Σχεδιασμός και Ανάπτυξη Αποδοτικού Αλγορίθμου για Οπτικοακουστικά Συστήματα Επιτήρησης στις Έξυπνες Πόλεις

Abstract

Το “Internet of Things” (IoT) ή «Διαδίκτυο των Πραγμάτων» στα ελληνικά, αποτελεί μια νέα τεχνολογική επανάσταση που φιλοδοξεί να συνδέσει όλα τα «πράγματα» (“things”) στο διαδίκτυο (internet). Με τον όρο «πράγματα» νοούνται οποιαδήποτε αντικείμενα (εξ ου και ο εναλλακτικός όρος «Διαδίκτυο των Αντικειμένων») από οικιακές συσκευές μέχρι αυτοκίνητα και βιομηχανικές εφαρμογές που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή, τα οποία θα «συνομιλούν» μελλοντικά μεταξύ τους, ανταλλάσσοντας πληροφορίες και ολοκληρώνοντας κατ’ αυτό τον τρόπο διάφορες προγραμματισμένες διαδικασίες. Η πρακτική εφαρμογή του ΙοΤ θα επιφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα τόσο σε χρήστες – κατοίκους, όσο και σε επιχειρήσεις μιας εκσυγχρονισμένης πόλης που θα χρησιμοποιεί την τελευταία λέξη της τεχνολογίας σε όλους τους τομείς της κατά τρόπο «έξυπνο». Το ιδανικό αυτό μοντέλο μιας τέτοιας πόλης, της «Έξυπνης Πόλης» (“Smart City”), αποτελεί ένα μελλοντικό πρότυπο που ενοποιεί Τεχνολογίες Πληροφοριών και Επικοινωνιών (ΤΠΕ) και IoT, με σκοπό την βελτίωση της συνολικής ποιότητας ζωής των κατοίκων της. Αν και τα πλεονεκτήματα από τη σύγκλιση αυτών των τεχνολογιών είναι πολλά, υπάρχουν πολλές μεγάλες προκλήσεις (big challenges) που θα πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψη για την ομαλή λειτουργία της «έξυπνης πόλης», τόσο όσον αφορά την ασφάλεια δικτύων, την ιδιωτικότητα (προσωπικό απόρρητο) των κατοίκων, αλλά και την κατανάλωση ενεργειακών και υπολογιστικών πόρων των συστημάτων και δικτύων των πόλεων αυτών. Πολλοί μέθοδοι που εστιάζουν στην ασφάλεια των Ασύρματων Δικτύων Αισθητήρων (Wireless Sensor Networks – WSNs) έχουν προταθεί τα τελευταία χρόνια από την επιστημονική κοινότητα και μπορούν να ενσωματωθούν στο επερχόμενο IoT. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, αφού παρουσιάζονται οι σημαντικότερες σχετικές έρευνες, προτείνεται ένας αποδοτικός αλγόριθμος για πολυμεσικά συστήματα επιτήρησης, με το όνομα EAMSuS (“Efficient Algorithm for Media-based Surveillance Systems”), ο οποίος ενοποιεί κατάλληλα δύο αλγορίθμους άλλων ερευνητών για ασφάλεια και δρομολόγηση των πακέτων στα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων, ενώ κάνει χρήση του νέου προτύπου κωδικοποίησης υψηλής απόδοσης αρχείων βίντεο, H.265 / HEVC (“High Efficiency Video Coding”). Η αποδοτικότητα του αλγορίθμου αξιολογείται και συγκρίνεται με παρεμφερείς αλγορίθμους, με την διεξαγωγή μιας σειράς πειραμάτων ως προς την ιδιωτικότητα των χρηστών, την ασφάλεια των διακινούμενων πολυμεσικών δεδομένων και την κατανάλωση πόρων στους ασύρματους αισθητήρες του δικτύου. Το προτεινόμενο μοντέλο ασφαλείας δείχνει να είναι ικανό να ενσωματωθεί επιτυχώς χωρίς κανένα πρόβλημα σε πραγματικές συνθήκες στο περιβάλλον μιας έξυπνης πόλης, επιφέροντας σημαντικά οφέλη στους κατοίκους της.