Διαδίκτυο των πραγμάτων και υπολογιστικό νέφος στα ευφυή οχήματα

Abstract

Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT) είναι μια τεχνολογία που βρίσκει απήχηση σε πολλούς τομείς σε παγκόσμιο επίπεδο, όπως έξυπνες πόλεις, ο κατασκευαστικός τομέας, η εφοδιαστική αλυσίδα και οι κρίσιμες υποδομές. Πάνω από το Διαδίκτυο των Πραγμάτων, οι αρχιτεκτονικές επιλογές του υπολογιστικού νέφους μετατοπίζονται από νέφο-κεντρικές σε ακρο-κεντρικές, εκφορτώνοντας όλο και περισσότερες λειτουργίες από το κεντρικό νέφος (Core Cloud) στις συσκευές Άκρης (Edge Cloud). Επομένως, οι συσκευές υπολογιστικής Άκρης γίνονται πιο σύνθετες παρέχοντας λειτουργίες επεξεργασίας δεδομένων και λήψης αποφάσεων, επιταχύνοντας έτσι την αποκέντρωση του νέφους. Η παρούσα διπλωματική εργασία, εντάσσεται στον τομέα των ευφυών μεταφορών και οχημάτων και σκοπός της είναι η ανάπτυξη και η μελέτη της τεχνολογίας της υπολογιστικής των άκρων σε αυτά τα περιβάλλοντα, στοχεύοντας στην μείωση της καθυστέρησης μετάδοσης των δεδομένων αλλά και στη μείωση των απαιτούμενων πόρων από το κεντρικό νέφος. Αναπτύξαμε και αξιολογήσαμε την εφαρμογή μιας συσκευής άκρου (ως κόμβο υπολογιστικής άκρης) σε αυτοκίνητο, πραγματοποιώντας συλλογή δεδομένων από τις μετρήσεις των αισθητήρων του αυτοκινήτου, καταγράφοντας την καθυστέρηση μετάδοσης (latency) και την κατανάλωση του εύρους ζώνης (bandwidth). Για την υλοποίηση της μελέτης χρησιμοποιήθηκε το Raspberry Pi ως συσκευή Edge, μια πλατφόρμα IoT ως εξυπηρετητής για τη μεταφόρτωση μηνυμάτων, ένα OBD2 reader για την λήψη δεδομένων από τους αισθητήρες του οχήματος και ένα smartphone ως 4G modem. Μελετώνται τα προβλήματα συλλογής δεδομένων από τους αισθητήρες του αυτοκινήτου, της άμεσης απόφασης σε περίπτωση βλάβης και της αποδοτικής επικοινωνίας των δεδομένων στο υπολογιστικό νέφος. Μέσα από τα αποτελέσματα της πειραματικής μας ανάλυσης παρατηρήσαμε σημαντική μείωση της καθυστέρησης της μετάδοσης, παρουσιάζοντας μια βελτίωση περίπου 35% με την χρήση της υπολογιστικής των άκρων. Επίσης, όσον αφορά την κατανάλωση εύρους ζώνης, υπήρξε μια σχετική μείωση με την χρήση της συσκευής Edge λόγω της επεξεργασίας των δεδομένων πριν την αποστολή στο Cloud.