IoT Visión general

IoT – Visión general

Alcance

IoT - El internet de las cosas

Requisitos de diseño y planificación

IMT y IoT

Avances

Internet de las Cosas – IoT

▪ IoT (Algunas definiciones de la industria)

➢ Una red que conecta dispositivos (ya sea por cable o inalámbricos), o "cosas", que se caracteriza por el aprovisionamiento, administración y monitoreo autónomos. El IoT es innatamente analítico e integrado.

➢ IoT es la próxima evolución de Internet, que conecta a las personas, los procesos, los datos y las cosas desconectadas de su negocio actual (Cisco)

➢ Dispositivos IoT son capaces de transmisión de datos bidireccional (excluyendo sensores pasivos y etiquetas RFID). Incluye conexiones que utilizan múltiples métodos de comunicación como celular, corto alcance y otros. (GSMA).

➢ Sensores y actuadores conectados por redes a sistemas informáticos. Estos sistemas pueden monitorear o administrar el estado y las acciones de los objetos y máquinas conectados. Los sensores conectados también pueden monitorear el mundo natural, las personas y los animales ”(McKinsey)

IoT

➢ Resolución UIT ‐ R 66 IoT es un concepto que abarca varias plataformas, aplicaciones y tecnologías implementadas en una serie de servicios de comunicación por radio. ➢ Recomendación UIT ‐ T [Y.2060 renombrada como Y.4000]

Una infraestructura global para la sociedad de la información, que permite servicios avanzados mediante la interconexión de elementos (físicos y virtuales) basados en tecnologías de comunicación e información interoperables existentes y en evolución

Internet de las cosas - Definición de la UIT

➢ Cosas Fisicas Existen en el mundo físico y son capaces de ser detectados, activados y conectados. Ejemplo: robots industriales, bienes y equipos eléctricos.

➢ Cosas Virtuales Existe en el mundo de la información y se puede almacenar, procesar y acceder Ejemplo: contenido multimedia software de aplicación.

IoT – modelo de referencia

IoT y la Industria 4.0

La convergencia de IT y OT

• La tecnología de la información (IT) es

compatible con las conexiones a internet junto con los sistemas de datos y tecnología relacionados y se centra en el flujo seguro de datos a través de la organización

• La tecnología operativa (OT) monitorea y controla los dispositivos procesos en los sistemas operativos físicos (líneas de montaje, redes de distribución de servicios públicos, instalaciones de producción, sistemas de carreteras, etc.)

• Normalmente, La IT no se involucre con la producción y la logística de los entornos OT.

Los protocolos basados en IoT y estándares están ayudando a TI y OT a converger e impulsar nuevas

corrientes de valor económico

IoT

➢ Tecnologias inalambricas ➢ Diversidad de requisitos de aplicacion de IoT: ▪ Requisitos variables de ancho de banda (cuanta información se envía)

▪ Largo alcance vs corto alcance

▪ Varios requisitos de QoS (calidad de servicio)

El IoT y las tecnologías en la nube son las dos fuerzas imparables que promueven las capacidades digitales.

El espectro debe estar disponible en un rango de bandas de frecuencia para atender a varios casos.

¿Porqué IoT? ➢ Plataformas abiertas

▪ Diseñado para que la creación e implementación de aplicaciones sea más fácil, rápida, segura y más accesible para todos.

➢ Permite ▪ Para crear los sistemas de baja potencia, sensor de área amplia y / o red de actuadores

(WASN) para aplicaciones de comunicaciones de tipo de máquina (MTC), ciudades inteligentes y redes de sensores ubicuos (USN)

➢ Contribuye ▪ Para el desarrollo socioeconomico, como en la agricultura, el sector de la salud y muchos

mas.

➢ Gestion eficiente ▪ Adminstrae los servicios públicos de manera eficiente, como la energía inteligente, las

redes de agua y la gestión del transporte.

Casos de uso de IoT

Requisitos de diseño de IoT

Red IoT Impacto en el diseño de sistemas IoT

Escala Decenas de miles sensores en un sitio determinado; o millones distribuidos geográficamente Más presión sobre las arquitecturas de aplicaciones, carga de red, tipos de tráfico, seguridad, patrón de uso no estándar.

Puntos finales Amplia gama de sensores, actuadores y dispositivos inteligentes: IP o no IP Heterogéneos Intercambio diverso de velocidad de datos, factor de forma, capacidades de computación y comunicación,

……………………………………… protocolos heredados.

Accesibilidad - Visi Puede implementarse antes de la activación, tal vez o no se puede acceder a él bilidad de puntos una vez implementado finales Los dispositivos bridan servicios con poco o ningún control humano, errores difíciles de corregir, la administración de dispositivos es clave

Criticidad de los Critica de la vida humana (Salud), Infraestructura critica (Smart Grid)

Servicios La latencia estricta (10 ms para SG) y los requisitos de confiabilidad pueden desafiar / exceder las capacidades

de red actuales.

Privacidad Intención explicita de administrar mejor a los usuarios finales (eHealth) Los temas de privacidad se convierten en grandes obstáculos

Geografía Movimiento a través de las fronteras Cuestiones de numeración para identificación única

Opciones de conectividad de IoT

Requisitos de conectividad de red de IoT

Red IoT Impacto en el diseño de sistemas de IoT

Puntos finales de Con recursos muy limitados (memoria, calculo) Recursos restringidos Motivación de costos: calculo / memoria varias órdenes de magnitud inferior, capacidad limitada de

actualización remota de SW, protocolos de iluminación, seguridad.

Baja potencia Algunos tipos de puntos finales pueden estar en su mayoría ´´dormidos´´ y despertados cuando sea necesario Los sensores no se pueden conectar fácilmente a una fuente de alimentación, lo que reduce el tiempo de interacción entre dispositivos y aplicaciones

Incrustado Infraestructura civil inteligente, construcción, dispositivos dentro de seres humanos

Sensores desplegados en condiciones de operación seguras y hostiles, difíciles de cambiar sin afectar el

Sistema, seguridad

Longevidad Normalmente implementados de por vida, tienen que incorporar redundancia de dispositivos Esperanza de vida muy diferente, tasa de cambio de equipo en dominios empresariales de IoT mucho más baja que la industria de las TIC

Soluciones Técnicas de IoT

Revisar en la UIT en el punto 9.1 del orden del día de la CMR ‐ 19, número 9.1.8 (Comunicación de tipo de máquina - MTC)

Estudios sobre los aspectos técnicos y operativos de las redes y sistemas de radio, así como el espectro necesario, incluido el posible uso armonizado del espectro para respaldar la implementación de infraestructuras de comunicación de banda ancha y de tipo máquina de banda ancha

LoRA

BLE

NB‐IoT

Z‐WAVE

Weightless‐N

Weightless‐P

Bluetooth

NFC

RFID

802.11ah

eMTC

WAVIoT

Weightless‐W

802.11p

LTE V2X

Cellular M2M

Non- cellular M2M

Sig‐fox WIFI

ZigBee Ingenu

➢ Fijo y corto alcance ▪ RFID

▪ Bluetooth

▪ Zigbee

▪ WiFi

➢ Tecnologías de largo alcance ▪ Estándares No 3GPP (LPWAN)

▪ Estándares 3GPP

Necesidades de espectro IoT

➢ ¿Cuáles son las necesidades de espectro IoT?

▪ Determinado por los requisitos de rendimiento de cada aplicación, pero también por la latencia

• Para una eficiencia espectral dada (bps/Hz), cuanto más bajos sean los requisitos de

latencias, mayor será el ancho de banda necesario para enviar una cantidad

determinada de datos

▪ Si bien muchas aplicaciones de IoT no necesitan conexiones de alta velocidad y / o tienen requisitos de latencia muy estrictos, algunas sí (por ejemplo, cirugía remota)

➢ ¿En qué bandas de frecuencia?

▪ Determinado por el rango y los requisitos de cobertura de cada aplicación IoT, pero también por las necesidades de ancho de banda de las aplicaciones.

▪ Los requisitos de rango y cobertura también dependen de los escenarios de implementación

• Punto a punto, malla, transmisión, multidifusión, etc.

Manejo de interferencias Seguridad de la red

Fiabilidad

Reutilizar la infraestructura celular y el ecosistema de dispositivos para apps M2M/ IoT

Licenciamiento de espectro para IoT

Espectro para aplicaciones MTC/IoT

Espectro sin licencia Espectro licenciado

*Todos los dispositivos pueden tener acceso al espectro, sujeto al cumplimiento de las condiciones técnicas especificas en las regulaciones *Corto alcance y retraso tolerante

Red de operador móvil

Red dedicada

• Bajo costo / sin costos de licencia limites reglamentarios (restricciones EIRP)

• QoS no garantizada

Red privada personalizada para aplicaciones específicas M2M/IoT .

Uso del espectro para IoT - SRDs

Algunas tecnologías SRD ampliamente desplegadas en bandas Sub 6GHz

Implementaciones de IoT en espectro con licencia - IMT

450 470 703 733 788 791 821 832 862 880 915 925 960

LTE-Advanced Pro, LTE-MTC

NB-IoT EC-GSM

758

Necesidades de espectro de IoT

M2M

Tecnologías de Radiocomunicaciones

Tecnología Banda de espectro

NB‐IoT MBB bands

eMTC MBB bands

Sigfox 868MHz

LTE‐V2X MBB bands (Uu)

5.8,5.9GHz (PC5)

Bluetooth 2.4GHz

ZigBee 868/2450MHz

RFID 13.56/27.12/433/

860MHz ...

NFC 13.56MHz

Z‐WAVE 868 MHz

Ingenu 2.4GHz

Rango de frecuencia

• La banda sub-1 GHz es la más adecuada para la provisión eficiente de cobertura de área amplia;

Autorización

• Compartir espectro con autorización sin licencia para lograr requisitos de bajo costo y bajo consume de energía

• El espectro con licencia (exclusivo) es más adecuado para cobertura de área amplia y / o requisitos de mayor confiabilidad para aplicaciones sensibles al retardo

23

IMT‐ Espectro identificado

Definición

➢ Res. ITU‐R 56‐1: Denominación para las telecomunicaciones móviles

internacionales • Dado que la UIT es la entidad reconocida internacionalmente que tiene la responsabilidad exclusiva de

definir y recomendar los estándares y acuerdos de frecuencia para los sistemas IMT, con la

colaboración de otras organizaciones como organizaciones de desarrollo de estándares, universidades,

organizaciones de la industria y con proyectos de asociación, foros, consorcios y colaboraciones de

investigación, por lo tanto, la AR ‐ 15 debatió especialmente sobre la denominación de sistemas IMT.

• El término existente IMT ‐ 2000 sigue siendo relevante y debería seguir siendo utilizado;

• El término existente IMT ‐ Avanzada sigue siendo relevante y debe seguir

utilizándose;

• Sin embargo, para los sistemas, componentes del sistema y aspectos relacionados

que incluyen nuevas interfaces de radio que admiten las nuevas capacidades de los

sistemas más allá de IMT ‐ 2000 y IMT ‐ Avanzada, se aplica el término "IMT ‐ 2020"

• Además, se resolvió que el término "IMT" se consideraría el nombre raíz que abarca

todos los IMT ‐ 2000, IMT ‐ Avanzada y IMT ‐ 2020 colectivamente.

IMT (Telecomunicaciones Móviles Internacionales)

Los valores en las figuras anteriores son objetivos de investigación e investigación para IMT ‐ 2020 y pueden revisarse a la luz de estudios futuros. Más información está disponible en la Visión IMT ‐ 2020 (Recomendación UIT ‐ R M.2083

IMT Soporta IoT

Source: Forging paths to IMT‐2020 (5G), Stephen M. Blust, Chairman, ITU Radiocommunication Sector (ITU–R) Working Party 5D, Sergio Buonomo, Counsellor, ITU–R Study Group 5, ITU News, 02/2017

Entender las aplicaciones IMT

Consumidor – inalámbrico fijo

IMT Negocio

Computación Móvil

Arquitecturas de Aplicaciones Móviles Cliente: La Aplicación Móvil se desarrolla para que se instala

y se ejecute en un dispositivo móvil. Esta aplicación podría

acceder a recursos externos, como por ejemplo, la información

del clima.

Cliente – Servidor: La Aplicación Móvil se desarrolla en dos

partes, una que se instala y ejecuta en dispositivos móviles y

la otra que se instala y queda accesible en un servidor.

Cada Aplicación Móvil instalada en un dispositivo accede a la

aplicación disponible en el servidor.

Servidor Web: La Aplicación Móvil se desarrolla para que

se instale y quede accesible en un Servidor Web.

Desde el browser de un dispositivo móvil se accede a la

Aplicación Móvil instalada en el Servidor Web

Posibles formas de distribuir conceptos relacionados

a las Aplicaciones Móviles en las distintas

Arquitecturas

Aplicaciones Móviles

- Arquitectura Cliente -

La Aplicación Móvil se desarrolla para que se instale y se ejecute en un dispositivo móvil. Esta aplicación accede a recursos externos, como por ejemplo, la representación del espacio y los POIs.


- Arquitectura Cliente -

La Aplicación Móvil se desarrolla para que se

instale y se ejecute en un dispositivo móvil. La

representación del espacio y los POIs se

encuentran físicamente en el dispositivo móvil.


- Arquitectura Cliente-Servidor -

La Aplicación Móvil se desarrolla en dos partes, una que se instala y ejecuta en dispositivos móviles y la otra que se instala y queda accesible en un servidor.

Desde el servidor, se accede a recursos externos, como por ejemplo, la representación del espacio y los POIs


- Arquitectura Servidor Web -

La Aplicación Móvil se desarrolla para que se instale y quede accesible en un Servidor Web. Desde el browser de un dispositivo móvil se accede a la Aplicación Móvil instalada en el Servidor Web

Analizar para la Aplicación Móvil turística para una

Cuidad y la Aplicación Móvil para un Congreso

¿Qué arquitectura se ajusta mejor a cada

Aplicación Móvil?

¿Cómo se podrían distribuir cada uno de los

conceptos relacionados con las Aplicaciones

Móviles?

¿Qué arquitectura se ajusta mejor a la Aplicación Móvil

turística para una Ciudad? ¿Cómo se distribuyen cada uno de

los conceptos relacionados con las Aplicaciones Móviles?

Arquitectura

Cliente

Cliente – Servidor

Servidor Web


turística para una Ciudad? ¿Cómo se podrían distribuir cada

uno de los conceptos relacionados con las Aplicaciones Móviles?

Analizar:

¿Hay Conectividad?

Si, entonces se puede centralizar aspectos comunes a todos los usuario en un servidor

¿Se busca que los datos del usuario permanezcan en el dispositivo móvil?

Si,

Arquitectura Cliente-Servidor

¿Se busca independencia de plataforma?

Si,

Arquitectura Servidor Web

¿Se busca abarcar la mayor cantidad de usuario?

Si,



turística para una Ciudad? ¿Cómo se podrían distribuir cada

uno de los conceptos relacionados con las Aplicaciones Móviles?

Analizar:

¿Hay Conectividad?

No,

Arquitectura cliente

¿Existe información de los museos que se pueda reutilizar?

¿Cuál es el tiempo que el usuario va a usar la Aplicación

Móvil? ¿Quiere instalarse una aplicación?

¿Qué arquitectura se ajusta mejor a la Aplicación Móvil para

un Congreso? ¿Cómo se podrían distribuir cada uno de los

conceptos relacionados con las Aplicaciones Móviles?

Arquitectura

Cliente

Cliente – Servidor

Servidor Web

¿Qué arquitectura se ajusta mejor a la Aplicación Móvil para

un Congreso? ¿Cómo se podrían distribuir cada uno de los

conceptos relacionados con las Aplicaciones Móviles?

Analizar:

¿Hay Conectividad?

Si, entonces se puede centralizar aspectos comunes a todos los usuario en un servidor

¿Se busca que los datos del usuario permanezcan en el dispositivo móvil?

Si,

Arquitectura Cliente-Servidor

¿Se busca independencia de plataforma?

Si,


¿Se busca abarcar la mayor cantidad de usuario?

Si,



para un Congreso? ¿Cómo se podrían distribuir cada uno de

los conceptos relacionados con las Aplicaciones Móviles?

Analizar:

¿Hay

Conectividad? No,

Arquitectura cliente

¿Existe información del congreso que se pueda reutilizar?

¿Cuál es el tiempo que el usuario va a usar la

Aplicación Móvil? ¿Quiere instalarse una aplicación?

Modelo del Usuario

Modelo del Usuario

Representa aquella información del usuario que es relevante para la aplicación

La instanciación del Modelo del Usuario va a contener

información de un usuario determinado

Modelo de Dominio

Modelo de Dominio

Representa aquella información propia de la Aplicación Móvil, y es acorde a la naturaleza de la misma

La instanciación del Modelo de Dominio va a contener

información de la Aplicación Móvil, la cual permitirá que la aplicación funcione de determinada manera (por ejemplo, brindar información de un POI)



¿Qué información habría que representar

en el Modelo del Usuario?

¿Qué información habría que representar

en el Modelo de Dominio?

Aplicaciones Móviles - Contexto -

Una definición de Contexto …

[Dey,2000] Dey, A. K.: Providing Architectural Support for Building Context-Aware Applications. PhD thesis, Georgia Institute of Technology, 2000. Director: G. D. Abowd

El contexto es cualquier información que pueda ser utilizada para caracterizar la situación de una entidad. Una entidad puede ser una persona, un lugar o un objeto que es considerado relevante para la interacción entre el usuario y una aplicación, eventualmente incluyendo al usuario y a la aplicación misma [Dey,2000]

Contexto

El concepto de contexto no se aplica exclusivamente a Aplicaciones Móviles sino que abarca diferentes tipos de aplicaciones

Por ejemplo,

Aplicaciones para casas inteligentes

Valor de Temperatura

Intensidad de Luz

Monitoreos médicos

Valor de presión arterial

Valor de ritmo cardíaco

NOTA: Se va focalizar sólo en los aspectos de contexto importantes desde el punto de vista de las Aplicaciones Móviles (que contemplan la posición del usuario para dar una respuesta).

Ejemplos de contexto

Identidad

En el caso que la Aplicación Móvil considere la identidad del usuario para brindarles información diferente a cada uno

Por ejemplo,

HasleInteractive

Brindarle a cada grupo sus preguntas. Es decir, cuando un grupo está en una posición recibe la pregunta acorde a su grupo (identidad)


Información espacial del dispositivo

En el caso que la Aplicación Móvil considere la información espacial del dispositivo (posición, orientación, etc.) para brindarle a los usuarios información diferente

Por ejemplo,

Metro de Paris

Brindar información acorde a la posición, orientación e inclinación del dispositivo


Actividad del usuario

En el caso que la Aplicación Móvil considere la actividad del usuario (caminando, parado en frente de, en reunión, etc.) para brindarle a los usuarios información diferente.

Por ejemplo,

HasletInteractive

Cuando el alumno lee un código de barra, se puede deducir que el alumno esta parado en una pregunta. En este momento, no se le debe actualizar el mapa, ya que está parado leyendo la pregunta

Brindar, por ejemplo, un mapa cuando el alumno está

caminando


Agenda del usuario

En el caso que la Aplicación Móvil considere la agenda del usuario para brindarle a los usuarios información diferente

Información del ambiente

En el caso que la Aplicación Móvil considere la información del ambiente (temperatura, nivel de ruido, etc.) para brindarle a los usuarios información diferente

Información temporal

En el caso que la Aplicación Móvil considere la información temporal (día de la semana, hora, estación del año, etc.) para brindarle a los usuarios información diferente


Situación social del usuario

En el caso que la Aplicación Móvil considere la situación social del usuario (que amigos/conocidos tengo cerca, etc.) para brindarle a los usuarios información diferente.

Disponibilidad de los recursos

En el caso que la Aplicación Móvil considere la disponibilidad de los recursos (batería, pantalla, ancho de banda, etc.) para brindarle a los usuarios información diferente.


Hasta ahora, los ejemplos de contexto que vimos estaban dados en base al usuario (o a su dispositivo) o al ambiente que rodea al usuario

Los Puntos de Interés (PoI) pueden tener información de

su contexto

Por ejemplo,

Metro de Paris

Cada comercio puede tener: su posición, su horario de apertura y cierre

Contexto

No todas las aplicaciones necesitan tener en cuenta la misma información de contexto

Por ejemplo,

El Metro de Paris tiene en cuenta del dispositivo: la posición, orientación e inclinación

Layar tiene en cuenta del dispositivo: la posición y orientación

Cada tipo de Aplicación Móvil, definirá cuales son los contextos

relevantes acorde a la naturaleza de cada aplicación. Se puede definir información de contexto relativa al: usuario, dispositivo, ambiente que rodea al usuario, PoI

Contexto – Una posible Taxonomía

[Emmanouilidis et. al, 2013] Emmanouilidis, C., Koutsiamanis, R. A., & Tasidou, A. (2013). Mobile guides: Taxonomy of architectures, context awareness, technologies and applications. Journal of Network and Computer Applications, 36(1), 103-125.

Contexto – Una posible Taxonomía

Uso real de los contextos según el relevamiento realizado en [Emmanouilidis et. al, 2013]

Contexto

Los valores de contexto (del usuario, del dispositivo, del ambiente, de los Puntos de Interés, etc.) le sirven a la Aplicación Móvil para brindar, al usuario, información acorde a dichos valores

¿Qué pasa cuando esos valores de contexto cambian?

La Aplicación Móvil

Puede no reflejar el cambio hasta que el usuario interactúa nuevamente con la aplicación

Puede reflejar el cambio automáticamente en la información que visualiza el usuario. Es decir, la aplicación cuenta con un mecanismo que le permite detectar el cambio y actualizar (acorde a este nuevo valor) la información al usuario. Este tipo de aplicaciones se conoce como sensibles al contexto (context-aware)

Contexto

Una definición de aplicación sensible al contexto:

[Schilit, 1994] Schilit, B.: A System Architecture for Context-Aware Mobile Computing. PhD thesis, Columbia University, 1994.

Las aplicaciones sensibles al contexto cambian dinámicamente o adaptan

su comportamiento basándose en el contexto de la aplicación o del

usuario [Schilit, 1994]

Contexto

En particular, ¿Qué pasa cuando el valor del contexto de posicionamiento cambia?

La Aplicación Móvil

Puede no reflejar el cambio hasta que el usuario interactúa nuevamente con la aplicación

Este tipo de aplicación se conoce como basadas en posicionamiento (Location-Based)

Puede reflejar el cambio automáticamente en la

información que visualiza el usuario

Este tipo de aplicación se conoce como sensibles a la posición (Location-Aware).

El Posicionamiento

como un contexto

¿Qué es posicionar?

Asignar una posición a un elemento

¿Cómo indico una posición?

En relación a la Tierra

Mediante etiquetas autoexplicativas

Posicionamiento


En relación a la Tierra

¿Qué es posicionar puntualmente en relación a la Tierra?

Es asignar una única coordenada (relacionada a la Tierra) a un elemento. Esto hace que la posición no sea ambigua

Latitud: 51.45, Longitud: -2.595

Posicionamiento


Mediante etiquetas autoexplicativas

En Argentina

En la plaza San Martín

Etiqueta ambigua!

Etiqueta ambigua!

Etiqueta ambigua!

En el país Argentina

En la plaza San Martín,

La Plata, Argentina

En el Aula 2, Facultad de Informática, UNLP

¿Qué es posicionar mediante etiquetas autoexplicativas?

Es asignar a un elemento una etiqueta autoexplicativa no ambigua. Las etiquetas autoexplicativas brindan una semántica intuitiva para el usuario.

Aula 2

Posicionamiento

¿Es suficiente con conocer la posición del usuario (ya sea en relación a la Tierra o mediante etiquetas autoexplicativas)?

¿Cómo se puede enriquecer la posición?

Considerando, además la orientación del dispositivo

Existen Aplicaciones Móviles que funcionan considerando la posición del usuario enriquecida con la orientación del dispositivo, para brindar información más precisa

Posicionamiento

Uno de los autores más relevantes sobre el modelado del

posicionamiento es Leonhardt. Plantea, entre otras cosas, que la representación del posicionamiento puede ser muy variada, y de alguna manera todas estas representaciones deben de interoperar dentro de la aplicación. Su trabajo más citado es:

Leonhardt, Ulf, 1998. Supporting location-awareness in open distributed systems. Ph.D. Thesis, Dept. of Computing, Imperial College.



¿Qué contextos son relevantes en cada

Aplicación Móvil? ¿Qué información habría

que representar en el Modelo de

Contexto?

Una forma de

Modelar Contexto

Una forma de Modelar Contexto

En [Fortier et al., 2010] se propone lo siguiente:

[Fortier et al., 2010] Andrés Fortier, Cecilia Challiol, Gustavo Rossi and Silvia Gordillo: Physical Hypermedia: a Context-Aware Approach. In Proceedings of the CAiSE'07 Workshops and Doctoral Consortium, 2007, Vol. 2, pp. 499-513.

Veamos cómo se obtienen los

valores de contexto

Contexto

Los valores de contexto se pueden:

Deducir acorde a las actividades que realiza el usuario de la aplicación Por ejemplo,

Si eligió ir a un determinado lugar, se puede deducir que va a caminar

Si leyó un código de barra, se puede deducir que esta parado frente a un POI

Tomar a partir de sensores disponibles Por ejemplo,

Sensores del dispositivo (posición, orientación e inclinación)

Sensores de temperatura externos al dispositivo

Aplicaciones Móviles - Sensores -

Aplicaciones Móviles - Sensores -

La Aplicación Móvil puede ser utilizada en lugares:

Indoor

Outdoor

Indoor / Outdoor (combinados)

El lugar donde se usará la Aplicación Móvil condiciona el

Mecanismo de Sensado de posicionamiento que se puede utilizar

Mecanismo de Sensado - Posición -

Los Mecanismos de Sensado según [Emmanouilidis et al., 2013] se pueden clasificar en:

Directos: No requieren intervención del usuario, son transparentes para él, por ejemplo el GPS

Indirectos: Requieren alguna intervención del usuario, por ejemplo la lectura de un código 2D

[Emmanouilidis et al., 2013] Emmanouilidis, C., Koutsiamanis, R., Tasidou, A.: Mobile guides: Taxonomy of architectures, context awareness, technologies and applications. Journal of Network and Computer Applications, 2013,Vol. 36, Nº 1, pp. 103-125

Mecanismos de Sensado para determinar la

posición del usuario


GPS

Brinda una posición en relación a la Tierra (Lat-Long)

Mayor cobertura en áreas outdoor, presenta problemas en áreas con edificios muy altos o de gran vegetación ya que la señal rebota

El receptor de GPS esta embebido en el dispositivo móvil

La posición se obtiene a partir de analizar las señales recibidas


Código de barra 2D (tag)

Brinda una etiqueta que debe ser interpretada (url, texto, teléfono, etc.)

Se usa tanto en espacios outdoor como indoor

El lector de código de barra está instalado en el dispositivo

La posición se obtiene a partir de la interpretación de la lectura del código de barra


Wi-Fi

Posición relativa a la Tierra o como etiqueta en relación a una grilla preestablecida


El receptor Wi-Fi está en el dispositivo móvil

La posición se obtiene a partir de analizar las señales recibidas

El posicionamiento se resuelve en el dispositivo móvil

El posicionamiento se resuelve en un servidor externo


Red de antenas de telefonía móvil de un proveedor

Brinda una posición en relación a la Tierra (Lat-Long)


El receptor de antenas esta embebido en el dispositivo móvil

La posición se obtiene a partir de analizar las posiciones/señales de las antenas captadas

La posición se obtiene de la torre a la que se conecta el dispositivo móvil

El posicionamiento se resuelve en el

dispositivo móvil a partir de las posiciones de las torres que recepciona

Mecanismos de sensado – Posición -

En resumen, algunos Mecanismos de Sensado para determinar la posición del usuario, son:

GPS

Código de barra 2D (tag)

Wi-Fi

Red de antenas de telefonía móvil de un proveedor

¿Cómo las Aplicaciones Móviles toman los

valores de los sensores?

¿Cómo las Aplicaciones Móviles toman,

por ejemplo, el valor del GPS?

Mecanismos de Abstracción



¿Qué Mecanismo de Sensado se puede

usar en cada Aplicación Móvil?

Qué es la Separación de Concerns

Conceptos Generales

Concern = Tema de interés

Separación de concerns

Desacoplar una “problemática” en distintos temas de interés

Es un concepto típico en la programación orientada a objetos

Ej. MVC (Model-View-Controller)

Permite mejorar la evolución y el mantenimiento del software

Cada concern se encarga de resolver lo que le es propio

El Modelo del Usuario, el Modelo de

Dominio y Modelo de Contexto se pueden

tratar como concerns diferentes

Dinámica de la Aplicación


En [Kjeldskov and Paay, 2007] se proponen distintas dinámicas relacionas a Guías Móviles basadas en posicionamiento

Cada dinámica se presenta usando la idea de metáfora (a partir de un concepto conocido explicar algo no conocido) de juegos de la vida real

5 metáforas de Guías Móviles (basadas en posicionamiento):

Búsqueda del Tesoro (Treasure Hunter)

Dominó (Dominos)

Rompecabezas (Jig-Saw Puzzles)

Palabras Cruzadas (Scrabble)

Recolectando Mariposas (Collecting Butterflies)

Veamos una descripción conceptual de cada

una de las cinco Metáforas de Guías Móviles

basadas en posicionamiento brindadas por los

autores en [Kjeldskov and Paay, 2007], y

nuestra representación gráfica de las mismas

Para una mejor comprensión de los conceptos involucrados en

cada metáfora, se incluye la representación del usuario


- Metáfora de Búsqueda de Tesoro -

Juego de Búsqueda del Tesoro: consiste en hallar un tesoro siguiendo una serie de pasos fijos y preestablecidos de acuerdo a un hilo conductor

[Kjeldskov and Paay, 2007]

Metáfora Búsqueda del Tesoro: consiste de una serie de partes (cada una de ellas asociada a una posición física) relacionadas linealmente (secuencia preestablecida) y semánticamente para alcanzar un objetivo determinado

Nuestra representación gráfica de la metáfora (considerando cómo el usuario recolecta las piezas)


- Metáfora de Dominó -

Juego de Dominó: consiste de un número fijo de fichas. Se coloca una ficha inicial y a partir de ese momento, la siguiente ficha debe estar relacionada con la anterior. En este juego existen diversas fichas como posibles siguientes


Metáfora Dominó: consiste de una serie de partes (cada una de ellas asociada a una posición física) relacionadas semánticamente. Para una parte determinada hay un conjunto de posibles partes sucesoras



- Metáfora de Rompecabezas -

Juego de Rompecabezas: consiste de un número fijo de piezas que en su conjunto constituyen un todo


Metáfora Rompecabezas: consiste de una serie de partes (cada una de ellas asociada a una posición física) relacionadas semánticamente. Una vez obtenidas todas las partes (sin un orden preestablecido), se logra conocer la semántica completa



- Metáfora de Palabras Cruzadas -

Juego de Palabras Cruzadas: consiste de un número fijo de piezas (con letras) cuyo objetivo es usarlas para formar palabras


Metáfora Palabras Cruzadas: consiste de una serie de partes (cada una de ellas asociada a una posición física) relacionadas semánticamente. Una vez obtenido un subconjunto de partes (sin un orden preestablecido), se logra conocer su semántica



- Metáfora Recolectando Mariposas -

Juego de Recolección de Mariposas: Dada una red, se recolectan mariposas en vuelo

Metáfora Recolectando Mariposas: consiste de una serie de partes (cada una de ellas asociada a una posición física) las cuales no están relacionadas semánticamente. Cada una de las partes posee información autocontenida



Dinámica de la Aplicación - Resumen

Para ampliar la lectura acerca de las metáforas presentadas, se sugiere leer el paper:

[Kjeldskov and Paay, 2007] Kjeldskov, J. and Paay, J. 2007. Augmenting the City with

Fiction: Fictional Requirements for Mobile Guides. In Proceedings of Workshop on Mobile Guides, Mobile HCI 2007, Singapore.

¿Qué estructuras identificamos en la representación

gráfica de las metáforas?

Secuencial Lineal, Secuencial con Bifurcación y de Conjunto

En el caso del Conjunto, se debe analizar que las piezas son recorridas de

manera total o parcial, y si las mismas son autocontenidas o no

A partir de analizar el paper [Kjeldskov and

Paay, 2007] pudimos determinar que las

dinámicas presentadas para Guías Móviles

(basadas en posicionamiento) se pueden

generalizar y usar en Aplicaciones Móviles, de

este modo podemos interpretar a cada pieza

como un punto de interés de dicha aplicación

En el ejemplo de la Aplicación Móvil

Turística para una Ciudad ¿Cómo creen que

se llega a mostrar el mapa de la ciudad?

¿Y los mapas de los museos?

Usando alguna Representación del Espacio

Representación del Espacio

La Representación del Espacio puede seguir alguno de los siguientes modelos

Raster

Vectorial


Presentaremos los dos modelos mencionados (Raster y Vectorial) usando como ejemplo el siguiente espacio físico:

Representación del Espacio: Raster

Representación del Espacio: Raster

El espacio a representar se modela con al menos una matriz rectangular (preferentemente cuadrada). En caso de superposición de elementos, se usan matrices diferentes, una por cada elemento que ocupa la misma posición.

Cada matriz se divide en celdas de igual tamaño entre sí

(preferentemente cuadradas), donde cada celda representa un único valor

Un ejemplo de estructura de datos para almacenar una matriz

cuadrada es el árbol QuadTree

Un ejemplo de estructura de datos para almacenar una matriz

rectangular es “Run-Length Encoding”

Este modelo se usa para representar imágenes satelitales

Representación del Espacio: Vectorial

ai: Arcos Ni: Nodos

PA, PB, PC y PE: Polígonos


El espacio se modela identificando objetos a representar mediante alguno de los siguientes tipos de elementos: arcos, nodos o polígonos

En caso de superposición de elementos no se ve afectada la

representación ya que esto queda expresado en las coordenadas

El Modelo Vectorial puede o no contemplar topología (relación

espacial entre los elementos que hay a derecha y a izquierda)

La representación basada en Modelo Vectorial más usada es la

de archivos Shapefile (ESRI)

Las estructuras de datos del Modelo Vectorial, son más

complejas de armar que las del Modelo Raster

Libro sugerido para ampliar los modelos vistos: Aronoff, S. Geographic Information System: A Management Perspective 1989. WDL Publications. Otawa, Canada.


¿Siempre es necesario crear ad-hoc un modelo de Representación del Espacio?

En caso de disponer de un servicio externo accesible, la Aplicación Móvil puede acceder al mismo de alguna manera (api, web services, etc.)

Por ejemplo: API de Google Static Maps

Generalmente estos servicios disponibles no brindan toda la

representación del espacio, simplemente proveen servicios de consulta, que brindan imágenes o información acotada

Un caso particular de Representación del

Espacio podría ser usar una imagen

referenciada, en este caso la imagen no

cuenta con ninguna información del espacio

en sí, y simplemente sirve para ubicar al

usuario o a los PoI sobre la misma


No siempre es necesario contar con una Representación del Espacio usando el Modelo Raster o Vectorial

Se puede usar una imagen referenciada (con coordenadas en relación a la Tierra o relativas a una grilla) para, por ejemplo, graficar la posición actual sobre ella

(-57.970262,-34.913279) (0,0)

(-57.938118,-34.928656) (600,600)

¿Cómo incorporamos en una Aplicación Móvil

la Representación del Espacio?

• Se usa una representación basada en Modelo

Raster o Vectorial

• Se utiliza un servicio externo accesible

• Se usa una imagen referenciada

Nota: Una Aplicación Móvil podría combinar modelos de Representación del Espacio entre sí o con imágenes referenciadas para obtener las mejores características de cada uno de ellos

¿Cómo se indica la posición del usuario

sobre un mapa?

¿Influye la Representación del Espacio?

Veamos distintos ejemplos de

Representación del Espacio y las fases de

la aplicación móvil para visualizar la posición

del usuario en un mapa

Visualizar la posición del usuario

Por ejemplo, usando un modulo que tiene definido un Modelo Raster, este modulo además puede permitir la manipulación de los datos almacenados

Asumimos, por ejemplo, que este modulo posee una función que dada una celda dibuja al usuario sobre el mapa


Por ejemplo, usando un modulo que tiene definido un Modelo Vector, este modulo además puede permitir la manipulación de los datos almacenados

Asumimos, por ejemplo, que este modulo posee una función que dada una coordenada dibuja al usuario sobre el mapa


Por ejemplo, usando un servicio existente, en este caso particular, el servicio de la API de Google Static Maps. Este servicio dibuja markers sobre un mapa, se deberá indicar un marker adecuado para que se interprete como usuario

Tener en cuenta que otros servicios podrían requerir pasar el dato de GPS a un valor entendible por el servicio a usar


Por ejemplo, usando una imagen referenciada

Manualmente dibujar al usuario sobre la imagen referenciada

En el caso de ser una imagen referenciada usando coordenadas en relación a la tierra, la conversión del dato del GPS no es necesaria

¿Qué involucra la representación de un PoI

acorde a la Representación del Espacio?

Representación de los PoI

La posición de un PoI se indica acorde a un espacio

Representación de los PoI

La posición de un PoI se indica acorde a un espacio

Representación del Espacio, por ejemplo,

Modelo Raster

La posición del PoI se indica con una o varias celdas

Modelo Vectorial

La posición del PoI se indica con un arco, un nodo o un polígono

Imagen referenciada

La posición del PoI se indica con una o varias coordenadas



¿Qué dinámica se podría usar en cada

Aplicación Móvil?

¿Cómo se podría Representar el Espacio

en cada Aplicación Móvil? ¿y los PoI?

Aplicación Móvil -Conceptos Relacionados-

¿Cómo integraría todos los conceptos

analizados en relación con la Aplicación

Móvil turística para una ciudad ?

¿Cómo integraría todos los conceptos

analizados en relación con la Aplicación

Móvil para un Congreso?

Algunos lenguajes para el desarrollo de

Aplicaciones Móviles en el marco de las

Arquitecturas presentadas

Lenguajes de Desarrollo

Cliente Cliente - Servidor Servidor Web

Nativo:

Android OS “Java” Symbian OS C++ iOS Objective C

No Nativo:

JavaME (además es multiplataforma)

En el cliente:

Nativo No Nativo

En el Servidor:

Ej.: Aplicación Java

(debe existir un mecanismo de comunicación entre el cliente y el servidor, Ejs.: http y bluetooth)

En el cliente:

Sólo se requiere de un browser Web instalado

En el Servidor:

Ej.: Aplicación Web Java

(el mecanismo de comunicación es provisto por el Browser Web)

IoT Visión general

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