Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4513
Main Title: Cooperative Device Cloud
Subtitle: Provisioning embedded devices in ubiquitous environments
Translated Title: Kooperative Geräte-Cloud
Translated Subtitle: Provisionierung eingebetteter Systeme in ubiquitären Umgebungen
Author(s): Kliem, Andreas
Advisor(s): Kao, Odej
Referee(s): Kao, Odej
Magedanz, Thomas
Polze, Andreas
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Cloud Computing und das Internet der Dinge (IoT) behandeln grundlegende Prinzipien und adressieren zentrale Herausforderungen der Verteilten Systeme, auf denen das Internet beruht. Cloud Computing hat bereits eine weite Verbreitung in produktiven Umgebungen gefunden und sich von einem "Buzzword" zu einer alltäglich eingesetzten Technologie entwickelt. Im Gegensatz dazu, fehlt es dem IoT an grundlegenden Design Prinzipien, welche es ermöglichen, die bisher voneinander isoliert betrachteten Lösungen für typische IoT Anwendungsdomänen wie Automation, E-Health, Smart Homes oder Smart Cities zu integrieren und in ein einheitliches IoT Konzept einzubetten. Anwendungen des Internet der Dinge gehen oft eng mit Herausforderungen wie Sensor Integration, Sensor Management, Semantik oder der Heterogenität der Daten und Technologien im Allgemeinen einher. Verstärkend zum Problem Heterogenität, wird die fortschreitende Verbreitung des IoT zu einer kontinuierlich ansteigenden Menge an Sensoren und Geräten führen. Dies führt wiederum zu der Herausforderung, die durch die Sensoren und Gerät bereitgestellte Ressourcenmenge effizient zu verwalten und Nutzern zugänglich zu machen (provisionieren). Entsprechende Paradigmen wie das bedarfsgerechte Provisionieren, Elastizität oder das Pooling von Ressourcen sind dabei bereits im Bereich des Cloud Computing verbreitet. Das zentrale Ziel des durch diese Arbeit präsentierten Device Cloud Konzepts ist es, diese Cloud Computing Paradigmen in die IoT Domäne abzubilden. Sensoren und Geräte werden in Ressourcen-Pools organisiert und den Nutzern dynamisch und bedarfsgerecht zugewiesen. Das Device Cloud Konzept wird die in IoT Applikationen weit verbreiteten statischen Bindungen zwischen Nutzern und Sensoren minimieren und, ähnlich zum Pay As You Go Paradigma des Cloud Computing, den Zugriff auf physische IoT Geräte aller Art nach Bedarf und Anforderungen der Nutzer ermöglichen. Die für diese Arbeit zentrale Forschungsfrage ist, wie eine dynamische und bedarfsgerechte Zuordnung von Geräten zu Nutzern unabhängig von der Anwendungsdomäne oder den Basistechnologien eines Gerätes realisiert werden kann. Dazu wird ein generisches, von der Anwendungsdomäne unabhängiges, Architekturmodell eingeführt und mit Bezug zu den teilnehmenden Akteuren, deren Interaktionen sowie Fragestellungen der Sicherheit diskutiert. Basierend auf einem Anwendungsfall aus dem E-Health Bereich wird das generische Modell auf eine konkrete Anwendungsdomäne abgebildet.
Cloud Computing and the Internet of Things (IoT) are well known principles addressing core challenges of the distributed systems the Internet is founded on. Cloud Computing is already widely adopted in productive environments and has evolved from a "buzzword" to a commonly used technology. In contrast, IoT currently suffers from the lack of foundational design principles that allow overcoming the segmentation into solutions dedicated to particular IoT application domains, such as Automation, E-Health, Smart Homes, or Smart Cities. IoT applications are often tightly coupled to challenges like sensor integration, sensor management, semantics or, the heterogeneity of data and technologies in general. Besides the heterogeneity, the proliferation of IoT related solutions will lead to a continuously increasing amount of the sensors and devices, which are foundational to IoT applications. This leads to the challenge of efficiently managing and provisioning the resources provided by the devices. Looking at the Cloud Computing domain, popular related concepts like on demand provisioning, elasticity or, resource pooling are already available and well investigated. This work presents the Device Cloud concept, which aims at applying these Cloud Computing concepts to the IoT domain. Sensors and devices will be organized in resource pools and dynamically provisioned to users that can benefit from the resources offered. The Device Cloud will eliminate static bindings between sensors and users and allow accessing any kind of physical IoT devices on demand, similar to the Pay As You Go paradigm popular within the scope of Cloud Computing. The core question addressed by this thesis is how a dynamic, on-demand provisioning of the devices can be realized independently from the application domain or the technologies a device is based on. A generic, application independent architecture model will be introduced and discussed with respect to the participating actors, their interactions and, security and privacy. Based on an E-Health use case, the generic model will be applied to a specific application domain.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-67812
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4810
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4513
Exam Date: 26-May-2015
Issue Date: 1-Jul-2015
Date Available: 1-Jul-2015
DDC Class: 000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/
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