Layering the Internet-of-Things with Multicasting in Flow-sensors for Internet-of-services

Development of Internet-of-Services will be hampered by heterogeneous Internet-of-Things infrastructures, such as inconsistency in communicating with participating objects, connectivity between them, topology definition & data transfer, access via cloud computing for data storage etc. Our proposed solutions are applicable to a random topology scenario that allow establishing of multi-operational sensor networks out of single networks and/or single service networks with the participation of multiple networks; thus allowing virtual links to be created and resources to be shared. The designed layers are context-aware, application-oriented, and capable of representing physical objects to a management system, along with discovery of services. The reliability issue is addressed by deploying IETF supported IEEE 802.15.4 network model for low-rate wireless personal networks. Flow- sensor succeeded better results in comparison to the typical - sensor from reachability, throughput, energy consumption and diversity gain viewpoint and through allowing the multicast groups into maximum number, performances can be improved.

From data to applications in the Internet of Things

Con la crescita in complessità delle infrastrutture IT e la pervasività degli scenari di Internet of Things (IoT) emerge il bisogno di nuovi modelli computazionali basati su entità autonome capaci di portare a termine obiettivi di alto livello interagendo tra loro grazie al supporto di infrastrutture come il Fog Computing, per la vicinanza alle sorgenti dei dati, e del Cloud Computing per offrire servizi analitici complessi di back-end in grado di fornire risultati per milioni di utenti. Questi nuovi scenarii portano a ripensare il modo in cui il software viene progettato e sviluppato in una prospettiva agile. Le attività dei team di sviluppatori (Dev) dovrebbero essere strettamente legate alle attività dei team che supportano il Cloud (Ops) secondo nuove metodologie oggi note come DevOps. Tuttavia, data la mancanza di astrazioni adeguata a livello di linguaggio di programmazione, gli sviluppatori IoT sono spesso indotti a seguire approcci di sviluppo bottom-up che spesso risulta non adeguato ad affrontare la compessità delle applicazione del settore e l'eterogeneità dei compomenti software che le formano. Poichè le applicazioni monolitiche del passato appaiono difficilmente scalabili e gestibili in un ambiente Cloud con molteplici utenti, molti ritengono necessaria l'adozione di un nuovo stile architetturale, in cui un'applicazione dovrebbe essere vista come una composizione di micro-servizi, ciascuno dedicato a uno specifica funzionalità applicativa e ciascuno sotto la responsabilità di un piccolo team di sviluppatori, dall'analisi del problema al deployment e al management. Poichè al momento non si è ancora giunti a una definizione univoca e condivisa dei microservices e di altri concetti che emergono da IoT e dal Cloud, nè tantomento alla definzione di linguaggi sepcializzati per questo settore, la definzione di metamodelli custom associati alla produzione automatica del software di raccordo con le infrastrutture potrebbe aiutare un team di sviluppo ad elevare il livello di astrazione, incapsulando in una software factory aziendale i dettagli implementativi. Grazie a sistemi di produzione del sofware basati sul Model Driven Software Development (MDSD), l'approccio top-down attualmente carente può essere recuperato, permettendo di focalizzare l'attenzione sulla business logic delle applicazioni. Nella tesi viene mostrato un esempio di questo possibile approccio, partendo dall'idea che un'applicazione IoT sia in primo luogo un sistema software distribuito in cui l'interazione tra componenti attivi (modellati come attori) gioca un ruolo fondamentale.

Routex: un Router Multitecnologia per Internet of Things

L'Internet of Things (IoT) è oggetto di grande interesse per la ricerca e per l'industria. Le numerose tecnologie che sono state sviluppate rendono possibile la creazione di nuovi e utili servizi, ma introducono problemi legati alla reciproca incompatibilità. Nell'elaborato si analizza nel dettaglio questa situazione e si descrive l'implementazione di un sistema che ha come obiettivo la realizzazione di una rete composta da dispositivi che fanno uso di tecnologie differenti. Il progetto usa un Raspberry Pi come router, il cui scopo è quello di gestire le differenze fra gli standard di comunicazione utilizzati. Le tecnologie wireless supportate sono: WiFi, Bluetooth, ZigBee, nRF24L01 e moduli radio 433MHz. Sulla rete cosi formata è inoltre possibile lo sviluppo di applicazioni IoT, grazie alle logiche di funzionamento messe a disposizione dal sistema.

Soluzioni per conferire robustezza a un broker di informazioni semantiche per l'Internet of Things basato su OSGi

Negli ultimi 50 anni Internet è passata da una piccola rete di ricerca, formata da pochi nodi, ad un’infrastruttura globale capace di connettere più di un milione di utenti. La progressiva miniaturizzazione e la riduzione di costi di produzione dei dispositivi elettronici, permette, tuttora, l’estensione della rete a una nuova dimensione: gli oggetti intelligenti. In questi scenari dove le risorse di rete sono spesso proibitive o la mobilità dei nodi è una caratteristica comune, è necessario che sia garantita forte robustezza a transitori di connessione. Lo dimostra uno studio precedente riguardo ad un applicativo d'agricoltura di precisione denominato Agri-Eagle. In esso vengono confrontate due diverse implementazioni utilizzando il framework SMART M3 e MQTT. Il lavoro di tesi in esame ne estende le considerazioni ed esplora vari metodi per conferire robustezza ad applicazioni sviluppati su SMART-M3. Verrà studiata la funzionalità di Lastwill e Testament proprie di MQTT e se ne tenterà una trasposizione nel mondo semantico. Infine verrà modificato il meccanismo di sottoscrizione in modo da renderlo più robusto a cadute di connessione.

Internet of things: legal liability of IoE devices in the home

This thesis is about the smart home, a connected ambience that will help consumers to live a more environmentally sustainable life and will help vulnerable categories of consumers to live a more autonomous life, thanks to the pervasive use of the Internet of Things (IoT) technology. In particular, civil liability for the malfunctioning of the smart home is the filter through which the research is carried out. I analyse whether the actual legal liability rules are ready or not to adapt to this new connected environment, such as the IoT-powered smart home. Through careful mapping of the technical and legal state of the art, the thesis argues that the EU rules on product liability contained in the Product Liability Directive (PLD) will apply consistently to these objects. This holds true even if at the time of the drafting of the thesis, the proposal on the update of the PLD had not been published yet. Through the analysis of past PLD cases, new American products liability case-law on domestic IoT objects and the latest legal scholarship’s contributions and policy inputs it was possible to anticipate some of the contents of the newly published EU PLD Update proposal.

Technologies for urban and rural internet of things

Nowadays, application domains such as smart cities, agriculture or intelligent transportation, require communication technologies that combine long transmission ranges and energy efficiency to fulfill a set of capabilities and constraints to rely on. In addition, in recent years, the interest in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) providing wireless connectivity in such scenarios is substantially increased thanks to their flexible deployment. The first chapters of this thesis deal with LoRaWAN and Narrowband-IoT (NB-IoT), which recent trends identify as the most promising Low Power Wide Area Networks technologies. While LoRaWAN is an open protocol that has gained a lot of interest thanks to its simplicity and energy efficiency, NB-IoT has been introduced from 3GPP as a radio access technology for massive machine-type communications inheriting legacy LTE characteristics. This thesis offers an overview of the two, comparing them in terms of selected performance indicators. In particular, LoRaWAN technology is assessed both via simulations and experiments, considering different network architectures and solutions to improve its performance (e.g., a new Adaptive Data Rate algorithm). NB-IoT is then introduced to identify which technology is more suitable depending on the application considered. The second part of the thesis introduces the use of UAVs as flying Base Stations, denoted as Unmanned Aerial Base Stations, (UABSs), which are considered as one of the key pillars of 6G to offer service for a number of applications. To this end, the performance of an NB-IoT network are assessed considering a UABS following predefined trajectories. Then, machine learning algorithms based on reinforcement learning and meta-learning are considered to optimize the trajectory as well as the radio resource management techniques the UABS may rely on in order to provide service considering both static (IoT sensors) and dynamic (vehicles) users. Finally, some experimental projects based on the technologies mentioned so far are presented.

Unmanned Aerial Wireless Networks For The Internet of Things

The need for data collection from sensors dispersed in the environment is an increasingly important problem in the sector of telecommunications. LoRaWAN is one of the most popular protocols for low-power wide-area networks (LPWAN) that is made to solve the aforementioned problem. The aim of this study is to test the behavior of the LoRaWAN protocol when the gateway that collects data is implemented on a flying platform or, more specifically, a drone. This will be pursued using performance data in terms of access to the channel of the sensor nodes connected to the flying gateway. The trajectory of the aircraft is precomputed using a given algorithm and sensor nodes’ clusterization. The expected results are as follows: simulate the LoraWAN system behavior including the trajectory of the drone and the deployment of nodes; compare and discuss the effectiveness of the LoRaWAN simulator by conducting on-field trials, where the trajectory design and the nodes’ deployment are the same.

Asynchronous Contact Tracing, Fighting Pandemics with Internet of Things

La pandemia da COVID-19 ha cambiato le nostre vite obbligandoci a vivere mesi di lockdown, distanziamento sociale ed uso delle mascherine. Il distanziamento sociale e l'uso delle mascherine, anche dopo la prima fase della pandemia, sono state le contromisure principali in quanto permettevano di limitare i contagi permettendo comunque alla gente di uscire di casa. Tutte queste contromisure hanno creato gravi danni all'economia del paese e alla vita personale dei cittadini. Dalla fase iniziale della pandemia si è capito che per gestirla al meglio era necessario effettuare il numero maggiore di tamponi possibili per monitorare al meglio la diffusione del virus ma ciò non era possibile in quanto non esistevano le tecnologie necessarie per testare milioni di persone al giorno. Da questa necessità sono nati i sistemi di Contact Tracing, sistemi che permettono di monitorare in modo anonimo e protetto i contatti sociali delle persone così da capire se sono entrate in contatto con persone infette dal COVID-19 e solo in quel caso effettuare un tampone in modo tale da verificare se sono stati contagiati o meno. Tutti i sistemi di Contact tracing sviluppati ad oggi hanno mostrato problemi relativi alla protezione dei dati, alla scarsa ed inefficace comunicazione e non hanno ridotto al meglio il numero di tamponi effettuati per rilevare realmente coloro che erano stati contagiati avendo quindi uno scarso utilizzo soprattutto a causa della poca fiducia degli utenti riguardo l'utilizzo dei loro dati ed al fatto che dovevano autodichiararsi positivi. Con questa tesi presenterò una nuova tecnica per effettuare il Contact Tracing che combina l'utilizzo del Group Testing all'utilizzo dell'IoT e delle reti per tracciare i contatti tra gli utenti ed il virus chiamata Asynchronous Contact Tracing. Mostrerò come è stato progettato e sviluppato e mostrerò le performance grazie a degli esperimenti reali.

Including context in a routing algorithm for the internet of things

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática

Smart platform towards batteries analysis based on internet-of-things

This paper presents a new approach of pre-defined profiles, based in different voltage and current values, to control the charging and discharging processes of batteries in order to assess their performance. This new approach was implemented in a prototype that was specially developed for such purpose. This prototype is a smart power electronics platform that allows to perform batteries analysis and to control the charging and discharging processes through a web application using pre-defined profiles. This platform was developed aiming to test different batteries technologies. Considering the relevance of the energy storage area based in batteries, especially for the batteries applied to electric mobility systems, this platform allows to perform controlled tests to the batteries, in order to analyze the batteries performance under different scenarios of operation. Besides the results obtained with the batteries, this work also intends to produce results that can contribute to an involvement in the strengthening of the Internet-of-Things.

Providing pervasive learning eXperiences by combining Internet of Things and e-Learning standard

Resumen basado en el de la publicaci??n

Tuning remoto di filtering, pre-processing e buffering per scenari internet of things

La tesi propone una soluzione middleware per scenari in cui i sensori producono un numero elevato di dati che è necessario gestire ed elaborare attraverso operazioni di preprocessing, filtering e buffering al fine di migliorare l'efficienza di comunicazione e del consumo di banda nel rispetto di vincoli energetici e computazionali. E'possibile effettuare l'ottimizzazione di questi componenti attraverso operazioni di tuning remoto.

An Application-Layer RESTful Sleepy Nodes Implementation For Internet of Things Systems

Two of the main issues in wireless industrial Internet of Things applications are interoperability and network lifetime. In this work we extend a semantic interoperability platform and introduce an application-layer sleepy nodes protocol that can leverage on information stored in semantic repositories. We propose an integration platform for managing the sleep states and an application layer protocol based upon the Constraint Application Layer protocol. We evaluate our system on windowing based task allocation strategies, aiming for lower overall energy consumption that results in higher network lifetime.