors i aplanen el camí per a futures investigacions i avaluacions de la proposta. Es conclou que el WoT i la SIoT són dos paradigmes complementaris que nodreixen l’evolució de la propera generació de la IoT. S’espera que la propera generació de la IoT sigui un Multi-Agent System (MAS) generalitzat. Alguns investigadors ja estan apuntant a la Web i les seves tecnologies (per exemple, Web Semàntica, HTTP/S)—i més concretamente a la WoT — com a l’entorn que nodreixi a aquests agents. La SIoT pot millorar tant l’entorn com les relacions entre els agents en aquesta fusió. Les SGs també poden beneficiar-se dels avenços de la IoT, ja que es poden considerar com una aplicació específica d’aquesta última.  Esta tesis trata de dos de las novedosas tecnologías relacionadas con la Internet of Things (IoT) y su integración con el campo de las Smart Grids (SGs); estas tecnologías son laWeb of Things (WoT) y la Social Internet of Things (SIoT). La WoT es una tecnología que se espera que provea de un entorno escalable e interoperable a la IoT usando la infraestructura web existente, los protocolos web y la web semántica. También se espera que la SIoT contribuya a solucionar los retos de escalabilidad y capacidad de descubrimiento creando una red social de agentes (objetos y humanos). Para explorar la sinergia entre estas tecnologías, el objetivo es el de proporcionar evidencia práctica y empírica, generalmente en forma de prototipos de implementación y experimentación empírica. En relación con la WoT y las SGs, se ha creado un prototipo para la Web of Energy (WoE) que tiene como objetivo abordar los desafíos presentes en el dominio las SGs. El prototipo es capaz de proporcionar interoperabilidad y homogeneidad entre diversos protocolos. El diseño de implementación se basa en el Modelo de Actores, que también proporciona escalabilidad del prototipo. La experimentación muestra que el prototipo puede manejar la transmisión de mensajes para aplicaciones de las SGs que requieran que la comunicación se realice bajo umbrales de tiempo críticos. También se toma otra dirección de investigación similar, menos centrada en las SGs, pero para una gama más amplia de dominios de aplicación. Se integra la descripción de los flujos de ejecución como máquinas de estados finitos utilizando ontologías web (Resource Description Framework (RDF)) y metodologías de la WoT (las acciones se realizan basándose en peticiones Hyper-Text Transfer Protocol/Secure (HTTP/S) a Uniform Resource Locators (URLs)). Este flujo de ejecución, que también puede ser una plantilla para permitir una configuración flexible en tiempo de ejecución, se implementa e interpreta como si fuera (y a través de) un Virtual Object (VO). El objetivo de la plantilla es que sea reutilizable y se pueda compartir entre múltiples despliegues de la IoT dentro del mismo dominio de aplicación. Debido a las tecnologías utilizadas, la solución no es adecuada para aplicaciones de tiempo crítico (umbral de tiempo relativamente bajo y rígido). Sin embargo, es adecuado para aplicaciones que no demandan respuesta en un tiempo crítico y que requieren el despliegue de VOs similares en cuanto al flujo de ejecución. Finalmente, el trabajo se enfoca en otra tecnología destinada a mejorar la escalabilidad y la capacidad de descubrimiento en la IoT. La SIoT está emergiendo como una nueva estructura de la IoT que une los nodos a través de relaciones significativas. Estas relaciones tienen como objetivo mejorar la capacidad de descubrimiento; en consecuencia, mejora la escalabilidad de una red de la IoT. En este trabajo se aplica este nuevo paradigma para optimizar la gestión de la energía en el lado de la demanda en las SGs. El objetivo es aprovechar las características de la SIoT para ayudar en la creación de Prosumer Community Groups (PCGs) (grupos de usuarios que consumen o producen energía) con el mismo objetivo de optimización en el uso de la energía. La sinergia entre la SIoT y las SGs ha sido denominada Social Internet of Energy (SIoE). Por lo tanto, con la SIoE y con el foco en un desafío específico, se establece la base conceptual para la integración entre la SIoT y las SG. Los experimentos iniciales muestran resultados prometedores y allanan el camino para futuras investigaciones y evaluaciones de la propuesta. Se concluye que la WoT y la SIoT son dos paradigmas complementarios que nutren la evolución de la próxima generación de la IoT. Se espera que la próxima generación de la IoT sea un Multi-Agent System (MAS) generalizado. Algunos investigadores ya están apuntando a la Web y sus tecnologías (por ejemplo,Web Semántica, HTTP/S)—y más concretamente a la WoT — como el entorno que nutra a estos agentes. La SIoT puede mejorar tanto el entorno como las relaciones entre los agentes en esta fusión. Como un campo específico de la IoT, las SGs también pueden beneficiarse de los avances de la IoT.This thesis deals with two novel Internet of Things (IoT) technologies and their integration to the field of the Smart Grid (SG); these technologies are the Web of Things (WoT) and the Social Internet of Things (SIoT). The WoT is an enabling technology expected to provide a scalable and interoperable environment to the IoT using the existing web infrastructure, web protocols and the semantic web. The SIoT is expected to expand further and contribute to scalability and discoverability challenges by creating a social network of agents (objects and humans). When exploring the synergy between those technologies, we aim at providing practical and empirical evidence, usually in the form of prototype implementations and empirical experimentation. In relation to the WoT and SG, we create a prototype for the Web of Energy (WoE), that aims at addressing challenges present in the SG domain. The prototype is capable of providing interoperability and homogeneity among diverse protocols. The implementation design is based on the Actor Model, which also provides scalability in regards to the prototype. Experimentation shows that the prototype can handle the transmission of messages for time-critical SG applications. We also take another similar research direction less focused on the SG, but for a broader range of application domains. We integrate the description of flows of execution as Finite-State Machines (FSMs) using web ontologies (Resource Description Framework (RDF)) and WoT methodologies (actions are performed on the basis of calls Hyper Text Transfer Protocol/ Secure (HTTP/S) to a Uniform Resource Locator (URL)). This execution flow, which can also be a template to allow flexible configuration at runtime, is deployed and interpreted as (and through) a Virtual Object (VO). The template aims to be reusable and shareable among multiple IoT deployments within the same application domain. Due to the technologies used, the solution is not suitable for time-critical applications. Nevertheless, it is suitable for non-time-critical applications that require the deployment of similar VOs. Finally, we focus on another technology aimed at improving scalability and discoverability in IoT. The SIoT is emerging as a new IoT structure that links nodes through meaningful relationships. These relationships aim at improving discoverability; consequently, improving the scalability of an IoT network. We apply this new paradigm to optimize energy management at the demand side in a SG. Our objective is to harness the features of the SIoT to aid in the creation of Prosumer Community Group (PCG) (groups of energy users that consume or produce energy) with the same Demand Side Management (DSM) goal. We refer to the synergy between SIoT and SG as Social Internet of Energy (SIoE). Therefore, with the SIoE and focusing on a specific challenge, we set the conceptual basis for the integration between SIoT and SG. Initial experiments show promising results and pave the way for further research and evaluation of the proposal. We conclude that the WoT and the SIoT are two complementary paradigms that nourish the evolution of the next generation IoT. The next generation IoT is expected to be a pervasive Multi-Agent System (MAS). Some researchers are already pointing at the Web and its technologies (e.g. Semantic Web, HTTP/S) — and more concretely at the WoT — as the environment nourishing the agents. The SIoT can enhance both the environment and the relationships between agents in this fusion. As a specific field of the IoT, the SG can also benefit from IoT advancements

Extending the web to support personal network services.

Web browsers are able to access resources hosted anywhere in the world, yet content and features on personal devices remain largely inaccessible. Because of routing, addressing and security issues, web applications are unable to use local sensors, cameras and nearby network devices without resorting to proprietary extensions. Several projects have attempted to overcome these limitations yet none provide a full solution which embraces existing web concepts and scales across multiple devices. This paper describes an improved approach based on a combination of Web Intents for discovery, a custom local naming system and routing provided by the webinos framework. We show that it can be applied to existing services and that improves upon the state of the art in privacy, consistency and flexibility

Improving Security in Software-as-a-Service Solutions

The essence of cloud computing is about moving workloads from your local IT infrastructure to a data center that scales and provides resources at a moments notice. Using a pay-as-you-go model to rent virtual infrastructure is also known as a Infrastructure-as-a-Service (IaaS) offering. This helps consumers provision hardware on-demand without the need for physical infrastructure and the challenges and costs that come with it. When moving to the cloud, however, issues regarding the confidentiality, integrity, and availability of the data and infrastructure arise, and new security challenges compared to traditional on-premises computing appear. It is important for the consumer to know exactly what is their responsibility when it comes to securing software running on IaaS platforms. Axis has one such software solution, henceforth referred to as the 'Axis-hosted cloud service'. There is a need for Axis to improve the client-cloud communication, and in this report, we detail a prototype solution for a new secure communication between client and cloud. Additionally, an evaluation of the prototype is presented. The evaluation is based on a model constructed by studying literature from state-of-the-art cloud service providers and organizations dedicated to defining best practices and critical areas of focus for cloud computing. This was collected and compiled in order to present a summary of the most important aspects to keep in mind when deploying software on an IaaS. It showed that the cloud service fulfills many industry best-practices, such as encrypting data in transit between client and cloud, using virtual private clouds to separate infrastructure credentials from unauthorized access, and following the guidelines from their infrastructure provider. It also showed areas where there was a need for improvement in order to reach a state-of-the-art level. The model proved to be a useful tool to ensure that security best practices are being met by an organization moving to the cloud, and specifically for Axis, the prototype communication solution can be used as a base for further development

Architecting end-to-end convergence of web and Telco services

International audienceOver the last few years, significant evolutions such as the mobile phones' enhanced Web-browsing capabilities and the technical incursion of Web major players into the Telco world (e.g. Google, Facebook) have reduced the gap between Telecom and Web worlds. In this context, converging IMS or Internet Protocol Multimedia Subsystem and Web service platforms has become a key challenge that needs to be addressed by both Web and telecom players. Several interesting solutions, illustrating different convergence approaches, have been proposed so far. Unfortunately, none of them has been able to provide an efficient way to set up end-to-end converging services. Indeed, Web-based applications are synchronous, as they rely on HTTP. On the other hand, IMS services can be provided in both asynchronous and synchronous modes. We define synchronous applications as services in which each provided resource or piece of information has to be explicitly requested by the consumer and asynchronous applications as services that can notify their consumers anytime they need. But recently, the W3C and the IETF have released new standards (HTML5 and Websocket protocol), introducing important evolutions in the Web paradigm. In particular, the Websocket technology allows a native support for asynchronous Web applications. Our proposal is a converging framework (called WSE, standing for WebSocket Enabler) that takes advantage of this new technology to achieve end-to-end service convergence

A cloud architecture to integrate a multi-agent smart parking system

Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáSmart parking systems are becoming a solution to recurring issues as the number of vehicles in traffic rises in major cities, which can be related to vehicle traffic congestion, unnecessary time spent searching for parking spots, and, consequently, environmental issues. The purpose of these systems is to help drivers who are searching for available parking spaces or who want to reserve for a specified period of time, quickly and, if possible, near the desired location. In this context, there are several modules within smart parking systems that may include cyber-physical systems, multi-agent systems, dynamic pricing and artificial intelligence. This dissertation presents the development of a smart parking system architecture, using Cloud-based technology to integrate a multiagent system into a scalable, decentralized, adaptable and safe environment. The proposed architecture was tested using, as a case study, a web system developed for the management and analysis of smart parking lots, as well as an application for mobile devices, which allows users to interact with multiple functionalities available in this system. Results obtained demonstrate that the implementation of the proposed architecture offers an efficient communication between users who use parking resources and the multi-agent system responsible for the autonomy and intelligence of the parking system.Os sistemas inteligentes de estacionamento estão se tornando uma solução para problemas recorrentes à medida que aumenta o número de veículos em trânsito nas grandes cidades, os quais podem estar relacionados ao congestionamento no tráfego de veículos, tempo desnecessário gasto na busca por vagas e, consequentemente, questões ambientais. O objetivo desses sistemas é auxiliar os motoristas que buscam por vagas disponíveis ou que desejam reservar por determinado período de tempo, de forma rápida e, se possível, próximo ao local desejado. Neste contexto, existem vários módulos dentro dos sistemas inteligentes de estacionamento que podem incluir sistemas ciberfísicos, sistemas multi-agentes, precificação dinâmica e inteligência artificial. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma arquitetura para sistemas inteligentes de estacionamento, utilizando tecnologia baseada em Nuvem para integrar um sistema multi-agentes em um ambiente escalável, descentralizado, adaptável e seguro. A arquitetura proposta foi testada utilizando, como um caso de estudo, um sistema web desenvolvido para gestão e análise de estacionamentos inteligentes, bem como uma aplicação para dispositivos móveis, que permite ao usuário interagir com as múltiplas funcionalidades disponibilizadas neste sistema. Resultados obtidos demonstram que a implementação da arquitetura proposta oferece uma comunicação eficiente entre usuários que utilizam os recursos e o sistema multi-agentes responsável pela autonomia e inteligência de um sistema de estacionamento

Open source hardware based sensor platform suitable for human gait identification

Most initiatives about embedded sensing capabilities in computational systems lead to de- vise an ad hoc sensor platform, usually poorly reusable, as a first stage to prepare a data corpus or production prototype. In this paper, an open source hardware platform for sensing is described. This platform was intended to be used in data acquisition for gait identification, and is designed in a way general enough so many other projects could reuse the design to accelerate prototyping. The platform is based on popular open source hardware and software like Arduino and Raspberry Pi using well known languages and libraries. Some experimental results about the throughput of the overall system are reported showing the feasibility of acquiring data from up to 6 sensors with a sampling frequency no less than 118 Hz

New Architectures for ubiquitous networks : use and adaptation of internet protocols over wireless sensor networks

This thesis focuses on the study of low-resource demanding protocols, communication techniques and software solutions to evaluate, optimise and implement Web service in WSNs. We start analysing the Web service architectures in order to choose the most appropriate for the constraints of WSNs, which is REST. Based on this analysis, we review the state-of-the-art of protocols that allows implementing REST Web services. To this end, we adopt the IEEE 802.15.4 standard for the physical and data-link layers, 6LoWPAN for the network layer and CoAP for the application layer. 6LoWPAN defines two forwarding techniques, which are called mesh under (MU) and route over (RO). It also provides a mechanism to fragment packets, which is called 6LoWPAN fragmentation. In part of the thesis, we study the effects that MU and RO have on communications using 6LoWPAN fragmentation. In particular, MU does not prevent forwarding unnecessary fragments and out-of-order delivery, which could lead to an inefficient use of bandwidth and a growth of energy consumption. We propose, then, a novel technique able to improve the performance of MU with fragmented packets, which we refer to as controlled mesh under (CMU). The results of a performance evaluation in a real WSN show that CMU is able to enhance the performance of MU by reducing its packet loss and end-to-end delay. In 6LoWPAN fragmentation, the loss of a fragment forces the retransmission of the entire packet. To overcome this limitation, CoAP defines blockwise transfer. It splits the packet into blocks and sends each one in reliable transactions, which introduces a significant communication overhead. We propose a novel analytical model to study blockwise and 6LoWPAN fragmentation, which is validated trough Monte Carlo simulations. Both techniques are compared in terms of reliability and delay. The results show that 6LoWPAN fragmentation is preferable for delay-constrained applications. For highly congested networks, blockwise slightly outperforms 6LoWPAN fragmentation in terms of reliability. CoAP defines the observe option to allow a client to register to a resource exposed by a server and to receive updates of its state. Existing QoS in the observe option supports partially timeliness. It allows specifying the validity of an update but it does not guarantee its on-time delivery. This approach is inefficient and does not consider applications, i.e. e-health, that requires the delivery of an update within a deadline. With this limitation in mind, we design and evaluate a novel mechanism for update delivery based on priority. The evaluation proves that implementing a delivery order improves the delay and delivery ratio of updates. Our proposal is also able to reduce the energy consumption allowing clients to express the class of updates that they wish to receive. In part of this thesis, we present our original library for TinyOS, which we referred to as TinyCoAP, and the design and implementation of a CoAP proxy. We compare TinyCoAP to CoapBlip, which is the CoAP implementation distributed with TinyOS. TinyCoAP proves to be able to reach a high code optimization and to reduce the impact over the memory of WSN nodes. The evaluation includes also the analysis of the CoAP reliability mechanism, which was still uncovered in the literature. As a novelty, we also compare CoAP with HTTP considering different solutions for the transport layer protocol such as UDP and persistent TCP connections. The CoAP proxy enables Web applications to transparently access the resources hosted in CoAP devices. It supports long-lived communications by including the WebSocket protocol. It also supports Web applications that use the traditional HTTP long-polling technique. Finally, one of the main contributions of the proxy design is the proposal of a standard URI path format to be used by Web applications to access to a CoAP resource.Esta tesis se enfoca en el estudio de protocolos de bajo consumo, técnicas de comunicación y software con el fin de evaluar, optimizar y desarrollar servicios Web en WSNs. Empezamos analizando la arquitectura de servicios Web con el objetivo de elegir la arquitectura más apropiada debido a las limitaciones de WSNs. Ésta se denomina REST. En base a este análisis, revisamos el estado del arte de los protocolos que permiten desarrollar servicios Web. Con este objetivo adoptamos el estándar IEEE 802.15.4 por la capa física y de enlace, 6LoWPAN por la de red y CoAP por la capa de aplicación. 6LoWPAN define dos técnicas de enrutamiento, denominadas 'Mesh Under' (MU) y 'Route Over' (RO). Asimismo ofrece un mecanismo para fragmentar paquetes, llamado 6LoWPAN fragmentation. En parte de la tesis estudiamos los efectos que MU y RO tienen sobre la comunicación que utiliza 6LoWPAN fragmentation. En particular, MU no previene enrutar fragmentos innecesarios y la entrega fuera de orden, lo cual podría provocar un uso ineficiente de ancho de banda y un crecimiento del consumo energía. Proponemos entonces nueva técnica capaz de mejorar las prestaciones de MU con paquetes fragmentados que denominamos 'Controlled Mesh Under' (CMU). Los resultados de una evaluación en una WSN real demuestran que CMU es capaz de mejorar las prestaciones de MU reduciendo la pérdida de paquetes y el retraso end-to-end. En 6LoWPAN fragmentation, la pérdida de un fragmento causa la retransmisión del paquete entero. Para evitar esta limitación CoAP define blockwise transfer. Esto divide el paquete en bloques y los envía en comunicaciones fiables provocando overhead. Proponemos un nuevo modelo analítico para estudiar blockwise y 6LoWPAN fragmentation cuya validación se realiza mediante simulaciones de Monte Carlo. Ambas técnicas se comparan en términos de fiabilidad y retraso. Los resultados muestran que es preferible usar 6LoWPAN fragmentation para las aplicaciones con restricciones en retraso. Para las redes mas congestionadas, blockwise mejora ligeramente 6LoWPAN fragmentation en términos de fiabilidad. CoAP define la opción observe para permitir a un cliente registrarse a un recurso proporcionado por un servidor y recibir actualizaciones de su estado. La QoS ofrecida por la opción observe proporciona soporte parcial por el timeliness. Esta permite especificar la validez de una actualización pero no garantiza su entrega a tiempo. Este enfoque es ineficiente y no incluye aplicaciones, como por ejemplo e-health que requieren la entrega de las actualizaciones en un plazo determinado. Teniendo en cuenta esta limitación, diseñamos y evaluamos un mecanismo novedoso para la entrega de actualizaciones basada en la prioridad. La evaluación demuestra que la implementación de una orden de entrega mejora la tasa de llegada y el retraso de las actualizaciones. Nuestra propuesta es capaz de reducir el consumo de energía permitiendo a los clientes expresar el tipo de actualización que desean recibir. En parte de esta tesis presentamos nuestra librería original pro TinyOS a la que nos referimos como TinyCoAP, así como el diseño y desarrollo de un Proxy CoAP. Comparamos TinyCoAP a CoapBlip, que es la aplicación distribuida con TinyOS. TinyCoAP demuestra ser capaz de alcanzar una alta optimización de código y reducir el impacto sobre la memoria de nodos de WSNs. La evaluación también incluye el análisis de la fiabilidad de CoAP que no había sido estudiada en la literatura. Como novedad también comparamos CoAP con HTTP, considerando diferentes soluciones para el protocolo de transporte como UDP y conexiones TCP persistentes. El Proxy CoAP permite a las aplicaciones Web acceder de manera transparente a los recursos almacenados en dispositivos CoAP. Éste incluye el protocolo WebSocket, que permite el establecimiento de conexiones long-lived. También permite el uso de aplicaciones Web con la tradicional técnica HTTP long-pollin

Peer-to-Peer Conferencing using Blockchain, WebRTC and SIP

  The owner of the centralized video platform has more control over uploaded content than the content producer does. But the other Blockchain-based decentralized video services are attempting to reduce ad pressure and get rid of middlemen. The article suggests a combination of a safe encryption technique and an access control mechanism created "with technology" to create a successful decentralized video streaming platform built on the Blockchain. Peer-to-peer (P2P) overlays are one of the complicated network applications and services that have been migrated to the Web as a result of the increasing support for Web Real-Time Communication (WebRTC) standard in modern browsers for real-time communications. The expansion of access networks’ bandwidth also makes it possible for end users to start their own content businesses. This paper presents a preliminary proposal of metrics and technologies to move toward a decentralized cooperative architecture for large-scale, real-time live stream content de- livery based on WebRTC, without the requirement of a Content Delivery Network (CDN) infrastructure. The paper takes into account the light of the aforementioned aspects [6]