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Previous issue date: 2011-02-18 === On the last years, several middleware platforms for Wireless Sensor Networks
(WSN) were proposed. Most of these platforms does not consider issues of how
integrate components from generic middleware architectures. Many
requirements need to be considered in a middleware design for WSN and the
design, in this case, it is possibility to modify the source code of the middleware
without changing the external behavior of the middleware. Thus, it is desired
that there is a middleware generic architecture that is able to offer an optimal
configuration according to the requirements of the application. The adoption of
middleware based in component model consists of a promising approach
because it allows a better abstraction, low coupling, modularization and
management features built-in middleware. Another problem present in current
middleware consists of treatment of interoperability with external networks to
sensor networks, such as Web. Most current middleware lacks the functionality
to access the data provided by the WSN via the World Wide Web in order to
treat these data as Web resources, and they can be accessed through
protocols already adopted the World Wide Web. Thus, this work presents the
Midgard, a component-based middleware specifically designed for WSNs,
which adopts the architectural patterns microkernel and REST. The microkernel
architectural complements the component model, since microkernel can be
understood as a component that encapsulates the core system and it is
responsible for initializing the core services only when needed, as well as
remove them when are no more needed. Already REST defines a standardized
way of communication between different applications based on standards
adopted by the Web and enables him to treat WSN data as web resources,
allowing them to be accessed through protocol already adopted in the World
Wide Web. The main goals of Midgard are: (i) to provide easy Web access to
data generated by WSN, exposing such data as Web resources, following the
principles of Web of Things paradigm and (ii) to provide WSN application
developer with capabilities to instantiate only specific services required by the
application, thus generating a customized middleware and saving node
resources. The Midgard allows use the WSN as Web resources and still provide
a cohesive and weakly coupled software architecture, addressing
interoperability and customization. In addition, Midgard provides two services
needed for most WSN applications: (i) configuration and (ii) inspection and
adaptation services. New services can be implemented by others and easily
incorporated into the middleware, because of its flexible and extensible
architecture. According to the assessment, the Midgard provides interoperability
between the WSN and external networks, such as web, as well as between
different applications within a single WSN. In addition, we assessed the memory
consumption, the application image size, the size of messages exchanged in
the network, and response time, overhead and scalability on Midgard. During
the evaluation, the Midgard proved satisfies their goals and shown to be
scalable without consuming resources prohibitively === Nos ?ltimos anos, foram propostas diversas solu??es de plataformas de
middleware para Redes de Sensores Sem Fio (RSSF). A maioria dessas
plataformas n?o considera quest?es de como integrar os componentes a partir
de arquiteturas de middleware gen?ricas. Muitos requisitos necessitam ser
considerados em um projeto de middleware para RSSF e um aspecto
desejado, neste caso, consiste na possibilidade de modificar o c?digo fonte do
middleware sem mudar o comportamento externo do middleware. Assim, ?
almejado que exista uma arquitetura gen?rica de middleware que seja capaz
de oferece uma configura??o otimizada de acordo com os requisitos da
aplica??o que se deseje atender a cada momento. A ado??o de middleware
baseados em modelo de componentes consiste em uma abordagem
promissora, pois permite uma melhor abstra??o, desaclopamento,
modulariza??o e gerenciamento das funcionalidades internas do middleware.
Outro problema presente nos middleware atuais consiste no tratamento da
interoperabilidade com redes externas ?s RSSF, como por exemplo, a Web. A
maioria dos middleware atuais n?o disp?e da funcionalidade de acessar os
dados providos pela RSSF atrav?s da World Wide Web, de forma a tratar
esses dados como recursos Web e que eles possam ser acessados atrav?s de
protocolos j? adotados na World Wide Web. Diante dessas quest?es, esta
disserta??o apresenta o Midgard, um middleware baseado em componentes
especificamente concebido para RSSFs, que adota os padr?es arquiteturais
microkernel e REST. O padr?o arquitetural microkernel complementa a
estrat?gia arquitetural baseada em modelo de componentes, haja vista que o
microkernel pode ser compreendido como um componente que encapsula o
n?cleo do sistema, sendo esse n?cleo encarregado de inicializar apenas os
servi?os necess?rios, assim como remov?-los quando n?o s?o mais
necess?rios. J? o padr?o REST define uma forma padronizada e leve de
comunica??o entre diferentes aplica??es baseada nos padr?es adotados na
Web e atrav?s dele possibilita tratar os dados da RSSF como recursos Web,
permitindo que sejam acessados atrav?s de protocolo j? adotado na World
Wide Web. Os dois principais objetivos do Midgard s?o (i) prover f?cil acesso
via Web aos dados gerados pela RSSF, tratando tais dados como recursos
Web, seguindo os princ?pios do paradigma Web of Things, e (ii) prover aos
desenvolvedores de aplica??es para RSSF capacidades para a instancia??o
apenas dos servi?os espec?ficos exigidos pela aplica??o, dessa forma gerando
um middleware customizado e economizando recursos dos n?s. O Midgard
permite utilizar a RSSF como recursos Web e ainda prover uma arquitetura de
software coesa e fracamente acoplada, endere?ando interoperabilidade e
customiza??o no mesmo middleware. Al?m disso, prov? dois servi?os
necess?rios para a maior parte das aplica??es de RSSF, os servi?os de
configura??o e o de inspe??o e adapta??o. Novos servi?os podem ser
implementados por terceiros e facilmente incorporados ao middleware, gra?as
a sua arquitetura flex?vel e extens?vel. De acordo com a avalia??o realizada, o
Midgard prov? interoperabilidade entre a RSSF e redes externas, como a Web,
assim como entre aplica??es distintas dentro de uma mesma RSSF. Al?m
disso, foram avaliados o consumo de mem?ria do Midgard, o tamanho da
imagem da aplica??o, o tamanho das mensagens trafegadas na rede, assim
como tempo de resposta, sobrecarga e escalabilidade. Durante a avalia??o
realizada o Midgard provou cumprir seus objetivos e demonstrou ser escal?vel
sem consumir recursos proibitivamente
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