2021/2022
Còmput en la Perifèria
Codi: 44025
Crèdits: 6
Titulació |
Tipus |
Curs |
Semestre |
4316624 Internet dels Objectes per a Salut Digital / Internet of Things for e-Health |
OT |
0 |
2 |
La metodologia docent i l'avaluació proposades a la guia poden experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- anglès (eng)
Prerequisits
Es recomana tenir coneixements bàsics sobre Linux i Cloud Computing (conceptes i pràctiques).
Objectius
Aquest curs explorarà la investigació, els entorns i les aplicacions en Edge Computing. El curs començarà amb una revisió dels problemes del Big Data en Cloud i l'estudiant explorarà els entorns per a la computació en dispositius a la perifèria i en el núvol. Els estudiants també crearan un projecte de laboratori per provar tecnologies de computació en la perifèria i el núvol.
Competències
- Aplicar les eines bàsiques d’investigació a l’àmbit de l’internet de les coses en salut.
- Desplegar i adaptar serveis i aplicacions geodistribuïdes en dispositius mòbils orientats a les infraestructures Cloud i Edge computing.
- Dissenyar, desenvolupar, gestionar i avaluar mecanismes de certificació, compressió i garantia de seguretat en el tractament i accés de la informació en un sistema de processament local o distribuït.
- Que els estudiants sàpiguen aplicar els coneixements adquirits i la seva capacitat de resolució de problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contextos més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb la seva àrea d'estudi.
- Que els estudiants sàpiguen comunicar les seves conclusions, així com els coneixements i les raons últimes que les fonamenten, a públics especialitzats i no especialitzats d'una manera clara i sense ambigüitats.
- Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit.
- Utilitzar i implementar mètodes, tècniques, programes d’ús específic, normes i estàndards en el desenvolupament d’aplicacions mòbils/portables i de les xarxes socials en l’àmbit de la salut.
Resultats d'aprenentatge
- Analitzar i planificar una solució distribuïda òptima en una infraestructura mixta Clouds/Edge segons els dispositius disponibles en entorns eHealth aprofitant les capacitats dels sistemes geodistribuïts.
- Aplicar les eines bàsiques d’investigació a l’àmbit de l’internet de les coses en salut.
- Dissenyar i avaluar un prototip d'aplicació Edge Computing respecte a la seva infraestructura necessària i els seus costos.
- Implementar solucions de computació mòbil eficients energèticament mitjançant apps i serveis.
- Implementar solucions segures en entorns Edge.
- Que els estudiants sàpiguen aplicar els coneixements adquirits i la seva capacitat de resolució de problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contextos més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb la seva àrea d'estudi.
- Que els estudiants sàpiguen comunicar les seves conclusions, així com els coneixements i les raons últimes que les fonamenten, a públics especialitzats i no especialitzats d'una manera clara i sense ambigüitats.
- Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit.
Continguts
Temes del curs:
Unitat 1: Introducció a Edge Computing
Unitat 2: El Cloud Computing: problemes i solucions
Unitat 4: Edge Architectures & frameworks. Simulació.
Unitat 5: Aplicacions per Edge Computing i estudi de cas (proveïdor de dades + aplicació per a mòbils + backend).
Metodologia
El curs es desenvoluparà en classes, sessions de laboratori i seminaris amb grups de discussió i presentacions d'estudiants.
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Avaluació
L'avaluació es farà pels casos d'estudis proposats mitjançant les eines presentades a les sessions de pràctiques i labs. El treball en grup i la interacció (fòrums) també seran avaluats. Finalment l’alumne realitzarà un test conceptual per avaluar els aspectes principals de l’assignatura.
Integritat acadèmica
Si s'està utilitzant el treball d’una altra persona (codi, publicacions d’investigació, etc.) per produir qualsevol treball per a aquest curs, l’estudiant ha de:
- Indicar com s'utilitza aquest treball,
- Incloure aquest treball en la secció de bibliografia.
La violació d'aquestes polítiques es considera una violació de la integritat acadèmica, i l'estudiant serà sotmès a les sancions assenyalades per la coordinació dels estudis de MsC a l'Escola d'Enginyeria. L’estudiant està sotmès als drets i responsabilitats que inclogui una sanció acadèmica gestionada pel professor i/o acció per un procés de plagi d’acord a les normes indicades per la UAB per responsabilitats derivades.
Activitats d'avaluació
Títol |
Pes |
Hores |
ECTS |
Resultats d'aprenentatge |
Discussió als fòrums |
17 |
3
|
0,12 |
1, 2, 3, 4, 5
|
Estudis de casos: anàlisi i desenvolupament |
48 |
4
|
0,16 |
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
|
Test conceptual |
35 |
4
|
0,16 |
1, 3, 4, 5, 6, 7
|
Bibliografia
General (Recomanada):
- The Emergence of Edge Computing
M. Satyanarayanan. Computer, vol. 50, no. 1, Jan. 2017
- Edge-centric Computing: Vision and Challenges
P. Lopez, A. Montresor, D. Epema, A. Datta, T. Higashino, A. Iamnitchi, M. Barcellos, P. Felber, and E. Rivore. Computer Communication Review 45 (5): 37-42 (2015)
- Computing on the Edge: A Platform for Replicating Internet Applications
Rabinovich, Michael, and Xiao, Zhen, and Aggarwal, Amit. Web Content Caching and Distribution: Proceedings of the 8th International Workshop, 2004
- Above the Clouds: A Berkeley View of Cloud Computing
Michael Armbrust Armando Fox, Rean Griffith, Anthony D. Joseph, Randy H. Katz, Andrew Konwinski, Gunho Lee, David A. Patterson, Ariel Rabkin, Ion Stoica, Matei Zaharia. Tech. Rep. UCB/EECS-2009-28, Feb 10, 2009.
- NIST definition of cloud computing
P. Mell and T. Grance. Special Publication 800-145
- Gearing resource-poor mobile devices with powerful clouds: architectures, challenges, and applications
Fangming Liu, Peng Shu, Hai Jin, Linjie Ding, Jie Yu, Di Niu, and Bo Li. IEEE Wireless Communications June 2013
- Cloud-Based Augmentation for Mobile Devices: Motivation, Taxonomies, and OpenChallenges
Saeid Abolfazli, Zohreh Sanaei, Ejaz Ahmed, Abdullah Gani, Rajkumar Buyya. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 16(1), Feb. 2014
- Mobile cloud computing: A survey
Niroshinie Fernando, Seng W. Loke, Wenny Rahayu. Future Generation Computer Systems 29 (2013)
- Edge Computing Complete Self-Assessment guide. Gerardus Blokdyk. 2017.
- Fog Computing in the Internet of Things: Intelligence at the Edge 2018.
- Internet of Things for Architects: Architecting IoT solutions by implementing sensors, communication infrastructure, edge computing, analytics, and security Paperback. Perry Lea. 2018
Específica:
- CloneCloud: elastic execution between mobile device and cloud
Chun, Byung-Gon and Ihm, Sunghwan and Maniatis, Petros and Naik, Mayur and Patti, Ashwin. Eurosys 2011
- ThinkAir: Dynamic resource allocation and parallel execution in cloud for mobile code offloading
S. Kosta, A. Aucinas, P. Hui, R. Mortier, and X. Zhang. INFOCOMM 2012
- Just-in-timeprovisioning for cyber foraging
Ha, Kiryong and Pillai, Padmanabhan and Richter, Wolfgang and Abe, Yoshihisa and Satyanarayanan, Mahadev. ACM MobiSys 2013
- Tactical Cloudlets: Moving Cloud Computing to the Tactical Edge
Grace Lewis, James Root, Dan J. Klinedinst, Keegan M. Williams, Ben W. Bradshaw, Sebastion Echeverra. SEI CMU Publication, November 2015
- OpenStack++ for Cloudlet Deployment
Kiryong Ha, Mahadev Satyanarayanan. CS Techreport CMU-CS-15-123, August 2015
- The role of cloudlets in hostile environments.
Mahadev Satyanarayanan et al. Proceeding of the fourth ACM workshop on Mobile cloud computing and services (MCS '13)
- A Survey of Computation Offloading for Mobile Systems
Kumar, Karthik and Liu, Jibang and Lu, Yung-Hsiang and Bhargava, Bharat. Journal Mobile Networks and Applications Volume 18 Issue 1, February 2013
Arquitectura Edge, Serveis
- ECC: Edge Cloud Composites
Bhardwaj, Ketan and Sreepathy, Sreenidhy and Gavrilovska, Ada and Schwan, Karsten. MobileCloud 2014
- Cloud4Home. Enhancing Data Services with @Home Clouds
Sudarsun Kannan, Ada Gavrilovska, Karsten Schwan. CDCS 2011
- ParaDrop: Enabling Lightweight Multi-tenancy at the Network's Extreme Edge
P. Liu, D. Willis and S. Banerjee. IEEE/ACM Symposium on Edge Computing (SEC), 2016
- AppSachet: Distributed app delivery from the edge cloud
Bhardwaj, Ketan and Agarwal, Pragya, Gavrilovska, Ada and Schwan, Karsten. EAI International Conference on Mobile Computing, Applications and Services, 2015
- Databox Project
- Apache Edgent
- Cloudy Project
- Microservices
- IOTracks
- EdgeFoundry
- DC/OS
- StreamSets
- OpenFog Consortium
- OpenEdge Computing
IoT
- An Operating System for the Home
Colin Dixon (IBM Research) Ratul Mahajan Sharad Agarwal A.J. Brush Bongshin Lee Stefan Saroiu Paramvir Bahl. NSDI 2012
- IoT-MAP: IoT mashup application platform for the flexible IoT ecosystem
S. Heo, S. Woo, J. Im and D. Kim. 5th International Conference on the Internet of Things (IOT), 2015
- Smart LaBLEs: Proximity, Autoconfiguration, and a Constant Supply of Gatorade
A. F. Harris, V. Khanna, G. S. Tuncay and R. H. Kravets. IEEE/ACM Symposium on Edge Computing (SEC), 2016
- The Cloud is Not Enough: Saving Iot from the Cloud
Zhang, Ben and Mor, Nitesh and Kolb, John and Chan, Douglas S. and Goyal, Nikhil and Lutz,Ken and Allman, Eric and Wawrzynek, John and Lee, Edward and Kubiatowicz, John. Proceedings of the 7th USENIX Conference on Hot Topics in Cloud Computing, 2015
- The Internet of Things Has a Gateway Problem
Zachariah, Thomas and Klugman, Noah and Campbell, Bradford and Adkins, Joshua and Jackson, Neal and Dutta, Prabal
HotMobile '15
Device Clouds, Edge Sensor Systems
- STRATUS: Assembling Virtual Platforms from Device Clouds
Minsung Jang, Karsten Schwan. IEEE Cloud 2011
- Vision: mClouds . Computing on Clouds of Mobile Devices
Emiliano Miluzzo, Ramon Caceres, Yih-Farn Chen. MCS 2012
- The Swarm at the Edge of the Cloud.
- E. A. Lee et al. IEEE Design Test, 2014
- OUL: An Edge-Cloud System for Mobile Applications in a Sensor-Rich World
M. Jang, H. Lee, K. Schwan and K. Bhardwaj. IEEE/ACM Symposium on Edge Computing (SEC), 2016
- The Design and Implementation of a Wireless Video Surveillance System
Zhang, Tan and Chowdhery, Aakanksha and Bahl, Paramvir (Victor) and Jamieson, Kyle and Banerjee, Suman
Proceedings of the 21st Annual International Conference on Mobile Computing and Networking, MobiCom 2015
- Nebula: Distributed Edge Cloud for Data Intensive Computing
- A Hybrid Edge-cloud Architecture for Reducing On-demand Gaming Latency
Choy, Sharon and Wong, Bernard and Simon, Gwendal and Rosenberg, Catherine. Multimedia Syst. 20(5), 2014
- Scalable Crowd-Sourcing of Video from Mobile Devices
Simoens, Pieter and Xiao, Yu and Pillai, Padmanabhan and Chen, Zhuo and Ha, Kiryong and Satyanarayanan, Mahadev. Mobisys 2013
- Medusa: A Programming Framework for Crowd-Sensing Applications
Ra, Moo-Ryong and Liu, Bin and La Porta, Tom F. and Govindan, Ramesh
Mobisys 2012
- Odessa: Enabling Interactive Perception Applications on Mobile Devices
Ra, Moo-Ryong and Sheth, Anmol and Mummert, Lily and Pillai, Padmanabhan and Wetherall, David and Govindan, Ramesh
Mobisys 2011.
Programari
Programari per l'assignatura:
- Virtualbox (open source)
- Linux (MV)
- Llibreriess i entorns de codi obert sobre Linux a les MV.